Em se tratando do processo de soldagem, Pergunta-se:
- Porque a tensão cai durante o período de abertura ?
Passo 1
O que a pergunta dá e o que ela pede (clarinho e direto): foi observado que, durante o chamado “período de abertura” no processo de soldagem, a tensão cai. A pergunta é: por que isso acontece?
Informações relevantes que vou usar (não foi preciso nenhum gráfico nem número): a soldagem com arco envolve um arco elétrico entre eletrodo/arame e peça, a tensão medida é a tensão do circuito (fonte + arco) e existem instantes em que o arco se encurta, fecha curto ou reabre (chamados de períodos de curto-circuito, de abertura, de re-ignição etc.). A resposta precisa explicar fisicamente por que a tensão medida diminui nesse período.
Informações relevantes que vou usar (não foi preciso nenhum gráfico nem número): a soldagem com arco envolve um arco elétrico entre eletrodo/arame e peça, a tensão medida é a tensão do circuito (fonte + arco) e existem instantes em que o arco se encurta, fecha curto ou reabre (chamados de períodos de curto-circuito, de abertura, de re-ignição etc.). A resposta precisa explicar fisicamente por que a tensão medida diminui nesse período.
Passo 2
Conceitos fundamentais — o que é “tensão do arco” e de que depende:
- O arco é um plasma condutor entre eletrodo e peça. A tensão necessária para manter o arco depende principalmente do comprimento do arco (distância entre eletrodo e peça) e, em menor grau, da corrente e da condutividade do plasma. Uma representação simplificada muito usada é:
onde
é o comprimento do arco,
é uma constante que relaciona aumento de tensão com aumento de comprimento e
é uma queda de tensão que existe mesmo em arco muito curto. Aqui:
-
= tensão elétrica no próprio arco, -
= comprimento do arco (muito importante), -
= parâmetros que dependem do gás de proteção, do metal, da corrente, etc.
Observação simples: arco mais curto → menor
→ menor
.
Passo 3
Característica da fonte de soldagem (CV vs CC) e como ela altera o comportamento da tensão:
- Máquinas MIG/MAG normalmente trabalham como fontes de tensão constante (CV). Fontes TIG em corrente constante (CC) são outro caso.
- Em uma fonte real existe resistência interna
e indutância . A equação útil do circuito é:
onde
é a corrente instantânea. Isso mostra que a tensão que se mede na saída da fonte repartida envolve a queda no arco e as quedas ôhmica e indutiva do circuito. Aqui:
-
é a queda resistiva na fonte/cabos, -
é a queda/variação indutiva (transiente) quando a corrente muda rapidamente.
Passo 4
Explanação passo-a-passo do que ocorre no “período de abertura” (interpretação típica usada em transferência por curto-circuito / reabertura do arco):
- Antes da abertura: o eletrodo/arame pode estar tocando ou muito próximo do banho (curto parcial). Se o contato reduz o comprimento do arco, pela fórmula do arco (
) a tensão do arco diminui. Ao mesmo tempo a corrente pode subir (curto → resistência baixa). - No instante de abertura (quando a ponte metálica se rompe e o arco é re-estreito): há variações rápidas de
e de . Dois efeitos principais levam à queda observada da tensão: - Redução do comprimento do arco pouco antes/na ruptura: se o metal forma um “ponte” e o arco fica mais curto, a queda no arco cai — isso faz a tensão medida cair.
- Comportamento da fonte (no caso de fonte CV): quando ocorre curto, a corrente sobe e a fonte “cai” a tensão de saída momentaneamente por sua regulação e limitações internas; ao romper a ponte, há um pico/queda de corrente e transientes indutivos (
) que podem fazer a tensão medida oscilar para baixo antes de estabilizar. Em palavras simples: a interação entre a queda de tensão do arco (porque o arco ficou curto) e a resposta dinâmica da fonte (resistência/indutância e regulação) provoca a queda de tensão observada.
Passo 5
Outros fatores práticos que reforçam a queda de tensão no período de abertura (coisas que o professor pode esperar ouvir):
- Condução do plasma: quando a ponte metálica se forma ela é altamente condutora — queda de tensão quase nula. Quando essa ponte está presente ou prestes a desaparecer, a medição instantânea mostra tensão baixa.
- Transferência de gotícula: durante pinçamento/detacamento da gota a geometria do arco muda muito rápido, alterando
e a resistência do caminho elétrico — tensões caem/variam. - Parâmetros do processo: gás de proteção, distância stick-out, diâmetro do arame e corrente influenciam
e , logo a magnitude da queda varia. - Efeito indutivo/transiente: se a corrente muda rapidamente, o termo
produz picos/vales de tensão até o sistema se restabelecer.
Passo 6
Como resumir isso (para usar na prova, resposta curta e técnica):
- A tensão cai no período de abertura porque o comprimento efetivo do arco diminui (ponte metálica/contato curto), reduzindo a queda de tensão no próprio arco; além disso, a fonte e a cadeia parasita (resistência/indutância) respondem ao grande e rápido fluxo de corrente provocando transientes que levam a uma queda momentânea da tensão de saída. Em outras palavras: arco mais curto + resposta dinâmica da fonte = tensão menor durante a abertura.
Passo 7
Dica prática para lembrar e responder na prova (frase curta e fácil):
Pense sempre: arco curto → menor tensão do arco; curto → corrente sobe; fonte e indutância reagem → tensão oscila/caí rapidamente. Junta tudo e dá o efeito observado: queda de tensão no período de abertura.
Pense sempre: arco curto → menor tensão do arco; curto → corrente sobe; fonte e indutância reagem → tensão oscila/caí rapidamente. Junta tudo e dá o efeito observado: queda de tensão no período de abertura.
Resposta
Porque no período de abertura o comprimento efetivo do arco diminui (ou existe uma ponte metálica/curto) reduzindo a queda de tensão no próprio arco, e ao mesmo tempo a fonte de soldagem e os elementos parasitas (resistência e indutância do circuito) respondem dinamicamente às rápidas variações de corrente, provocando uma queda momentânea da tensão de saída.