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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS ORGANIZAÇÃO: SAMUEL TAVARES ANSELMO

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Page 1: Apostila instalações elétricas

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

ORGANIZAÇÃO:

SAMUEL TAVARES ANSELMO

Page 2: Apostila instalações elétricas

2

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÂO À ELETRICIDADE ....................................................................... 05

1.1 Fontes de energia............................................................................................... 08

1.2 O átomo .............................................................................................................. 08

1.3 Cargas elétricas ................................................................................................. 10

1.4 Circuito elétrico ................................................................................................... 10

1.4.1 Circuito ............................................................................................................ 10

1.4.2 Circuito elétrico ................................................................................................ 11

1.4.3 Elementos dos circuitos elétricos .................................................................... 12

1.4.3.1 Fonte geradora de energia elétrica............................................................... 12

1.4.3.2 Aparelho consumidor (carga elétrica) ........................................................... 12

1.4.3.2.1 Trenzinho elétrico ...................................................................................... 13

1.4.3.2.2 Ferro de soldar .......................................................................................... 13

1.4.3.2.3Televisor ..................................................................................................... 13

1.4.3.2.4 Lâmpada ................................................................................................... 13

1.5 Variações do circuito elétrico .............................................................................. 13

1.5.1 Circuito aberto ................................................................................................. 13

1.5.2 Circuito fechado............................................................................................... 14

1.5.3 Circuito desligado ............................................................................................ 14

1.5.4 Circuito desenergizado .................................................................................... 14

1.6 Condutores elétricos, isolantes e semicondutor ................................................. 14

1.6.1 Condutores ...................................................................................................... 14

1.6.2 Isolantes .......................................................................................................... 15

1.6.3 Semicondutores............................................................................................... 15

1.7 Aplicação do condutor elétrico ........................................................................... 16

1.8 Função do condutor............................................................................................ 17

1.9 Potência elétrica ................................................................................................. 17

22 EEMMEENNDDAASS OOUU CCOONNEEXXÕÕEESS EEMM IINNSSTTAALLAAÇÇÕÕEESS EELLÉÉTTRRIICCAASS .................................................... 2211

2.1 Emenda de fios .................................................................................................. 22

2.2 Tabelas de fios e cabos ...................................................................................... 23

2.3 Isolamento dos condutores ................................................................................ 24

Page 3: Apostila instalações elétricas

3

2.3.1 Fita isolante ..................................................................................................... 24

2.3.2 Isolação elétrica............................................................................................... 24

2.3.3 Conectores ...................................................................................................... 25

2.3.4 Corrente de fuga.............................................................................................. 25

2.4 Solução em conexão .......................................................................................... 25

33 SSÍÍMMBBOOLLOOSS GGRRÁÁFFIICCOOSS PPAARRAA IINNSSTTAALLAAÇÇÕÕEESS EELLÉÉTTRRIICCAASS ........................................................ 2266

3.1 Simbologia de instalações elétricas.................................................................... 26

44 CCOONNDDUUTTOORREESS EELLÉÉTTRRIICCOOSS .............................................................................................................................................................. 3311

55 UUTTIILLIIZZAAÇÇÃÃOO DDEE EESSQQUUEEMMAASS .......................................................................................................................................................... 3333

5.1 Esquemas .......................................................................................................... 33

5.2 Esquema multifilar .............................................................................................. 34

5.3 Esquema unifilar ................................................................................................. 34

5.4 Esquema funcional ............................................................................................. 35

5.5 Representações gráficas das instalações elétricas ............................................ 35

5.6 Esquemas de ligações mais utilizados ............................................................... 36

66 LLUUMMIINNOOTTÉÉCCNNIICCAA ................................................................................................................................................................................................ 4422

6.1 Histórico das lâmpadas ...................................................................................... 42

6.2 Conceitos e grandezas fundamentais ................................................................ 43

6.3 Conceitos ........................................................................................................... 43

6.3.1 Definição da luz ............................................................................................... 44

6.3.2 Radiação (energia radiante) ............................................................................ 44

6.3.3 Fluxo luminoso ................................................................................................ 45

6.3.4 Eficiência luminosa (Watt/ Lumem) ................................................................. 45

6.3.5 Intensidade luminosa (I) .................................................................................. 45

6.3.6 Iluminamento (E) ............................................................................................. 46

6.3.7 Lâmpadas ........................................................................................................ 47

6.3.8 Iluminação ....................................................................................................... 48

77 IINNIICCIIAAÇÇÃÃOO DDEE PPRROOJJEETTOO EELLÉÉTTRRIICCOO RREESSIIDDEENNCCIIAALL .............................................................................. 4499

Page 4: Apostila instalações elétricas

4

7.1 Medidor de energia elétrica ................................................................................ 60

7.1.1 Leitura do medidor de energia ......................................................................... 60

7.1.1.1 Unidade consumidora ................................................................................... 61

7.1.1.2 Classe de consumo ...................................................................................... 61

7.1.1.3 kWh (quilowatt-hora) .................................................................................... 61

7.1.1.4 Consumo de energia .................................................................................... 61

7.1.1.5 Tarifa de energia .......................................................................................... 62

7.1.1.6 Eficiência energética ou eficiência luminosa ................................................ 62

7.2 PPoossiicciioonnaammeennttoo ddooss ppoonnttooss ddee iilluummiinnaaççããoo ee ttoommaaddaass ((TTUUGG ee TTUUEE)) .................................. 6644

