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Estrutura Técnica do Ônibus: Mecânica 5 – Sistema Elétrico

Atualização: Página criada em: 23/04/2022 por César Mattos.

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Sistema elétrico

No veiculo diesel a função do sistema elétrico – cuja energia é gerada pelo alternador (ou dínamo) e acumulada pela bateria – é proporcionar a iluminação do veículo, acionar o motor de arranque e pôr em funcionamento outros acessórios (limpadores de para-brisa, ventiladores, buzina, rádio, etc.).

Deve haver um painel de proteção contra sobrecarga com fusíveis e relés, coloridos e com tarjas de identificação. O sistema elétrico do chassis deve estar preparado para receber a demanda da quantidade de opcionais que se pode adotar no carroceria, tais como validadores eletrônicos, elevador para cadeira de rodas, letreiros eletrônicos, sistema de rastreamento/GPS/monitoramento, iluminações, ventilações, sistemas de comunicação (tv/som). Entradas USB, ar-condicionado.
A(s) bateria(s) deve(m) estar bem ventiladas e ter um suporte com sistema de deslocamento para facilitar manutenção.

5.01 – Alternador

O alternador, bem como o dínamo convencional, é um gerador eletromagnético que transforma em energia elétrica a energia mecânica recebida da rotação da árvore de manivelas, através de polias e correias. Destina-se a manter a carga elétrica normal da bateria. Em relação ao dínamo convencional, tem a vantagem de gerar energia elétrica também com baixa rotação do motor.

Alternador
Imagem 5.01 – Alternador.
Fonte: Mercedes-Benz.

5.02 – Dínamo

É um gerador de corrente contínua, com o indutor e o induzido ligados em paralelo. Serve para carregar a bateria e fornecer corrente aos agregados elétricos do veículo.

Dínamo
Imagem 5.02 – Dínamo.
Fonte: Mercedes-Benz.

5.03 – Bateria

A bateria – um conjunto de acumuladores que armazenam, por reação eletroquímica, a energia elétrica gerada pelo alternador – destina-se a fazer funcionar o motor de partida, a iluminação e os demais serviços elétricos do veículo. No motor diesel, que prescinde de centelha elétrica para a ignição do combustível, a bateria, após a partida, nao tem mais influência no funcionamento do motor.

Bateria
Imagem 5.03 – Bateria.
Fonte: Mercedes-Benz.

5.04 – Motor de arranque / Motor de partida

O motor de arranque, alimentado pela bateria, é um motor elétrico de corrente contínua que, engrenando um pinhão à cremalheira do volante do motor, dá o impulso inicial à árvore de manivelas, para que o motor entre em funcionamento.

Motor de arranque / Motor de partida
Imagem 5.04 – Motor de arranque / Motor de partida.
Fonte: Mercedes-Benz.

5.05 – Vela de incandescência

É utilizada em motores diesel de injeção indireta, para facilitar a partida com o motor frio.

Vela de incandescência
Imagem 5.05 – Vela de incandescência.
Fonte: Mercedes-Benz.

5.06 – Farol

5.06.1 – Farol selado (“Sealed-Beam”)

É um farol constituído de duas partes de vidro especial (tipo borosilicato), resistentes aos choques térmicos e mecânicos, um refletor parabólico de vidro espelhado e uma lente de vidro prismático de alta transparência. Refletor e lente são selados hermeticamente em uma única peça. Dentro desse conjunto hermético encontram-se os filamentos, que constituem a fonte de luz. E provido de dois filamentos, sendo um de 50 watts para o facho alto e outro de 40 watts para o facho baixo. O filamento do facho baixo e protegido por um escudo, que tem por função interceptar a saída direta da irradiação luminosa, dirigindo-a para o refletor parabólico, a fim de atenuar o ofuscamento.

Farol selado
Imagem 5.06.1 – Farol selado.
Fonte: Mercedes-Benz.

5.06.2 – Farol halogêneo

A principal diferença do farol halogêneo em relação ao farol convencional reside no tipo de lâmpada que é empregada. No farol halogêneo, ela tem um filamento de tungstênio, envolto num bulbo de quartzo, dentro do qual há uma atmosfera com traços de iodo gasoso. Essas características de construção oferecem maior intensidade de luz e maior durabilidade, graças ao processo de auto-regeneração do filamento.

Farol halogêneo
Imagem 5.06.2 – Farol halogêneo.
Fonte: Mercedes-Benz.

