Resistência elétrica de aquecimento

Uma resistência elétrica de aquecimento é um condutor feito para transformar a corrente elétrica em calor, numa chaleira, num forno, num ferro de engomar ou num esquentador. A patente mais antiga foi concedida nos Estados Unidos em 1859 a George B. Simpson, por um fio de platina enrolado nas ranhuras de uma laje de esteatite e alimentado por pilhas. O fio de níquel-crómio, patenteado por Albert Marsh em 1906, e a resistência blindada, uma espiral envolvida em óxido de magnésio dentro de um tubo de metal, patenteada por Charles C. Abbott, da General Electric, em 1921, tornaram estas resistências duradouras.

O que é

Uma resistência de aquecimento é um condutor feito para se opor à corrente que o atravessa, de modo a aquecer. Um motor ou uma lâmpada também libertam algum calor, mas a resistência é construída só com esse fim, e quase toda a energia elétrica que recebe sai sob a forma de calor. As resistências aquecem a água de chaleiras, esquentadores e máquinas de lavar, o ar de fornos e aquecedores e a base dos ferros de engomar.

Uma resistência blindada dobrada em espiral plana, com as duas pontas lado a lado e um pino de ligação em cada uma Uma resistência blindada enrolada em espiral plana forma a placa de um fogão elétrico.

Há dois tipos principais. Numa resistência aberta, o fio resistente nu, quase sempre enrolado em espiral ou em fita plana, fica ao ar sobre suportes de cerâmica ou mica. Aquece depressa e fica ao rubro, como numa torradeira, num secador de cabelo ou nas barras de um aquecedor radiante. Numa resistência blindada, a espiral percorre o centro de um tubo de metal cheio de um pó mineral branco que a impede de tocar no tubo. O tubo pode ser dobrado em anéis e laços, encaixado numa placa de fogão ou mergulhado diretamente na água.

Uma resistência faz parte de um aparelho maior. Um termóstato ou um regulador liga-a e desliga-a para manter a temperatura escolhida, e um corta-circuito térmico abre o circuito se ela aquecer demais. As resistências de aquecimento trabalham com a tensão da rede, atingem várias centenas de graus e podem matar por eletrocussão. Use apenas aparelhos certificados, nunca fabrique, refaça a cablagem nem repare uma resistência ou as suas ligações, e deixe qualquer intervenção a um eletricista qualificado.

Como funciona

Quando uma corrente percorre um fio, as cargas em movimento chocam com os átomos do metal e cedem-lhes energia sob a forma de calor. Em 1841, James Prescott Joule mostrou que o calor produzido num dado tempo é proporcional à resistência do fio multiplicada pelo quadrado da intensidade. Com uma tensão de alimentação fixa, o projetista escolhe portanto o comprimento e a secção do fio para que a resistência consuma exatamente a potência pretendida: um fio mais curto ou mais grosso deixa passar mais corrente e aquece mais.

Uma espiral de fio resistente incandescente cor de laranja, enrolada em espiral aberta à volta de uma vareta de cerâmica branca presa em cada ponta por um suporte metálico sobre uma laje de ardósia assente em pequenos pés metálicos Num aquecedor radiante, a espiral nua brilha ao ar, enrolada numa vareta de cerâmica.

O fio tem de aguentar o rubro ao ar durante anos. A maioria dos metais oxida depressa quando está ao rubro, e a platina, que Simpson usou em 1859, resiste mas é rara e cara. A liga de Albert Marsh, níquel com menos de metade de crómio, patenteada em 1906, tem uma resistência elétrica alta e cobre-se de uma fina camada de óxido bem aderente que protege o metal por baixo. O tipo habitual, com 80 % de níquel e 20 % de crómio, é garantido pelos fabricantes para uso contínuo ao ar até cerca de 1200 °C.

Numa resistência blindada, a espiral fica no centro de um tubo de metal, presa numa massa dura de pó de óxido de magnésio. O óxido de magnésio isola a eletricidade mas conduz bem o calor, de modo que o calor da espiral chega à bainha enquanto a corrente fica no interior. O pó absorve a humidade do ar, e um pó húmido deixa fugir corrente para a bainha; por isso as pontas do tubo são vedadas e a bainha é ligada à terra.

História e evolução

Joule publicou a sua lei do aquecimento elétrico no Philosophical Magazine em 1841, num artigo sobre o calor libertado por fios de metal percorridos por uma corrente e pelos elementos de uma pilha.

Uma laje retangular de esteatite com muitas ranhuras paralelas onde um único fio em espiral passa de uma ranhura para a seguinte em vaivém, e dois fios de ligação pendentes nos dois cantos da frente O aquecedor de Simpson de 1859: uma espiral de platina deitada em vaivém nas ranhuras de uma laje de esteatite.

Num caveat apresentado a 16 de dezembro de 1857, George B. Simpson, de Washington, descreveu um aparelho de aquecimento elétrico, para o qual obteve uma patente norte-americana a 20 de setembro de 1859. Enrolava um fio de platina ou de outro metal em vinte e uma ranhuras paralelas abertas numa laje de esteatite com cerca de oito polegadas de lado, e alimentava-o com pilhas galvânicas. Propunha-o para «aquecer salas, ferver água, cozinhar alimentos». O Hagley Museum and Library considera-o o primeiro fogão elétrico patenteado. Em 1882, Henry W. Seely patenteou um ferro de engomar elétrico aquecido por uma resistência de carbono.

Poucos anos depois da patente de Marsh, várias empresas, entre as quais a General Electric, fabricavam torradeiras elétricas com fio de níquel-crómio. Em 1918, Charles C. Abbott, da General Electric, em Pittsfield, no Massachusetts, pediu a patente da resistência blindada, uma espiral de níquel-crómio isolada por magnésia em pó dentro de um tubo de metal. A patente foi concedida em 1921, e a General Electric vendeu estas resistências com o nome de Calrod. Hoje as resistências blindadas aquecem esquentadores, máquinas de lavar loiça, fornos e muitos outros aparelhos.