apostila_instalaÇÕes elÉtricas

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

Profª Daiane Angélica dos Santos Soares

Fevereiro de 2010

Instalações Elétricas Profª Daiane A. dos S. Soares

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ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 5

Obrigatoriedade da aplicação da NB-3 ........................................................................................ 6 Principais Mudanças na NBR 5410 ............................................................................................. 7 Normas básicas da ABNT ........................................................................................................... 7

2. A INSTALAÇÃO ELÉTRICA.................................................................................................... 8 Classificação das instalações elétricas ......................................................................................... 8 Alimentação de instalações BT.................................................................................................... 8 Elementos básicos da alimentação de uma instalação .................................................................. 8

3. NORMAS PARA O FORNECIMENTO DE ENERGIA DA COSERN .................................... 12 Limites para fornecimento de energia ........................................................................................ 12

Detalhes de ligação................................................................................................................ 13 Detalhes da medição e proteção............................................................................................. 14 Detalhes da medição.............................................................................................................. 16 Proteção contra incêndio ....................................................................................................... 17 Aterramento .......................................................................................................................... 18

4. INFLUÊNCIAS EXTERNAS SOBRE AS INSTALAÇÕES..................................................... 18 Influências externas e graus de proteção .................................................................................... 20

5. O CHOQUE ELÉTRICO .......................................................................................................... 22 Tensão de contato...................................................................................................................... 24 Corrente x Resistência do corpo ................................................................................................ 24 Tensão de contato limite............................................................................................................ 25

Situação 1.............................................................................................................................. 25 Situação 2.............................................................................................................................. 25 Situação 3.............................................................................................................................. 25

Proteção para garantir segurança ............................................................................................... 26 Contato direto e indireto ........................................................................................................ 26

6. PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS DIRETOS E INDIRETOS ............................................. 27 Proteção contra contatos diretos ................................................................................................ 27

DR’S..................................................................................................................................... 28 Proteção contra contatos indiretos ............................................................................................. 29

7. ATERRAMENTO ELÉTRICO................................................................................................. 30 Importância do Aterramento...................................................................................................... 30 Tipos de Aterramento................................................................................................................ 31 Esquemas de Aterramento ......................................................................................................... 31

Esquema TT.......................................................................................................................... 32 Esquema TN.......................................................................................................................... 33 Esquema IT ........................................................................................................................... 34

Comparativo entre os esquemas................................................................................................. 35 8. MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA DE TERRA ............................................................................ 36 9. SIMBOLOGIA GRÁFICA DE PROJETOS.............................................................................. 39 10. ESQUEMAS FUNDAMENTAIS DE LIGAÇÃO ................................................................... 41 11. CONCEITOS DE DEMANDA E CURVA DE CARGA ......................................................... 47

Fatores de consumo................................................................................................................... 48 12. FATORES DE PROJETO....................................................................................................... 49

Planejamento de uma Instalação Elétrica ................................................................................... 49 Traçado do Projeto Elétrico ....................................................................................................... 50 Elaboração de um Projeto Elétrico............................................................................................. 51

13. DIMENSIONAMENTO DE CARGA..................................................................................... 55 Tomadas de Uso Geral (TUG)................................................................................................... 55 Tomadas de Uso Específico (TUE)............................................................................................ 55


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Iluminação ................................................................................................................................ 56 Número Mínimo de Tomadas por Cômodo................................................................................ 56

14. DIVISÃO DOS CIRCUITOS DE UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICA..................................... 57 15. LINHAS ELÉTRICAS – CONDUTORES .............................................................................. 59

Introdução................................................................................................................................. 59 Comparação entre condutores de cobre e de alumínio................................................................ 59 Considerações Básicas sobre os Condutores .............................................................................. 60 Seção (mm2) de Condutores ...................................................................................................... 62

Seção Mínima e Identificação dos Condutores de Cobre........................................................ 62 Maneira de Instalar.................................................................................................................... 63 Instalação de Eletrodutos........................................................................................................... 66

16. DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO E SEGURANÇA............................................................... 68 Fusíveis..................................................................................................................................... 68 Disjuntores Termomagnéticos ................................................................................................... 69 Coordenação e Dimensionamento dos Disjuntores .................................................................... 70 Dispositivo Diferencial Residual - DR....................................................................................... 72

17. DIMENSIONAMENTO DE CIRCUITOS .............................................................................. 75 Objetivos da especificação da Entrada de Energia ..................................................................... 75 Procedimento para a especificação da Entrada de Energia ......................................................... 76 Especificação de Entrada de Energia: ........................................................................................ 76 Potência de Alimentação ........................................................................................................... 76 Determinação da Demanda Máxima do apartamento-tipo ou residência..................................... 78

Critério I (CONEI/ABNT)..................................................................................................... 78 Critério II (IEC) .................................................................................................................... 78 Critério III (NEC).................................................................................................................. 79

Cálculo da Demanda Máxima do QDMApto (no caso de prédios)................................................ 79 Cálculo da Demanda Máxima dos Prédios de Apartamentos pelo Método do “CODI” – Comitê de Distribuição.......................................................................................................................... 80 Demanda do Condomínio (Administração)................................................................................ 81 Corrente Nominal ou Corrente de Projeto (IN) ........................................................................... 81 Aplicação de Fatores de Correção para o Dimensionamento de Condutores............................... 82

Fator de Correção de Temperatura (FCT) .............................................................................. 82 Fator de Correção de Agrupamento(FCA) ............................................................................. 82 Corrente Corrigida................................................................................................................. 83

Cálculo da Seção dos Condutores.............................................................................................. 84 Limite de Condução de Corrente de Condutores .................................................................... 85 Limite de Queda de Tensão ................................................................................................... 87 Queda de Tensão Percentual (%) ........................................................................................... 88

Eletroduto da instalação elétrica predial .................................................................................... 91 18. QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE CIRCUITOS – QDC...................................................... 91 19. CIRCUITOS DE MOTORES – DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO E CONTROLE................ 92

Equipamentos a motor............................................................................................................... 92 Circuitos de motores ................................................................................................................. 95

Dimensionamento do circuito a motores................................................................................ 96 Proteção em circuito de motor ............................................................................................... 98

20. LUMINOTÉCNICA ............................................................................................................. 102 Conceitos básicos de luminotécnica......................................................................................... 102

Espectro Eletromagnético .................................................................................................... 102 O olho humano.................................................................................................................... 103 Formação de imagens no olho humano ................................................................................ 103 O que é Luz? ....................................................................................................................... 104 Luz e Cores ......................................................................................................................... 104


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Grandezas e conceitos ............................................................................................................. 105 Fluxo Luminoso (Φ)............................................................................................................ 105 Intensidade Luminosa (I)..................................................................................................... 105 Curva de Distribuição Luminosa (CDL) .............................................................................. 106 Iluminância ou Iluminamento (E) ........................................................................................ 106 Luminância (L) ................................................................................................................... 107 Índice de Reprodução de Cor (IRC)..................................................................................... 109 Eficiência Luminosa............................................................................................................ 110 Vida útil de uma lâmpada .................................................................................................... 111 Temperatura de Cor............................................................................................................. 112 IRC x Temperatura de Cor .................................................................................................. 112 Rendimento da Luminária ................................................................................................... 113 Eficiência do ambiente/recinto ............................................................................................ 114 Índice do Ambiente (RCR) .................................................................................................. 114 Fator de Utilização (FU)...................................................................................................... 115 Fator ou Índice de Reflexão................................................................................................. 115 Iluminância por Classe de Tarefas Visuais........................................................................... 116 Grau de proteção IP (Proteção Internacional)....................................................................... 116

Fórmulas básicas para cálculo luminotécnico .......................................................................... 117 Tipos de Lâmpadas e suas Características................................................................................ 117

Lâmpadas Incandescentes.................................................................................................... 117 Lâmpadas Halógenas........................................................................................................... 119 Lâmpadas Fluorescentes...................................................................................................... 122 Lâmpadas a Vapor de Mercúrio........................................................................................... 124 Lâmpadas Néon................................................................................................................... 125 Lâmpada Mista.................................................................................................................... 125 Lâmpada de Vapor de Sódio (Baixa Pressão) ...................................................................... 126 Lâmpada de Vapor de Sódio (Alta Pressão)......................................................................... 127 Lâmpadas a Vapor Metálico ................................................................................................ 127 Características das Lâmpadas – Fluxo Luminoso Inicial ...................................................... 128 Lâmpada LED..................................................................................................................... 128

Luminárias .............................................................................................................................. 129 Cálculo Luminotécnico ........................................................................................................... 130

Método do Fluxo Luminoso ................................................................................................ 130 Método Ponto a Ponto ......................................................................................................... 133

21. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 135


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1. INTRODUÇÃO As instalações elétricas de baixa tensão são regidas no Brasil pela norma NBR 5410 (também conhecida por NB-3). O conhecimento da Norma Brasileira NBR 5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão é considerado atualmente uma peça fundamental para o planejamento, projeto, execução, operação e manutenção das Instalações Elétricas. Antigamente catalogada como NB-3, quando ainda não existia o INMETRO – Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial, continuou sendo chamada pelos projetistas de Instalações Elétricas pela sua antiga denominação. Fundada em 1940, a ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – é o órgão responsável pela normalização técnica no país, fornecendo a base necessária ao desenvolvimento tecnológico brasileiro. É uma entidade privada, sem fins lucrativos, reconhecida como Fórum Nacional de Normalização – ÚNICO – através da Resolução n.º 07 do CONMETRO, de 24.08.1992. É membro fundador da ISO (International Organization for Standardization), da COPANT (Comissão Panamericana de Normas Técnicas) e da AMN (Associação Mercosul de Normalização). A ABNT é a única e exclusiva representante no Brasil das seguintes entidades internacionais:

ISO – International Organization for Standardization

IEC – International Electrotechnical Commission

e das entidades de normalização regional:

COPANT – Comissão Panamericana de Normas Técnicas

AMN – Associação Mercosul de Normalização

Elaborada pelo Comitê Brasileiro de Eletricidade - COBEI, da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, a norma existe desde 1941. A edição de 1960 constituía-se de um resumo do National Electrical Code - NEC americano de 1950, e permaneceu em vigor até 1980, quando foi aprovada a nova norma NBR 5410. Tendo como texto base a IEC 364 - Electrical Installations of Buildings da International Electrotecnical Comission - IEC, a NBR 5410 foi complementada pela norma francesa NF C 15 - 100. Com o desenvolvimento tecnológico nacional e mais o lançamento de documentos complementares da IEC, foi reformulada em 1990, em 1997 e em 2005, incorporando diversos avanços e importantes conceitos de proteção contra choques elétricos e incêndios. A normalização é a atividade que estabelece, em relação a problemas existentes ou potenciais, prescrições destinadas à utilização comum e repetitiva com vistas à obtenção do grau ótimo de ordem em um dado contexto.


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Os objetivos da normalização são:

Economia Proporcionar a redução da crescente variedade de produtos e procedimentos

Comunicação Proporcionar meios mais eficientes na troca de informação entre o fabricante e o cliente, melhorando a confiabilidade das relações comerciais e de serviços

Segurança Proteger a vida humana e a saúde

Proteção do Consumidor Prover a sociedade de meios eficazes para aferir a qualidade dos produtos

Eliminação de Barreiras Técnicas e Comerciais

Evitar a existência de regulamentos conflitantes sobre produtos e serviços em diferentes países, facilitando assim, o intercâmbio comercial

Obrigatoriedade da aplicação da NB-3

A principal razão para a aplicação da NB-3 é a garantia do conforto e segurança para os cidadãos e profissionais que lidam com instalações elétricas. Sua utilização exerce influência no trabalho de engenheiros, arquitetos, concessionárias de energia, instaladores e fabricantes de equipamentos elétricos. De pouco adiantaria a norma se a sua aplicação não fosse obrigatória por lei. E isso acontecia até 1991, quando passou a vigorar o Código de Defesa do Consumidor que, entre outras coisas, impôs o seguinte:

“Art. 39 - É vedado ao fornecedor de produtos e serviços: VIII - Colocar, no mercado de consumo, qualquer produto ou serviço em desacordo com as normas expedidas pelos órgãos oficiais competentes ou, se normas específicas não existirem, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas ou outra entidade credenciada pelo Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial”.

Além do Código de Defesa do Consumidor, podem ser enquadradas no Código Penal Brasileiro as pessoas que forem julgadas responsáveis por acidentes de origem elétrica, causados pelo não cumprimento dos preceitos da NBR 5410.

“Art. 121 - matar alguém: pena de 01 a 03 anos”; “Art. 129 - ofender a integridade corporal ou a saúde de outrem: pena de 02 meses a 01 ano”.

Poderão ainda essas pessoas ter suas penas aumentadas de um terço, se for considerado ter sido o crime resultante de inobservância de regra técnica da profissão. Esta norma aplica-se às instalações elétricas com tensão inferior a 1.000 V em corrente alternada ou 1.500 V em corrente contínua, cobrindo:

• Prédios residenciais e industriais; • Estabelecimentos industriais;


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• Estabelecimentos agropecuários e hortigranjeiros; • Prédios pré-fabricados; • Trailers, campings, marinas e análogos; • Canteiro de obras, feiras, locais de exposição e outras instalações temporárias;

A norma não se aplica a:

• Equipamentos de tração elétrica; • Instalações elétricas de veículos automotores; • Instalações elétricas de navios e aeronaves; • Instalações de iluminação pública; • Redes públicas de distribuição; • Instalações de pára-raios em edificações.

Principais Mudanças na NBR 5410

Entre a edição de 1980 e a de 1990, as principais mudanças ocorridas são as seguintes:

a) diversos dados práticos foram retirados da edição de 1980, tais como fatores de demanda, exemplos, etc. Agora a norma possui apenas as prescrições fundamentais, devendo ser editado um Guia de Aplicação para facilitar o estudo e entendimento da mesma;

b) foi dada maior ênfase na proteção contra choques elétricos, com a exigência distribuição do condutor de proteção nos circuitos de tomadas de corrente. Esses circuitos são considerados na versão de 1990 circuitos de força. Assim, não se pode misturar mais cargas de iluminação com cargas de tomadas;

c) o dispositivo interruptor de corrente de fuga assumiu uma importância muito grande. A nova norma tornou a proteção contra choques por contatos acidentais muito mais rigorosa. Nas instalações de banheiros e piscinas, por exemplo, é obrigatória a utilização de circuitos com, no máximo, 12 V, nos locais onde pessoas permanecem imersas. As instalações de iluminação subaquática deverão, portanto, ser refeitas;

d) o aterramento deverá ser executado, de preferência, com uma única malha de aterramento para aterrar as massas dos equipamentos, as partes metálicas não elétricas das edificações, os pára-raios e as antenas de TV;

e) os motores agora são tratados como partes do todo da instalação, evitando-se a possibilidade de sua partida causar problemas para o funcionamento de outras cargas;

f) foram modificadas as seções mínimas para os condutores dos circuitos, os limites de queda de tensão, as maneiras de instalar esses condutores, permitindo-se agora a instalação em eletrodutos flexíveis de PVC;

g) outras alterações, não menos importantes, que tornam a instalação muito mais segura agora.

Normas básicas da ABNT

• NBR 5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão • NBR 13570 – Instalações Elétricas em Locais de Afluência de Público • NBR 13534 – Instalações Elétricas em Estabelecimentos Assistenciais de Saúde • NBR 5444 – Símbolos Gráficos • NBR 5413 – Níveis – Padrão de Iluminamento • NBR 5597 – Norma sobre eletroduto • NBR 6880 – Condutores


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• NBR 5419 – Proteção de edificações contra descargas atmosféricas e outras...

2. A INSTALAÇÃO ELÉTRICA “Conjunto de componentes elétricos, associados e com características coordenadas entre si, constituído para uma finalidade determinada”. CIRCUITOS ELÉTRICOS + EMBALAGEM (caixas de passagem, eletrodutos etc) Classificação das instalações elétricas:

1. Baixa Tensão (BT) – Até 1000V CA para f ≤ 400Hz ou até 1500V CC 2. Extra Baixa Tensão (EBT) – Até 50V CA ou até 120V CC 3. Alta Tensão (AT) – Acima de 1000V CA ou maior que 1500V CC

Alimentação de instalações BT: Uma instalação de baixa tensão pode ser alimentada:

a) diretamente em baixa tensão: por rede pública em baixa tensão da concessionária, caso típico de pequenas

edificações residenciais, comerciais e mesmo industriais (pequenas oficinas, por exemplo);

por transformador exclusivo da concessionária, como é o caso de edificações residenciais e comerciais de maior porte (muitas vezes as unidades residenciais ou comerciais em edificações de uso coletivo são alimentadas, em baixa tensão, por sistemas de distribuição padronizados, da concessionária, internos à edificação, que partem, seja da rede pública de baixa tensão, seja de transformador exclusivo);

b) em alta tensão, através de subestação de transformação do usuário, caso típico de edificações de uso industrial de médio e grande porte;

c) por fonte própria em baixa tensão, como é o caso típico dos chamados “sistemas de alimentação elétrica para serviços de segurança”, ou mesmo de instalações em locais não servidos por concessionária.

Elementos básicos da alimentação de uma instalação:

1. Entrada de serviço: Conjunto de equipamentos, condutores e acessórios instalados entre o ponto de derivação da rede (de alta ou de baixa tensão) da concessionária e a proteção e medição, inclusive.

2. Ponto de entrega: É o ponto até o qual a concessionária se obriga a fornecer energia elétrica, participando dos investimentos necessários, bem como responsabilizando-se pela execução dos serviços, pela operação e pela manutenção.

3. Entrada consumidora: É o conjunto de equipamentos, condutores e acessórios instalados entre o ponto de entrega e a proteção e medição, inclusive.

4. Ramal de ligação: Conjuntos de condutores e acessórios instalados entre o ponto de derivação e o ponto de entrega.

5. Ramal de entrada: Conjuntos de condutores e acessórios instalados entre o ponto de entrega e a proteção e medição.

6. Unidade de consumo: É a instalação elétrica pertencente a um único consumidor, recebendo energia elétrica em um só ponto, com sua respectiva medição. Numa edificação


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de uso coletivo, comercial ou residencial, cada conjunto comercial (de salas), cada loja, cada apartamento, etc. constitui uma unidade de consumo.

7. Origem da instalação: É o ponto a partir do qual se aplicam as prescrições da NBR 5410. Devemos observar que:

quando a instalação é alimentada diretamente em baixa tensão, correspondendo à condição (a) descrita anteriormente, a origem corresponde aos terminais de saída do dispositivo geral de comando e proteção. Nos casos em que esse dispositivo se encontra antes do medidor, a origem corresponde aos terminais de saída do medidor (figura 2);

quando a instalação é a alimentada através de subestação de transformação do usuário, condição (b) descrita anteriormente, a origem corresponde ao secundário (terminais de saída) do transformador; se a subestação possuir dois ou mais transformadores não ligados em paralelo, haverá tantas origens (e tantas instalações) quantos forem os transformadores (figura 3);

numa instalação alimentada por fonte de baixa tensão própria, condição (c), a origem deve incluir a fonte.

Figura 1 – Esquema simplificado da entrada de serviço


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No caso de uma edificação de uso coletivo, comercial ou residencial, a cada unidade de consumo corresponde uma instalação elétrica – cuja origem está localizada nos terminais de saída do respectivo dispositivo geral de comando e proteção ou do respectivo medidor, se for o caso.

Figura 2 – Origem de instalação alimentada diretamente em baixa tensão

Figura 3 – Origem de instalação alimentada a partir de subestação do usuário


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Esquema típico de uma residência ou pequeno local comercial:

Esquema típico para uma instalação industrial de médio porte:


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3. NORMAS PARA O FORNECIMENTO DE ENERGIA DA COSERN Existem três normas da COSERN, que devem ser do conhecimento dos projetistas de instalações elétricas, que são:

1. Norma para o fornecimento de energia elétrica em BT - 380/220V; 2. Norma para fornecimento de energia elétrica a prédio de múltiplas unidades de consumo (a

partir de 4 unidades de consumo); 3. Norma para fornecimento de energia elétrica em 13,8kV.