7.3 O uso dos dispositivos DR ................................................................................. 68

7.4 Disjuntor termomagnético ................................................................................... 70

7.4.1 Características técnicas – disjuntor ................................................................. 72

7.4.1.1 Corrente nominal (In) .................................................................................... 72

7.4.1.2 Corrente convencional de não atuação (Int) ................................................. 73

7.4.1.3 Corrente convencional de atuação (It)(I2) .................................................... 73

7.4.1.4 Tempo convencional .................................................................................... 73

7.4.1.5 Temperatura de calibração ........................................................................... 73

7.4.1.6 Curvas de disparo ........................................................................................ 73

7.4.1.7 Capacidade de interrupção (Icn) .................................................................. 74

7.4.1.8 Normas técnicas ........................................................................................... 74

7.4.1.9 Especificação ............................................................................................... 74

7.5 Definições ........................................................................................................... 75

7.5.1 Corrente nominal ............................................................................................. 75

7.5.1.1 Sobrecorrente ............................................................................................... 75

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 79

Page 5: Apostila instalações elétricas

5

1 INTRODUÇÂO A ELETRICIDADE

De acordo com o dicionário Michaelis, eletricidade é uma forma de

energia natural, ligada aos elétrons que se manifesta por atrações e repulsões, e

fenômenos luminosos, químicos e mecânicos. Existe em estado potencial

(eletricidade estática) como carga (tensão), ou em forma cinética (eletricidade

dinâmica) como corrente.

Vamos falar um pouco a respeito da eletricidade:

Figura 01 – Utilização da energia elétrica 1

Você já parou para pensar que está cercado de eletricidade por todos os

lados?

Page 6: Apostila instalações elétricas

6

Figura 02 – Utilização da energia elétrica 2

Figura 03 – Utilização da energia elétrica 3

Pois é! Estamos tão acostumados com a energia elétrica que nem

percebemos que ela existe.

Page 7: Apostila instalações elétricas

7

Figura 04 – Utilização da energia elétrica 4

Na realidade a eletricidade é invisível, o que percebemos são seus

efeitos, como:

Figura 05 – Transformação da eletricidade

Page 8: Apostila instalações elétricas

8

1.1 Fontes de energia

A energia elétrica é uma forma secundária de energia, apresentando

poucas possibilidades de aplicação direta. Porém, ela é uma forma intermediária

muito importante devido a sua facilidade de transporte, bem como suas

possibilidades de conversão.

Entre todas as possibilidades de transformação, a forma eletromecânica

desempenha um papel de grande importância. Ver figura 06 abaixo. Mais de 99% da

produção de energia elétrica resulta da conversão energia mecânica em elétrica.

A conversão eletromecânica desempenha um importante papel em nossa

vida: tração ferroviária ou urbana, máquinas ferramentas, aparelhos domésticos, etc.

Os atributos de rendimento de conversão, “maleabilidade” e ausência de

poluição são os elementos que fazem da energia elétrica um produto muito

difundido.

Figura 06 – Formas de conversão de energia

1.2 O átomo

É a menor porção de um elemento. Nos primórdios da física, realmente

pensou-se que o átomo não fosse divisível, mas a física moderna mostrou que o ele

é formado por um número enorme de partículas. Dentre as quais podemos destacar:

Page 9: Apostila instalações elétricas

9

elétron – parte do átomo que se convencionou possuir carga elétrica

negativa (-);

próton – parte do átomo que se convencionou possuir carga elétrica

positiva (+);

nêutron – parte do átomo que se convencionou não possuir carga

elétrica (carga total neutra).

Essas partículas ou cargas estão dispostas da seguinte forma:

prótons e nêutrons – no núcleo;

elétrons – movimento de rotação ao redor do núcleo, em órbitas

concêntricas. Ao redor do núcleo é translação, ao redor de si mesmo é

rotação (spin).

Figura 07 - Figura atômica de um elemento

Um átomo sem carga elétrica é chamado de átomo balanceado (carga

total neutra). Caso contrário, numa situação instável, ele é chamado de átomo

desbalanceado ou íon:

íon positivo – átomo que perdeu elétrons, logo há mais cargas

positivas (p);

íon negativo – átomo que ganhou elétrons, logo há mais cargas

negativas (e).

Page 10: Apostila instalações elétricas

10

1.3 Cargas elétricas

Lei das cargas: cargas de mesmo nome (sinal) se repelem, cargas de

nomes (sinais) contrários se atraem.

De acordo com a Lei das Cargas, qualquer carga tem energia potencial

para realizar o trabalho de mover outra carga, seja por atração, seja por repulsão.

Figura 08 – Princípio da atração e repulsão.

Como unidade de carga, utilizaremos o Coulomb [C]. Um Coulomb é a

carga devida à aproximadamente 628x1016 elétrons.

2

21

d

.qqkF (1.1)

A equação (1.1) representa o módulo da força elétrica (Lei de Coulomb)

em Newton [N], onde k é a constante que depende do meio e d é a distância entre

as cargas em metros [m]. Os sentidos das forças de atração e repulsão estão

representados na figura 08.

1.4 Circuito elétrico

1.4.1 Circuito

É todo percurso que representa um caminho fechado. Vamos

acompanhar o percurso da corrente elétrica ao ligar um aparelho?

Page 11: Apostila instalações elétricas

11

Para facilitar, vamos observar um “rádio de pilha” aberto, para você ver o

caminho por onde passa a corrente.

AAggoorraa ssee oobbsseerrvvaa oo ppeerrccuurrssoo ddaa ccoorrrreennttee eemm uummaa llaanntteerrnnaa::

Note que a corrente tem que percorrer o mesmo caminho, continuamente.

É um caminho fechado; é um circuito elétrico.

1.4.2 Circuito elétrico

É um caminho fechado por condutores elétricos ligando uma carga

elétrica a uma fonte geradora (pilhas).

