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SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 1 10. DIAGNÓSTICO DE FALHAS E DE DEFEITOS EM SISTEMAS ELETRÔNICOS1 Nos capítulos anteriores, conhecemos alguns circuitos que fazem parte de um sistema eletrônico, vimos seus princípios de funcionamento e as possíveis falhas que esses circuitos podem apresentar. Agora, vamos aprender como diagnosticar os defeitos e as falhas que um sistema eletrônico pode apresentar. Investigar e solucionar os motivos pelos quais um sistema eletrônico não funciona corretamente é uma das tarefas mais estimulantes para o técnico, na área da manutenção. Para isso, como todo bom detetive, você deverá seguir algumas regras simples, mas eficientes, que o levarão a um diagnóstico rápido e eficiente, minimizando o tempo de parada dos sistemas eletrônicos e garantindo que o equipamento volte a operar corretamente dentro dos padrões de qualidade pré- estabelecidos. Assim, ao final desse capítulo você terá subsídios para: • Diagnosticar uma falha ou um defeito de um sistema eletrônico; • Fazer o levantamento de hipóteses que possam estar causando a falha ou o defeito em um sistema eletrônico; • Comprovar as hipóteses que causam o mau funcionamento em um sistema eletrônico. 10.1. ENTREVISTA COM O USUÁRIO Vamos iniciar este item refletindo sobre as duas situações a seguir. 1ª – Você é chamado para consertar uma serra elétrica em uma marcenaria e ela apresenta, durante seu funcionamento, um ruído no motor elétrico similar a um ronco. 2ª – Você é chamado para consertar uma serra elétrica em uma marcenaria, em que o motor elétrico não está funcionando. Qual a diferença entre o primeiro e o segundo caso? No primeiro caso, o motor da serra elétrica está funcionando, mas o ruído que apresenta não é normal, ou seja, o ronco é uma característica de rolamento desgastado. Esse motor apresenta um defeito no seu funcionamento. 1 Este texto integra o capítulo 10 do livro: SENAI-DN e SENAI-SP. Manutenção de Sistemas Eletrônicos. Brasília: SENAI-DN, 2013. SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 2 No segundo caso, o motor está travado, devido à quebra do rolamento, portanto, o motor está com uma falha. Ou seja, dizer que um equipamento está com falha, significa dizer que ele não está funcionando. Dizer que um equipamento está com defeito significa dizer que ele está funcionando, no entanto, de um jeito diferente daquele com que foi projetado. A falha é uma ocorrência provocada por um defeito. Ao se deparar com uma das situações apresentadas em que você deverá efetuar a manutenção de um equipamento, procure, antes de iniciar seus trabalhos investigativos, ter uma boa conversa com o usuário do equipamento ou aparelho eletrônico a ser consertado a fim de conhecer as características de funcionalidades do item a ser reparado. Pense rapidamente em uma pergunta que você poderá usar em uma situação semelhante à que foi exemplificada aqui. Veja se a pergunta que você pensou está entre estas que o ajudarão no diagnóstico: O que esse equipamento faz? Como ele deve funcionar? O que ele não deveria estar fazendo? O que aconteceu antes de ele parar de funcionar? Está apresentando algum barulho? Se sim, como ele é? Ele tem lâmpada? Se sim, deveria acender ou não? O aparelho está ligado na tomada elétrica? Observe que essas perguntas são simples, não têm nenhum enfoque técnico e devem ser feitas para que o usuário do aparelho possa respondê-las de modo claro para que você disponha de informações para começar uma investigação a respeito dos motivos que fazem com que o item não esteja funcionando. Veremos agora os documentos de que precisaremos para dar prosseguimento ao nosso diagnóstico. 