Elas prestam informações para o suprimento de energia elétrica em baixa e em alta tensão e contêm os requisitos necessários à aceitação de ligação de uma instalação elétrica à sua rede de distribuição. Abordam a terminologia e definições usadas pela concessionária, considerações gerais, limites de fornecimento e enquadramento da instalação nas várias alternativas de suprimento, a padronização das ligações e medições, aspectos de proteção, aterramento, etc. Limites para fornecimento de energia: A energia elétrica na área de concessão da COSERN estará disponível em tensão secundária de distribuição 380/220 V, na freqüência de 60 Hz, com sistema trifásico a quatro fios. O fornecimento será feito nessa tensão quando a potência instalada da unidade de consumo não ultrapassar 75 kW, podendo ainda ser monofásico ou trifásico, em função dessa potência instalada.

• Ligação Monofásica: tensão de 220V entre fase e neutro, para carga instalada de até 15kW. • Ligação Trifásica: tensão 380/220V, com três condutores fase e 1 neutro, para carga

instalada acima de 15 e até 50kW.

• Em 13,8kV: Até 2500W de demanda • Em 69kV: Demanda acima de 2500W

• Alimentação em BT partindo da RD secundária quando a rede tiver capacidade de

atendimento para a demanda prevista. • Alimentação através de transformador exclusivo instalado em poste na propriedade do

condomínio, quando a demanda exigir a instalação de transformador com potência superior a 45kVA, até 225kVA.

• Em SE abrigada para transformadores quando a demanda for superior a 225kVA. Os prédios com até quatro unidades de consumo que sejam alimentados em baixa tensão, partindo da rede de distribuição secundária, quando esta rede tiver capacidade para atendimento da demanda prevista do prédio, calculada de acordo com os critérios aprovados pela COSERN, não necessitam da apresentação de projeto para a liberação da ligação de energia elétrica. Nos demais casos, deverá ser apresentado projeto em três vias à COSERN, com a assinatura do engenheiro eletricista e do proprietário da obra, com a Anotação de Responsabilidade Técnica – ART devidamente aprovada pelo CREA. Ao todo, deve-se apresentar à COSERN:

• ART – Anotação de Responsabilidade Técnica (CREA) • Memorial Descritivo, com:


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o Endereço do prédio o Finalidade do projeto o Número de apartamentos ou salas com as respectivas áreas o Quadro de cargas o Critérios para cálculo de demanda o Esquema de aterramento usado o Previsão de entrada do prédio no sistema da COSERN o Etc

• Desenhos com:

o Planta de localização do prédio, incluindo as ruas adjacentes e o barramento do poste mais próximo

o Planta baixa indicando o ponto de recebimento de energia e todas as caixas de passagem de entrada

o Diagrama unifilar de entrada (esc 1:50) o Condutores e eletrodutos do ramal de entrada e da distribuição do centro de medição o Detalhe da medição (esc 1:20) o Detalhe do aterramento o Detalhe da estrutura para recebimento do ramal de ligação o Detalhe com vista frontal e lateral do centro de medição

OBS: Se for SE, projeto da subestação em escala 1:20

• HABITE-SE do Corpo de Bombeiros Caso a alimentação seja feita através de subestação, deve-se acrescentar ao memorial descritivo a potência instalada, a tensão nominal e derivação dos taps dos transformadores, e a descrição dos condutores empregados no secundário. Deve-se ainda fazer os desenhos da estrutura de acordo com o padrão da COSERN (subestação aérea) e o diagrama unifilar da subestação ou o projeto da subestação, com planta baixa, cortes e perfis na escala 1:20 (subestação abrigada). Convém lembrar que toda ligação de prédios não residenciais, ou residenciais com mais de 750m2 de área coberta somente será atendida após apresentação do HABITE-SE do Corpo de Bombeiros.

Detalhes de ligação Define-se ponto de entrega, o ponto até o qual a COSERN obriga-se a fornecer energia elétrica, participando dos investimentos necessários e responsabilizando-se pela execução dos serviços, pela operação e manutenção, não sendo necessariamente o ponto de medição. Somente a COSERN pode operar até este ponto. No caso de fornecimento em baixa tensão, o comprimento máximo do ramal de ligação não poderá exceder 35m (no máximo 15m dentro da propriedade do consumidor). A sua altura mínima não poderá ser inferior a 5,50m quando atravessar ruas e avenidas ou, em locais com circulação exclusiva de pedestres, 3,50m. Em hipótese alguma este ramal poderá atravessar propriedades de terceiros e será sempre aéreo. Se o fornecimento for em alta tensão, o comprimento máximo do ramal de ligação não poderá ser superior a 40m na rede urbana ou 80m na rede rural, não podendo ainda ser acessível em locais de


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circulação ou permanência de pessoas não habilitadas. A altura mínima de instalação não poderá ser inferior a 5,50m em locais de circulação de pedestres ou, 6,00m sobre ruas ou avenidas. O ramal de entrada é o conjunto dos condutores (sem emendas) que vai do ponto de entrega ao ponto de medição. A cor do condutor neutro deverá ser azul e diferente da cor dos outros condutores. Deverão ser sempre embutidos em eletrodutos. Os eletrodutos poderão ser de aço carbono ou PVC rígido. Quando instalados em orlas marítimas, serão sempre de PVC, embutidos no poste, ou protegidos com alvenaria até uma altura de 2,00m. Se forem de aço carbono rosqueável, e instalados externamente ao poste, deverão ser fixados com arame de aço galvanizado nº12 BWG, com três amarrações, de 5 voltas cada, no mínimo. No fornecimento em alta tensão, o ramal de entrada poderá ser aéreo ou subterrâneo. Se aéreo, deverá respeitar as mesmas alturas mínimas do ramal de ligação, sendo a bitola mínima para condutores de alumínio 4 AWG ou, para condutores de cobre 16mm2. Em ramal de entrada subterrâneo, os condutores devem: apresentar nível de isolamento de 15kV; ser à prova de tempo e com partes metálicas e blindagens devidamente aterradas; sem emendas. Esses condutores podem ser unipolares ou tripolares, devendo-se sempre prever um condutor de reserva com as mesmas características dos outros condutores. As caixas de passagem para os condutores devem ser construídas em concreto ou alvenaria, ter dimensões de 0,80 x 0,80 x 0,80 m, com uma camada de brita de 0,10m no fundo das mesmas e com sistema de drenagem e tampa de concreto armado. A primeira caixa não poderá estar a uma distância superior a 1,00m do poste correspondente ao ponto de entrega, devendo ser prevista uma caixa para cada 20m ou para cada curva superior a 45º. Os eletrodutos serão sempre de aço carbono.

Detalhes da medição e proteção Quando o fornecimento de energia é feito em baixa tensão, a proteção geral das instalações da unidade de consumo será instalada na caixa de medição, que ficará em local de fácil acesso, preferencialmente na parte externa do muro ou parede do prédio, e a uma distância não superior a 15m do limite da propriedade do consumidor. Em orlas marítimas, recomenda-se que a caixa seja construída em madeira de lei com ferragem de latão. Em outras situações, essa caixa poderá ser de chapa de ferro. Qualquer das duas caixas deverá ter fundo interno de compensado de boa qualidade e a pintura interna será na cor cinza. A altura de instalação da caixa de medição é de 1,40m se a unidade é monofásica e de 1,20m se a unidade é trifásica. As dimensões das caixas variam do tipo de fornecimento: monofásico ou trifásico.


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BT:

Ramal de Ligação + Ramal de Entrada = ENTRADA DE SERVIÇO AT:


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Detalhes da medição No caso do atendimento de uma a quatro unidades de consumo, em um mesmo local, deverá ser previsto um módulo de medição. Entende-se por módulo de medição um conjunto de até 19 medidores monofásicos ou até 13 medidores trifásicos, agrupados em um mesmo quadro, equipado com fechaduras do tipo universal. Se existir mais de um módulo de medição, estes poderão ser agrupados em um centro de medição, sempre que possível colocado no térreo, em local de fácil acesso. A figura a seguir apresenta detalhes de módulos de medição monofásicos e trifásicos.

Centro de medição: 1 ou mais módulos de medição - 1 módulo de medidores monofásicos: 19 medidores - 1 módulo de medidores trifásicos: 13 medidores Para todo módulo de medição com mais de 4 (quatro) unidades, deverá existir uma proteção geral através de disjuntor em caixa devidamente selada pela COSERN e o seu acionamento poderá ser feito com a caixa fechada. Dentro desta caixa haverá ainda barramentos de cobre, apoiados, cada um, em pelo menos dois isoladores, sendo um para cada fase e um para o neutro, com as seguintes dimensões mínimas:

• Ligações Monofásicas: 4,8 x 12,7 mm • Ligações Trifásicas: 6,4 x 19,0 mm


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Barramentos de cobre => 4,3 x 12,7mm (M) 6,4 x 19,0mm (T) Para cada unidade de consumo haverá uma etiqueta colocada ao lado do medidor, com a identificação da unidade, e um disjuntor termomagnético ou chave-faca equipada com fusíveis.

Proteção contra incêndio As bombas de incêndio deverão ser alimentadas através do medidor do condomínio, que, por sua vez será alimentado antes do disjuntor geral. A partir desse medidor, serão alimentados dois disjuntores, um para o sistema de proteção contra incêndio e outro para a proteção geral do condomínio, conforme detalhe apresentado na figura seguinte.

Rat ≤ 25Ω


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Aterramento Com o objetivo de contribuir para redução da resistência de aterramento da rede de distribuição da COSERN, toda unidade de consumo deverá ser devidamente aterrada. Assim, o neutro e a carcaça de cada caixa ou módulo de medição deverá ser aterrado através condutor e hastes de aterramento, e a resistência não poderá ser superior a 25 ohms em qualquer época do ano. Os eletrodos de aterramento poderão ser de:

• Haste de aço cobreado, com comprimento e diâmetro de 1,5m e 12,7mm, respectivamente; • Cantoneiras “L” de ferro galvanizado de 25mm de abas e comprimento mínimo de 1,5m.

4. INFLUÊNCIAS EXTERNAS SOBRE AS INSTALAÇÕES A NBR 5410 cita e classifica um grande número de influências externas. Nessa classificação é usado um código composto de duas letras seguidas de um algarismo. A letra inicial, limitada às três primeiras do alfabeto, designa a categoria geral de influência externa. São, portanto, três categorias gerais de influências externas:

• A = meio ambiente; • B = utilização; • C = construção dos prédios.

A segunda letra indica o tipo ou natureza de influência externa. No caso da categoria “meio ambiente”, por exemplo, são relacionados 12 tipos de influências externas:

• AA = temperatura ambiente; • AC = altitude; • AD = presença de água; • AE = presença de corpos sólidos; • AF = presença de substâncias corrosivas ou poluentes; • AG = choques mecânicos; • AH = vibrações; • AK = presença de flora e mofo; • AL = presença de fauna; • AM = influências eletromagnéticas, eletrostáticas ou ionizantes; • AN = radiações solares; e • AQ = raios.

Na categoria “utilização” (primeira letra B) são identificados cinco tipos de influências externas:

• BA = competência das pessoas; • BB = resistência elétrica do corpo humano; • BC = contato das pessoas com o potencial da terra; • BD = condições de fuga das pessoas em emergências; e • BE = natureza dos materiais processados ou armazenados.

Na categoria “construção dos prédios” (letra inicial “C”), por fim, são elencados dois tipos de influências externas:


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• CA = materiais de construção; e • CB = estrutura dos prédios.

O algarismo final que completa o código das influências externas é uma medida do grau de severidade com que um determinado tipo de influência externa existe ou se faz presente. Enfim, com o código completo (duas letras e um algarismo) fica perfeitamente definida uma classe ou condição de influência externa. Por exemplo, a norma prevê quatro condições ou classes de choques mecânicos (AG) — cuja severidade, conforme mencionado, cresce com o número:

• AG1 = fracos; • AG2 = médios; • AG3 = significativos; e • AG4 = muito significativos.

Resumidamente, serão apresentadas as influências externas que mais comumente apresentam-se nas instalações mais comuns. A NBR-5410 traz a classificação completa. Temperatura ambiente No dimensionamento de materiais elétricos, notadamente de condutores, deve-se levar sempre em consideração a temperatura onde esses materiais vão operar, de modo que seja verificado se o comportamento deles não será alterado, quando da operação. Os condutores elétricos, por exemplo, poderão ter que possuir uma isolação que suporte temperatura mais elevada, em função da temperatura do ambiente onde ficarão em operação. Em função das temperaturas, os ambientes são classificados da seguinte maneira:

• AA1 - frigorífico: -60ºC a 5ºC • AA2 - local muito frio: -40ºC a 5ºC • AA3 - local frio: -25ºC a 5ºC • AA4 - local temperado: -5ºC a 40ºC • AA5 - local quente: 5ºC a 40ºC • AA6 - local muito quente: 5ºC a +60ºC

Altitude A altitude contribui para a rarefação do ar e a conseqüente redução da sua capacidade de refrigeração, o que recomenda considerações especiais para os componentes elétricos. A classificação é a seguinte:

• AC1 - baixa: ≤ 2000 m; • AC2 - alta: > 2000 m.

Competência das pessoas As instalações de determinados ambientes devem ser projetadas em função das pessoas que vão utilizá-las. A classificação é a seguinte:

• BA1 - pessoas comuns; • BA2 - crianças; • BA3 - pessoas incapacitadas fisicamente ou intelectualmente; • BA4 - pessoas advertidas em locais de serviço elétrico; • BA5 - pessoas qualificadas (engenheiros e técnicos).


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Resistência elétrica do corpo humano As instalações devem ser projetadas levando-se em consideração determinados cuidados na proteção contra choques elétricos. A resistência do corpo humano é um fator fundamental para proteger as pessoas. Ao se projetar uma instalação de banheiros, por exemplo, deve-se levar em consideração o fato de que as pessoas estarão com resistência elétrica baixa, pelas condições de utilização desses ambientes.

• BB1 - resistência elevada: condição de pele seca, sem suor; • BB2 - resistência normal: condição de pele úmida (suor); • BB3 - resistência fraca: condição de pés molhados, desprezando-se a resistência da pele; • BB4 - resistência muito fraca: pessoas imersas em água, como em piscinas e banheiros.

Contato das pessoas com o potencial de terra Quando as pessoas estão em contato com o potencial de terra, ficam sujeitas a choques elétricos se entrarem em contato com partes energizadas da instalação. A classificação é a seguinte:

• BC1 - contatos nulos: pessoas que se encontram em locais cujo piso e paredes são isolantes; • BC2 - contatos fracos: pessoas que não correm riscos de choques em locais condutores; • BC3 - contatos freqüentes: pessoas em locais com inúmeros elementos condutores; • BC4 - contatos contínuos: ambientes totalmente metálicos (caldeiras).

Influências externas e graus de proteção

Há uma norma internacional, a IEC 60529, Degrees of protection provided by enclosures (IP Code), que define os graus de proteção providos por invólucros, classificando-os com os conhecidos índices IP (International Protection Code). O relacionamento desses índices com a norma de instalações se dá, diretamente, através das influências externas AD (presença de água), AE (presença de corpos sólidos) e BA (competência das pessoas) — podendo suas implicações se estenderem, indiretamente, a outros tipos de influências externas. A classificação IP é constituída das letras “IP” seguidas por dois algarismos e, conforme o caso, por mais uma ou duas letras. O primeiro algarismo ganhou, desde a edição 1989 da IEC 60529, um duplo significado. Tradicionalmente, ele indica a proteção que o invólucro oferece contra a penetração de corpos ou objetos sólidos estranhos, isto é, o tipo de barreira que o invólucro proporciona, ao equipamento montado em seu interior, contra o ingresso de materiais estranhos — como ferramentas, pontas de fio, poeiras nocivas, etc. O segundo significado, mais recente, traduz a proteção que o invólucro oferece, ao usuário, contra contatos acidentais com partes internas perigosas, seja o perigo elétrico (partes vivas), seja de outra natureza (por exemplo, lâminas rotativas). O segundo algarismo identifica a proteção que o invólucro proporciona, ao equipamento no seu interior, contra o ingresso prejudicial de líquidos, mais exatamente de água. A norma prevê o uso da letra “X” no lugar de qualquer dos dois algarismos quando a proteção correspondente não for pertinente (não aplicável).


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Vejamos agora as duas letras finais previstas na IEC 60529. A norma qualifica a primeira de letra adicional e a segunda de letra suplementar. A letra adicional trata também do segundo significado que se atribuiu ao primeiro algarismo dos códigos IP, isto é, de proteção das pessoas contra contatos acidentais com partes perigosas no interior do invólucro. Não se trata de redundância, mas sim da previsão de que certas soluções, em matéria de “invólucro”, podem apresentar determinado grau de proteção contra penetração de corpos sólidos estranhos, cuja indicação continuaria delegada ao primeiro algarismo característico, mas um grau de proteção contra contatos acidentais efetivamente superior àquele — que caberia então à letra adicional informar. Por fim, a última letra, ou letra suplementar, acrescenta informações gerais ao índice IP: a de que se trata de equipamento de alta tensão (letra H); de equipamento de uso móvel ou rotativo, e como tal ensaiado em movimento (letra M); de equipamento ensaiado em condições estacionárias (letra S); ou de equipamento concebido para condições atmosféricas especificadas, geralmente acordadas entre fabricante e usuário (letra W).

É importante atentar para que os componentes da instalação sejam de construção compatível com as influências a que estarão submetidos, destacando-se, em particular, a necessidade de o componente apresentar o adequado grau de proteção IP. Por exemplo:


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5. O CHOQUE ELÉTRICO Choque elétrico é a perturbação, de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no organismo humano (ou de animais) quando este é percorrido por uma corrente elétrica. Os efeitos da perturbação produzida pelo choque elétrico variam e dependem de certas circunstâncias, tais como:

• O percurso da corrente no corpo humano; • A intensidade, o tempo de duração, a espécie e a freqüência da corrente elétrica; • As condições orgânicas do indivíduo.

O efeito do choque elétrico nas pessoas e animais pode causar conseqüências graves e irreversíveis, como parada cardíaca e respiratória. As perturbações causadas por um choque elétrico, são principalmente:

• Inibição dos centros nervosos (efeito tetanização), inclusive os que comandam a respiração, com possível asfixia;

• Alterações no ritmo de batimento do coração, podendo produzir fibrilação ventricular (contração ventricular desordenada das fibras ventriculares que faz com que o coração não possa mais exercer sua função), com conseqüente parada cardíaca;

• Queimaduras de vários graus – a passagem de corrente é acompanhada do desenvolvimento de calor por efeito Joule (ocorre mais nos locais de entrada e saída de corrente);

• Alterações do sangue provocadas por efeitos térmicos e eletrolíticos da corrente etc. • Parada respiratória – correntes superiores ao limite de largar produzem no indivíduo sinais

de asfixia. Essas perturbações podem se manifestar todas de uma vez ou somente algumas delas. As sensações produzidas nas vítimas de choque elétrico variam desde uma ligeira contração superficial, até uma contração violenta dos músculos. Quando esta contração atinge o músculo cardíaco, pode paralisá-lo. Pode acontecer também o fenônemo chamado tetanização, que caracteriza-se por contrações repetitivas do músculo, de modo progressivo, geradas por impulsos elétricos, fazendo com que a vítima se agarre ao condutor sem conseguir soltar-se.


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LIMITE DE LARGAR CA 50/60Hz CC HOMENS 9 a 25mA 76mA (valor médio)

MULHERES 6 a 14mA 51mA (valor médio) Nas instalações elétricas residenciais (127/220 V – 60 Hz) os efeitos da corrente elétrica no ser humano, são principalmente:

• Até 9mA - Não produz alterações de conseqüências mais graves; • De 9 a 20mA - contrações musculares violentas, crispação muscular e asfixia, se a zona

toráxica for atingida; • De 20 a 100mA - contrações violentas, asfixia, perturbações circulatórias e às vezes,

fibrilação ventricular; • Acima de 100mA - asfixia imediata, fibrilação ventricular, queimaduras; • Vários ampères - asfixia imediata, queimaduras graves, etc.

No segundo e terceiro casos, o processo de salvamento seria a respiração artificial. No quarto (mais de 100mA), o salvamento seria muito difícil e no último caso praticamente impossível. O efeito do choque elétrico depende também da resistência elétrica do corpo humano. A resistência do corpo humano varia conforme as condições apresentadas na Tabela 4.5 (da Norma NBR 5410/97).