No exemplo da lanterna, você pode observar os diversos componentes do

circuito elétrico:

1 - fonte geradora de eletricidade, pilha;

2 - aparelho consumidor de energia (carga elétrica), lâmpada;

Page 12: Apostila instalações elétricas

12

3 - condutores, tira de latão.

1.4.3 Elementos dos circuitos elétricos

1.4.3.1 Fonte geradora de energia elétrica

É a que gera ou produz Energia Elétrica, a partir de outro tipo de energia.

A pilha da lanterna, a bateria do automóvel, um gerador ou uma usina hidrelétrica

são fontes geradoras de energia.

Pilha Bateria Gerador

1.4.3.2 Aparelho consumidor (carga elétrica)

Aparelho consumidor é o elemento do circuito que emprega a energia

elétrica para realizar trabalho. A função do aparelho consumidor no circuito é

transformar a energia elétrica em outro tipo de energia.

Estamos nos referindo a alguns tipos de Consumidores Elétricos. Eles

utilizam a energia elétrica para realizar trabalhos diversos; ou seja, eles transformam

a energia elétrica, recebida da fonte geradora, em outro tipo de energia.

Page 13: Apostila instalações elétricas

13

1.4.3.2.1 Trenzinho elétrico

Transforma a energia elétrica em energia mecânica (imprime movimento).

1.4.3.2.2 Ferro de soldar

Transforma a energia elétrica em energia térmica (gera calor).

1.4.3.2.3Televisor

Transforma a energia elétrica em energia luminosa e sonora (gera sons e

imagens).

1.4.3.2.4 Lâmpada

Transforma a energia elétrica em energia luminosa e energia térmica

(gera luz e calor).

1.5 Variações do circuito elétrico

1.5.1 Circuito aberto

É o que não tem continuidade; onde o consumidor não funciona.

Page 14: Apostila instalações elétricas

14

1.5.2 Circuito fechado

É o circuito que tem continuidade. Por ele a corrente pode circular.

1.5.3 Circuito desligado

É aquele em que o dispositivo de manobra está na posição desligado.

1.5.4 Circuito desenergizado

É aquele em que a fonte geradora está desconectada do circuito ou não

funciona.

1.6 Condutores elétricos, isolantes e semicondutores

1.6.1 Condutores

São os materiais que permitem o fluxo de elétrons. Possuem ALTA

condutividade e BAIXA resistência ao movimento dos elétrons. Exemplos:

metais (prata, cobre, alumínio e demais metais);

Page 15: Apostila instalações elétricas

15

soluções salinas, ácidas e bases são condutores eletrolíticos;

o ar e vários gases quando mantidos em condições especiais de

pressão.

1.6.2 Isolantes

São os materiais que NÃO permitem o fluxo de elétrons. Possuem BAIXA

condutividade e ALTA resistência ao movimento dos elétrons. Exemplos:

bastão de vidro, borracha, plástico, madeira, etc.

1.6.3 Semicondutores

São materiais básicos utilizados nas construções de dispositivos

eletrônicos semicondutores, não é um bom condutor, nem um bom isolante.

Comparem no quadro abaixo vários materiais classificados quanto à condutividade:

Tabela 01 - Classificação dos materiais pela condutividade elétrica

O silício e o germânio, pertencentes ao grupo IV da tabela periódica, são

muito utilizados na construção de dispositivos eletrônicos.

Page 16: Apostila instalações elétricas

16

O silício é o mais utilizado devido as suas características serem melhores

em comparação ao germânio e também por ser mais abundante no território

terrestre.

III IV V

B C N

Al Si O

Ga Ge As

In Sn Sb

Tabela 02 – Localização na tabela periódica dos elementos semicondutores

Em comparação com os metais ou com os isolantes, as propriedades

elétricas dos semicondutores são afetadas por variação de temperatura, exposição à

luz e acréscimos de impurezas.

1.7 Aplicação do condutor elétrico

Observe as ilustrações abaixo:

O condutor elétrico faz a ligação entre o consumidor e a fonte geradora,

permitindo a circulação da corrente. Cada tipo de condutor pode ser preparado com

características variadas, dependendo de sua aplicação. Podem ser rígidas ou

flexíveis, isolados ou não, com proteção adicional (além da isolação) ou outras

características.

Page 17: Apostila instalações elétricas

17

Rede externa: condutor elétrico rígido, Furadeira: condutor elétrico

com ou sem proteção. flexível, com adicional.

Ferro elétrico: condutor elétrico flexível, com isolação de plástico e

proteção térmica.

Como você vê, cada aplicação exige tipos diferentes de condutores

elétricos. Mas sua função no circuito será sempre a mesma.

1.8 Função do condutor

O condutor liga os demais componentes do circuito elétrico, conduzindo a

corrente: da fonte ao consumidor e de retorno à fonte.

1.9 Potência elétrica

É o resultado do trabalho produzido pela energia elétrica num intervalo de

tempo. A potência elétrica é determinada pelo produto da tensão e pela corrente

fornecida por um gerador (potência fornecida) ou o produto das mesmas em um

receptor (potência recebida ou consumida)

Page 18: Apostila instalações elétricas

18

A tensão elétrica faz movimentar os elétrons de forma ordenada, dando

origem à corrente elétrica.

Page 19: Apostila instalações elétricas

19

Podemos dizer que a “potência aparente” é a potência de projeto.

A “potência ativa” é a parcela efetiva transformada em:

Page 20: Apostila instalações elétricas

20

Podemos dizer que a “potência ativa” é a potência que é transformada em

trabalho ou ainda podemos falar que é a potência de consumo. A unidade de

medida da potência ativa no MKS é o Watt (W).