10.2. DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA A documentação técnica é um dos principais materiais nos processos de operação e manutenção de qualquer equipamento elétrico ou eletrônico. Essa documentação é composta por manuais técnicos fornecidos pelos fabricantes e traz, além dos esquemas elétricos e eletrônicos do aparelho, os procedimentos de testes e calibragens que devem ser feitos, antes de se entregar o equipamento ao cliente. Tentar consertá-lo ou mesmo reparar, sem fazer o uso dessa documentação técnica, torna-se uma tarefa árdua e complicada. Além disso, você não terá a garantia de um trabalho bem realizado. Além da documentação técnica fornecida pelo fabricante, conforme descrito anteriormente, há a documentação técnica referente ao equipamento que traz detalhes SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 3 sobre o número de vezes que ele apresentou defeito ou falha e quais foram as ações tomadas pelo mantenedor. Essa documentação auxilia no controle das manutenções realizadas pelo técnico. Veja a seguir um exemplo de documentação técnica utilizada no controle de uma máquina industrial, por exemplo, uma fresadora horizontal, a CNC. Figura 1 - Ficha de acompanhamento de manutenção uma máquina industrial. Haveria outra informação para inserirmos nesse documento? Por que é importante apresentá-lo? Observe que a ficha de acompanhamento individual é referente a um único equipamento e apresenta como informações: a data em que o equipamento apresentou o defeito ou a falha diagnosticada; as características desse defeito ou dessa falha; a ação tomada para a solução do problema e o nome do técnico responsável pelo serviço. As informações que constam na documentação técnica de um equipamento variam de acordo com a política de manutenção e de qualidade de cada empresa e refletem o comportamento e a vida útil do equipamento. Veremos nos itens a seguir o que considerar para levantar as hipóteses que podem nos ajudar no diagnóstico de falhas e de defeitos em sistemas eletrônicos. 10.3. LEVANTAMENTO DE HIPÓTESES Com as informações fornecidas pelo usuário quanto às características do defeito ou à falha que o equipamento apresenta, podemos levantar hipóteses quanto aos motivos que levaram o item a não funcionar corretamente. GLOSSÁRIO SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 4 Hipótese: Suposição que se faz de alguma coisa possível ou não, e da qual se tiram as consequências a verificar. Vamos, como exemplo, retomar o capítulo 10, em que aprendemos que se o equipamento alimentado pela fonte chaveada estiver em curto-circuito, o PWM deixa de funcionar para proteger a saída da fonte. Ao receber um aparelho de DVD, que o usuário diz não estar ligando, você pode levantar algumas hipóteses sobre o que acontece com esse aparelho, tais como: fusível queimado ou falha na fonte de alimentação. Vejamos outro exemplo, mas agora apresentando um defeito: um aparelho de televisão é enviado a uma oficina para ser consertado e, ao ser ligado, demonstra que o seu funcionamento aparentemente está normal. Após alguns minutos ligado, o som do aparelho começa a diminuir até ficar muito baixo, quase inaudível. Nesse caso, a hipótese levantada de que o defeito estava na etapa do circuito de som é confirmada. Assim, fica mais fácil efetuar o reparo da televisão. 10.4. INSPEÇÃO VISUAL Alguns circuitos são mais fáceis de consertar, por serem mais simples. Outros são um pouco mais difíceis, porque têm uma quantidade maior de componentes. Mas nesses dois casos, a identificação de uma falha e/ou defeito se inicia com uma inspeção visual, ou seja, com a observação do estado ou do comportamento dos componentes eletrônicos. Assim, verifique se há resistores escurecidos porque é indício de aquecimento excessivo do circuito; capacitores estufados indicam que houve uma sobretensão no componente; transistores ou circuitos integrados quebrados indicam curto-circuito. Como você já sabe, o aspecto da solda nos componentes deve ser na forma de gota e brilhante, assim, soldas com aspecto irregular, trincadas e opacas, conhecidas como solda fria, apresentam conexões irregulares entre as trilhas do circuitoimpresso e o terminal do componente. Também não podemos esquecer-nos das ligações externas à placa de PCI, tais como fios soltos de sensores, lâmpadas de sinalização e botões de controle que causam defeitos facilmente diagnosticados apenas com a inspeção visual. Observe na Figura 92 um exemplo do que podemos localizar com a inspeção visual. Na imagem é possível ver o terminal do componente apresentando uma solda