O tempo de surgimento de oxidação em palhas de aço – testes empíricos

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Após me deparar com muitos casos de celulares e demais equipamentos danificados pela presença de oxidação nas placas de circuitos e, diante da dúvida do tempo necessário para iniciar a oxidação, decidi iniciar uma pesquisa empírica para provar o tempo médio em condições consideradamente normais.

Problemática

É de conhecimento geral que a oxidação em circuitos impressos pode causar danos irreversíveis em componentes eletrônicos, levando o equipamento a perdimento total. Outro fato importante é que a oxidação é considerada um grande balizador na garantia daquele dispositivo, isto é, se um equipamento em garantia se danifica e a assistência técnica identifica oxidação interna, logo presume a presença de umidade no interior deste e condena o equipamento removendo-lhe a garantia.

Muitos equipamentos chegaram às minhas mãos, em perícias judiciais, com oxidação avançada, mesmo tendo o cliente recebido o dispositivo a pouco tempo, como 15 dias por exemplo. Então o intuito deste teste é provar se é possível ou não o aparecimento de oxidação em um período tão curto.

Objetivos

  1. Demonstrar o tempo do surgimento de oxidação em placas de circuitos eletrônicos em dias;
    1. Demonstrar o tempo de esverdeamento da oxidação do cobre na placas de circuitos;
  2. Demonstrar, em comparação aos metais das placas de circuitos eletrônicos (principalmente cobre e estanho), o tempo de oxidação do ferro (palha de aço);

Ferramentas

  • 04 potes de plástico com tampa para manter as placas de circuitos em seu interior devidamente umedecidas durante todo processo;
  • 02 placas de circuitos em bom estado de conservação, derivadas de uma placa de Faz Modem e outra de um ATA VoIP Linksys PAP2;
  • Pinça para movimentação das placas para evitar contato humano e contaminação cruzada;
  • Água de torneira;
  • Sal de cozinha;
  • Palha de aço.

Definições

Maiores informações conceituais estão presentes nos links a seguir:

Métodos

Não se confundindo com metodologia, a ciência que estuda os métodos, o conceito de método está ligado ao processo utilizado para atingir a verdade sobre um fato analisado. É imprescindível que o método adotado utilize procedimentos técnico-científicos, formais, lógicos, sistematizados e reconhecidos.

O método científico é entendido como o conjunto de processos orientados por uma habilidade crítica e criadora voltada para a descoberta da verdade e para a construção da ciência hoje. A pesquisa constitui seu principal instrumento ou meio de acesso.

(KHALMEYER-MERTENS, 2007, p 15 apud Cervo e Bervian, 2004)

Para a análise do objeto da perícia o intuito foi a aplicação dos métodos científicos indutivo e laboratorial, submetendo as placas a vários testes para identificação do tempo de oxidação. O método laboratorial consiste em analisar o objeto em ambiente controlado, com ferramentas específicas, testando inúmeras variáveis para constatação de fatos que não se tenha observado em pesquisa de campo. O método indutivo consiste em realizar várias análises particulares e, após uma quantidade suficiente, considerar as demais por equivalência. Portanto foram testadas duas placas de circuito impresso, uma porção de palha de aço e dois condutores de cobre, sendo um rígido e outro multifilamento.

Em linhas gerais, o método indutivo é aquele pelo qual uma lei geral é estabelecida a partir da observação e da repetição, isto é, por meio de observações particulares até chegar-se à afirmação de um princípio geral.

(FELIX, 2018)

A pesquisa laboratorial procede a uma investigação mais precisa, no entanto, obtém resultados mais exatos. Para o seu procedimento, é necessário descreve e averiguar o que sucederá em situação controlada. Requer instrumental necessário, específico e ambientes propícios.

(FELIX, 2018, p. 9 apud LAKATOS, MARCONI, 2003)

A pesquisa laboratorial é feita em ambientes preparados e controlados, onde o pesquisador tem o controle das variáveis para encontrar respostas ou testar hipóteses.

(FELIX, 2018, p. 9 apud LAKATOS, MARKONI, 2009)

Fontes:

FELIX, John Hebert da Silva. COMO ESCREVER BEM: PROJETO DE PESQUISA E ARTIGO CIENTÍFICO. 1ª ed. Curitiba: Appris, 2018. 187 p.

KHALMEYER-MERTENS, Roberto S. et al. COMO ELABORAR PROJETOS DE PESQUISAS – Linguagem e método. 1ª ed. Rio de Janeiro: FGV. 2007. 140 p.

Sobre a Placa de Circuitos Eletrônicos ou Impresso

Uma placa de circuitos eletrônicos é uma placa (tábua fina) de madeira, coberta com linhas de cobre, reforçadas ou não com estanho, devidamente perfurada em locais específicos para fixação dos componentes eletrônicos, como resistores, transistores, capacitores, etc. Sua função principal é fixar os componentes que, sem sua existência ficariam soltos em um emaranhado de fios e componentes.