É importante salientar que, além do valor da corrente elétrica e da resistência elétrica do corpo humano, os efeitos do choque elétrico nas pessoas e animais domésticos, também dependem do tempo de duração da corrente elétrica. O gráfico a seguir, nos mostra as diversas zonas em função do Tempo x Corrente:


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Tensão de contato

Embora a grandeza utilizada para avaliar o choque elétrico seja a corrente elétrica que circula por uma pessoa ou animal, em um espaço de tempo considerado, fica difícil estabelecer que corrente circulará durante um choque. Quase sempre a grandeza mais facilmente determinável é a tensão de contato que deu origem à corrente e, a partir dela, devem ser estabelecidas as prescrições de segurança. A tensão de contato é aquela a que uma pessoa fica submetida ao tocar um objeto sob tensão e um outro elemento que se encontre sob potencial diferente. As pessoas encontram-se, via de regra, em contato com o piso ou assoalho, ou com uma parede. No entanto, se não estão calçadas com sapatos isolantes, estão praticamente ao potencial do solo, e qualquer contato com outros elementos num potencial diferente pode ser perigoso.

Corrente x Resistência do corpo

A resistência do corpo humano diminui à medida que aumenta: a tensão de contato e a sua duração, a freqüência (acima de 100Hz) da corrente, a taxa de álcool no sangue, a pressão do contato e etc. Varia ainda em função do percurso e do estado da pele, sendo considerados os seguintes valores médios:

PERCURSO DA CORRENTE RESISTÊNCIA (ΩΩΩΩ) mão – pé 1000 a 1500

mão – mão 1000 a 1500 mão – tórax 450 a 700


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Sabendo-se que a resistência do corpo varia, em função de influências externas, pode-se estabelecer as tensões de contato a que o indivíduo pode ficar submetido, de maneira que as correntes que por ele circulem, não ponham em risco a sua vida. Como a resistência depende do tempo de duração dos contatos, este deve ser levado em consideração.

Tensão de contato limite

Pode-se definir a tensão de contato limite como sendo o mais alto valor da tensão de contato que pode ser imposta a uma pessoa, sem colocar em risco a sua vida. O seu valor irá depender das condições de influências externas no local onde se estabelece esta tensão. O tempo a que cada indivíduo pode ficar submetido a esta tensão não poderá ser superior a 5 segundos. Para definir o valor da tensão de contato limite, a NB-3 define três situações, que levam em consideração, cada uma, as condições de influências externas BB (resistência elétrica do corpo humano) e BC (contatos das pessoas com o potencial de terra). As situações são as seguintes:

Situação 1 A situação 1 corresponde às condições (BB2 + BC1), (BB2 + BC2) e (BB2 + BC3). Nessas condições, as pessoas podem ser submetidas a uma tensão de contato entre as duas mãos suadas ou entre uma mão e os pés (BB2). O local pode ter as paredes e o piso isolantes (BC1), ou somente piso isolante (de madeira, por exemplo) e paredes de alvenaria (BC2). É o caso de residências, lojas e escritórios, e de algumas indústrias. A tensão de contato limite para esta situação é de 50 V. Caso a tensão de contato seja superior a 50 V, o tempo de interrupção deverá ser reduzido.

Situação 2 A situação 2 corresponde às condições (BB2 + BC4) e (BB3 + qualquer condição BC). Nessas condições, as pessoas podem estar com o corpo suado e sob piso e paredes condutoras, como é o caso de áreas externas, ou com os pés molhados (BB3 - banheiro) sob piso condutor. A tensão de contato limite para a situação 2 é de 25 V. Se a tensão de contato for superior a 25 V, o tempo de seccionamento do dispositivo de proteção deverá ser reduzido.

Situação 3 A condição BB4 com qualquer condição BC corresponde à situação 3. Essa situação é encontrada no rebaixo do boxe e em banheiras de banheiros, e em piscinas. O corpo está imerso em água e a sua resistência elétrica é muito baixa. Recomenda-se uma tensão de contato limite não superior a 12 V. Os ambientes deverão ser enquadrados em uma dessas três situações.


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Proteção para garantir segurança

Um dos aspectos mais positivos da atual norma brasileira, a NB 3, é o destaque que esta norma dá à proteção para garantir a segurança das pessoas e ao patrimônio das instalações.

Contato direto e indireto O choque elétrico surge, como foi visto anteriormente, quando as pessoas ficam submetidas a uma tensão de contato. Esse contato pode ser direto ou indireto. Contato direto Ocorre quando uma pessoa, por desconhecimento ou imprudência, toca uma parte viva e energizada da instalação, ao mesmo tempo em que toca outro elemento que está sob potencial diferente. É o caso de uma criança que enfia um clipe em uma tomada de corrente, ou de um eletricista que vai dar manutenção em uma subestação e sofre um choque nos barramentos de baixa tensão. Normalmente são contatos mais raros. Contato indireto Ocorre quando uma pessoa toca uma massa de um equipamento elétrico, normalmente isolada, e sofre um choque elétrico, devido à falha na isolação do equipamento. Acontece com muito mais freqüência do que o contato direto. Por exemplo, uma dona de casa ao tocar na carcaça da sua lavadora de roupa, ou um operário de uma indústria ao se apoiar na carcaça de um motor, etc.


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6. PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS DIRETOS E INDIRETOS A única maneira de proteger as pessoas contra choques por contatos diretos e indiretos simultaneamente é através do uso da extrabaixa tensão. Ou seja, a tensão de alimentação dos circuitos não poderá ser superior a 50V em corrente alternada ou a 120V em corrente contínua. Quando se pode assegurar que esses circuitos possuem alimentação por fontes de segurança, não têm qualquer ponto aterrado e alimentam equipamentos e dispositivos que apresentam isolamento suficiente para circuitos de tensão mais elevada, diz-se que essa tensão é extrabaixa tensão de segurança (EBTS). Quando um desses requisitos não for atendido, então a tensão será chamada de extrabaixa tensão funcional (EBTF). São consideradas fontes de segurança a fonte autônoma (bateria ou grupo motor térmico-gerador), e aquela que proporcione uma completa separação elétrica entre a fonte elétrica que a alimenta e a extrabaixa tensão por ela gerada (transformador de separação de segurança - com enrolamentos separados por isolação dupla ou reforçada, transformador com enrolamentos separados por tela aterrada, grupo motor elétrico-gerador de EBT, fonte eletrônica). A proteção contra contatos diretos, caso a tensão seja superior a 25Vca ou a 60Vcc, deve ser garantida por barreiras ou invólucros com grau de proteção IP2X (2 - contra a entrada de objetos estranhos de até 12 mm de dimensões; X - não se aplica a proteção contra a entrada de água). Os condutores do circuito alimentado por EBTF e seus componentes devem possuir isolação mínima correspondente à tensão dos outros circuitos. Se o circuito de segurança for aterrado e não for alimentado por fonte de segurança (EBTF), a proteção contra contatos indiretos pode ser assegurada interligando-se esse aterramento ao condutor de proteção ou de eqüipotencialidade do restante da instalação. Caso exista condutor de proteção da instalação aterrado, deve-se verificar se as medidas de proteção por seccionamento automático da alimentação são atendidas. É interessante observar que as tomadas de corrente usadas em circuitos de segurança e os plugues nelas usados não devem permitir a ligação a circuitos de tensões mais elevadas.

Proteção contra contatos diretos

As medidas de proteção para choques provocados por contatos diretos são medidas passivas e devem ser aplicadas em todos os locais acessíveis a pessoas comuns (BA1), crianças (BA2) e incapacitados (BA3). São elas: Proteção por isolação das partes vivas As partes vivas (componentes que estão ou que podem ficar sob tensão) devem ser completamente recobertas por uma isolação que só possa ser removida através da sua destruição. Os condutores elétricos isolados e os barramentos revestidos com material termocontrátil são exemplos desse tipo de proteção.


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Proteção por meio de barreiras e invólucros Em subestações é muito comum a utilização de barreiras (telas de arame) que evitam que as pessoas toquem diretamente um objeto energizado sob tensão. Essas telas devem possuir um grau de proteção IP2X (furos com diâmetros menores que 12 mm) ou, no caso de serem utilizadas como passarelas, IP4X (furos com diâmetros menores que 1 mm), só podendo ser retiradas com o uso de chaves ou ferramentas. Os invólucros são usados para proteger contra algumas influências externas e contatos diretos. Os quadros de distribuição e painéis podem ser considerados invólucros se suas tampas somente puderem ser removidas por ferramentas. Proteção por meio de obstáculos Os obstáculos evitam que uma pessoa aproxime-se acidentalmente de partes vivas. A colocação de telas de arame, corrimão e grades é muito comum em ambientes industriais, quando se vai realizar manutenções. Só são permitidos em locais acessíveis a pessoas advertidas (BA4) ou qualificadas (BA5), apenas com instalações de baixa tensão e devidamente sinalizados, devendo-se respeitar as distâncias mínimas, para colocação das partes energizadas fora do alcance.

Proteção parcial por colocação fora do alcance Uma pessoa não pode, por acidente, tocar uma parte viva sob tensão. Considerando-se uma superfície por onde circulam pessoas, as distâncias mínimas consideradas seguras são 2,5 m acima dessa superfície e 1,25 m para os lados ou para baixo. Proteção adicional por dispositivo de proteção a corrente diferencial-residual (dispositivo DR) Além das medidas acima descritas, é recomendável o uso de dispositivo DR de alta sensibilidade, com corrente diferencial-residual I∆N igual ou inferior a 30 mA, tendo em vista que essas medidas, por uso ou envelhecimento, podem ficar comprometidas. Outras Além das medidas mencionadas, pode-se considerar proteção contra contatos diretos e indiretos a EBT de segurança ou funcional, desde que essas tensões não sejam superiores a 25 V na situação 1, ou 12 V na situação 2. Na situação 3, nenhuma tensão é considerada como proteção contra contatos diretos.

DR’S O uso de proteção DR, mais particularmente de alta sensibilidade (isto é, com corrente diferencial-residual nominal I∆Ν igual ou inferior a 30 mA), tornou-se expressamente obrigatória, com a edição de 1997, nos seguintes casos (artigo 5.1.2.5):

a) circuitos que sirvam a pontos situados em locais contendo banheira ou chuveiro; b) circuitos que alimentem tomadas de corrente situadas em áreas externas à edificação; c) circuitos de tomadas de corrente situadas em áreas internas que possam vir a alimentar

equipamentos no exterior; e


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d) circuitos de tomadas de corrente de cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e, no geral, de todo local interno molhado em uso normal ou sujeito a lavagens.

O documento admite que sejam excluídos, na alínea a), os circuitos que alimentem aparelhos de iluminação posicionados a uma altura igual ou superior a 2,50 m; e, na alínea d), as tomadas de corrente claramente destinadas a alimentar refrigeradores e congeladores e que não fiquem diretamente acessíveis. O texto conclui o artigo 5.1.2.5 com a observação de que “a proteção dos circuitos pode ser realizada individualmente ou por grupos de circuitos”. A figura abaixo ilustra a exigência, esclarecendo também as exceções previstas.

Proteção contra contatos indiretos

Proteção por seccionamento automático da alimentação O seccionamento automático da alimentação destina-se a evitar que uma tensão de contato mantenha-se por um tempo que possa resultar em risco de efeito fisiológico perigoso para as pessoas. Esta medida deve ser aplicada a toda as instalações, exceto nos locais considerados especiais, como é o caso de banheiros e piscinas. O proteção por seccionamento automático da alimentação baseia-se nos seguintes princípios:

• Aterramento o As massas devem ser ligadas a condutores de proteção, através de esquemas de

aterramento convenientemente adotados. o O condutor de proteção - PE (“protection earth”) destina-se a interligar

eletricamente as massas e outros elementos condutores estranhos à instalação. Na maioria das vezes é aterrado através do eletrodo de aterramento.


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o O eletrodo de aterramento pode ser constituído por uma única haste de aterramento, ou por um complexo sistema de aterramento, envolvendo haste e/ou condutores de várias configurações (hastes, perfis e fitas de cobre, ferro galvanizado ou aço cobreado).

• Ligação equipotencial principal.

o Em cada edificação deve existir uma ligação equipotencial principal, reunindo os seguintes elementos:

• condutor de proteção principal; • condutor de aterramento principal ou terminal de aterramento principal

(TAP); • canalização metálica de água, gás e outras utilidades; • colunas ascendentes de sistemas de ar condicionado central; • estrutura metálica; • cabos de telecomunicação, com a concordância da empresa operadora; • eletrodo de aterramento do sistema de proteção contra descargas atmosféricas

(pára-raios) da edificação.

• Tensão de contato limite. o A tensão de contato limite para a proteção por choques provenientes de contatos

indiretos não deverá exceder os limites já mencionados.

• Seccionamento da alimentação. o O tempo para o seccionamento da alimentação não poderá ser superior a 5 segundos

em qualquer situação, sendo que, quanto maior a tensão de contato, menor deverá ser o tempo de atuação.

• Ligação equipotencial suplementar.

o Quando o tempo de seccionamento não puder ser obedecido, uma ligação equipotencial suplementar deverá ser estabelecida, para toda a instalação, parte desta ou para um equipamento ou local.

• Proteção pelo emprego de equipamentos classe II • Proteção em locais não condutores • Proteção por ligações equipotenciais não aterradas • Proteção por separação elétrica

7. ATERRAMENTO ELÉTRICO Aterramento: Ligação intencional com a terra, que pode ser realizada utilizando apenas os condutores elétricos necessários (aterramento direto) ou através da inserção intencional de uma impedância no caminho da corrente.

Importância do Aterramento

• Segurança de pessoas (NBR 5410/14039); • Proteção Patrimonial (NBR 5419); • Minimizar sobretensões e potenciais perigosos (NBR 5410);


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• Segurança de atuação da proteção; • Controle das falhas de isolação; • Uniformização do potencial.

Todo equipamento elétrico deve, por razões de segurança, ter o seu corpo (parte metálica) aterrado. Também os componentes metálicos das instalações elétricas, tais como, os Quadros de Distribuição de Circuitos – QDC, os eletrodutos metálicos, caixas de derivação, etc, devem ser corretamente aterradas. Quando há um defeito na parte elétrica de um equipamento que está corretamente aterrado, a corrente elétrica escoa para o solo (terra). Alguns tipos de solos são melhores condutores de corrente elétrica, pois têm uma menor resistividade elétrica. A resistividade varia em função do tipo de solo, umidade e temperatura. Tipos de Aterramento: Nas instalações elétricas são considerados dois tipos de aterramento: o aterramento funcional, que consiste na ligação à terra de um dos condutores do sistema, geralmente o neutro, e está relacionado com o funcionamento correto, seguro e confiável da instalação; e o aterramento de proteção, que consiste na ligação à terra das massas e dos elementos condutores estranhos à instalação, visando a proteção contra choques elétricos por contato indireto. Os aterramentos devem assegurar, de modo eficaz, as necessidades de segurança e de funcionamento de uma instalação elétrica, constituindo-se num dos pontos mais importantes de seu projeto e de sua montagem. O aterramento de proteção, que consiste na ligação à terra das massas e dos elementos condutores estranhos à instalação, tem por objetivos:

• Limitar o potencial entre massas, entre massas e elementos condutores estranhos à instalação e entre ambos e a terra a um valor suficientemente seguro sob condições normais e anormais de funcionamento;

• Proporcionar às correntes de falta um caminho de retomo para terra de baixa impedância, de modo que o dispositivo de proteção possa atuar adequadamente.

Por sua vez, o aterramento funcional, a ligação à terra de um dos condutores vivos do sistema (o neutro em geral), proporciona principalmente:

• Definição e estabilização da tensão da instalação em relação à terra durante o funcionamento;

• Limitação de sobretensões originadas por manobras, descargas atmosféricas e a contatos acidentais com linhas de tensão mais elevada.

• Retorno da corrente de curto-circuito monofásica ou bifásica à terra ao sistema elétrico. Dentro de determinadas condições pode-se ter, em uma instalação, um aterramento combinado: funcional e de proteção. Esquemas de Aterramento: De acordo com a NBR 5410, as instalações de baixa tensão devem obedecer, no que concerne aos aterramentos funcional e de proteção, a três esquemas básicos. Tais esquemas são classificados em função ao aterramento da fonte de alimentação da instalação (transformador, no caso mais comum,


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ou gerador) e das massas, sendo designados por uma simbologia que utiliza duas letras fundamentais:

• 1ª letra – indica a situação da alimentação em relação à terra, podendo ser: o T – um ponto diretamente aterrado; o I – nenhum ponto aterrado ou aterramento através de impedância.

• 2ª letra – indica as características do aterramento das massas, podendo ser: o T – massas diretamente aterradas independentemente do eventual aterramento da

alimentação; o N – massas ligadas diretamente ao ponto de alimentação aterrado, geralmente o

neutro. • Outras letras (eventuais) – disposição do condutor neutro e do condutor de proteção:

o S – funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores distintos; o C – funções de neutro e de proteção combinadas em um único condutor (condutor

PEN). São considerados pela norma os esquemas TT, TN (TN-S, TN-C e TN-C-S) e IT. Esquema TT: No esquema TT existe um ponto de alimentação, geralmente o secundário do transformador com seu ponto neutro, diretamente aterrado, estando as massas da instalação ligadas a um eletrodo de aterramento independente do eletrodo de aterramento da alimentação. Na figura abaixo temos a representação deste esquema.

De acordo com a figura, RF é a resistência do aterramento da fonte de alimentação e RM é a resistência do aterramento da massa do equipamento elétrico. O esquema TT é concebido de forma que o percurso de uma corrente proveniente de uma falta fase-massa, ocorrida em um componente ou equipamento de utilização da instalação, inclua a terra e que a elevada impedância desse percurso limite o valor daquela corrente. No esquema TT, a corrente de curto-circuito, depende da qualidade do aterramento da fonte e da massa. Se o aterramento não for bom, a proteção pode não atuar ou demorar muito para atuar, colocando em risco a segurança humana. As correntes de falta direta fase-massa são de intensidade inferior à de uma corrente de curto-circuito fase-neutro. Este tipo de aterramento é recomendado quando a fonte de alimentação e a carga estiverem distantes uma da outra. Nas instalações que utilizam o esquema TT, a proteção contra contatos indiretos deve ser garantida preferencialmente por dispositivos DR. O esquema TT é extremamente simples, não exigindo controle permanente da instalação. Trata-se, em princípio, do esquema de aterramento ideal para instalações alimentadas diretamente por rede de distribuição pública de baixa tensão.