fria. SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 5 Figura 2 – PCI com solda fria 10.5. COLETA DE DADOS (MEDIDAS DE GRANDEZAS) Como vimos até aqui, o diagnóstico das falhas e dos defeitos em um sistema eletrônico inclui, além das informações fornecidas pelo usuário, o levantamento das possíveis hipóteses e a inspeção visual. O que precisamos acrescentar é a medição de tensão em pontos chaves do circuito. Esses pontos chaves estão descritos nos esquemas eletrônicos que fazem parte da documentação técnica e incluem os valores de tensão: na saída da fonte de alimentação; na base e no coletor dos transistores; nos terminais dos circuitos integrados e em pontos estratégicos que determinam o funcionamento de cada etapa do sistema eletrônico. Em alguns circuitos, medir a tensão pode nos levar a valores errôneos devido às características do circuito. Assim, o uso do osciloscópio se faz necessário, pois além do valor do sinal elétrico, temos a formato desse sinal. Tomemos como exemplo uma fonte chaveada, vista no capítulo 10. Lá aprendemos que o circuito integrado gera um sinal PWM para o chaveamento do transistor MOSFET. Além disso, vimos que medir esse sinal com o multímetro não nos fornece a indicação que o sinal está correto. Medir a corrente elétrica não é um procedimento comum porque esse tipo de medição requer que o circuito seja interrompido e o amperímetro ligado em série ao circuito. Além disso, o valor da corrente elétrica nem sempre é fornecido. E o que fazer para confirmar as hipóteses levantadas? É o que veremos a seguir. 10.6. COMPROVAÇÃO DAS HIPÓTESES Aprendemos nos capítulos anteriores que um sistema eletrônico pode ser formado por diversos componentes ou circuitos eletrônicos que trabalham interligados entre si e que a queima de qualquer componente compromete o funcionamento correto do SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 6 circuito. De acordo com as características das falhas ou dos defeitos apresentados, levantamos hipóteses sobre onde pode estar localizada a causa do problema. Com a medição dos sinais elétricos e a comparação com os valores fornecidos pela documentação técnica, podemos comprovar as hipóteses levantadas, eliminando boa parte delas e concentrar a atenção em uma pequena parte do circuito ou em um determinado componente eletrônico. Uma vez localizado o componente suspeito de causar a falha ou o defeito apresentado, podemos testar esse componente ou mesmo substituí-lo por outro novo e comprovar a hipótese levantada. 10.7. COMPARAÇÃO COM OUTRO EQUIPAMENTO O que fazer se através de dados obtidos com a medição dos sinais usando um multímetro ou um osciloscópio e a análise do funcionamento do circuito não nos derem a certeza se que a troca do componente irá resolver a falha ou o defeito do circuito? Nos sistemas eletrônicos, a variedade de itens é muito grande e pode acontecer de não haver um determinado componente em estoque para a substituição ou o preço ser elevado e/ou não ser possível comprá-lo, sem termos a certeza de que o problema será resolvido. Em situações desse tipo, existe uma técnica de localização de defeitos em que se utiliza outro aparelho idêntico ao aparelho defeituoso, que serve para comparar os valores dos sinais elétricos de um aparelho com o outro. Essa técnica também é muito utilizada quando não dispomos dos circuitos eletrônicos do equipamento, com as informações de tensão e formas de onda referidas acima. Medir a queda de tensão sobre os resistores, a tensão de polarização de um transistor, as tensões presentes nos terminais dos circuitos integrados e seus sinais elétricos, quando for o caso, conforme já foi dito sobre o circuito PWM, é o ponto inicial da pesquisa para solucionar uma falha ou defeito. Assim, ao encontrar um valor diferente do esperado, retire o componente e teste-o para poder comprovar se está realmente com defeito. Essas medições são feitas sempre em relação ao negativo da fonte de alimentação como ponto de referência. FIQUE ALERTA! Ao fazer as medições dos sinais elétricos do aparelho que você está utilizando como referência, tome cuidado para não provocar um curto-circuito por meio das