A “potência reativa” é a parcela transformada em campo magnético

necessário ao funcionamento de:

A unidade de medida da potência reativa é o Volt – Ampère Reativo (VAr).

1 watt (1W) = 1 volt x 1 ampère

1 quilowatt (kW) = 1000 W

1 Horse Power (1HP) = 746 W

1 Cavalo Vapor (1cv) = 736 W

Outras unidades de potência

Transformar potência ativa em potência aparente:

Page 21: Apostila instalações elétricas

21

P(W) = potência ativa;

P(VA) = potência aparente;

F.P. = fator de potência.

Com relação ao "fator de potência" é possível observar:

22 EEMMEENNDDAASS OOUU CCOONNEEXXÕÕEESS EEMM IINNSSTTAALLAAÇÇÕÕEESS EELLÉÉTTRRIICCAASS

Nas instalações elétricas em geral, as emendas ou conexões são, na

maioria das vezes, inevitáveis. A sua execução pode trazer tanto problemas elétricos

como mecânicos e por isso, sempre que possível, deve-se evitá-las.

Outros agravantes na execução das emendas é uma perda em torno de

20% da força de tração e de 20% da capacidade de condução de corrente elétrica.

Por isso, para eliminar os problemas com as emendas ou conexões é

necessário executa-las obedecendo a certos critérios, os quais permitam a

passagem da corrente elétrica sem perda de energia (perda por efeito joule) e

evitando também, problemas inerentes à elevada densidade de corrente.

Joule: unidade de medida de energia, igual à energia transportada

(potência em Watts) por 1 segundo em uma corrente elétrica invariável

Page 22: Apostila instalações elétricas

22

de 1 ampére, sob uma diferença de potencial constante igual a 1 Volt.

Símbolo J. Essa grandeza é referencial para emissão de calor.

2.1 Emenda de fios

Para evitar que os condutores se aqueçam ou se soltem, as emendas

devem ser bem feitas e isoladas em seguida. A seguir como fazer emendas:

Figura 09 - Emenda de prolongamento

Figura 10 - Emenda de derivação e prolongamento

Page 23: Apostila instalações elétricas

23

2.2 Tabelas de fios e cabos

Segue abaixo uma forma segura e prática de relacionar as bitolas dos

condutores e as capacidades de corrente limites para cada um, além de um

conversão aproximada dos padrões AWG (EUA) para série métrica, padrão adotado

no Brasil.

AWG: sigla de American Wire Gauge, denominação norte-americana

utilizada para bitola (espessura) de fios e cabos elétricos. Utiliza-se no

Brasil no momento o padrão de série métrica em mm².

Tabela Prática de Condutores

AWG Série Métrica

mm²

Corrente Limite

Ampéres

22 0,30 3,5

20 0,50 6,0

18 0,75 9,0

16 1,0 12,0

14 1,5 15,5

12 2,5 21,0

10 4,0 28,0

8 6,0 36,0

6 10,0 50,0

4 16,0 68,0

2 25,0 89,0

Page 24: Apostila instalações elétricas

24

2.3 Isolamento dos condutores

Em diversos pontos se faz necessário partir os condutores e refazer a

conexão para compor uma instalação de forma adaptada. Essas emendas devem

ser bem feitas e apertadas e em seguida devem ser revestidas com fitas isolantes

ou conectores de emenda apropriados. Elas devem proteger contra correntes de

fuga que podem entrar em contato com elementos condutores alheios ao circuito,

causando perdas de energia elétrica e aumento do consumo, ou até provocando

choques elétricos. Portanto, a isolação elétrica bem feita é essencial para evitar

transtornos no futuro. Não utilize fita "durex", esparadrapo ou quaisquer outros

adesivos, pois as características de construção destes produtos não têm por

finalidade realizar isolamento elétrico.

2.3.1 Fita isolante

Fita adesiva com revestimento apropriado para utilizar em isolamento

elétrico de emendas ou ligações de fios e cabos. Ver Isolação Elétrica e Conectores.

2.3.2 Isolação elétrica

Impedir a condução de corrente entre duas partes condutoras por meio de

materiais isolantes entre elas. O material isolante forma uma banda de espessura,

largura e comprimento, tais que impedem a passagem de elétrons entre as partes

isoladas até um determinado limite de resistência.

Page 25: Apostila instalações elétricas

25

2.3.3 Conectores

Dispositivos de aplicação rápida, utilizados para realizar emendas ou

ligações elétricas através de meio mecânico (parafusos, compressão, travas etc).

2.3.4 Corrente de fuga

Corrente de condução que, devido a isolamento imperfeito, percorre um

caminho diferente do previsto, e flui para elementos condutores estranhos a

instalação. Note que os isolamentos, mesmo os mais perfeitos, proporcionam

alguma corrente de fuga, mas a qualidade do serviço de isolamento manterá esta

corrente em níveis aceitáveis. As distorções de corrente de fuga, devido a trabalhos

mal feitos, causam perdas de energia, gerando consumo desnecessário que refletirá

na conta de energia.

2.4 Solução em conexão

Figura 11 - Solução tradicional: fitas isolantes

Observação: atualmente existem conectores em formato de barras,

cones, ou blocos que garantem uma qualidade de emenda, e são muitos seguros e

de fácil instalação.

Page 26: Apostila instalações elétricas

26

Figura 12 - Solução mais moderna: conectores

33 SSÍÍMMBBOOLLOOSS GGRRÁÁFFIICCOOSS PPAARRAA IINNSSTTAALLAAÇÇÕÕEESS EELLÉÉTTRRIICCAASS

3.1 Simbologia de instalações elétricas

Os símbolos gráficos usados nos diagramas unifilares são definidos pela

norma NBR5444, para serem usados em planta baixa (arquitetônica) do imóvel.