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Esquema TN: No esquema TN existe também um ponto de alimentação (via de regra o secundário do transformador com seu ponto neutro) diretamente aterrado, sendo as massas da instalação ligadas a esse ponto através de condutores de proteção. O esquema será do tipo TN–S quando as funções de neutro e proteção forem feitas por condutores distintos (N e PE), como mostra a figura abaixo:

No esquema TNC as funções do neutro e proteção são combinadas em um único condutor ao longo de toda a instalação, como mostra a figura abaixo:

Ainda existe o esquema TN–C–S: onde as funções de neutro e proteção são combinadas em um único condutor em uma parte da instalação como mostra a figura abaixo:


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A confiabilidade do sistema TN, particularmente quando a proteção contra contatos indiretos é realizada por dispositivos acionados por sobrecorrente, fica condicionada à integridade do condutor neutro o que, no caso de instalações alimentadas por rede pública em baixa tensão, dependerá das características do sistema da concessionária. O esquema TN é projetado de forma que o percurso de uma corrente de falta fase-massa seja constituído por elementos condutores e, portanto, possua baixa impedância e alta corrente de curto-circuito. Uma corrente de falta direta fase-massa será equivalente a uma corrente de curto-circuito fase-neutro. A corrente de curto-circuito, no sistema TN, não depende do valor do aterramento da fonte (RF), pois está interligada na massa do equipamento, mas somente das impedâncias dos condutores pelas quais o sistema é constituído. O sistema TN é utilizado quando à distância da fonte de alimentação e da carga não é muito grande. É aconselhável sempre o uso do esquema TN-S, porque na operação do sistema todo o condutor PE está sempre com tensão zero, isto é, no mesmo potencial do aterramento da fonte. No sistema TN-C, a tensão do condutor neutro junto à carga não é igual a zero, porque toda a corrente de desequilíbrio do sistema retoma pelo neutro. Portanto, as massas dos equipamentos elétricos não estão no mesmo potencial do aterramento da fonte. No operador que manipula o equipamento elétrico, sempre há uma pequena diferença de potencial entre a sua mão e o pé. Outro perigo do sistema TN-C é no caso de perda (ruptura) do condutor neutro (N), onde instantaneamente o potencial do condutor fase pode passar para a massa da carga, havendo grande possibilidade de choque por contato indireto. Os esquemas TN-S e TN-C-S são os mais utilizados em instalações de consumidores alimentados em alta tensão, ou seja, os que possuem transformador próprio. Esquema IT: No esquema IT não existe nenhum ponto da alimentação diretamente aterrado, sendo ela isolada da terra ou aterrada por uma elevada impedância(Z) e as massas são aterradas diretamente por eletrodos, como mostra a figura abaixo:

No esquema IT a corrente resultante de uma única falta fase-massa não possuirá, normalmente, intensidade suficiente para trazer perigo para as pessoas que toquem na massa energizada, em função da impedância existente entre a alimentação e a terra. Nesse esquema, a proteção deverá atuar em uma falta de fase-massa em duas fases distintas. Em alguns casos aplica-se o esquema IT onde a impedância da alimentação (Z) é constituída de uma reatância projetada para uma corrente de curto-circuito que para a primeira falta fase-massa seja limitada a um pequeno valor, sendo que esta corrente sinaliza esta primeira falta sem desligar o sistema. A ocorrência de uma segunda falta deve ser tornada altamente improvável pela instalação


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de um dispositivo de monitoração que irá detectar e indicar a ocorrência da primeira falta, que deve ser então prontamente localizada e eliminada. O uso desse esquema é restrito aos casos onde uma primeira falha não pode desligar imediatamente a alimentação, interrompendo processos importantes (como em salas cirúrgicas, certos processos metalúrgicos, etc). Comparativo entre os esquemas: A escolha do esquema de aterramento a utilizar em uma instalação dever ser feita pelo projetista logo no início do projeto, devendo-se basear em dados de natureza diversa que devem ser considerados em conjunto, a fim de ser tomada uma decisão que traduza a solução ótima para a instalação. Em princípio, os três esquemas oferecem o mesmo grau de segurança no tocante à proteção das pessoas, apresentando, no entanto, características de aplicação diferentes, que se traduzem em vantagens e desvantagens fundamentais na escolha para uma instalação. A tabela abaixo apresenta um resumo comparativo entre os sistemas de aterramento:

Esquema Proteção Exigências Vantagens Desvantagens TT Ligação do neutro ao

terra da alimentação e das massas a(s) terra(s) independentes. Uso de dispositivos DR.

Seletividade entre DRs, se necessário.

Facilidade de projeto. Simplicidade de manutenção. Qualidade da instalação supervisionada pelos DRs.

Custo adicional dos DRs.

TN Ligação do neutro e da alimentação. Uso de dispositivos a sobrecorrente na proteção contra contatos indiretos.

Definição de comprimentos máximos de circuitos em função das condições de seccionamento. Complementação Da segurança por dispositivos DR.

Dispositivos a Sobrecorrente protegendo também contra contatos indiretos. Possibilidade de economia de condutores (uso de condutores PEN).

Massas sujeitas à sobretensões do neutro da alimentação. Exigência de pessoal especializado na manutenção. Dimensionamento de circuitos mais complexos.

IT Alimentação não aterrada ou através de impedância. Massas aterradas por eletrodo(s) independente(s) ou no mesmo eletrodo da alimentação.

Necessidade de vigilância permanente do isolamento.

Analogia do esquema TT quando as massas não são interligadas. Analogia com sistema TN quando as massas são interligadas.

Necessidade de uso de um controlador permanente de isolamento, com a finalidade de Indicar ocorrências de falta.

Pode-se considerar cinco aspectos fundamentais para a escolha do sistema de aterramento: a) Alimentação:

• Em instalações alimentadas por rede pública em baixa tensão, em função da exigência de aterramento do neutro na origem da instalação, só podem ser utilizados os sistemas TT e TN;

• Em instalações alimentadas por transformador (ou gerador) próprio, em princípio, qualquer sistema pode ser utilizado, entretanto dá-se preferência ao TN (instalações industriais e prédios comerciais de grande porte) e, em alguns casos específicos, ao esquema IT (certos setores de indústrias, de hospitais e em instalações de mineração).


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b) Equipamentos de utilização: • Quando existirem na instalação equipamentos de utilização com elevadas correntes de fuga,

como fornos e certos tipos de filtros, não é conveniente utilizar o esquema TT, em virtude da possibilidade de disparos intempestivos dos DRs;

• No caso de equipamentos com elevada vibração mecânica, não é recomendável o uso do esquema TN, em função da possibilidade de rompimento do condutor de proteção (contido na mesma linha elétrica dos condutores vivos).

c) Natureza dos locais:

• Locais com risco de incêndio ou de explosões não são convenientes para o uso do sistema TN, por causa do valor elevado das correntes de falta fase-massa.

d) Funcionamento:

• Em instalações onde será fundamental e indispensável a continuidade no serviço deve-se optar pelo esquema IT;

• Quando não se dispõe de pessoal de manutenção especializado não é conveniente utilizar os esquemas TN e IT, pois neles a substituição de um dispositivo de proteção por outro de características diferentes pode comprometer a proteção contra contatos indiretos.

e) Custos globais:

• Em termos de projeto, os esquemas TN e IT exigem um pouco mais de horas de trabalho, em função da maior complexidade no dimensionamento dos circuitos;

• No que concerne à execução, o esquema TN, por utilizar na proteção contra contatos indiretos dispositivos a sobrecorrente e, em muitos casos, utilizar os condutores PEN, apresenta custos mais baixos;

• Quanto à manutenção, o esquema TT, por sua simplicidade, é o que apresenta os custos mais reduzidos.

8. MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA DE TERRA Considerando I a corrente que passa pelo aterramento e UT a diferença de potencial entre o aterramento e um ponto distante, temos:

Resistência de aterramento: I

UR T

T =

OBS: A resistência de aterramento é a soma das resistências de cada camada distante da haste.

CONSTITUIÇÃO DO

SOLO

SILICATOS

ÓXIDOS

SAIS MINERAIS

IONIZÁVEIS

ÁGUA = + +


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Ω≅++=∴≅ 6,8...4,142

. TRrl

dR

πρ

Assim, a queda de tensão é feita sob diversas condições onde a dissipação é maior quanto mais próxima a camada estiver da haste. Exemplo:

Fazendo analogia com um condutor, sabendo que em um condutor A

lR .ρ= , então:

4,0 Ω 1,4 Ω 0,8 Ω 0,6 Ω 0,45 Ω

R1 R2 R3

R1 > R2 > R3 Então: UR1 > UR2 > UR3


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Tal que para seção transversal do condutor muito alta, a resistência tende a zero. Considerando a situação:


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Medindo a terra: O instrumento utilizado para medir a resistência da terra é o terrômetro. Ele injeta uma corrente pela terra, que é transportada pelas quedas de tensão pelos resistores formados pelas hastes de referência e pela própria haste de aterramento.

9. SIMBOLOGIA GRÁFICA DE PROJETOS Os Símbolos e as Convenções são muito úteis para representação dos pontos e demais elementos que constituem os circuitos de um Projeto Elétrico. A Norma da ABNT, a NBR 5444 – “Símbolos Gráficos para Instalações Elétricas Prediais” da ABNT, estabelece os símbolos gráficos referentes às instalações elétricas prediais. A seguir estão os principais símbolos e convenções usados:


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10. ESQUEMAS FUNDAMENTAIS DE LIGAÇÃO

1. Um ponto de luz incandescente no teto comandado por um interruptor de uma seção na parede, com alimentação pelo teto:

2. Um ponto de luz incandescente no teto comandado por um interruptor de uma seção e uma tomada baixa na parede, com alimentação pelo teto:


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3. Um ponto de luz incandescente no teto, ponto de luz incandescente na parede (arandela), comandado por um interruptor de duas seções na parede, com alimentação pelo teto.


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4. Dois pontos de luz incandescente no teto comandado por um interruptor de uma seção na parede, com alimentação pelo teto.

5. Dois pontos de luz incandescente no teto comandado por um interruptor de duas seções na parede, com alimentação pelo teto.


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6. Dois pontos de luz incandescente no teto comandado por um interruptor de duas seções uma tomada média na parede, com alimentação pelo teto.


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7. Um ponto de luz incandescente no teto comandado por um interruptor de uma seção na parede, com alimentação pela parede.

8. Dois pontos de luz incandescente no teto comandado por um interruptor de duas seções na parede, com alimentação pela parede.


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9. Dois pontos de luz incandescente no teto comandado distintamente por dois interruptores de uma seção na parede, com alimentação pela parede.


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10. Um ponto de luz incandescente no teto comandado por dois interruptores paralelo (three-way) na parede, com alimentação pelo teto.

11. CONCEITOS DE DEMANDA E CURVA DE CARGA Para o cálculo da Demanda (D) na elaboração do projeto elétrico, deve-se observar o seguinte:

a) Ao prever as cargas, estuda-se a melhor forma de instalar os pontos de utilização de energia elétrica.

b) A utilização da energia elétrica varia no decorrer do dia, porque o(s) usuário(s) não utiliza(m) ao mesmo tempo (simultaneamente) todos os pontos da instalação.

c) A carga instalada não varia, mas a demanda varia. d) Caso a especificação da entrada de energia fosse feita pela carga (potência) instalada, em

vez da demanda, haveria um superdimensionamento de todos os elementos (disjuntores, condutores, poste, etc.) que compõem a entrada de energia e, conseqüentemente, em vez de se adotar uma categoria adequada, passar-se-ia para uma categoria superior, tendo como conseqüência os custos maiores, sem necessidade.

e) O cálculo da demanda é um método estatístico, e suas tabelas foram elaboradas em função de estudos e experiências dos projetistas.

f) A demanda, por ser um método estatístico, não pode ter o seu valor considerado como único e verdadeiro, por isso é chamado de "provável máxima demanda" ou "demanda máxima prevista". Para simplificar, chamaremos somente de demanda (D).

g) O cálculo da demanda depende da concessionária de cada região.


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A figura abaixo mostra a curva de carga de um consumidor residencial:

Fatores de consumo

1. Fator de demanda: inst

M

P

Dg =

1

11

inst

M

P

Dg = ;

2

22

inst

M

P

Dg = ;

3

33

inst

M

P

Dg =

321 instinstinstinst PPPPQD

++=

QD

QD

inst

M

P

Dg =

2. Fator de utilização: iPnom

Pu iM

,,

= , onde PM = potência máxima.

3. Fator de diversidade: conjM

n

iiM

D

D

d,

1,∑

== , onde DM,i = demandas máximas individuais e DM,conj =

demanda máxima do conjunto.


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4. Fator de simultaneidade:

∑=

==n

iiM

conjM

D

D

ds

1,

,1, onde Dind = demanda máxima diversificada

individual e n = número de cargas.

n

DD conjM

ind,

=

5. Fator de carga: M

m

D

dc = , onde dm = demanda média.

Td cons

m

ε= , onde εcons = energia consumida e T = período de observação.

730730 ×=⇒=

M

mêsm D

ch

dMENSAL

εε, onde ε = energia consumida no mês, c = fator de carga

mensal, DM = demanda máxima do mês e 730 = quantidade de horas de um mês. OBS: Fator de perda: perda média.

12. FATORES DE PROJETO

Planejamento de uma Instalação Elétrica

Para executar corretamente qualquer tipo de trabalho, deverá ser feito um planejamento: o que fazer e como deverá ser feito. Com isso o trabalho terá uma melhor qualidade: menor custo e tempo de execução, mais eficiência e segurança. O planejamento de uma instalação elétrica residencial deverá ter como base, os seguintes passos:

• Utilizar todo o Projeto Arquitetônico da residência, com o endereço completo do imóvel e nome do proprietário;

• Analisar todo o Projeto Arquitetônico da residência, com as respectivas dimensões, tipos e as disposições dos cômodos;

• Quais e quantos serão os aparelhos e equipamentos elétricos que terão na residência. O proprietário deverá fornecer essas informações.

• A localização dos móveis e utensílios (“Lay-out”). A partir daí, a localização de tomadas, iluminação, interruptores, equipamentos elétricos, QDC, etc. Caberá ao projetista orientar e tirar as dúvidas do proprietário sobre as partes elétricas da residência. É importante o uso de uma linguagem bastante clara, para que o proprietário entenda e não tenha dúvidas. Deve-se evitar o uso de termos técnicos, ao dar as explicações;

• O dimensionamento da instalação elétrica: carga de iluminação, tomadas de uso geral e tomadas de uso específico, etc, traçado dos eletrodutos, condutores, separação dos circuitos elétricos, especificação técnica dos materiais elétricos a serem utilizados – elaboração do Projeto Elétrico;

• Tensão e número de fases dos circuitos elétricos; • Circuitos não elétricos, como por exemplo: para ligar uma televisão, além da tomada de uso

geral, deverá ter a ligação da antena de TV a cabo ou de via Satélite ou uma antena externa comum. Esses circuitos não elétricos ainda podem ser: de telefone e/ou fax, de proteção contra roubos, assaltos e vandalismos, de controle que possibilitam comandar equipamentos a distância, interligação entre computadores, sistemas de automação, etc. Para execução desses circuitos deverão, ser consultadas as normas e os procedimentos dos


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concessionários/empresas de serviços, e/ou dos fabricantes dos equipamentos/aparelhos. Esses circuitos deverão ser projetados e instalados com fiação/tubulação diferentes/separados dos demais circuitos elétricos da residência.

• Sistemas de automação: trata-se de um recurso sofisticado, que proporciona bastante conforto, segurança e proteção. A partir de uma “central de controle” e de pontos de comando instalados em diversos locais da residência, pode-se comandar a distância: toda a iluminação da residência, os equipamentos de som e vídeo, os condicionadores de ar, aquecimento de água, telefones, computadores, portão eletrônico, etc. Este sistema exige um projeto específico para esse fim, por uma pessoa ou firma especializada.

NOTA: Os circuitos não elétricos mencionados, podem não ser projetados/elaborados/executados pela mesma pessoa que irá elaborar o projeto elétrico, mas o planejamento deles deverá ser feito em conjunto com o projeto elétrico da residência. E LEMBRE-SE: O projeto elétrico deverá ser elaborado, antes de iniciar a construção civil da residência e deverá ser feito juntamente com outros projetos de circuitos não elétricos (mencionados anteriormente). Com isso, os projetistas de cada área, poderão otimizar os projetos, sanando as dúvidas existentes e conseqüentemente, reduzindo os custos e tempos. Uma instalação elétrica interna deverá funcionar perfeitamente, atendendo todas as necessidades para as quais foi projetada/especificada, proporcionando, conforto e segurança aos usuários.

Traçado do Projeto Elétrico

O projeto de uma instalação elétrica deverá seguir certos requisitos para facilitar o entendimento deste projeto. É necessário traçar um diagrama com a disposição física dos elementos/componentes da instalação elétrica. Neste diagrama deverão ser anotados todos os detalhes necessários para a perfeita execução do projeto elétrico, utilizando-se dos símbolos e convenções vistos anteriormente. O diagrama a seguir mostra um exemplo.


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Elaboração de um Projeto Elétrico

Para a elaboração de um projeto elétrico, deverá ser aplicado grande parte dos conceitos desta apostila. Por isso é importante que esses conceitos estejam entendidos. Sempre que necessário, deverá ser consultado e estudado novamente os itens anteriores. Não se deve ter dúvidas. É importante que a pessoa sempre tenha firmeza em suas decisões. Mesmo seguindo os procedimentos técnicos estabelecidos nesta apostila, duas pessoas provavelmente elaborarão projetos elétricos diferentes para uma mesma residência. Porém, esses projetos poderão estar corretos. As pessoas têm procedimentos próprios, de perfil, estilo, etc. O importante é que o projeto seja feito de acordo com as recomendações técnicas vigentes nas Normas da ABNT e da COSERN. O projeto é elaborado a partir de desenhos da “planta baixa” de uma residência. Nas “plantas baixa” deverão conter o endereço completo do imóvel, bem como as informações do projetista. Nessa “planta baixa”, deverá conter: a localização da casa no terreno, bem como, a disposição dos cômodos, com os nomes e suas dimensões e a orientação da casa em relação à Rua. Em outra “planta baixa” da residência, deverá conter: a disposição dos móveis e utensílios, equipamentos e aparelhos elétricos, iluminação, interruptores, tomadas de uso geral, tomadas de uso específico, etc. A localização adequada da iluminação, interruptores, tomadas de uso geral e tomadas de uso específico, é muito importante. Os pontos de iluminação deverão estar preferencialmente centralizados em cada cômodo, para uma melhor distribuição geral da iluminação. Se o cômodo tiver armários, deverá ser descontado o espaço ocupado por esse armário, para localizar o ponto de iluminação. Os interruptores e tomadas, não deverão ser instalados atrás de uma porta (aberta). Em outra “planta baixa” da residência, deverá conter: iluminação, interruptores, tomadas de uso geral, tomadas de uso específico, etc, sem os móveis e utensílios. Nesta “planta”, será elaborado o projeto elétrico (as outras “plantas baixa” serão consultadas durante a elaboração do Projeto Elétrico). NOTA: Apesar de não ser tratado nesta apostila, os circuitos não elétricos mencionados anteriormente também deverão ser elaborados em “plantas baixa” e planejados em conjunto (mas em plantas separadas) com o projeto elétrico. Os desenhos da “planta baixa” devem ser feitos em escalas. Essas escalas podem ser 1:100 (leia-se um para cem), 1:75, 1:50, etc. As pessoas estão acostumadas com a escala 1:100 – uma régua comum, em centímetros (cm), que é utilizada para desenhar e fazer medições em um papel. Qual é o significado de uma escala 1:100 de um desenho, que utilizou uma régua em centímetros (cm)? Significa que para cada 1 (um) centímetro medido no desenho, tem-se 100 cm ou 1 metro na escala real. Um desenho feito em uma escala qualquer deverá usar a régua com a escala conveniente – 1:100, 1:75, 1:50, etc. Alguns esquemas têm a sua escala já definida:

• Diagrama unifilar de entrada (1:50) • Detalhe da medição (1:20) • Se tiver SE, projeto da subestação em escala 1:20

A seguir, estão apresentadas as 3 “plantas baixas” mencionadas de uma residência, a partir das quais, será elaborado um projeto elétrico. Observação: foram suprimidos os seguintes dados nas “plantas baixa”: endereço do imóvel e as informações do projetista. Planta com a disposição da casa e cômodos, no terreno:


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Planta com os móveis e utensílios, equipamentos e aparelhos elétricos, pontos de iluminação, interruptores, tomadas de uso geral e tomadas de uso específico:


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Planta com os pontos de iluminação, interruptores, tomadas de uso geral e tomadas de uso específico:


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A partir do entendimento, análise e compreensão das “planta baixa” da residência e seguindo também os passos definidos anteriormente, deverão ser adotados os seguintes procedimentos:

1. Calcular o perímetro e a área de cada cômodo; 2. A partir do perímetro, calcular o número mínimo de tomadas de uso geral para cada

cômodo. A disposição delas deverá ser de acordo com a “planta baixa” que contenha os móveis e utensílios e equipamentos elétricos. É importante salientar que o proprietário poderá desejar um número maior de tomadas além do calculado. Por isso é importante conversar com ele;

3. Calcular a carga das tomadas de uso específico; 4. Calcular a carga de iluminação; 5. Somar separadamente as cargas de tomadas de uso geral, tomadas de uso específico e de

iluminação, em cada cômodo; 6. A partir dessa soma das cargas, poderá elaborar a divisão dos circuitos elétricos.

E LEMBRE-SE: Um projeto elétrico deverá proporcionar: alternativas criativas, conforto, beleza, qualidade, segurança, proteção, economia, menor tempo de conclusão etc.