Placa de circuito matriz

Trata-se de uma placa teste, geralmente feita de cobre e perfurada por completo, muito utilizada para desenvolvimento de projetos intermediários, isto é, não é uma placa definitiva, geralmente protótipo. Os engenheiros utilizam essa placa para testar o funcionamento antes de transformá-la em uma placa de circuito impresso.

A Figura 19.3 mostra a construção em placa matriz. Essa técnica de baixo custo evita a necessidade de um circuito impresso, mas, em geral, só é adequada para protótipos únicos. Uma placa matriz consiste em uma placa isolada na qual é perfurada uma matriz de furos com trilhas de cobre dispostas em tiras no lado oposto dessa placa. Os fios dos componentes são inseridos através dos furos e soldados em suas posições.

TOOLEY, Mike (2007)

Placa de circuito impresso

Trata-se de uma placa de circuitos feita geralmente de forma automatizada, por robôs, que são programados para construir o mesmo projeto inúmeras vezes por dia, semana, mês. Geralmente são fabricadas sob demanda, em grande escala e somente depois de aprovada pela engenharia, isto é, que o projeto esteja definitivamente pronto.

A técnica de construção em placa de circuito impresso (Figura 19.4) é ideal para a produção em volume de circuitos eletrônicos em que a velocidade e a capacidade de repetição são importantes.

TOOLEY, Mike (2007)

Como a placa de circuitos é composta de metais vís, isto é, oxidáveis, sempre existe a possibilidade da resultante da oxidação comprometa a comunicação elétrica, eletrônica e de dados. Por este motivo é expressamente importante primeiramente ler o manual do seu equipamento, para identificar se o mesmo é a prova d’água e, do contrário, em qualquer sinal de umidade, encaminhar para assistência técnica imediatamente para limpeza e desoxidação. Em muitos casos, quando uma placa é submetida a líquidos, existe grande chance de evitar a oxidação.

Fonte:

TOOLEY, Mike. CIRCUITOS ELETRÔNICOS: Fundamentos e aplicações. Trad. Luiz Cláudio de Queiroz Faria. Rio de Janeiro: Elsevier. 2007. 480 p.

Teste – velocidade de oxidação da palha de aço

No dia 18/12/2020 às 11:43, adicionamos meia palha de aço nova, em perfeito estado, em um pote hermeticamente fechado com 20mls de água de torneira.

Para comparar a velocidade de oxidação de um metal, escolhemos simular a ferrugem do aço da palha de aço, que sabemos oxidar rapidamente em ambiente úmido. Essa oxidação acelerada da-se pelo fato do metal da palha de aço não possuir qualquer proteção, estando extremamente exposto às intemperes do “ar” que, potencializado pelo líquido (H2O), enferrujará em poucas horas.

Nesse mesmo dia 18/12/2020 às 13:31, aproximadamente 2 horas depois, encontramos a palha de aço já em avançado processo e oxidação, tendo alterado sua coloração para amarelado, cor do ferro enferrujado, decantando inclusive suas impurezas no líquido, que também alterou sua coloração.

No mesmo dia 18/12/2020 às 14:31, aproximadamente 3 horas depois, é perceptível a progressão da oxidação, apresentada pelo tom de amarelamento da água, assim como sua turbidez, isto é, a água está mais amarelada e mais turva.

No mesmo dia 18/12/2020 às 17:18, aproximadamente 6 horas depois, conseguimos observar um maior aumento da turbidez da água, indicando continuidade do processo de oxidação.

No mesmo dia 18/12/2020 as 18:22, aproximadamente 7 horas depois, o tom da água encontra-se cada vez mais turvo, indicando continuidade do processo de oxidação.

No dia 19/12/2020 as 11:42, aproximadamente 24 horas depois, a água escureceu mais ainda, começando a demonstrar a decantação das impurezas resultantes da oxidação.

No dia 20/12/2020 às 15:13, aproximadamente 52 horas depois, a água está ainda mais turva e o processo de oxidação começa a avançar de baixo para cima, quando antes apresentava-se somente na parte de cima, em uma pequena área em forma de “U“, onde exatamente a água tocou ao ser adicionada, na parte inferior imediatamente em contato com o líquido e na lateral, parte que encontrava-se em contato com a parede da vasilha, que encontra-se bem úmida.

Conclusão:

A palha de aço, por ser de ferro completamente desprotegido, iniciou oxidação aparente muito rapidamente, em aproximadamente duas horas, mesmo porque não foi possível fotografar antes, o que demonstra a fragilidade do aço/ferro para com a umidade. Porém é possível perceber que os pontos de oxidação coincidem com aqueles em contato ou que fizeram contato direto com o líquido, isto é, aparentemente a parte em contato direto enferruja mais rápido do que a parte que não faz contato com o líquido. Podemos dizer que o ferro é menos susceptível ao vapor e à umidade espacial do que ao contato direto.

Assim podemos afirmar que existem poucas chances de manter a palha de aço intacta, em perfeito estado original, se a molharmos uma única vez.