Neste tipo de planta é indicada a localização exata dos circuitos de luz, de força, de

telefone e seus respectivos aparelhos.

As tabelas a seguir mostram a simbologia do sistema unifilar para

instalações elétricas prediais (NBR5444).

Page 27: Apostila instalações elétricas

27

Page 28: Apostila instalações elétricas

28

Page 29: Apostila instalações elétricas

29

Page 30: Apostila instalações elétricas

30

Page 31: Apostila instalações elétricas

31

44 CCOONNDDUUTTOORREESS EELLÉÉTTRRIICCOOSS

Conceito ilustrativo:

Page 32: Apostila instalações elétricas

32

Page 33: Apostila instalações elétricas

33

55 UUTTIILLIIZZAAÇÇÃÃOO DDEE EESSQQUUEEMMAASS

5.1 Esquemas

É a representação de uma instalação ou parte dela, por meio de símbolos

gráficos. Todos ou qualquer projeto será desenvolvido através de símbolos, e para

tanto, serão utilizados os esquemas unifilar, multifilar e funcional.

Page 34: Apostila instalações elétricas

34

5.2 Esquema multifilar

Este esquema representa todo o sistema elétrico, em seus detalhes com

todos os condutores, sendo que nesta representação, cada traço é um fio que será

utilizado na ligação dos componentes.

Figura 13 - Representação de um esquema multifilar

5.3 Esquema unifilar

Representa um esquema elétrico simplificado, que identifica o número de

condutores e representa seus trajetos por um único traço. Na figura a seguir temos

um diagrama de um circuito elétrico composto de interruptor simples, tomada,

lâmpadas incandescentes, rede de eletrodutos e fiações, todos representados na

forma unifilar.

Page 35: Apostila instalações elétricas

35

Figura 14 - Representação unifilar

5.4 Esquema funcional

Apresenta todo o sistema elétrico e permite interpretar com clareza e

rapidez o funcionamento ou sequência funcional dos circuitos.

5.5 Representações gráficas das instalações elétricas

Figura 15 - Condutores no eletroduto

Page 36: Apostila instalações elétricas

36

Figura 16 – Identificação dos condutores

5.6 Esquemas de ligações mais utilizados

Figura 17 – Representação funcional

Page 37: Apostila instalações elétricas

37

Figura 18 – Representação funcional

Page 38: Apostila instalações elétricas

38

Figura 19 – Representação funcional

Page 39: Apostila instalações elétricas

39

Figura 19 – Representação funcional

Page 40: Apostila instalações elétricas

40

Figura 20 – Representação funcional

Page 41: Apostila instalações elétricas

41

Para o acionamento automático de iluminações podemos optar por:

rreelléé ffoottooeellééttrriiccoo NNFF (contatos normalmente fechados): este é o

produto tradicional que desliga ao amanhecer e liga ao anoitecer.

Como está permanentemente ligado à rede, as lâmpadas permanecem

acesas de dia no caso de qualquer falha nos equipamentos do ponto

de luz;

Relé fotoelétrico

sensor de presenças: sensor de presença frontal (de parede) e de

embutir para qualquer tipo de lâmpada.

Page 42: Apostila instalações elétricas

42

66 LLUUMMIINNOOTTÉÉCCNNIICCAA

6.1 Histórico das lâmpadas

O trecho abaixo é cópia e não foi escrito em forma de citação:

http://www.discoverybrasil.com/guia_tecnologia/marcos_tecnologia/lampada_i

ncandescente/index.shtml :

A lâmpada incandescente, e lá estava a luz!

Vários inventores tiveram a ideia de criar uma luz com fios iluminados

relativamente cedo. Experimentos com fios de platina e pedaços de carvão, que

eram feitos para iluminar com o auxílio da eletricidade já estavam sendo produzidos

em 1830 e 1840. Em parte, lâmpadas de vidro evacuadas já estavam sendo usadas

nesta época para evitar oxidação. Entretanto, a platina queimava rapidamente e as

bombas de vácuo não eram capazes de criar uma aspiração suficiente. O

fornecimento de eletricidade também era um problema já que somente as pilhas

estavam disponíveis naquele tempo. Em 1866, Werner Von Siemens descobriu o

princípio do dínamo e construiu máquinas que forneciam eletricidade constante.

Em 1854, o mecânico alemão Heinrich Goebel construiu a primeira

lâmpada capaz queimar por um período sustentável de tempo. Ele usou fios de

bambu carbonizados como filamento e esvaziou a lâmpada de vidro enchendo-a

com mercúrio permitindo que este saísse e detonasse o fechamento da lâmpada. O

americano Thomas Alva Edison desenvolveu a primeira lâmpada de luz

incandescente de sucesso comercial em 1879, uma lâmpada de carbono que entrou

em produção de massa. Ele também forneceu os acessórios necessários, como

interruptores, distribuidores e dínamos. Como a publicidade já era importante

naquela época, Edison mostrou uma instalação admirável de sua lâmpada para

milhares de pessoas na Paris Electrical Exhibition, em 1881.

Em 1900, o primeiro filamento foi desenvolvido de metal ósmio. Este tipo

de lâmpada consumia metade da energia de uma lâmpada de fio de carbono

produzindo a mesma quantidade de luz. Em 1903, a primeira lâmpada elétrica com

um filamento tântalo foi desenvolvida em Berlim e logo depois filamentos feitos de

tugstênio, o metal com o nível mais alto de derretimento foi testado. A lâmpada de

Page 43: Apostila instalações elétricas

43

tugstênio consumia apenas um terço da potência necessária para uma lâmpada de

fio de carbono alcançar à mesma iluminação, o material havia sido encontrado e é

usado até hoje.