13. DIMENSIONAMENTO DE CARGA Para determinar a carga de uma instalação elétrica, deve-se somar todas as cargas elétricas previstas para: as tomadas de uso geral, a potência das lâmpadas e dos demais equipamentos elétricos. A Norma vigente da ABNT, a NBR 5410/97 “Instalações Elétricas de Baixa Tensão” determina que a previsão de cargas em VA dos equipamentos deverá ser de acordo com as seguintes prescrições a seguir.

Tomadas de Uso Geral (TUG)

• Em banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias: para as 3

(três) primeiras tomadas, a carga mínima por tomada a ser considerada, deverá ser de 600 VA. A partir da quarta tomada (se existir), deverá ser considerada a carga mínima de 100 VA para cada tomada.

IMPORTANTE: A determinação da carga deverá ser feita, considerando cada um desses cômodos separadamente.

• Em subsolos, garagens, sótão, varandas: deverá ser prevista no mínimo uma tomada de 1.000 VA;

• Nos demais cômodos ou dependências, no mínimo 100 VA por tomada.

Tomadas de Uso Específico (TUE)

• Considerar a carga do equipamento elétrico a ser ligado, fornecida pelo fabricante; • Ou então, calcular a carga a partir da tensão nominal, da corrente nominal e do fator de

potência do equipamento elétrico.


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Iluminação

A iluminação adequada deve ser calculada de acordo com a Norma vigente NBR 5413/92 “Iluminação de Interiores”, da ABNT. Entretanto a Norma NBR 5410/97 estabelece como alternativa que, para determinar as cargas de iluminação em unidades consumidoras residenciais, poderão ser adotados os seguintes critérios:

• Em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6m2 deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA;

• Em cômodos ou dependências com área superior a 6m2 deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA para os primeiros 6m2, acrescidas de 60 VA para cada aumento de 4m2.

IMPORTANTE: Os valores apurados correspondem à potência destinada à iluminação para o efeito de dimensionamento dos circuitos elétricos e não necessariamente à potência nominal das lâmpadas. Exemplo: Qual a carga de iluminação incandescente a ser instalada numa sala de 3,5 m de largura e 4 m de comprimento? A área da sala: 3,5 m x 4 m = 14 m2 Carga para a Iluminação: Para os primeiros 6 m2: 100 VA. Para os outros 8 m2: 60 VA + 60 VA; A Carga total será: 100 VA + 60 VA + 60 VA = 220 VA A tabela a seguir fornece os dados para calcular, de uma maneira prática, a carga de iluminação incandescente para cômodos, com área variando de 6 a 30 m2.

Número Mínimo de Tomadas por Cômodo

Cada cômodo de uma residência deverá ter tantas tomadas, quantos forem os aparelhos elétricos a serem instalados/ligados dentro do mesmo. Uma sala de estar, por exemplo, deve ter tomadas de uso geral para individuais: o televisor, os aparelhos de som, vídeo, abajures, aspirador de pó, etc. A Norma vigente, a NBR 5410/97 determina as seguintes quantidades mínimas de Tomadas de Uso Geral em uma residência:


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• 1 tomada por cômodo para área igual ou menor do que 6 m2; • 1 tomada para cada 5 m, ou fração de perímetro, para áreas maiores que 6 m2; • 1 tomada para cada 3,5 m ou fração de perímetro para copas, cozinhas, copas-cozinhas,

áreas de serviço, lavanderias, sendo que acima de cada bancada de 30 cm ou maior, deve ser prevista pelo menos uma tomada;

• 1 tomada em sub-solos, sótãos, garagens e varandas; • 1 tomada junto ao lavatório, em banheiros.

NOTA: O perímetro de um cômodo é calculado somando o comprimento de cada lado deste cômodo.

14. DIVISÃO DOS CIRCUITOS DE UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICA A divisão da instalação elétrica em circuito terminal facilita a manutenção e reduz a interferência. Deve-se procurar tanto quanto possível dividir uniformemente as cargas dos circuitos terminal que pertençam à mesma categoria (pontos de luz e tomadas), de modo que os circuitos tenham aproximadamente a mesma potência. Na determinação dos circuitos deve ser estudada a possibilidade da previsão de circuito reserva para futuras ampliações. Para unidades residenciais, hotéis, centros comerciais, ou similares, deve ser adotado às seguintes recomendações para o circuito terminal:

• Sempre que possível, deve-se projetar circuitos independentes para: dependência social (quarto, sala, varanda, etc.) e dependência de serviço (cozinha, copa, área de serviço, etc.);

• Circuitos terminais de luz e circuitos terminais de TUG’s devem estar separados, com exceção de instalações residenciais com IM ≤ 16A;

• As tomadas de corrente (TUG’s) da copa-cozinha e área de serviço devem fazer parte de circuitos exclusivos;

• Equipamentos com corrente nominal igual ou superior a 10A deve ter circuito próprio (TUE’s);

• Cada circuito terminal de luz não deve exceder 60m2; • Cada circuito terminal não deve exceder 35m de comprimento; • O número de condutores no interior de cada eletroduto não deve ser superior a 9; • Não deve existir mais que 3 seções diferentes e consecutivas no interior de cada eletroduto; • O número de pontos em um circuito terminal de luz ou circuito terminal de TUG’s não pode

ser superior a 12; • Todo circuito terminal de TUG’s e TUE’s devem ser aterrados (com exceção a ambientes

com piso revestido de madeira). OBS: Excepcionalmente em instalações residenciais, hotéis e motéis pode ser usado o circuito de luz com o de tomada, porém usa-se o dispositivo mínimo de 16ª e o condutor de 2,5mm2. É importante salientar, que devem ser escolhidas, sempre que possível, as cargas mais próximas uma das outras, para ser feita a divisão dos circuitos elétricos de uma residência. O Quadro de Distribuição de Circuitos – QDC será instalado na Cozinha. IMPORTANTE: A Norma NBR 5410/97 determina que o condutor Neutro deverá ser único para cada circuito terminal, isto é, cada circuito terminal deverá ter o seu próprio condutor Neutro. Este condutor só poderá ser seccionado, quando for recomendado por esta Norma (NBR 5410/97).


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A figura a seguir mostra os setores de uma instalação elétrica predial incluindo a sua alimentação.


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15. LINHAS ELÉTRICAS – CONDUTORES

Introdução

Os metais são condutores de corrente elétrica. Entretanto determinados metais conduzem melhor a corrente elétrica do que outros, ou seja, alguns oferecem menor resistência à passagem da corrente elétrica. Os metais mais usados para condução de energia elétrica são:

• Prata - utilizada em pastilhas de contato de contatores, relés, etc; Resistividade média é 0,016 Ωmm2/m a 20ºC;

• Cobre - utilizado na fabricação de fios em geral e equipamentos elétricos (chaves, interruptores, tomadas, etc). Resistividade média do cobre duro é 0,0179 Ωmm2/m a 20ºC;

• Alumínio - utilizado na fabricação de condutores para linhas e redes por ser mais leve e de custo mais baixo. Os condutores de alumínio podem ser de:

o CA – alumínio sem alma de aço o CAA – alumínio enrolado sobre um fio ou cabo de aço (“alma de aço”)

Resistividade média é 0,028 Ωmm2/m a 20º C.

Comparação entre condutores de cobre e de alumínio

O cobre e o alumínio são os materiais condutores mais utilizados na fabricação dos condutores elétricos. Apresenta-se a seguir alguns aspectos comparativos entre esses dois metais:

• Condutividade: o alumínio apresenta uma condutividade de cerca de 60% da do cobre. Assim, para uma dada capacidade de condução de corrente é necessário usar um condutor de alumínio com seção nominal de 1,67 vezes maior que a seção do condutor de cobre;

• Densidade: a densidade do alumínio é de 2,7 g/cm3 e a do cobre de 8,89 g/cm3. Por ser mais leve, o alumínio é mais fácil de ser transportado e suspenso. A relação entre as densidades e as condutividades mostra que 1 kg de alumínio realiza o mesmo “trabalho elétrico” que cerca de 2 kg de cobre. Em função do preço dos dois metais, o uso de condutores de alumínio pode, a princípio, gerar uma economia apreciável;

• Oxidação: quando exposta ao ar, a superfície do alumínio fica recoberta por uma camada invisível de óxido, de características altamente isolantes e de difícil remoção. Nas conexões com alumínio, um bom contato só será conseguido com a ruptura dessa camada. Com efeito, a principal finalidade dos conectores utilizados, de pressão e aparafusados, é a de romper o filme de óxido. Uma vez removida a camada inicial costuma-se, durante a preparação de uma conexão, usar compostos que inibem a formação de uma nova camada de óxido. O cobre com relação a esse aspecto é superior ao alumínio;

• Escoamento: por ser mais mole que o cobre, o alumínio escoa com pequenas pressões. Por esse motivo, os conectores usados em condutores de alumínio devem ter as superfícies de contato grandes o suficiente para distribuir as tensões e evitar danos no local do condutor a ser comprimido. Por outro lado, é indispensável o reaperto periódico dos conectores, afrouxados pelo escoamento, para evitar a formação de óxido, que eleva a resistência elétrica da conexão, provocando o seu aquecimento. Para o condutor de alumínio as conexões devem atender as normas NBR 9513, NBR 9313 e a NBR 9326.


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Considerações Básicas sobre os Condutores

Os condutores de metal podem ter os seguintes tipos de formação:

• Fio – formado por um único fio sólido; • Cabo – formado por encordoamento de diversos fios sólidos.

Esses condutores podem ser isolados ou não:

• Isolação – é um termo qualitativo referindo-se ao tipo do produto da capa para isolar eletricamente o condutor de metal;

• Isolamento – é quantitativo, referindo-se à classe de tensão para a qual o condutor foi projetado;

Quando o condutor não tem isolação (capa) é chamado de condutor “nu”.

A camada de isolação de um condutor pode ser de compostos termoplásticos como o PVC (Cloreto de Polivinila) ou por termofixos (vulcanização) como o EPR (Borracha Etileno-propileno) e o XLPE (Polietileno Reticulado) etc. Os condutores isolados são constituídos em dois tipos: “à prova de tempo” e para instalações embutidas. Os primeiros só podem ser usados em instalações aéreas, uma vez que a sua isolação não tem a resistência mecânica necessária para a sua instalação em eletrodutos. Os outros podem ser usados em qualquer situação. A escala de fabricação dos condutores adotada no Brasil é a “série métrica” onde os condutores são representados pela sua seção transversal (área) em mm2. Normalmente são fabricados condutores para transportar a energia elétrica nas seções de 0,5 mm2 a 500 mm2. Os fios são geralmente encontrados até a seção de 16 mm2.

Seções métricas IEC (seções nominais em mm2)


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A Norma vigente, a NBR 5410/97 prevê em instalações de baixa tensão, o uso de condutores isolados (unipolares e multipolares) e cabos “nus” (utilizados principalmente em aterramentos). Um condutor isolado é constituído por um fio ou cabos recoberto por uma isolação.

Um cabo unipolar é constituído de um condutor isolado recoberto por uma camada para a proteção mecânica, denominada cobertura. Um cabo multipolar é constituído por dois ou mais condutores isolados, envolvidos por uma camada para a proteção mecânica, denominada também de cobertura.

Um cabo “nu” é constituído apenas pelo condutor propriamente dito, sem isolação, cobertura ou revestimento.


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Seção (mm2) de Condutores

A Norma vigente, a NBR 5410/97, só admite nas instalações elétricas residenciais, o uso de condutores de cobre, salvo para os casos de condutores de aterramento e proteção, que têm especificações próprias. Em caso de dúvidas, deve-se consultar esta norma.

Seção Mínima e Identificação dos Condutores de Cobre As seções mínimas dos condutores de cobre para a Fase, o Neutro e para o condutor de Proteção (PE), definidas pela Norma NBR 5410/97, deverão ser:

a) Condutor Fase • Circuito de Iluminação: 1,5 mm2 • Circuito de Força – Tomadas de Uso Geral ou Específico: 2,5 mm2

Observações:

• Nos cordões flexíveis para ligação de aparelhos eletrodomésticos, abajures, lustres e aparelhos semelhantes, poderão ser usados, o condutor de 0,75 mm2;

• A seção correta do condutor de cobre, deverá ser calculada conforme veremos adiante.

b) Condutor Neutro – este condutor, deve possuir a mesma seção (mm2) que o condutor Fase, nos seguintes casos: • Em circuitos monofásicos a 2 e 3 condutores e bifásicos a 3 condutores, qualquer que

seja a seção (mm2); • Em circuitos trifásicos, quando a seção dos condutores Fase for inferior a 25 mm2; • Em circuitos trifásicos, quando for prevista a presença de harmônicas, qualquer que seja

a seção (mm2).

c) Condutor de Proteção (PE) – este condutor, deverá ser dimensionado de acordo com a Tabela abaixo:

A identificação dos condutores Fase, Neutro e Proteção é feita através de cores padronizadas da isolação, com o objetivo de facilitar a execução e/ou manutenção/reforma na instalação elétrica, bem como, aumenta a segurança da pessoa que está lidando com a instalação elétrica. A Norma NBR 5410/97 determina que os condutores isolados devem ser identificados pela cor da Isolação, conforme a sua função:

• Condutor Neutro: a isolação deve ser sempre na cor azul claro; • Condutor de Proteção (PE): a isolação deve ser na cor dupla verde amarela. Na falta da

dupla coloração, admite-se o uso da cor verde;


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• Condutor Fase: a isolação deverá ser de cores diferentes dos condutores Neutro e o de Proteção (PE). Por exemplo: usar isolação de cores vermelha e/ou preta.

Nota: Em nenhuma hipótese, podem ser trocadas essas cores. Exemplo: os cabos com isolação verde-amarela não podem ser utilizados como condutor Fase.

Maneira de Instalar

Em uma instalação elétrica precisa-se definir de que maneira os condutores serão instalados, pois ela exerce influência no que ser refere à capacidade de troca térmica entre os condutores e o ambiente, e em conseqüência na capacidade de condução de corrente elétrica dos mesmos. Deve-se utilizar a tabela 28 da NBR 5410 – Tipos de linhas elétricas, onde tem-se os seguintes métodos de referência de instalação:

• A1: Condutores isolados em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante;

• A2: Cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante;

• Bl: Condutores isolados em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira; • B2: Cabo multipolar em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira; • C: Cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira; • D: Cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo; • E: Cabo multipolar ao ar livre; • F: Cabos unipolares justapostos (na horizontal, na vertical ou em trifólio) ao ar livre; • G: Cabos unipolares espaçados ao ar livre.

O revestimento interno da parede possui condutância térmica de no mínimo 10 W/m2.K. A distância entre o eletroduto e a parede deve ser inferior a 0,3 vez o diâmetro externo do

eletroduto. A distância entre o cabo e a superfície deve ser inferior a 0,3 vez o diâmetro externo do

cabo. A distância entre o cabo e a parede ou teto deve ser igualou superior a 0,3 vez o diâmetro

externo do cabo. Deve-se atentar para o fato de que quando os cabos estão instalados na vertical e a

ventilação é restrita, a temperatura ambiente no topo do trecho vertical pode aumentar consideravelmente.

Os forros falsos e os pisos elevados são considerados espaços de construção. Os cabos devem ser providos de armação.

A tabela I aqui publicada é uma versão prática e didática da tabela 28 da NBR 5410. É prática porque adota como ponto de partida a situação real vivida pelo projetista, traduzível na seguinte pergunta: como ou com o que você pretende instalar seus condutores? Assim, a tabela, de consulta direta, mostra as combinações (conduto + condutor + montagem) admitidas pela norma. A tabela relaciona:

• O tipo de conduto (ou equivalente) que se pretende utilizar, que pode eventualmente ser acompanhado de um segundo conduto, envolvendo ou abrigando o primeiro. Vale lembrar que “conduto” está sendo aqui usado com a abrangência já enfatizada, em que pese o cuidado de reforçar essa abrangência com a expressão “conduto ou equivalente”;

• As formas de montagem ou instalação possíveis; e


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• Os tipos de condutores. Estes são relacionados, de forma abreviada, pelas letras: o N = condutor nu; o C = condutor coberto; o I = condutor isolado; o U = cabo unipolar; e o M = cabo multipolar.

A tabela é prática, também, porque não só aponta as combinações possíveis, no cruzamento de linhas e colunas, como incorpora a essa informação o arranjo de referência em que a combinação se enquadra (os arranjos de A1 a G apresentados acima). E, explorando o uso de cores, a tabela permite identificar facilmente quem-é-quem nesse particular. Além disso, acrescenta, à margem, uma informação que se revela muito útil no mapeamento visual dos tipos de linhas aí propostos: a seqüência ordenada dos arranjos de referência, do mais restritivo ao mais favorável do ponto de vista da capacidade de condução de corrente. A identificação direta da linha que o projetista tem em mente pelo arranjo de referência em que se enquadra é um recurso muito conveniente porque, afinal, é essa informação (o código A2 a G) que ele leva para as tabelas de capacidade de condução de corrente, explicadas mais adiante. De todo modo, a tabela I também faz o gosto do freguês. Na verdade, ela partiu daí. Foram levantados praticamente todos os nomes com que são conhecidos e vendidos os condutos mais usados em instalações elétricas no Brasil. Eles foram examinados à luz da tabela 28 da NBR 5410 e são agora devolvidos na tabela I, como prato feito, para o mercado. Note-se que, explorando ainda mais o recurso das cores, quase todos os condutos listados na tabela I aparecem vinculados a uma delas. Através da cor ficam assim associados, de forma biunívoca, conduto e arranjo de referência. Só não levou cor o conduto (ou equivalente!) que pode ser utilizado em tipos de linhas distintos sob o ponto de vista do arranjo de referência.


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Instalação de Eletrodutos

Após o lançamento dos pontos dos circuitos elétricos, devemos interligar estes pontos de cada circuito através de eletrodutos, a partir do Quadro de Distribuição de Circuitos - QDC, procurando respeitar algumas regras básicas:

• O traçado do circuito elétrico deverá, sempre que possível, seguir o caminho mais curto, indo até as tomadas de uso geral, luminárias, interruptores etc, evitando-se o retorno dos condutores no sentido do QDC;

• A interligação entre os diversos trechos dos circuitos sempre deverá ser feita através das caixas para luminárias, situadas no teto;

• Deve ser evitado o cruzamento entre os eletrodutos, para não comprometer a rigidez estrutural da laje;

• A distância máxima recomendável entre duas caixas consecutivas não deverá ultrapassar 15 m nos trechos retos. Esta distância deverá ser reduzida de 3 m para cada curva de 90º intercalada no trecho;

• Caso passem no mesmo eletroduto condutores de dois ou mais circuitos diferentes, os mesmos deverão ser identificados tanto no eletroduto, como nos circuitos;

• Se necessário, poderá ser utilizado mais de um eletroduto de diâmetros menores, ao invés de um eletroduto de diâmetro maior, desde que não comprometa a passagem dos condutores elétricos, sendo portanto, de diâmetros equivalentes.

Na “planta baixa” a seguir, está apresentado o traçado dos eletrodutos e conseqüentemente, da fiação de cada circuito elétrico.


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16. DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO E SEGURANÇA Os dispositivos de proteção e de segurança que devem ser utilizados em instalações elétricas prediais, com o objetivo de proteger e dar segurança para a instalação elétrica, tais como a fiação, equipamentos, etc, as pessoas e animais domésticos, são: Disjuntor, Seccionador (chave faca) com Fusíveis, Dispositivo Diferencial Residual (disjuntores diferenciais residuais e interruptores diferenciais residuais), Protetor contra Sobretensões, Protetor contra Subtensões, Protetor contra falta de fase etc. Os condutores de uma instalação elétrica devem ser protegidos por um ou mais dispositivos de seccionamento automático contra sobrecargas e curtos circuitos. Além de proteger, esses dispositivos devem ser coordenados. NOTA: Os dispositivos de proteção devem estar dispostos e identificados de forma que seja fácil reconhecer os respectivos circuitos protegidos.

Fusíveis

São dispositivos de proteção contra os curtos-circuitos. O elemento fusível é constituído de um material apropriado. Quando ocorre o curto-circuito a corrente circulante provoca o aquecimento e, consequentemente, a fusão do elemento fusível (“queima”), interrompendo o circuito.

