Para estudarmos Eletricidade Básica abordaremos alguns elementos importantes para o entendimento desta aula. Falaremos de dispositivos elétricos como os Geradores, que transformam qualquer modalidade de energia em energia elétrica. Exemplo de geradores são os alternadores das usinas hidrelétricas. Outro dispositivo importante são os receptores, estes transformam energia elétrica em outra modalidade de energia, são também chamados de Consumidores de energia elétrica. Os Receptores podem ser resistivos, quando transformam a energia elétrica em energia térmica, através do efeito Joule, como os chuveiros (que dispõem de uma resistência), ou podem ser ativos, como os eletrodomésticos e os motores elétricos que transformam a energia elétrica em outra modalidade de energia através dos efeitos da corrente elétrica.
Os efeitos da corrente elétrica são: Efeito Magnético, já que toda corrente elétrica gera um campo magnético.Efeito Joule, na passagem da corrente pelos condutores, estes se aquecem quando encontram resistência ao seu fluxo, gerando calor. Efeito fisiológico, quando os pulsos da corrente elétrica são maiores que os pulsos nervosos que estimulam o funcionamento do corpo humano. Esta diferença de potencial(DDP)resulta no choque. Portanto, uma intensidade de pulsos pode causar uma parada cardíaca. Efeito químico, quando os fenômenos elétricos nas estruturas moleculares resultam no armazenamento de energia. Desta forma, conseguimos manter uma capacidade energética nas baterias para diversos fins. Efeito luminoso, quando acontece uma emissão de radiação visível das moléculas que atravessam um filamento ou estimulam a propagação de um determinado fluido gasoso.
Para melhor compreender toda esta estrutura dos circuitos elétricos devemos entender a formação das partículas subatômicas dos átomos. Assim, quando falarmos de condutores e isolantes o entendimento estará mais completo. Na estrutura do átomo temos os prótons, que representam as cargas positivas. Os elétrons representam as cargas negativas e os neutrons, que representam ascargas neutras. Então, quanto mais elétrons mais camadas, menos força de atração pelo núcleo, mais instabilidade elétrica e consequentemente maior condutibilidade elétrica.Podemos dizer que este material é condutor de energia elétrica. Quando tivermos menos elétrons, mais isolante será o material, já que terá baixa condutibilidade devido à força de atração pelo núcleo.
O circuito elétrico é o caminho percorrido pela corrente elétrica quando este é ligado a uma fonte geradora de carga elétrica para alimentar um cunsumidor.
Temos este exemplo de um circuito elétrico onde um consumidor(lâmpada), está ligado a uma fonte geradora(bateria). Se a corrente elétrica fizer ciclos constantes sem ser interrompida, teremos a lâmpada permanentemente acesa(efeito luminoso). Para apagar esta lâmpada utilizamos um dispositivo de manobra(interruptor). Porém, existem outras maneiras de interromper a corrente de fluxo de um circuito: No consumidor, quando por exemplo a lâmpada queima, retornando a corrente para a fonte. Na fonte podemos interromper o fluxo de corrente, quando uma bateria se esgota e não produz mais DDP. Ou diretamente no condutor, empregando os diferentes tipos de dispositivos de manobra.
Existem variações num circuito elétrico. Estes podem estar abertos, quando não apresentam continuidade no fluxo de corrente e o consumidor não funciona.Podem estar fechados, quando apresentam continuidade e funcionamento do consumidor. O circuito pode estar desligado, quando o dispositivo de manobra não está acionado, mas ainda está energizado. Finalmente, temos o circuito desenergizado, quando a fonte geradora está devidamente desconectada do circuito, quando os condutores são desligados dos bornes de alimentação. Veja abaixo exemplos de circuito aberto e circuito fechado:
Para realizarmos qualquer intervenção mecânica ou elétrica em um circuito elétrico, este tem que estar obrigatoriamente desenergizado para evitar o efeito fisiológico(choque elétrico), causado pela diferença de potencial existente entre o ser humano e o circuito, devido à variação da intensidade da corrente(amperagem).
As Caldeiras são máquinas térmicas de combustão externa que operam na fabricação de vapor. Este elemento denominado vapor é um fluido gasoso resultante do aquecimento da água no interior das caldeiras. A termodinâmica classifica os fluidos gasosos como detentores de maior pressão do que os fluidos líquidos. Existe no estudo dos gases uma relação diretamente proporcional ao volume, à temperatura e à pressão associando a variação destas grandezas físicas da seguinte maneira: Se a pressão do fluido gasoso (vapor) aumentar, teremos também aumentados sua temperatura e seu volume. No caso particular das caldeiras isto ocorre com o aumento da temperatura da água, ao ser transformada em vapor, causando um aumento da pressão interna pelo fato do volume do fluido gasoso ter aumentado. Este processo é identificado como propriedade termodinâmica característica de uma substância que apresenta maior ou menor probabilidade de gerar energia. A energia térmica gerada por uma caldeira deve ser direcionada ao seu uso sem que ocorram possibilidades de vazamento, pois, a pressão interna de uma caldeira é maior que a pressão atmosférica e um vazamento representa um deslocamento de fluidos na busca do equilíbrio térmico, que pode gerar um deslocamento de gases em um ambiente, resultando em um acidente de graves proporções. Na Segurança do Trabalho, as caldeiras estão ligadas à Norma Regulamentadora Nº 13, que trata também dos vasos de pressão.
Para que possamos relacionar Energia Térmica ao deslocamento de uma "força", lembramos da panela de pressão, inventada pelo cientista francês James Papin, que resulta em uma aplicação de uma condição onde o sistema tem sua pressão interna variada pelo aumento de sua temperatura. Se uma panela de pressão tiver sua vedação comprometida irá literalmente explodir, deslocando a pressão atmosférica ao seu redor, destruindo completamente o ambiente em que estava sendo utilizada pela projeção do deslocamento da sua estrutura sólida. Agora podemos comparar as proporções de uma panela de sete litros com uma caldeira onde certamente temos a razão de 1:100 considerando as devidas proporções e necessidades de aplicação desta caldeira. Na caldeira, além do deslocamento de sua pressão interna, contaremos com o deslocamento também de sua robusta estrutura metálica e sua parte interna toda composta de tijolos refratários. Esta explosão tem características definidas na física como sendo uma entropia, desordem no sistema que resulta em perdas nas características deste mesmo sistema. Quando temos uma caldeira funcionado de forma normal afirmamos que existe aproveitamento da energia gerada internamente, que significa a definição de entalpia.
As caldeiras flamotubulares são aquelas em que os fumos ou gases resultantes da queima de um combustível estejam passando por dentro de tubos que estão em contato com a água transferindo calor, aumentando assim a temperatura até a faixa de 100º, onde a mesma atinge o calor latente, que altera o estado do fluido de líquido para gasoso.Chamamos este ciclo de água - vapor. Uma alteração sofrida por este vapor no instante da sua transferência para as linhas de serviço resulta numa formação de um fluido condensado, o qual, é reaproveitado no mesmo processo. As caldeiras aquatubulares são aquelas que dispõem de uma formação de tubos contendo água que ficam em contato com uma chama onde ganham temperatura pela transferência de calor resultando no mesmo ciclo água - vapor - condensado.