A invenção da lâmpada incandescente inaugura uma nova era: a da

utilização da eletricidade como energia economicamente viável. Antes da invenção

da lâmpada incandescente, as necessidades de utilização da energia elétrica eram

pequenas, embora houvesse certa aplicação nas comunicações e na metalurgia. A

lâmpada incandescente de Edison era apenas a ponta de um complexo sistema,

integrando tecnologia e aspectos financeiros, comerciais e políticos. Ele criou uma

rede elétrica para os centros urbanos, na mesma escala que as de gás. A Edison

General Electric foi fundada para explorar as patentes das tecnologias inventadas e

produzir todos os elementos do sistema de energia elétrica, de dínamos a lâmpadas.

Associado aos irmãos Siemens, instalou a primeira rede de iluminação pública da

Europa.

6.2 Conceitos e grandezas fundamentais

6.3 Conceitos

Faz parte integrante de um projeto para compor qualquer ambiente,

externo ou interno uma iluminação compatível com a utilização dos mesmos. Isso

exige do projetista a elaboração de um estudo para o qual são necessários

conhecimentos básicos de luminotécnica. A escolha da forma de iluminação, dos

tipos de lâmpadas e luminárias, sua potência, quantidade, distribuição, comando e

controle acham-se unidos ao projeto de instalações elétricas.

Para iniciação ao estudo da luminotécnica trataremos este assunto em

dois focos principais, quais sejam:

luz;

iluminação.

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6.3.1 Definição da luz

É uma modalidade de energia radiante que um observador verifica pela

sensação visual de claridade determinada pelo estímulo da retina sob a ação da

radiação, ao processo de percepção sensorial visual.

6.3.2 Radiação (energia radiante)

É a transmissão de energia sob a forma de ondas eletromagnéticas. Essa

sensação visual é traduzida na prática pela “ luminosidade e pela cor”.

A faixa de radiações das ondas eletromagnéticas perceptíveis ao olho

humano está entre 380 a 780 nanômetros (1 mm = 0.0000000001 = 1 Angstrôms),

correspondendo ao menor valor ao limite dos raios ultravioletas, e o maior, ao dos

raios infravermelhos.

As cores são determinadas pela reação do mecanismo de percepção

sensorial aos diversos comprimentos de ondas.

A maior sensibilidade do olho humano, como captor de sensações que

são transmitidas ao cérebro, ocorre para o amarelo - esverdeado, correspondendo

ao cumprimento de onda de 555 mm.

A sensação psicofisiológica produzida pelas radiações visíveis traduz-se

por uma impressão subjetiva de luminosidade e uma impressão de cor, as quais

somente um processo de abstração mental poderá separar e avaliar.

?

!

Não vimos à luz que é incidente - figura de cima.

Vimos à luz refletida – figura de baixo.

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6.3.3 Fluxo luminoso

É a quantidade total de radiação emitida por uma fonte de luz, em sua

tensão nominal de funcionamento, capaz de produzir uma sensação de

luminosidade no ser humano através do estimulo de retina. Unidade – Lumem (Lm).

6.3.4 Eficiência luminosa (Watt/ Lumem)

É a relação entre o fluxo luminoso total emitido pela fonte e a potência

elétrica por ela absorvida. Exemplo:

lâmpada incandescente de 180 W / 1380 Lm;

lâmpada fluorescente de 40 W luz do dia / 2550 Lm.

6.3.5 Intensidade luminosa (I)

É a quantidade de luz emitida por uma fonte de luz em uma dada direção,

pois fontes de luz não emitem igual potência luminosa em todas as direções. O valor

está diretamente ligado à direção desta fonte de luz. Unidade = candela (cd).

Page 46: Apostila instalações elétricas

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6.3.6 Iluminamento (E)

É o fluxo luminoso que incide sobre uma superfície situada a uma certa

distância da fonte, ou seja, é a quantidade de luz que está chegando em um ponto.

Esta relação é dada entre a intensidade luminosa e o quadrado da distância. O

iluminamento corresponde a um valor médio, pois na prática o fluxo luminoso não

se distribui de forma uniforme sobre a superfície. E = / S; E = Lúmem/m2 = Lux.

Page 47: Apostila instalações elétricas

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6.3.7 Lâmpadas

A escolha da iluminação correta para cada divisão, tendo em conta o tipo

de atividades que se realizam em cada espaço, é muito importante para um maior

conforto e um consumo mais racional de energia, traduzindo-se numa redução da

fatura da energia.

A utilização de lâmpadas mais eficientes é cada vez menos restringida,

pois existe uma variedade cada vez maior de lâmpadas fluorescentes compactas

que têm o mesmo sistema de rosca das lâmpadas incandescentes e também as

lâmpadas a LED que estão sendo apresentadas ao mercado.

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6.3.8 Iluminação

A iluminação numa casa é responsável por cerca de 10 a 15% do

consumo de eletricidade total da habitação, o que corresponde a uma emissão anual

de 450 Gg de CO2 equivalente (450 000 000 000 g).

A escolha da iluminação correta para cada divisão, tendo em conta o tipo

de atividades que se realizam em cada espaço, é muito importante para um maior

conforto e um consumo mais racional de energia, traduzindo-se numa redução da

fatura da energia.

O uso de lâmpadas tecnologicamente mais eficientes permite poupar

dinheiro, por consumir menos energia, e ao poupar energia também preserva-se o

ambiente. A mudança do tipo de lâmpadas utilizadas é cada vez menos restringida,

graças à adaptação das “novas” lâmpadas ao sistema das incandescentes.