5.06.3 – Farol xenônio

A câmara de combustão da lâmpada xenon é cheia de gás xenônio e de uma mistura de sais halóides metálicos. Esta mistura é incendiada por uma alta tensão. A cor da luz é similar à da luz do dia. As lâmpadas xenon têm uma sequência de início programada devido à tecnologia utilizada. Após ser acesa, 50 % do brilho é atingido dentro de 1 a 2 segundos e a iluminação total é atingida após aprox. 30 segundos. Os faróis xenon operam em uma faixa de energia perigosa. Devido às altas tensões, pode ser letal tocar as peças que conduzem (altas) tensões.

Farol xenônio
Imagem 5.06.3 – Farol xenônio.
Fonte: Mercedes-Benz.

5.06.4 – Farol LED

As lâmpadas de LED (Light Emitting Diode: Díodo Emissor de Luz) não possuem filamentos como as halógenas. Diferentemente, são iluminadas pelo movimento de elétrons em um material semicondutor, sendo muito mais econômicas (aproximadamente 74% a mais que as halógenas) e duráveis (cerca de 5 mil horas). O LED apresenta luminosidade na temperatura de 5.600/6500 Kelvin, que se traduz em uma tonalidade mais azulada e mais brilhante que as de halogênio. Em termos práticos, elas iluminam mais, para se ter uma ideia, enquanto as lâmpadas halógenas apresentam, em média, uma eficiência luminosa de 20 lúmens por Kelvin, a média da de LED é muito superior, de 60 lúmens por Kelvin.

Tipo DIP LED (dual inline package): tecnologia inventada a mais de 50 anos. Embora seja antigo, os LEDs DIP estão longe de estar desatualizados, pois ainda são usados extensivamente para grandes placas e displays. Esses LEDs são normalmente encontrados em aparelhos eletrônicos e elétricos como luzes indicadoras, devido ao seu baixo custo, alto brilho e facilidade de instalação. Os LEDs DIP geralmente produzem entre três e quatro lúmens por LED.

DIP LED
Imagem 5.06.4a – DIP LED.
Fonte: Dicas Led e Visual Led (adaptada).

Tipo SMD LED (surface mounted device): “dispositivo montado na superfície”, estes são muito menores em comparação com o DIP. Os LEDs SMD foram usados para criar tudo, desde lâmpadas a fitas de led. Os chips SMD têm a capacidade de colocar três diodos no mesmo chip. Quando um chip inclui um diodo vermelho, verde e azul, você possui um chip que pode criar qualquer cor desejada ajustando o nível de saída de cada diodo individual no chip. Como são brilhantes e podem mudar de cor, esses chips são usados extensivamente para lâmpadas LED.

SMD LED
Imagem 5.06.4b – SMD LED.
Fonte: Dicas Led e Cromatek (adaptada).

Tipo COB (chip on board): “chips implantados em um único módulo”, possuem vários diodos (mais de três) na mesma pastilha. É aqui que as semelhanças entre SMD e COB terminam. De fato, em todo chip COB existem vários diodos. Enquanto o SMD requer um circuito para cada diodo incluído no chip, um dispositivo COB possui apenas um circuito com dois contatos para todo o chip, independentemente do número de diodos. Esse design de circuito único, independentemente do número de diodos no chip, leva à simplicidade do design. Mais importante, o LED COB melhorou as taxas de lúmen por watt em comparação com outras tecnologias de LED, como DIP e SMD. Infelizmente, a grande desvantagem do COB (devido ao design de circuito único) é que são necessários vários canais para ajustar os níveis individuais de emissão de luz para criar efeitos de mudança de cor. Assim, a iluminação LED COB é poderosa e eficiente para aplicações de uma cor, mas não pode ser usada para criar luzes que mudam de cor. Os chips LED COB variam muito em suas aplicações e, portanto, chips diferentes requerem potência, voltagem e produzem contagens de lúmens muito diferentes. No entanto, os chips LED COB têm uma boa proporção de lúmens por watt, começando normalmente de 80 lúmens por watt no mínimo e indo até 100 lúmens por watt ou mais.

COB LED
Imagem 5.06.4c – COB LED.
Fonte: Dicas Led e Cablematic (adaptada).