pontas de prova do instrumento, principalmente, nos circuitos integrados em que a distância de seus terminais é pequena. SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 7 10.8. COMPARAÇÃO COM ESQUEMA ELÉTRICO Os componentes são posicionados na PCI, formando pequenos blocos de circuitos independentes de modo a facilitar a elaboração do layout e a interligação entre eles. Na PCI, os componentes são identificados por uma letra e um número sequencial, por exemplo, R1, Q1, C3. E essa mesma sequência está presente no esquema elétrico do circuito. Isso é feito não apenas para orientar a montagem da placa, mas também para que, durante a pesquisa de defeito, o técnico possa acompanhar o circuito montado na PCI com o desenho feito do esquema elétrico. Cabe ressaltar que, na maioria das vezes, a disposição dos componentes na PCI não é feita no mesmo formato em que eles estão dispostos no esquema, portanto a identificação dos componentes na PCI é vital para sua correspondente identificação no circuito. Essa comparação é muito importante por dois motivos: 1º - Alguns componentes não ficam próximos do bloco do qual pertencem devido a restrições técnicas impostas pelo projeto. Por exemplo: um transistor que dissipa muito calor pode ser montado externamente à placa, preso a um dissipador de calor ou ainda um capacitor de elevada capacitância pode ser posicionado em outro local por questões de espaço. 2º - Alguns projetos de PCI são feitos para atender diversos modelos, como acontece no caso de alguns aparelhos eletrônicos, mas nem todos os componentes são utilizados, deixando, assim, espaços vazios na placa. Se, no início do trabalho de reparo, não compararmos o esquema elétrico que temos em nossas mãos com a placa do circuito impresso do aparelho, correremos o risco de utilizar o esquema errado. 10.9. LEVANTAMENTO DE CIRCUITO Todo circuito eletrônico possui circuito elétrico? Se você respondeu “não” a esta pergunta, acertou. Alguns pelo fato de terem sidos fabricados há muitos anos, outros, por serem aparelhos importados, não são disponibilizados e outros devido à falta de organização de algumas empresas que não guardam corretamente a documentação técnica. Assim, provavelmente agora você deve estar se perguntando: “Como agir em casos como esses?”. Nesses casos, a solução está em fazer o esquema do circuito eletrônico a partir da placa de circuito impresso. Ao ver a ligação de um componente com um outro, através das trilhas da placa de circuito impresso, você será capaz de descobrir como eles estão interligados, formando o circuito eletrônico. SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 8 Esquematizar as ligações elétricas não é uma atividade que existe apenas nas placas de circuito eletrônico. Ela ocorre em diversas áreas de eletroeletrônica (industrial, informática, entretenimentos, eletromedicina), em que, além da placa eletrônica, existem componentes elétricos interligados, como sensores de diversas finalidades, botões e chaves de comando, indicadores visuais e sonoros e até mesmo outros equipamentos interligados. Acompanhe o exemplo a seguir para entender melhor esse assunto: o computador, a impressora, o filtro de linha, o monitor de vídeo e a conexão com a internet são aparelhos que estão interligados. Dentro de cada um deles, porexemplo, no computador, a placa eletrônica principal, conhecida como placa mãe, está interligada à fonte de alimentação, aos conectores de entrada e de saída, ao botão liga/desliga e a outras placas internas dele. FIQUE ALERTA! Lembre-se sempre de esquematizar as ligações elétricas dos aparelhos e dos circuitos, antes de separar esses equipamentos para não inverter as ligações na hora da montagem. Vamos ver no próximo item como a análise de funcionamento de um equipamento poderá ajudar no momento da solução de uma falha ou um defeito que ele pode apresentar. 