Atualmente é obrigatória a presença da etiqueta de eficiência energética

nas embalagens das lâmpadas, como formas de distinguir quais delas são mais

eficientes, do ponto de vista energético, das que são menos eficientes. É também

muito importante reparar na sua classificação quando têm a designação ecológico-

econômica, pois existem no mercado lâmpadas com esta designação que têm uma

baixa eficiência energética (classe D ou menos).

É preciso ter também em atenção à potência de lâmpadas que é indicada

para os candeeiros. É preferível utilizar menos lâmpadas, mas com mais potência:

uma lâmpada de 100 Watts consome a mesma energia que 4 de 25 Watts, mas

produz aproximadamente o dobro da luz. No entanto, a melhor opção é a utilização

de uma lâmpada fluorescente compacta que com uma menor potência atinge o

mesmo grau de iluminação.

Classificação das lâmpadas:

lâmpadas incandescentes;

lâmpadas de desgargas.

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77 IINNIICCIIAAÇÇÃÃOO DDEE PPRROOJJEETTOO EELLÉÉTTRRIICCOO RREESSIIDDEENNCCIIAALL

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7.1 Medidor de energia elétrica

7.1.1 Leitura do medidor de energia

O medidor de energia precisa ser entendido como um dispositivo que

mede o consumo de energia elétrica continuamente à partir da sua instalação numa

unidade consumidora . Portanto, a medida de consumo em kWh de cada período é

lido pela empresa distribuidora de energia elétrica, e se trata apenas de um valor

atual de consumo acumulado deduzido do valor do período imediatamente anterior.

Page 61: Apostila instalações elétricas

61

7.1.1.1 Unidade consumidora

Conjunto de instalações e equipamentos elétricos que recebem energia

elétrica em um ponto, com medição individualizada e correspondente a um único

consumidor. Ver Classe de Consumo .

7.1.1.2 Classe de consumo

Conjunto de consumidores, discriminados na legislação, no quais a

utilização de energia elétrica é realizada com características semelhantes. Essa

distinção está nas contas de energia e determina o tipo de tarifa cobrada. Exemplo:

consumidor residencial, comercial, industrial, iluminação pública, etc.

7.1.1.3 kWh (quilowatt-hora)

Símbolo universal que define a unidade base de medida de consumo de

energia elétrica. Corresponde a 1000 Watts de consumo em uma hora. Ver

Consumo de Energia; Potência; Tarifa de Energia e Eficiência Energética.

7.1.1.4 Consumo de energia

Quantidade de energia elétrica utilizada por um consumidor, que é

oferecida e medida pela distribuidora do sistema elétrico num determinado período.

A grandeza que a define é o kWh (Quilowatt-hora), e sua unidade base é o Watt.

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7.1.1.5 Tarifa de energia

É o preço da unidade de energia elétrica expressa em função de kWh

consumidos e/ou da demanda de potência ativas que recai sobre uma unidade

consumidora. Ver Unidade Consumidora; Consumo de Energia e kWh ( Quilowatt-

hora ).

7.1.1.6 Eficiência energética ou eficiência luminosa

Genericamente é uma relação entre duas grandezas, que quando

comparadas fornecem valores de desempenho distintos. Em iluminação é a relação

entre o fluxo luminoso e a potência consumida (lm/W), quanto maior o valor

encontrado nessa divisão, mais eficiente é a fonte estudada, pois consome menos

watts e produz mais lúmens. Instalações sem a preocupação da eficiência

energética geram maior calor no ambiente, e maior custo com ar-condicionado e

com a conta de energia elétrica.

Leitura do período anterior Leitura do período atual

Medidor de Ponteiros:

4 5 9 0 4 8 0 5

Medidor Ciclométrico:

4 5 9 0

4 8 0 5

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63

Subtraindo a leitura do mês atual a do mês anterior, obtém-se o valor do

período em kWh. Exemplo: consumo = 4805 - 4590 = 215 kWh.

Observe que a leitura medida é tomada sempre da esquerda para a

direita dos quatro círculos e no sentido crescente da numeração. Anote sempre o

último número ultrapassado pelo ponteiro, desprezando a fração do intervalo entre

números.

Verifique também o valor da constante de seu medidor, se esta for = 1, os

valores serão os mesmos da leitura, se for = 10, por exemplo, os valores de leitura

devem ser multiplicados pela constante. Tomando o exemplo acima teríamos:

constante = 10 * 215 = 2150 kWh. Para maior controle do consumo por período

utilize uma tabela para lançar os valores em kWh.

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7.2 PPoossiicciioonnaammeennttoo ddooss ppoonnttooss ddee iilluummiinnaaççããoo ee ttoommaaddaass ((TTUUGG ee TTUUEE))

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65

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66

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67

7.3 O uso dos dispositivos DR

Desde dezembro de 1997, é obrigatório no Brasil, em todas as

instalações elétricas, o uso do chamado dispositivo Diferencial Residual (DR)nos

circuitos elétricos que atendam aos seguintes locais: banheiros, cozinhas, copas-

cozinhas, lavanderias, áreas de serviço e áreas externas.

Page 68: Apostila instalações elétricas

68

O dispositivo DR é um interruptor automático que desliga correntes

elétricas de pequena intensidade (da ordem de centésimos de ampère), que um

disjuntor comum não consegue detectar, mas que podem ser fatais se percorrerem o

corpo humano.

Dessa forma, um completo sistema de proteção contra choques, que

proteja as pessoas de uma forma eficaz, deve conter, além do fio terra, o dispositivo

DR.

A figura a seguir mostra a ligação desses dispositivos numa instalação

elétrica.