Tipo MCOB LED (multiple chip on board): são uma variante dos chips COB que agora estão ganhando popularidade. Os MCOB ou múltiplos chips a bordo, conhecido também no Brasil como Microled, são muito semelhantes aos chips COB em suas aplicações e são essencialmente vários chips COB juntos em série. Podem ter vários formatos. Os dispositivos MCOB produzem muita luz e são ainda melhores que os COBs para aplicações de baixa potência. O MCOB é uma tecnologia muito nova neste momento, trata-se de uma nova geração de chips, muito menores e com maior luminosidade e potência.

MCOB LED
Imagem 5.06.4d – MCOB LED.
Fonte: Dicas Led e Seoled (adaptada).

Tipo CSP LED (chip scale package): é um Led que apresenta recursos de componentes integrados (soldados), que não precisam de conexões de fios, o que reduz a resistência térmica, reduz o caminho de transferência de calor e reduz possíveis pontos de falha. Esse tipo de Led é o mais moderno já lançado. Pode alcançar alta potência com menor produção de calor. Normalmente possuem mais de 20W por lâmpada e essa potência gera praticamente o dobro de lumens de uma lâmpada automotiva convencional. O custo é mais elevado, mas o custo-benefício é excelente. O tamanho deste Led em relação aos demais chega a ser 20% menor, com mais luminosidade e potência.

CSP LED
Imagem 5.06.4e – CSP LED.
Fonte: Skyway Lâmpadas Automotivas (Slion Auto Parts).

5.07 – Fusível

Considerado um componente de segurança que protege contra sobrecarga de circuitos elétricos. É composto por um elemento que se rompe ao receber uma sobrecarga, assim protegendo os demais componentes importantes para o funcionamento do veículo. São identificados por cores:

Cor Capacidade de corrente (A)
Violeta 3
Bronze 5
Marrom 7,5
Vermelho 10
Azul 15
Amarelo 20
Transparente 25
Verde 30
Fonte: Iveco Bus.
Mapa da tabela de fusíveis - exemplo
Imagem 5.07 – Mapa da tabela de fusíveis – exemplo.
Fonte: MAN Latin America.

5.08 – CAN (Controller Area Network)

Protocolo de comunicação.

5.09 – Chave geral

A chave geral é responsável pelo desligamento do sistema elétrico do veículo (exceto LU – Unidade Lógica, ECM, Tacógrafo e Painel) em alguma situação de emergência e/ou manutenção do veículo. É importante lembrar que se o veículo permanecer muito tempo parado, o desligamento da chave não evitará o descarregamento da bateria.

Chave geral
Imagem 5.09a – Chave geral.
Fonte: Volkswagen.
Chave geral da bateria no painel
Imagem 5.09b – Chave geral da bateria no painel.
Fonte: Guilherme Ribeiro.

5.10 – Relés

Os relés são dispositivos comutadores eletromecânicos. Uma das características do relé é que ele pode ser energizado com correntes muito pequenas em relação à corrente que o circuito controlado exige para funcionar. Isso significa a possibilidade de controlarmos circuitos de altas correntes como motores, lâmpadas e máquinas industriais, diretamente a partir de dispositivos eletrônicos fracos como transistores, circuitos integrados, fotoresistores etc.

5.11 – Sensor

Um sensor é geralmente definido como um dispositivo que recebe e responde a um estímulo ou um sinal.

5.12 – Chicote elétrico

O chicote elétrico consiste basicamente no cabeamento utilizado para conexão dos diversos dispositivos presentes nos automóveis e permite comunicação em rede.

Chicote elétrico automotivo
Imagem 5.12 – Chicote elétrico automotivo.
Fonte: Scootersparts.net (2014); AMOROSO (2014).

5.13 – Conectores

Um conector é uma peça, geralmente plástica, responsável pela interface de dois ou mais chicotes elétricos existente em um veículo.

Essa interface, ou seja, essa união dos cabos permite que um determinado componente, por exemplo, possa ser ligado a um módulo eletrônico mesmo que para isso seja necessário unir-se a um outro chicote elétrico.

O contato elétrico é realizado por pequenas peças metálicas denominadas por TERMINAIS que são crimpados (prensados) nos cabos elétricos e inseridos (fixados) nas cavidades do conector.

Existem diferentes tipos de terminais: machos, fêmeas, olhal, tubular, agulha, etc.

Conectores
Imagem 5.13 – Conectores.
Fonte: Mercedes-Benz.

5.14 – Arquitetura BEA (Bus Electronic Arquitecture)

A arquitetura BEA (criada pela Volvo) é formada por módulos eletrônicos interligados em rede que monitoram os sistemas do motor, do chassi e do painel de instrumentos.

Função desabilitada

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