O fusível deve ser trocado, após a sua queima, para que o circuito seja restabelecido. Os fusíveis “queimados” deverão ser substituídos por outros iguais e nunca “consertados”. Isso porque se o fusível for substituído por outro de capacidade maior ou “consertado”, não irá garantir a proteção necessária, podendo causar danos ao circuito que ele está protegendo. Nos dispositivos porta-fusíveis só poderão ser colocados os fusíveis de capacidade recomendada/calculada e nunca de capacidade superior ou inferior. Os fusíveis devem estar de acordo com Norma vigente NBR 11840 da ABNT. O gráfico a seguir, mostra uma curva geral do tempo que o fusível gasta para abrir um circuito para determinados valores de corrente - curva “Tempo x Corrente”. Os fabricantes de fusíveis fornecem estas curvas para cada modelo de fusível, em catálogos de seus produtos, de tal maneira que podemos especificar a proteção de um circuito através das mesmas.


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Disjuntores Termomagnéticos

São dispositivos “termomagnéticos” que fazem a proteção de uma instalação contra curtos-circuitos e contra sobrecargas. O disjuntor não deve ser utilizado como dispositivo de liga-desliga de um circuito elétrico e sim, de proteção. Ele tem a vantagem sobre os fusíveis, em se tratando da ocorrência de um curto-circuito. No caso de um disjuntor, acontece apenas o desarme e para religá-lo, basta acionar a alavanca (depois de verificar/sanar porque aconteceu o curto-circuito). Nesse caso, sua durabilidade é muito maior.

O disjuntor deve possuir dois elementos de acionamento ou disparo com características distintas para cada tipo de falha:

a) Disparador térmico contra sobrecargas - consiste em uma lâmina bimetálica (dois metais de coeficientes de dilatação diferentes), que ao ser percorrida por uma corrente acima de sua calibragem, aquece e entorta, acionando o acelerador de disparo que desliga o disjuntor.

b) Disparador magnético contra curtos-circuitos - é formado por uma bobina (tubular ou espiralada) intercalada ao circuito, que ao ser percorrida por uma corrente de curto-circuito, cria um campo magnético que atrai a armadura, desligando instantaneamente o disjuntor.


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A combinação desses dois disparadores protege o circuito elétrico contra correntes de alta intensidade e de curta duração, que são as correntes de curto-circuito (disparador magnético) e contra as correntes de sobrecarga (disparador térmico). As curvas “Tempo x Corrente” dos disjuntores são semelhantes as dos fusíveis e também são fornecidas pelos fabricantes.

Coordenação e Dimensionamento dos Disjuntores

Numa instalação elétrica interna, os disjuntores têm por finalidade principal proteger os condutores dos respectivos circuitos contra sobrecargas (sobrecorrentes) e correntes de curto-circuito. Nessas condições, tais dispositivos devem ser coordenados (seletividade) com os condutores a proteger, como a figura a seguir:


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A proteção de uma instalação deverá ser coordenada de tal forma que atuem em primeiro lugar as proteções mais próximas às cargas e as demais seguindo a seqüência. Caso contrário, um problema em um ponto da instalação poderá ocasionar uma interrupção do fornecimento geral de energia. Assim, não poderemos ter no Quadro de Distribuição de um Circuito - QDC de uma residência, disjuntores de 50 A, se o disjuntor geral instalado no “Padrão de Entrada” for de 40 A. Nas instalações residenciais são usados em geral disjuntores em caixa moldada, calibrados a 20 ºC ou 40 ºC (a depender do fabricante), instalados em Quadro de Distribuição de Circuito - QDC. Neles a temperatura ambiente (interna) é geralmente superior à do local onde estão instalados os condutores. Como regra básica admite-se uma diferença de 10ºC. Assim, se os condutores forem considerados a 30 ºC, o QDC será considerado a 40 ºC. A tabela a seguir, fornece as correntes nominais de disjuntores, em função da temperatura ambiente. Essa tabela informa, por exemplo, que um disjuntor unipolar de 30 A, que é calibrado a 20 ºC, se instalado num QDC a 40 ºC atuará a partir de 27 A.

OBS: Os disjuntores da tabela acima estão referidos à temperatura de 20 ºC. Os disjuntores do tipo “Multipolar” referem-se aos disjuntores bipolar e tripolar. IMPORTANTE: Essa é uma tabela geral para o dimensionamento de disjuntores. Deve-se utilizar a tabela do fabricante da marca e tipo de disjuntor que for adquirido, para o dimensionamento correto dos disjuntores de um QDC.


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Dispositivo Diferencial Residual - DR

A norma NBR 5410/97 da ABNT determina que devem ser utilizados os Dispositivos Diferenciais Residuais – DR de alta sensibilidade (corrente diferencial residual igual ou inferior a 30 mA), com o objetivo de proteger as pessoas e animais domésticos contra os choques elétricos, nos seguintes circuitos elétricos de uma residência:

• Circuitos que sirvam a pontos situados em locais contendo banheira ou chuveiro; • Circuitos que alimentam tomadas de corrente situadas em áreas externas à edificação; • Circuitos de tomadas situadas em cozinhas, copa-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço,

garagens e em geral, em todo local interno/externo molhado em uso normal ou sujeito a lavagens.

Os Dispositivos Diferenciais Residuais - DR são equipamentos que têm o objetivo de garantir a qualidade da instalação, pois esses dispositivos não admitem correntes de fugas elevadas, protegendo as pessoas e animais domésticos contra os choques elétricos e por outro lado, e conseqüentemente, economiza energia nas instalações elétricas. A proteção dos circuitos por DR pode ser realizada individualmente ou por grupos de circuitos. As condições gerais de instalação devem obedecer às prescrições descritas a seguir:

a) Os dispositivos DR devem garantir o seccionamento de todos os condutores vivos do circuito protegido;

b) O circuito magnético dos dispositivos DR deve envolver todos os condutores vivos do circuito, inclusive o Neutro. Por outro lado, o Condutor de Proteção (PE) correspondente deve passar exteriormente ao circuito magnético. Os condutores de Proteção (PE) não podem ser seccionados;

c) Os dispositivos DR devem ser selecionados e os circuitos elétricos divididos de forma tal que, as correntes de fuga para a terra, susceptíveis de circular durante o funcionamento normal das cargas alimentadas, não possam provocar a atuação desnecessária do dispositivo.

As sensibilidades do DR’s são de 30 mA, 300 mA e 500 mA. Os de 30 mA são chamados de alta sensibilidade e protegem as pessoas e animais contra choques elétricos. Os DR’s de sensibilidades de 300 mA e 500 mA, protegem as instalações contra fugas de correntes excessivas e incêndios de origem elétrica.Os DR’s podem ser de acordo com suas funções:

a) Disjuntores Diferenciais Residuais – DDR: São dispositivos que têm o objetivo de proteger contra sobrecargas, curtos-circuitos, fugas de corrente, choque elétrico, etc. Esses equipamentos possuem disjuntores acoplados ao diferencial fazendo também, a proteção contra sobrecargas e curtos-circuitos das instalações elétricas.


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b) Interruptores Diferenciais Residuais – IDR: São dispositivos que têm o objetivo somente de proteger contra as fugas de corrente, choques elétricos etc. Como não possuem disjuntores acoplados, não protegem contra sobrecorrentes. Neste caso é necessária a utilização de disjuntores em série para completar a proteção.

Para verificar se o dispositivo DDR e/ou IDR está instalado e em perfeito funcionamento, acione o botão “teste”.

• Se o DR desligar, significa que ele e a instalação estão em perfeita condição de uso. • Se o DR não desligar, significa que algo esta errado: ele pode estar com defeito, instalado

incorretamente, etc. Neste caso deve-se procurar identificar o defeito. Os DDR’s e IDR’s podem ser instalados conforme configurações abaixo:


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OBS: O IDR tem uma dimensão menor, se comparado com o DDR. Dependendo da situação, poderá ser mais vantajosa a sua utilização. Os DR’s ocupam normalmente no QDC um espaço de três disjuntores, ou de um disjuntor tripolar (DR’s com sensibilidade 30 mA). Existem disjuntores diferenciais residuais que ocupam um espaço de 5 disjuntores. A norma NBR 5410/97 só permite o seccionamento do condutor Neutro em determinadas situações. A utilização de DR é uma dessas situações. O condutor Neutro e os condutores Fase são seccionados na entrada de alimentação do DR, sendo que devem ser restabelecidos juntamente, na saída do DR. Deve-se notar que os condutores Neutro e Fases são seccionados e restabelecidos, simultaneamente. O condutor Neutro é seccionado e passa por dentro dos DR’s. O condutor de Proteção (PE) não passa pelo equipamento, não sendo portanto, seccionado. Atenção: Em nenhum caso interligar o condutor de Proteção (PE) ao condutor Neutro, após o DR.


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Os Chuveiros Elétricos com resistência elétrica “nua” (desencapada), apresentam geralmente “fugas” de correntes elevadas que não permitem que o Dispositivo Diferencial Residual fique ligado. Isto significa que estes equipamentos representam um risco à segurança das pessoas. Portanto devem ser substituídos por um com resistência elétrica blindada (ou encapsulada). Quando o DR é instalado no QDC no lugar do Disjuntor Geral e se houver qualquer problema de “fuga” de corrente, o DDR ou o IDR atuará, desligando todo o circuito da instalação elétrica, não havendo portanto, seletividade. Para obter seletividade, deve-se colocar um DDR ou um IDR para cada circuito em que for necessário esses dispositivos. Os DR são dimensionados de forma semelhante dos Disjuntores Termomagnéticos, isto é, a partir da corrente do circuito elétrico que irá proteger. Exemplos:

1) No QDC cuja corrente total é de 60 A, usar o DDR de 63 A. 2) Chuveiro elétrico, com uma corrente de 35 A, usar DDR de 40 A. 3) Em um circuito com uma corrente de 50 A, pode-se utilizar um IDR de 63 A com um

disjuntor termomagnético de 50 A, pois o IDR protege apenas contra fugas de corrente. A proteção contra sobrecargas e curtos-circuitos fica por conta do disjuntor.

A tabela a seguir mostra os principais DDR e IDR de sensibilidade de 30 mA, com sua capacidade de corrente nominal:

OBS: Dependendo do fabricante, os DDR ou os IDR poderão ter outros valores de Corrente Nominal. Consulte as tabelas desses dispositivos.

17. DIMENSIONAMENTO DE CIRCUITOS

Objetivos da especificação da Entrada de Energia

1. Determinar o tipo de fornecimento; 2. Dimensionar os equipamentos de medição e proteção; 3. Efetuar estimativa de carga e demanda declarada; 4. Efetuar estimativa de Fator de Potência.


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Procedimento para a especificação da Entrada de Energia

Para enquadrar na categoria adequada ou tipo de fornecimento, obedecer ao seguinte roteiro:

1. Determinar a carga instalada, conforme NBR 5410/97. 2. Verificar a Demanda do Consumidor, em kVA. 3. Verificar o número de fases das cargas do consumidor. 4. Verificar a potência dos motores, FN, 2F, 3F, em CV. 5. Verificar a potência dos aparelhos de solda e raio X, em kVA. 6. Enquadrar o consumidor na categoria adequada, consultando a Norma da Concessionária

local.

Especificação de Entrada de Energia:

Especificar uma entrada de energia para um consumidor significa adequar uma categoria de atendimento (tipo de fornecimento), à respectiva carga desse consumidor. Para facilitar o entendimento do que seja entrada de energia, necessitamos de alguns conhecimentos, que passaremos a especificar em seguida:

1. Potência ou Carga Instalada: É a soma das potências nominais de todos os aparelhos elétricos ligados em uma instalação do consumidor à rede de energia elétrica da concessionária (rede de distribuição).

2. Potência nominal: é aquela registrada na placa ou impressa no aparelho ou máquina. Exemplo:

Demanda de Utilização (Provável Demanda): É a soma das potências nominais de todos os aparelhos elétricos que funcionam simultaneamente, utilizada para o dimensionamento dos condutores dos ramais alimentadores, dispositivos de proteção, categoria de atendimento ou tipo de fornecimento e demais características do consumidor.

Potência de Alimentação

A norma chama de Potência de Alimentação a demanda máxima de um projeto de instalação.


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Na elaboração de um projeto de instalação elétrica deve ser determinada a potência de alimentação de toda a instalação (quadro de distribuição geral), dos quadros terminais ou dos quadros de distribuição intermediários. A partir desses valores, serão dimensionados os condutores e os dispositivos de proteção dos diversos circuitos de distribuição. No projeto de uma instalação, para determinarmos a potência de alimentação dos diversos quadros de distribuição, incluindo o quadro geral, cuja potência é a da própria instalação como um todo, é necessário conhecer de início a potência nominal e o fator de potência de todos os pontos de utilização previstos, isto é:

• Pontos de luz; • Tomadas ou pontos de uso específico; • Tomadas de uso geral.

Devemos considerar:

• Para cada ponto de luz, tomada ou ponto de uso específico, a potência nominal (de entrada) e o fator de potência nominal do equipamento previsto para ser ligado;

• Para as tomadas de uso específico, em princípio, a cada tomada devem ser atribuídos a potência nominal (de entrada) e o fator de potência do equipamento mais potente com possibilidade de ser ligado.

A determinação da potência nominal dos aparelhos de iluminação, bem como sua quantidade e localização, deve, em princípio ser obtida a partir de projeto específico de iluminação (projeto luminotécnico). Para os aparelhos de iluminação incandescente, a potência nominal a ser considerada é a soma das potências nominais das lâmpadas (FP = 1,00). Para os aparelhos de iluminação a descarga (com lâmpadas a vapor de mercúrio, fluorescentes, a vapor de sódio etc), a soma das potências nominais das lâmpadas corresponde à potência “de saída”. Quanto à potência de entrada, deve-se considerar as perdas nos reatores ou transformadores e as correntes harmônicas. O rendimento já leva em conta esses fatores. São os seguintes os valores típicos do rendimento desses aparelhos:

• Vapor de sódio a baixa pressão – de 0,7 a 0,8; • Vapor de sódio a alta pressão – 0,9; • Fluorescente – de 0,54 a 0,83; • Iodeto metálico – de 0,9 a 0,95.

Os valores típicos do fator de potência dos aparelhos de iluminação a descarga são 0,5 para os aparelhos não-compensados, e 0,85 para os aparelhos compensados. Uma vez determinadas as potências nominais dos diversos pontos de utilização, podemos obter, somando as potências nominais correspondentes, as potências instaladas dos diversos conjuntos de cargas.


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Somando esses valores com as potências nominais das cargas isoladas existentes, em cada setor, podemos obter as potências dos diversos setores e a potência instalada global da instalação.

Determinação da Demanda Máxima do apartamento-tipo ou residência

Critérios básicos: COBEI/ABNT IEC NEC Critério I (CONEI/ABNT):

∑=

+×+=n

iinTUGilumM PgPPD

1,)(

Pilum+TUG →→→→ P (kW) Fator de demanda (g%) 0 < P ≤ 1 88 1 < P ≤ 2 75 2 < P ≤ 3 66 3 < P ≤ 4 59 4 < P ≤ 5 52 5 < P ≤ 6 45 6 < P ≤ 7 40 7 < P ≤ 8 35 8 < P ≤ 9 31

9 < P ≤ 10 27 P > 10 24

Devemos ainda observar que:

• O fator de potência das cargas de iluminação dependerá do tipo de aparelho utilizado; como geralmente são utilizados aparelhos incandescentes, o mais comum é adotar-se FP = 1,00.

• O fator de potência atribuído às tomadas de uso geral é 0,8. • Para a instalação global, no caso de ser usada iluminação incandescente, adota-se FP =

0,95. Critério II (IEC):

CONJ. DE EQUIPAMENTOS g Iluminação 0,66

TUG (Corrente nominal) 0,2 Aparelhos de cozinha (fogões, fornos etc) 0,75

Aquecimento de água (chuveiros, torneiras etc) 0,5 Eletrodomésticos fixos 0,7

Ar condicionado 0,8

OBS: N

gTUG

1,01,0 += , para N ≥ 9, onde N = número de tomadas. Para N < 9 → gTUG = 0,2.

Pnominal (TUE) Potência de alimentação

Fator de demanda


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Critério III (NEC): A potência instalada (mínima) de iluminação e tomadas de uso geral, excluídas as tomadas de uso geral da cozinha (ou copa-cozinha) e lavanderia (ou área de serviço), é calculada assim:

)/3(/2,32 22,,_ ftWmWP TUGilummíninst =

• Às tomadas de uso geral da cozinha ou copa-cozinha deve ser atribuída, no mínimo a

potência de 3.000W. • Às tomadas de uso geral da lavanderia ou área de serviço deve ser atribuída, no mínimo, a

potência total de 1.500W. À potência instalada de iluminação e tomadas de uso geral (calculadas de acordo com os critérios anteriores) devem ser aplicados os seguintes fatores de demanda: Para Pinst até 3000W → g = 1 de 3001 até 120000W → g = 0,35 acima de 120000W → g = 0,25 Para aparelhos fixos e estacionários de maior potência, excetuando-se fornos e fogões, secadora de roupa, aquecedor de ambiente e condicionadores de ar, fixando um número igual ou superior a 4, deve-se aplicar g = 0,75; para condicionadores de ar, forno de microondas e secadora de roupa: g = 1 e para os demais aparelhos (exaustor, lavadora de pratos, torneira, aquecedor de água, lavadora de roupas e chuveiro): g = 0,75.

Cálculo da Demanda Máxima do QDMApto (no caso de prédios)


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Critério I (COBEI/ABNT):

POTÊNCIA INSTALADA (kW) g (%) Primeiros 20 40 Seguintes 40 30 Seguintes 40 25 Seguintes 100 20 Seguintes 200 15

O que exceder 400 10 Cálculo da Demanda Máxima de AC (ar condicionado): Nº Ap. 2 3 4 5 6 7 8 9 a 11 12 a 14 15 a 16 17 a 22 23 a 30 31 a 50 > 50 g (%) 88 82 78 76 74 72 71 70 68 67 66 65 64 62

Cálculo da Demanda Máxima dos Prédios de Apartamentos pelo Método do “CODI” – Comitê de Distribuição

lojasespeciaisasccondaptoMáxM DDDDD +++×= _arg, )(2,1

Cargas especiais: Saunas, central de refrigeração, aquecimento, iluminação de quadras, piscinas etc.

ediversidadaptosM FAD ×=, , onde A = demanda em função da área

Área (m2) KVA demanda

20 1 30 1 40 1 45 1,05 50 1,16 55 1,26 60 1,36 65 1,47 70 1,57 75 1,67 80 1,76 90 1,96 100 2,16 110 2,35 120 2,54 130 2,73 140 2,91 150 3,10 160 3,28 170 3,47 180 3,65 190 3,83 200 4,01 210 4,19


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250 4,89 300 5,76 400 7,45

> 400 DM,i = 0,034939 x S0,895075 Onde S = área do apartamento.

Nº de aptos Fdiversidade 1 1 2 1,96 5 4,84

10 9,64 20 17,44 30 23,48 40 29,52 50 35,34 60 40,94 70 46,54 80 52,14 90 57,14 100 63,34 150 74,59 200 80,84 250 82,72 276 83,00

Demanda do Condomínio (Administração)

Dilum = 100% (primeiros 10kW) + 25% (acima de 10kW) DTUG = 20% ; cos(ϕ) = 0,9

Corrente Nominal ou Corrente de Projeto (IN)

É a corrente que os condutores de um circuito de distribuição ou circuito terminal devem suportar, levando-se em consideração as suas características nominais. Dependendo do tipo de circuito, poderá ser utilizada uma das equações a seguir:

Resistivos (Lâmpadas

incandescentes, resistências)

V

PI N

N = Circuitos

monofásicos F+N; F+F; 2F+N Indutivos

(Reatores e motores) ηϕ ××

=cosV

PI N

N


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Equilibrados (3F) ηϕ ××

=cos73,1

NN

PI

Circuitos trifásicos Desequilibrados

(3F+N) ηϕ ××=

cos3N

N

PI

Aplicação de Fatores de Correção para o Dimensionamento de Condutores

Para o dimensionamento correto de condutores é necessário efetuar utilizar fatores de correção para adequar aos casos específicos relativos as condições de instalação destes condutores relacionados com as tabelas de capacidade de condução de corrente. São dois os fatores de correção que devem ser aplicados para o cálculo da corrente de projeto:

Fator de Correção de Temperatura (FCT) Caso a temperatura ambiente seja diferente de 30ºC para condutores não enterrados e 20ºC (temperatura do solo) para condutores enterrados, deve-se aplicar os fatores de correção de temperatura da tabela.