10.10. ANÁLISE DE FUNCIONAMENTO Para começar, imagine que esteja observando uma esteira trabalhando. Essa esteira transporta material dentro de um forno para aquecê-los a uma temperatura de 450ºC. E um detalhe chama a sua atenção. Uma pequena mola fixada ao eixo do motor que movimenta a esteira faz contato com um parafuso, durante o seu movimento. Nisso, você observa que quando esse contato não é feito, a esteira para após alguns segundos, desligando o aquecimento. Você percebe que cada vez que o aquecimento desliga, o operador da máquina precisa reiniciar todo o processo de operação. Observa na Figura 93 o desenho da esteira, com a identificação da mola e do parafuso. SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 9 Figura 3 - Esteira transportadora O operador da máquina, ou seja, o usuário lhe diz que a máquina está com defeito, pois ela para de funcionar sozinha, de vez em quando. Nesse momento, você já saberia dizer por que a mola e o parafuso estão no equipamento? Acompanhe a análise de funcionamento da esteira para entender o porquê disso. A mola, ao tocar no parafuso, aciona o circuito elétrico e envia um comando para a parte eletrônica, informando que a esteira está em movimento. Se não houver esse contato, a parte eletrônica desliga o aquecimento para que o material dentro do forno não derreta e comprometa o funcionamento da esteira. Isso acontece porque ela poderá ficar travada, se o material que transporta cair, prendendo-a. Com a análise de funcionamento e o descritivo da falha pelo operador, você, como técnico, possui uma pista da provável causa do defeito, ou seja, saberá que o aquecimento foi desligado porque houve um mau contato entre a mola e o parafuso. 10.11. DIAGNÓSTICO POR SOFTWARE Injeção eletrônica, freio ABS, direção assistida são termos que provavelmente você já ouviu falar, pois estão cada dia mais vinculados aos meios de comunicação. É a eletrônica embarcada que faz funcionar esses e os outros itens de segurança e de conforto em um carro. Essa eletrônica não é diferente do que aprendemos até agora. A diferença está nos recursos disponíveis para os diagnósticos dos defeitos e das falhas apresentadas pela parte eletrônica dos carros. Glossário Eletrônica embarcada (On-board electronics, em inglês) é todo sistema eletroeletrônico desenvolvido para aplicações em carros, navios, aviões, tratores entre outros veículos automotores. Como a eletrônica embarcada depende não só do funcionamento do carro, mas do seu movimento e dos sensores posicionados em diferentes localidades no carro, para diagnosticarmos ou identificarmos a causa de um mau funcionamento do carro, é http://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADngua_inglesa SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 10 necessário o uso de instrumentos específicos com um software dedicado que simula o funcionamento do carro em diversas condições de uso, fornecendo ao técnico informações de qual componente deve se verificado. O diagnóstico de problemas em placas de computadores também é um exemplo da aplicação de software dedicado à localização de falhas e defeitos. Eles fornecem informações sobre o funcionamento e as características do equipamento sob teste, orientando o técnico na solução do problema. SAIBA MAIS! Para conhecer mais a respeito de diagnóstico de falhas por software faça uma busca na internet, digitando “localizador de defeitos”, nos sites de busca de sua preferência. 10.12. REGISTRO DE INFORMAÇÕES SOBRE AS CAUSAS DE FALHAS E DEFEITOS Você deve ter observado que identificar as falhas e defeitos presentes em um sistema eletrônico não é uma tarefa simples, pois a diversidade de circuitos eletrônicos, de aparelhos e equipamentos é muito grande, mas não se assuste, pois o processo de manutenção pode se tornar algo simples e prazeroso. Para isso, siga mais algumas orientações: • sempre que você tiver de reparar um determinado sistema eletrônico, trabalhe sempre com calma e observe atentamente as orientações descritas na documentação técnica, fornecidas pelos fabricantes dos equipamentos; • crie o hábito de fazer suas próprias anotações, descrevendo o modelo e tipo de aparelho ou equipamento, as características do defeito ou da falha apresentada e como você chegou ao componente defeituoso; • registre também quais foram os componentes substituídos; • converse e troque informações a respeito dos circuitos eletrônicos com outros profissionais da área, pois isso nos faz crescer profissionalmente, ampliando os nossos conhecimentos. Precisamos também ressaltar duas orientações com relação às informações sobre os tipos de defeitos e sua manutenção, pois são vitais para os processos de gestão da manutenção. 