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69

Page 70: Apostila instalações elétricas

70

7.4 Disjuntor termomagnético

Um sistema mecânico para abrir / fechar o circuito em corrente

nominal. Observação: um arco se cria cada vez que se abre ou se fecha um circuito

em carga.

Page 71: Apostila instalações elétricas

71

Um bimetálico para proteger contra as sobrecargas: o aumento da

intensidade da corrente provoca o aquecimento e a deformação do bimetálico, o

qual por sua vez aciona o disparo do mecanismo de abertura dos contatos.

Uma bobina para atuar contra os curtos-circuitos: a variação brusca

da corrente de curto-circuito cria um campo magnético na bobina. A abertura dos

contatos se faz segundo o princípio do solenóide. Observação: o disjuntor

termomagnético internamente:

A figura a cima mostra o esquema simplificado de um disjuntor

termomagnético. Entre os bornes 1 e 2, a corrente passa pela resistência de baixo

valor R (que está próxima da lâmina bimetálica B), pela bobina do eletroímã E e pelo

par de contatos C. Este tende a abrir pela ação da mola M2, mas o braço atuador A

impede com ajuda da mola M1.

O eletroímã E é dimensionado para atrair a extremidade do atuador A

somente em caso de corrente muito alta (curto-circuito) e, nesta situação, A irá girar

no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M2.

De forma similar, R e o bimetal B são dimensionados para que este último

não toque a extremidade de A dentro da corrente nominal do disjuntor. Acima desta,

Page 72: Apostila instalações elétricas

72

o aquecimento do bimetal o levará a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de

forma idêntica à do eletroímã.

7.4.1 Características técnicas – disjuntor

7.4.1.1 Corrente nominal (In)

Valor eficaz da corrente de regime contínuo que o disjuntor deve conduzir

indefinidamente, sem elevação de temperatura acima dos valores especificados.

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7.4.1.2 Corrente convencional de não atuação (Int)

Valor especificado de corrente que pode ser suportado pelo disjuntor

durante um tempo especificado (tempo convencional).

7.4.1.3 Corrente convencional de atuação (It)(I2)

Valor especificado de corrente que provoca a atuação do disjuntor dentro

de um tempo especificado (tempo convencional).

7.4.1.4 Tempo convencional

In £ 63A tc =1h;

In > 63A tc =2h.

7.4.1.5 Temperatura de calibração

Temperatura na qual o disparador térmico é calibrado.

7.4.1.6 Curvas de disparo

B: 3 a 5 x In;

C: 5 a 10 x In;

D: 10 a 50 x In.

Page 74: Apostila instalações elétricas

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7.4.1.7 Capacidade de interrupção (Icn)

Valor máximo de corrente que o disjuntor é capaz de interromper sob

determinadas tensão e condições de emprego. Esse valor deverá ser igual ou

superior à corrente presumida de curto-circuito no ponto de instalação do disjuntor.

7.4.1.8 Normas técnicas

NBR 5361;

NBR IEC 60898;

NBR IEC 60947-2.

7.4.1.9 Especificação

Tensão nominal (Ue);

Corrente nominal (In);

Capacidade de interrupção (Icn);

Curva de disparo;

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Número de pólos;

Norma técnica.

Este tipo de disjuntor deverá ser dimensionado pelos seguintes quesitos:

ccoorrrreennttee ddee ssoobbrreeccaarrggaa;;

ccoorrrreennttee ddee ccuurrttoo--cciirrccuuiittoo..

7.5 Definições

7.5.1 Corrente nominal

7.5.1.1 Sobrecorrente

É uma corrente cujo valor excede o valor nominal. As correntes podem

ocorrer devido a uma sobrecarga ou a um curto-circuito:

Page 76: Apostila instalações elétricas

76

corrente de sobrecarga: é uma sobrecorrente, sem que haja falta

elétrica. Habitualmente, é uma corrente com valor algumas vezes

acima do valor nominal;

Exemplo:

corrente de curto-circuito: é uma sobrecorrente que resulta de uma

falta, de impedância insignificante, entre condutores vivos que

apresentam uma diferança de potencial em funcionamento normal.

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77

Habitualmente, é uma corrente com valor muitas vezes acima do

nominal;

Icc = depende da fonte, dos condutores.

corrente de projeto: é a corrente máxima prevista em um circuito nas

condições normais de funcionamento. É a corrente utilizada para a

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78

maioria dos cálculos (queda de tensão, dispositivo de proteção,

condutores). Exemplo:

Page 79: Apostila instalações elétricas

79

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CAVALIN, Geraldo. Instalações Elétricas Prediais. 17 ª ed. São Paulo: Érica, 2007.

COTRIN, Ademaro A.M.B. Instalações Elétricas. 2ª ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410/2004: Instalações Elétricas de Baixa Tensão. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14039/2003: Instalações Elétricas de Média Tensão de 0,6kV a 15 kV. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5413/1992: Iluminância de Interiores. ABNT. Disponível em: www.abnt.org.br. Acesso em: 20 set 2009. ANEEL. Disponível em: www.aneel.gov.br. Acesso em: 20 set. 2009. CLAMPER. Disponível em: www.clamper.com.br. Acesso em: 20 set. 2009. OSRAM. Disponível em: www.osram.com.br. Acesso em: 20 set. 2009. PRYSMIAN. Disponível em: http://www.eprysmian.com.br/pt-br. Acesso em: 20 set. 2009. PHILIPS. Disponível em: www.philips.com.br. Acesso em: 20 set. 2009. TECNOWATT ILUMINAÇÃO. Disponível em: www.tecnowatt.com.br. Acesso em: 20 set. 2009. TERMOTÉCNICA. Disponível em: www.tel.com.br. Acesso em: 20 set. 2009.