Fator de Correção de Agrupamento(FCA) O fator de correção de agrupamento deve ser utilizado quando existirem vários circuitos em um mesmo eletroduto, calha, entre outras formas de instalação. Abaixo temos a tabela relativa a utilização do fator de agrupamento de condutores elétricos.


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Corrente Corrigida É o valor da corrente elétrica de projeto do condutor mediante a aplicação dos fatores de correção sendo dada pela formula abaixo:

FCAFCT

II N

N×

='

Onde:

'NI = Corrente de projeto corrigida;

IN = Corrente de projeto; FCT = Fator de correção de temperatura; FCA = Fator de correção de agrupamento de circuitos. Após calculada a corrente corrigida deve-se aplicar o valor de corrente obtido na tabela de capacidade de condução de corrente, representada abaixo:


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Cálculo da Seção dos Condutores

O dimensionamento do condutor é um procedimento para verificar qual a "seção" mais adequada que seja capaz de permitir a passagem da corrente elétrica, sem aquecimento excessivo e que a queda de tensão seja mantida dentro dos valores (limites) normalizados. Além disso, os condutores devem satisfazer as seguintes condições:

a) Limite de temperatura, em função da capacidade de condução de corrente; b) Limite de queda de tensão; c) Capacidade dos dispositivos de proteção contra sobrecarga; d) Capacidade de condução de corrente de curto-circuito por tempo limitado.

Para a determinação da seção (mm2) mínima dos condutores, dois critérios básicos deverão ser adotados:


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1. Limite de Condução de Corrente e 2. Limite de Queda de Tensão.

IMPORTANTE: Os dois critérios deverão ser feitos separadamente. O condutor a ser adotado, deverá ser o de maior seção (mm2). Em seguida, quando do dimensionamento dos dispositivos de proteção, verifica-se a capacidade dos condutores em relação às sobrecargas e curtos-circuitos. É importante observar que a seção mínima admissível dos condutores para instalações elétricas residenciais é aquela definida anteriormente. Portanto, após a elaboração dos dois critérios, caso se chegue a um condutor de menor seção (mm2) do que aquele recomendado, deverá ser adotado o condutor indicado anteriormente (de maior seção).

Limite de Condução de Corrente de Condutores Ao circular uma corrente elétrica em um condutor, ele aquece e o calor gerado é transferido para o ambiente em redor, dissipando-se. Se o condutor está instalado ao ar livre a dissipação é maior. Caso o condutor esteja instalado em um eletroduto embutido na parede, a dissipação do calor é menor. Quando existem vários condutores no mesmo eletroduto embutido, as quantidades de calor, geradas em cada um deles se somam aumentando ainda mais a temperatura dentro desse eletroduto. Os condutores são fabricados para operar dentro de certos limites de temperatura, a partir dos quais começa a haver uma alteração nas características de Isolação/Isolamento, que deixam de cumprir as suas finalidades. A Tabela (da Norma NBR 5410/97) a seguir mostra as temperaturas características de condutores utilizados em instalações elétricas residenciais.

A Norma da ABNT, NBR 5410/97 define que os condutores com isolamento termoplástico, para instalações residenciais, sejam especificados para uma temperatura de trabalho de 70ºC (PVC/70ºC) e as tabelas de capacidade de condução de corrente são calculadas tomando como base este valor e a temperatura ambiente de 30ºC. A tabela (da norma NBR 5410/97) a seguir, especifica a capacidade de condução de corrente elétrica para condutores de cobre, instalados em eletrodutos embutidos alvenaria (na parede).


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Quando a temperatura ambiente for superior a 30ºC e/ou o número de condutores instalados no mesmo eletroduto for superior a 3 (três), a norma vigente, a NBR 5410/97 determina que os valores da Tabela “Capacidade de Condução de Corrente” coluna “2 Condutores Carregados” deverão levar em consideração os seguintes fatores de redução: de TEMPERATURAS e/ou NÚMEROS DE CONDUTORES, para determinar a nova capacidade de condução de corrente do condutor.


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De acordo com a norma vigente, a NBR 5410/97 número de condutores carregados a ser considerado é o de condutores efetivamente percorridos por corrente. Assim tem-se:

• Circuito trifásico sem neutro = 3 condutores carregados; • Circuito trifásico com neutro = 4 condutores carregados; • Circuito monofásico a 2 condutores = 2 condutores carregados; • Circuito monofásico a 3 condutores = 3 condutores carregados; • Circuito bifásico a 2 condutores = 2 condutores carregados; • Circuito bifásico a 3 condutores = 3 condutores carregados.

NOTAS: De acordo com a Norma NBR 5410/97, tem-se:

1) Quando num circuito trifásico com Neutro as correntes são consideradas equilibradas, o condutor Neutro não deve ser computado, considerando-se, portanto, 3 condutores carregados.

2) O condutor utilizado unicamente como o condutor de Proteção (PE) não é considerado como carregado.

3) Serão aplicados simultaneamente os dois fatores (temperatura e número de condutores) quando as duas condições se verificarem ao mesmo tempo.

4) Os fatores de correção de TEMPERATURA e de NÚMERO DE CONDUTORES, foram calculados admitindo-se todos os condutores vivos permanentemente carregados, com 100% (cem por cento) de sua carga.

Limite de Queda de Tensão Como foi visto anteriormente, todo condutor tem uma certa resistência elétrica. Quando circula uma corrente elétrica por uma resistência, há uma dissipação de potência em forma de calor e, conseqüentemente, uma queda de tensão no condutor. Na figura a seguir, a carga C é alimentada por um circuito formado com condutores: um trecho com um condutor de maior seção (mais grossos) sendo que será desconsiderada a resistência elétrica deste condutor e com um trecho (A-B) de condutor de menor seção (mais fino), de resistência elétrica R.


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Pela Lei de Ohm, a queda de tensão no trecho A-B é dada por:

RIUU AB =∆= A potência dissipada (perda de potência) no trecho A-B, é:

IRIUIWAB ×=∆= )( 2RIWWAB =∆=

Devido a queda de tensão (∆U), a tensão aplicada à carga será igual a U – ∆U. Como a potência é determinada pelo produto da corrente pela tensão aplicada, teremos na carga:

IUUW ×∆−= )( Observe que a potência na carga é menor, devido a queda de tensão ∆U no trecho A-B. NOTA: A resistência elétrica dos condutores depende de uma série de fatores, tais como, qualidade do material, espessura do fio, temperatura de trabalho, freqüência da rede, etc.

Queda de Tensão Percentual (%) A Queda de Tensão pode ser expressa em valores percentuais (%), sendo o seu valor é calculado da seguinte maneira:

%100(%) arg×

−=∆

entrada

acentrada

U

UUU

O limite estabelecido para esta queda de tensão é critério adotado pela Norma NB-5.410 da ABNT para instalações alimentadas em baixa tensão e alta tensão. Os critérios são os seguintes:

• Para instalações alimentadas em baixa tensão é admitida uma queda de tensão (∆U) de no máximo 4% entre o quadro geral de medição e o ponto de utilização (circuito de distribuição + circuito terminal);

• Para instalações alimentadas em alta tensão é admitida uma queda de tensão (∆U) de no máximo 7% entre a subestação (transformador) e o ponto de utilização (circuito de distribuição + circuito terminal).

O cálculo da queda de tensão através de fórmulas com os dados do circuito elétrico pode ser relativamente trabalhoso. Com o objetivo de facilitar os cálculos de queda de tensão, foram elaboradas tabelas, que são utilizadas pelos seguintes procedimentos:

1) Momento Elétrico (ME)


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2) Queda de Tensão em V/A.km Momento Elétrico (ME) O Momento Elétrico (ME) é igual ao produto da corrente (A) que passa pelo condutor pela distância total em metros (m) desse circuito:

mAME ⋅= Estão apresentadas a seguir, tabelas práticas do produto Ampère x Metro (A.m) para quedas de tensão com diferentes valores percentuais (1%, 2% e 4%) e de tensões aplicadas, para condutores de cobre com isolamento em PVC/70ºC. A primeira tabela apresenta o Momento Elétrico (A.m) utilizando os condutores em Eletroduto de Material Não Magnético e a segunda apresenta o Momento Elétrico (A.m) utilizando os condutores em Eletroduto de Material Magnético.


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Queda de Tensão em V/A.km A Queda de Tensão em V/A.km, é dado pela expressão abaixo:

LIUU KmAV ××∆=∆ ./

onde: ∆ U = Queda de tensão em Volts

∆ UV/A.km = Queda de tensão em V/A.km (Ver tabelas de fabricantes de condutores de cobre) I = Corrente elétrica do circuito, em Ampères (A) L = Comprimento do circuito em Km

As Tabelas a seguir apresentam os valores de queda de tensão em V/A.km, para condutores de cobre com isolamento em PVC/70ºC.

NOTA: Pelo método de Queda de Tensão em V/A.km, é necessário transformar os comprimentos dos circuitos, dados em metros, para quilômetros, o que poderá ocorrer erros com mais facilidade nesta transformação.


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Eletroduto da instalação elétrica predial

Eletroduto é um tubo que se destina a receber e proteger o condutor elétrico permitindo colocar e retirar os condutores por puxamento. Pode ser rígido (vara de 3m) ou flexível utilizado em instalações aparente ou embutido no teto e parede. O material mais utilizado para a confecção de eletroduto é o aço carbono e o PVC. O primeiro utilizado em eletroduto rígido e o segundo tanto em eletroduto rígido como flexível. Todos os condutores do mesmo circuito inclusive o neutro, caso dos circuitos monofásico, devem ser agrupados num mesmo eletroduto. Só podem ser colocados num mesmo eletroduto, condutores de circuito diferentes, quando se originarem do mesmo quadro de distribuição, e tiverem a mesma tensão de isolamento. No interior de eletroduto rígidos são permitidos apenas condutores e cabos isolados, não sendo permitido cordões flexíveis. O diâmetro (φ) dos eletrodutos deve ser de um tamanho tal que os condutores possam ser facilmente instalados ou retirados. A soma das áreas totais da seção nominal (área do condutor + área do encapamento isolante) dos condutores contidos num eletroduto não pode ser superior a 40% da área útil da seção do eletroduto (área interna). A quantidade de condutores isolados no interior de um eletroduto de PVC rígido considerando as recomendações acima citadas (40% da área útil) é apresentado na tabela abaixo, onde fornece diretamente a seção do eletroduto.

18. QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE CIRCUITOS – QDC O Quadro de Distribuição de Circuitos – QDC deverá ser feito de material metálico e ser instalado em local de fácil acesso, preferencialmente no centro de cargas da instalação elétrica e possuir uma identificação do lado externo de seus componentes – Dispositivos de Proteção e de Segurança e dos Circuitos Elétricos com as respectivas cargas. A Norma NBR 5410/97 estabelece que deverá ser prevista em cada QDC, uma capacidade de reserva (espaço), que permita ampliações futuras da instalação elétrica interna, compatível com a quantidade e tipo de circuitos efetivamente previstos inicialmente, conforme a seguir:

• QDC com até 6 circuitos, prever espaço de reserva para o mínimo 2 circuitos; • QDC de 7 a 12 circuitos, prever espaço de reserva para o mínimo 3 circuitos; • QDC de 13 a 30 circuitos, prever espaço de reserva para o mínimo de 4 circuitos; • QDC acima de 30 circuitos, prever espaço de reserva para o mínimo de 15% dos circuitos.


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No Quadro de Distribuição de Circuitos – QDC, deverão ser instalados os dispositivos de proteção para os respectivos circuitos (um para cada circuito). O QDC deverá conter/possibilitar a instalação de:

• Barramentos para os condutores das Fases; • Terminal para ligação do condutor Neutro; • Terminal para ligação do condutor de Proteção (PE); • Disjuntores Termomagnéticos; • Dispositivos Diferencial-Residual – DR; • Dispositivos contra sobretensões, etc.

O Quadro de Distribuição de Circuitos – QDC deve ser bem fechado, com o objetivo de evitar que as pessoas acidentem ao encostar acidentalmente ou manusear os dispositivos de segurança. Também deve possibilitar o enclausuramento das partes energizadas (conexões dos cabos com os dispositivos de proteção e de segurança, barramentos, etc). IMPORTANTE: O Quadro de Distribuição de Circuitos - QDC é o centro de distribuição de energia de toda a instalação elétrica de uma residência.

19. CIRCUITOS DE MOTORES – DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO E CONTROLE

Equipamentos a motor

Os motores elétricos — melhor dizendo, os “equipamentos a motor” — constituem cargas que apresentam características peculiares:

• A corrente absorvida pelo motor, durante a partida, é bastante superior à de funcionamento normal em carga;

• A potência absorvida em funcionamento é determinada pela potência mecânica no eixo do motor solicitada pela carga acionada, o que pode resultar em sobrecarga no circuito de alimentação, se não houver proteção adequada.


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A corrente de partida Ip dos motores trifásicos de indução tipo gaiola, os utilizados em mais de 90% das aplicações, apresenta os seguintes valores típicos:

• Motores de dois pólos: Ip = 4,2 a 9 In • Motores com mais de dois pólos: Ip = 4,2 a 7 In

Sendo In a corrente nominal do motor. Seu aspecto é mostrado na figura abaixo.

A corrente nominal In de um motor elétrico é dada pelas expressões a seguir:

• Monofásico: φη cos

103

××

×=

n

nn U

PI (1)

• Trifásico: φη cos3

103

×××

×=

n

nn

U

PI (2)

onde: Pn = potência nominal (no eixo) do motor, em kW. A potência é muitas vezes dada também em HP (0,746 kW) ou CV (0,736 kW). Un = tensão nominal do motor, em V. Nos motores monofásicos é a tensão entre fases ou entre fase e neutro e nos trifásicos a tensão entre fases; η = rendimento, definido pela razão entre a potência nominal, isto é, no eixo do motor, e a potência efetivamente fornecida pelo circuito ao motor Pn’; cosφφφφ = fator de potência do motor. Procurando demarcar bem os casos aos quais é endereçada esta ou aquela prescrição, a NBR 5410, na seção dedicada especificamente a motores (6.5.3), distingue os equipamentos a motor em:

• Aplicações normais – que a norma divide, por sua vez, em “cargas industriais e similares” e “cargas residenciais e comerciais”. Estima-se que as aplicações normais – que o documento define com clareza, como descrito mais adiante – cubram cerca de 95% dos casos de utilização de motores em instalações de baixa tensão; e

• Aplicações especiais, nas quais são automaticamente catalogadas, por exclusão, todas as que não se enquadram na classificacão de “normais”.


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As cargas industriais e similares são constituídas, segundo a norma, por motores de indução de gaiola, trifásicos, de potência igual ou inferior a 200 CV (147 kW), aplicados em regime S1 (contínuo). A norma pressupõe, figurando como parte integrante dessa definição, que os motores sejam conforme a NBR 7094, onde se encontra definido, também, o que é regime S1. Já as cargas residenciais e comerciais, segundo a norma, são motores de potência nominal não superior a 2 CV (1,5 kW) constituindo parte integrante de aparelhos eletrodomésticos e eletroprofissionais. Pode-se acrescentar, tendo em vista a fixação de um limite superior de potência na definição do que sejam cargas industriais e similares normais, mas não um limite inferior, que excluem-se da categoria, naturalmente, as cargas definidas como residenciais e comerciais. De um modo geral, os circuitos que alimentam equipamentos a motor apresentam certas características não encontradas nos circuitos que alimentam outros tipos de cargas. São elas:

• Queda de tensão significativa durante a partida do motor; • Número e freqüência de partidas geralmente elevados; • O dispositivo de proteção contra correntes de sobrecarga deve suportar, sem atuar, a

corrente de partida do motor. Por essas razões, tais circuitos podem exigir, como reconhece a norma, um tratamento diferenciado – seja no tocante aos componentes utilizados (alguns dos quais são mesmo exclusiva ou majoritariamente utilizados em circuitos de motores), seja no que se refere ao dimensionamento. Na prática, as prescrições específicas de circuitos de motores apresentadas pela norma são endereçadas às cargas industriais e similares, admitindo-se então que os circuitos de motores (ou, mais uma vez, de “equipamentos a motor”) de cargas residenciais e comerciais sejam tratados como circuitos “normais”, cobertos pelas regras gerais da norma. A figura abaixo indica os elementos a considerar num circuito terminal de motor, destacando as diversas funções a serem exercidas pelos dispositivos.

A tabela seguinte indica os dispositivos utilizados para as diversas funções, no caso de cargas industriais e similares.


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Nesses casos (cargas industriais e similares), o usual é ter-se um circuito terminal por motor, admitindo-se, no entanto, em casos excepcionais (na prática), circuitos terminais alimentando mais de um motor, em geral com potências inferiores a 1 CV, e eventualmente outras cargas. Os circuitos terminais de motores são alimentados, em geral, a partir de quadros de distribuição (por exemplo, CCMs) exclusivos — alimentados, por sua vez, por circuitos de distribuição exclusivos. Mas, principalmente em instalações não-industriais, não são raros quadros de distribuição alimentando circuitos terminais de motores e outros tipos de circuitos terminais (iluminação, tomadas, etc.). Os aparelhos eletrodomésticos e eletroprofissionais a motor (cargas residenciais e comerciais) são, via de regra, ligados a tomadas de corrente, de uso específico ou de uso geral. No primeiro caso temos, tipicamente, equipamentos fixos (por exemplo, condicionador de ar tipo janela) e estacionários de maior porte (por exemplo, geladeira doméstica e fotocopiadora); no segundo, equipamentos portáteis (por exemplo, máquina de costura doméstica, liquidificador) e manuais (por exemplo, furadeira, batedeira). Os circuitos terminais que alimentam tais aparelhos só são exclusivos no caso de aparelhos de maior potência. Vale lembrar que, em locais de habitação, a norma exige circuito individual para equipamento (de qualquer tipo, não necessariamente a motor) com corrente nominal superior a 10 A. De qualquer forma, como já salientado, a interpretação correta da seção da norma dedicada a motores (a seção 6.5.3 mencionada) é de que ela visa especificamente os casos classificados como cargas industriais e similares. Assim, como aos circuitos que alimentam as cargas a motor residenciais e comerciais aplicam-se as regras gerais da norma, as funções de seccionamento e de proteção contra correntes de curto-circuito e de sobrecarga são exercidas pelo próprio disjuntor do circuito terminal, localizado no quadro de distribuição; o comando funcional, na maioria dos casos é feito por dispositivo integrante do próprio aparelho.

Circuitos de motores

No tópico anterior foram apresentados os equipamentos a motor, com suas características específicas, sua classificação segundo a NBR 5410, bem como as funções e componentes


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envolvidos nos circuitos terminais que alimentam aqueles equipamentos. Trataremos agora dos circuitos de motores e de seu dimensionamento, também de acordo com a NBR 5410. Para a alimentação dos equipamentos a motor, consideradas as aplicações normais a que se refere a norma e, em particular, as cargas industriais e similares (já que às cargas a motor residenciais e comerciais não se aplica qualquer enfoque específico, sendo cobertas pelas regras gerais da norma), existem três configurações básicas, mostradas na figura abaixo.

Na primeira (figura a), temos circuitos terminais individuais, isto é, um para cada equipamento a motor, partindo de um quadro de distribuição (QD) que pode alimentar também circuitos terminais para outros tipos de equipamentos. É o caso típico de instalações industriais e mesmo instalações comerciais de porte. Por sinal, é o esquema aplicado também à alimentação de equipamentos eletrodomésticos e eletroprofissionais de porte, ligados a tomadas de uso específico, em instalações residenciais e comerciais. Na segunda configuração (figura b), temos um circuito de distribuição contendo derivações em pontos determinados, com circuitos terminais individuais (um por equipamento a motor), podendo, eventualmente, existir derivações para outras cargas. Como exemplo característico temos a alimentação a partir de barramentos blindados ou de cabos unipolares fixados a paredes. A terceira configuração (figura c) consiste num circuito terminal único, servindo a vários equipamentos a motor e, eventualmente, a outras cargas. É a solução adotada, por exemplo, na alimentação de cargas a motor industriais e similares de pequeno porte (potências nominais até 0,75 kW, em geral). Evidentemente, é também o caso de um circuito terminal de tomadas de uso geral, onde são ligados equipamentos eletrodomésticos ou eletroprofissionais com e sem motor.