1º: se o equipamento estiver sobre os regimes de locação ou comodato, a sua manutenção é de responsabilidade de quem está cedendo o equipamento. Porém, as falhas e defeitos podem estar sendo causadas por uso incorreto do equipamento, SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 11 gerando tanto custos como insatisfação dos clientes. Esses fatos certamente acabarão comprometendo a imagem do produto e sua própria vida útil. A questão fundamental é que essa situação só poderá ser confirmada, mediante a comparação dos dados de manutenção do equipamento, com os resultados previstos ou encontrados em outros clientes. 2º: qualquer que seja o tipo de sistema de gestão da manutenção adotado, só poderá ser eficaz se dispuser de dados a serem analisados. Caso contrário, não é possível gerenciar de forma eficaz os processos de manutenção. GLOSSÁRIO: Locação: o mesmo que alugado. Comodato: regime em que o equipamento é cedido para uso de um parceiro, sem a transferência de propriedade e cobrança de aluguel. CASOS E RELATOS Três dias sem funcionar Leonardo foi chamado para consertar uma máquina industrial que estava parada há três dias. Ao questionar o operador sobre o defeito apresentado, esse disse que a máquina estava queimando fusíveis e o técnico anterior já havia trocado muitas peças, mas que não havia conseguido resolver o problema. Leonardo ao comparar o esquema elétrico da máquina com as ligações elétricas reparou que as ligações estavam em desacordo com o original e com componentes de valores diferentes do esperado. Sem saber o que fazer, conversou com o técnico anterior e esse disse que havia trocado os componentes e as ligações na tentativa de solucionar o problema, mas não conseguiu. Diante da situação da máquina, parada há três dias, Leonardo resolveu refazer as ligações elétricas e repôs os componentes originais, usando o catálogo técnico do equipamento como orientação. Ao ligar a máquina, os fusíveis queimaram novamente. Dessa forma, Leonardo resolveu medir a corrente elétrica do motor e constatou um valor muito elevado, comprovando o motivo da queima dos fusíveis. Resolveu analisar o funcionamento do equipamento antes da substituição do motor elétrico e constatou que a aceleração do motor estava muito alta e que isso poderia ser o motivo da queima dos fusíveis. Ao ajustar a aceleração do motor, o problema foi sanado: a máquina voltou a funcionar corretamente e não houve a necessidade da substituição do motor. SÉRIE ELETROELETRÔNICA SISTEMAS ELETRÔNICOS 12 Do exposto acima, podemos perceber que ao tentar consertar algo sem fazer um diagnóstico dos motivosque levaram à causa do defeito ou da falha, o tempo de parada de um equipamento ou aparelho eletrônico pode ser muito longo. Atitudes como: manter as ligações e os componentes originais dos sistemas eletrônicos, levantar e comprovar hipóteses são obrigações de todos os bons profissionais que atuam na área de manutenção dos sistemas eletrônicos. RECAPITULANDO Neste capitulo, aprendemos que os sistemas eletrônicos são susceptíveis a falhas e defeitos. Além disso, entendemos a diferença entre uma falha apresentada em um sistema eletrônico e um defeito. Aprendemos também os procedimentos necessários para diagnosticar os defeitos e as falhas em sistemas eletrônicos a fim de facilitar a localização dos componentes que causam problema ao equipamento. Vimos que, na eletrônica embarcada e em manutenção de computadores, há instrumentos e softwares dedicados que auxiliam no diagnóstico das falhas. Entendemos ainda que por mais complexo que seja um sistema eletrônico, um trabalho organizado, atento e de acordo com as orientações dos fabricantes, favorece a localização dos defeitos que precisarão ser consertados. E, finalmente, constatamos que o registro dos dados de manutenção é vital para gestão dos processos de manutenção.
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