Dimensionamento do circuito a motores No dimensionamento dos condutores de um circuito que alimente carga(s) a motor, e sempre lembrando que estamos tratando de cargas a motor industriais e similares, normais, pode-se distinguir três casos: 1) circuito terminal alimentando um único motor; 2) circuito terminal alimentando dois ou mais motores; e 3) circuito de distribuição. Assim, os condutores de um circuito terminal que alimenta um único motor devem ter uma capacidade de condução de corrente (IZ) não inferior à corrente nominal do motor (IM) multiplicada pelo fator de serviço (fS), se existir, ou seja: IZ ≥ fS . IM O fator de serviço é o multiplicador (fS ≥ 1) que, aplicado à potência nominal de um motor, indica a carga que pode ser acionada continuamente, sob tensão e freqüência nominais e com um determinado limite de elevação de temperatura do enrolamento. Embora ainda citado na norma de


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motores de indução (NBR 7094: Máquinas elétricas girantes - Motores de indução - Especificação), o fator de serviço não tem sido mais utilizado pelos fabricante nacionais de motores elétricos. Quando as características nominais do motor incluírem mais de uma potência e/ou velocidade, o condutor a ser escolhido deve ser o que resulte em maior seção, quando considerada individualmente cada potência e velocidade. No caso de um circuito terminal que alimente dois ou mais motores, os condutores devem possuir uma capacidade de condução de corrente não inferior à soma das capacidades de condução mínimas, determinadas separadamente para cada motor. Assim, para um circuito terminal alimentando n motores, teremos:

∑=

⋅≥n

iMiSiZ IfI

1

com fSi e de IMi sendo, respectivamente, o fator de serviço e a corrente nominal de um motor genérico. No caso de um circuito de distribuição que alimenta, através de um quadro de distribuição ou através de derivações, n motores e m outras cargas, e chamando de INj a corrente nominal de uma carga genérica pertencente a m, podemos escrever, para a capacidade de condução de corrente dos condutores do circuito:

+⋅≥ ∑ ∑

= =

n

i

m

jNjMiSiZ IIfI

1 1

No caso dos circuitos de distribuição, ainda, é possível aplicar fatores de demanda, desde que seja feita uma análise criteriosa do funcionamento previsto, levando em consideração não apenas o número de motores e, se houver, de outras cargas, que podem funcionar simultaneamente, mas também as possíveis partidas simultâneas de motores. Podemos, então, escrever:

+⋅≥ ∑ ∑

= =

n

i

m

jNjCMiSiMZ IgIfgI

1 1

onde gM e gC são os fatores de demanda, respectivamente, dos motores e das outras cargas. No dimensionamento dos circuitos (terminais e de distribuição) que alimentam motores, deve-se levar em conta que as quedas de tensão entre a origem e os terminais dos motores e demais pontos de utilização, em serviço normal, não devem ultrapassar 4% em instalações alimentadas por rede pública de baixa tensão, e 7% em instalações alimentadas por transformador próprio. Por outro lado, durante a partida, a queda de tensão nos terminais do dispositivo de partida do motor não deve ultrapassar 10% da tensão nominal deste, observados os limites relativos a serviço normal para os demais pontos de utilização. A figura seguinte ilustra essas prescrições da NBR 5410, para o caso de instalação com transformador próprio.


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O cálculo da queda de tensão durante a partida do motor deve ser efetuado considerando a corrente de rotor bloqueado do motor e um fator de potência igual a 0,3.

Proteção em circuito de motor Ao reconhecer as peculiaridades dos motores como cargas elétricas, traduzindo esse reconhecimento numa seção específica a eles dedicada (a 6.5.3), a NBR 5410 reconhece também, implicitamente, a existência de dispositivos de proteção que surgiram primordialmente para atender a essas peculiaridades. A ponto de, na prática, serem associados, pelo mercado, quase que exclusivamente ao uso em circuitos de motores. Incluem-se, nessa condição, os sobejamente conhecidos relés térmicos de sobrecarga, par constante e indissociável dos contatores, e os dispositivos de proteção especificamente (ou apenas) contra curtos-circuitos, como os disjuntores dotados apenas de disparador magnético e os fusíveis aM. Isso sem contar componentes que não pertencem propriamente ao domínio das instalações, embora a norma a eles faça referência, como os protetores térmicos que são alojados nos próprios enrolamentos do motor. Proteção contra sobrecargas Com efeito, no artigo em que aborda a proteção contra sobrecargas em circuitos de motores (6.5.3.5), a NBR 5410 menciona a utilização de “dispositivos de proteção integrantes do motor, sensíveis à temperatura dos enrolamentos”, mas remete tal possibilidade, na prática, para o que ela chama de “aplicações especiais”. Com isso, no campo das “aplicações normais” ficam os “dispositivos de proteção independentes” (quer dizer, não integrantes do motor) e, portanto, os relés térmicos tradicionais e os disparadores térmicos de disjuntor-motor e de contator-disjuntor. Examinemos as características principais dos relés térmicos de sobrecarga. Um relé térmico de sobrecarga é constituído, em sua essência, por um conjunto de lâminas bimetálicas (um por fase) e por um mecanismo de disparo, contidos num invólucro isolante de alta resistência térmica. A atuação do relé é indicada por sua curva de disparo. Essa curva de disparo mostra o tempo de disparo (Tp) em função da corrente de ajuste (Ir) do relé e é referida a uma dada temperatura ambiente (temperatura de calibração). Geralmente, a curva de disparo fornecida pelos fabricantes é a chamada “curva a frio”, isto é, correspondente a uma situação de inexistência inicial de carga – vale dizer, partindo de um estado inicial frio; por vezes é também fornecida a curva de disparo considerando as lâminas já aquecidas com a corrente de ajuste (curva a quente). As duas curvas de um determinado relé térmico são mostrada na figura seguinte.


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Para eliminar (ou, pelo menos, atenuar fortemente) os efeitos de temperaturas ambientes superiores à de referência sobre a curva de disparo, como no caso de relés instalados em quadros de distribuição, recorre-se à compensação do relé, obtida através de alteração na conformação das lâminas bimetálicas ou pela utilização de uma lâmina bimetálica auxiliar. Os relés térmicos de sobrecarga são divididos em classes de disparo, que permitem adaptá-los às características dos motores, em especial às suas condições de partida. A figura abaixo ilustra as classes de disparo previstas na IEC 60947.


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A faixa de corrente de ajuste é uma característica fundamental para o dimensionamento da proteção ou, o que dá no mesmo, para a especificação do dispositivo. Para uma dada aplicação, a faixa de corrente de ajuste do relé deve abranger a corrente nominal (ou esse valor multiplicado pelo fator de serviço, quando existir) do motor a proteger. As faixas de corrente de ajuste não são normalizadas, podendo variar de fabricante para fabricante. Embora possa, a princípio, parecer vantajoso para o projetista a escolha de relés com ampla faixa de ajuste, recomendações práticas e de projeto limitam em 2:1 a relação entre fim e início de escala; relações maiores podem comprometer a precisão e a repetibilidade do disparo, o que se torna mais crítico em se tratando de motores de pequena potência (abaixo de 10 CV), que são mais vulneráveis aos danos decorrentes de sobrecargas. Proteção contra curtos-circuitos A proteção contra correntes de curto-circuito deve ficar a cargo de um dispositivo específico (fusíveis tipo “g”, fusíveis tipo “a” ou disjuntor somente magnético), independente, ou do disparador de um dispositivo multifunção (disjuntor-motor ou contator-disjuntor). No primeiro caso, o dispositivo deve ser instalado a montante do contator e do relé térmico e, em ambos os casos, a capacidade de interrupção do próprio dispositivo ou do dispositivo de potência associado deve ser superior ou, pelo menos, igual à corrente de curto-circuito presumida no ponto de aplicação considerado. Deve existir uma perfeita coordenação entre a proteção contra correntes de curto-circuito e a proteção contra correntes de sobrecarga – vale dizer, entre os fusíveis ou disjuntor e o relé térmico, no caso mais comum. Assim, a corrente que provoca a atuação dos fusíveis ou do disjuntor deve ser suficientemente elevada de modo a não ocasionar uma intervenção em condições de sobrecarga (a cargo do relé térmico) e suficientemente baixa a fim de evitar danos ao contator e ao relé quando de um curto-circuito. As figuras seguintes mostram a superposição das curvas (médias) de disparo de um relé térmico e de um fusível “g” e a superposição entre as curvas de um relé térmico e de um disjuntor somente magnético; Ic é a corrente correspondente à intersecção das curvas. Na prática, para que seja válida a coordenação, é necessário que o fusível ou o disjuntor suporte repetidamente, sem atuar, 0,75 Ic.


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20. LUMINOTÉCNICA

Conceitos básicos de luminotécnica

Espectro Eletromagnético

Unidade legal para o comprimento de onda (λ): 1nm = 10-9m, mAo

1010−= Radiação ultravioleta:

• UV-A (380nm – 310nm) – luz negra: produzida por uma descarga elétrica no vapor de mercúrio em alta pressão.

• UV-B (310nm – 280nm) – Perniciosa à visão humana: Gerada da mesma forma que a UV-A. É responsável pela produção da vitamina A.

• UV-C (280nm – 210nm) – Perniciosa à visão humana: Produzida por uma descarga elétrica no vapor de mercúrio em baixa pressão. As lâmpadas UV-C germicidas são geralmente colocadas sob o balcão de carnes do supermercado. Seu bulbo é de quartzo, pois essa radiação não passa o vidro.

Radiação infravermelha: Possui um forte efeito calorífico. Pode ser produzida por resistores aquecidos ou por lâmpadas incandescentes especiais cujo filamento trabalha em temperatura mais reduzida (lâmpadas infravermelhas). Por ser utilizada em:

• Secagem industrial • Aplicações bélicas • Tratamento médico • Iluminação incandescente • Fotografia • Etc


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O olho humano

Na retina, encontram-se as células bastonetes (cerca de 120 milhões), sensíveis unicamente à luz, sendo responsáveis pela visão noturna, a visão das formas. Na fóvea, encontram-se as células cones (cerca de 6 milhões), sensíveis à luz e à cor, sendo responsáveis pela visão diurna, das cores.

Formação de imagens no olho humano No olho, a luz atravessa a córnea, o humor aquoso e o cristalino e se dirige para a retina, que funciona como o filme fotográfico em posição invertida; a imagem formada na retina também é invertida. O nervo óptico transmite o impulso nervoso provocado pelos raios luminosos ao cérebro, que o interpreta e nos permite ver os objetos nas posições em que realmente se encontram. Nosso cérebro reúne em uma só imagem os impulsos nervosos provenientes dos dois olhos. A capacidade do aparelho visual humano para perceber os relevos deve-se ao fato de serem diferentes as imagens que cada olho envia ao cérebro. Com somente um dos olhos, temos noção de apenas duas dimensões dos objetos: largura e altura. Com os dois olhos, passamos a ter noção da terceira dimensão, a profundidade. Acuidade visual: Sensibilidade do olho humano aos diversos comprimentos de onda. Deslumbramento(ofuscamento): Pode ser desabilitador (Ex: Farol alto no motorista que vem do lado oposto) ou desconfortável (causado por uma fonte de luz no campo de visão, sendo nem sempre perceptível. Faz com que a pessoa abandone a tarefa que está executando.)


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O que é Luz? Uma fonte de radiação emite ondas eletromagnéticas. Elas possuem diferentes comprimentos, e o olho humano é sensível a somente alguns. Luz é, portanto, a radiação eletromagnética capaz de produzir uma sensação visual (Figura 1). A sensibilidade visual para a luz varia não só de acordo com o comprimento de onda da radiação, mas também com a luminosidade. A curva de sensibilidade do olho humano demonstra que radiações de menor comprimento de onda (violeta e azul) geram maior intensidade de sensação luminosa quando há pouca luz (ex. crepúsculo, noite, etc.), enquanto as radiações de maior comprimento de onda (laranja e vermelho) se comportam ao contrário (Figura 2).

Luz e Cores Há uma tendência em pensarmos que os objetos já possuem cores definidas. Na verdade, a aparência de um objeto é resultado da iluminação incidente sobre o mesmo. Sob uma luz branca, a maçã aparenta ser de cor vermelha pois ela tende a refletir a porção do vermelho do espectro de radiação absorvendo a luz nos outros comprimentos de onda. Se utilizássemos um filtro para remover a porção do vermelho da fonte de luz, a maçã refletiria muito pouca luz parecendo totalmente negra. Podemos ver que a luz é composta por três cores primárias. A combinação das cores vermelho, verde e azul permite obtermos o branco. A combinação de duas cores primárias produz as cores secundárias - margenta, amarelo e cyan. As três cores primárias dosadas em diferentes quantidades permite obtermos outras cores de luz. Da mesma forma que surgem diferenças na visualização das cores ao longo do dia (diferenças da luz do sol ao meio-dia e no crepúsculo), as fontes de luz artificiais também apresentam diferentes resultados. As lâmpadas incandescentes, por exemplo, tendem a reproduzir com maior fidelidade as cores vermelha e amarela do que as cores verde e azul, aparentando ter uma luz mais “quente”.


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Grandezas e conceitos

As grandezas e conceitos a seguir relacionados são fundamentais para o entendimento dos elementos da luminotécnica. As definições são extraídas do Dicionário Brasileiro de Eletricidade, reproduzidas das normas técnicas da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. A cada definição, seguem-se as unidades de medida e símbolo gráfico do Quadro de Unidades de Medida, do Sistema Internacional - SI, além de interpretações e comentários destinados a facilitar o seu entendimento.

Fluxo Luminoso (ΦΦΦΦ) Unidade: lúmen (lm). Fluxo Luminoso é a radiação total da fonte luminosa, entre os limites de comprimento de onda mencionados (380 e 780m). O fluxo luminoso é a quantidade de luz emitida por uma fonte, medida em lúmens, na tensão nominal de funcionamento.

Intensidade Luminosa (I) Unidade: candela (cd) É o Fluxo Luminoso irradiado na direção de um determinado ponto.


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Curva de Distribuição Luminosa (CDL) Unidade: candela (cd) Se num plano transversal à lâmpada, todos os vetores que dela se originam tiverem suas extremidades ligadas por um traço, obtém-se a Curva de Distribuição Luminosa (CDL). Em outras palavras, é a representação da Intensidade Luminosa em todos os ângulos em que ela é direcionada num plano (Figura 6). Para a uniformização dos valores das curvas, geralmente essas são referidas a 1000 lm. Nesse caso, é necessário multiplicar-se o valor encontrado na CDL pelo Fluxo Luminoso da lâmpada em questão e dividir o resultado por 1000 lm.

Iluminância ou Iluminamento (E) Unidade: lux (lx) A luz que uma lâmpada irradia, relacionada à superfície a qual incide, define uma nova grandeza luminotécnica, denominada de Iluminamento ou Iluminância (Figura 7). Expressa em lux (lx), indica o fluxo luminoso de uma fonte de luz que incide sobre uma superfície situada à uma certa distância desta fonte. Em outras palavras a equação que expressa esta grandeza é:


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E também a relação entre intensidade luminosa e o quadrado da distância(l/d²). Na prática, é a quantidade de luz dentro de um ambiente, e pode ser medida com o auxílio de um luxímetro. Como o fluxo luminoso não é distribuído uniformemente, a iluminância não será a mesma em todos os pontos da área em questão. Considera-se por isso a iluminância média (Em). Existem normas especificando o valor mínimo de Em, para ambientes diferenciados pela atividade exercida relacionados ao conforto visual.

Luminância (L) Unidade: cd/m2 Das grandezas mencionadas, nenhuma é visível, isto é, os raios de luz não são vistos, a menos que sejam refletidos em uma superfície e aí transmitam a sensação de claridade aos olhos. Essa sensação de claridade é chamada de Luminância (Figura 8). Em outras palavras, é a Intensidade Luminosa que emana de uma superfície, pela sua superfície aparente (Figura 9). A equação que permite sua determinação é:

onde: L = Luminância, em cd/m² I = Intensidade Luminosa, em cd A = área projetada, em m² a = ângulo considerado, em graus


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Como é difícil medir-se a Intensidade Luminosa que provém de um corpo não radiante (através de reflexão), pode-se recorrer a outra fórmula, a saber:

onde ρ = Refletância ou Coeficiente de Reflexão E = Iluminância sobre essa superfície


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Como os objetos refletem a luz diferentemente uns dos outros, fica explicado porque a mesma Iluminância pode dar origem a Luminâncias diferentes. Vale lembrar que o Coeficiente de Reflexão é a relação entre o Fluxo Luminoso refletido e o Fluxo Luminoso incidente em uma superfície. Esse coeficiente é geralmente dado em tabelas, cujos valores são função das cores e dos materiais utilizados.

Índice de Reprodução de Cor (IRC) É a medida de correspondência entre a cor real de um objeto ou superfície e sua aparência diante de uma fonte de luz. A luz artificial deve permitir ao olho humano perceber as cores corretamente, ou o mais próximo possível da luz natural do dia. Quanto mais alto o índice, melhor a reprodução das cores. Lâmpadas com IRC de 100% apresentam as cores com total fidelidade e precisão.


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Eficiência Luminosa Unidade: lúmen por Watt (lm/W) É a relação entre o fluxo luminoso emitido e a energia elétrica consumida (potência). É útil para averiguarmos se um determinado tipo de lâmpada é mais ou menos eficiente do que outro.


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Vida útil de uma lâmpada É dada em horas e é definido pela média aritmética do tempo de duração de cada lâmpada ensaiada.


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Temperatura de Cor Unidade: Kelvin (K) É a grandeza expressa em Kelvin que indica a aparência de cor da luz. A luz ‘’quente’’, de aparência amarelada, tem baixa temperatura de cor (não superior a 3000K). A luz ‘’fria’’ de aparência azul violeta, tem temperatura de cor maior que 6000K. A luz branca natural emitida pelo sol em céu aberto ao meio-dia, tem temperatura de cor perto de 5800K.

IRC x Temperatura de Cor


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Rendimento da Luminária Geralmente a lâmpada é instalada dentro de uma luminária, portanto o fluxo luminoso final que se apresenta é menor do que o irradiado pela lâmpada, devido à absorção, à reflexão e à transmissão da luz pelos materiais utilizados em sua confecção. O fluxo luminoso emitido é avaliado através do rendimento da luminária. Isto é, o fluxo luminoso da luminária em serviço dividido pelo fluxo luminoso da(s) lâmpada(s). O rendimento da luminária é um importante critério na economia de energia e decisivo para os cálculos luminotécnicos, sob condições específicas: posição de funcionamento da luminária e temperatura ambiente padrão de 25ºC para uso interno e 15ºC para uso externo.

Símbolo: ηL “Razão do Fluxo Luminoso emitido por uma luminária, medido sob condições práticas especificadas, para a soma dos Fluxos individuais das lâmpadas funcionando fora da luminária em condições específicas”.


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Eficiência do ambiente/recinto Símbolo: ηR O valor da Eficiência do Recinto é dado por tabelas, contidas no catálogo do fabricante onde relacionam-se os valores de Coeficiente de Reflexão do teto, paredes e piso, com a Curva de Distribuição Luminosa da luminária utilizada e o Índice do Recinto.

Índice do Ambiente (RCR) Símbolo: K É a relação entre as dimensões do local, tanto para iluminação direta como indireta.

sendo a = comprimento do recinto b = largura do recinto h = pé-direito útil h’ = distância do teto ao plano de trabalho Pé-direito útil é o valor do pé-direito total do recinto (H), menos a altura do plano de trabalho (hpl.tr.), menos a altura do pendente da luminária (hpend). Isto é, a distância real entre a luminária e o plano de trabalho (Figura 15).


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Fator de Utilização (FU) O fluxo luminoso emitido por uma lâmpada sofre influência do tipo de luminária e da conformação física do ambiente onde ele se propagará. O fluxo luminoso útil que incidirá sobre o plano de trabalho é avaliado pelo fator de utilização. Indica, portanto, a eficiência luminosa do conjunto lâmpada, luminária e ambiente. O produto da Eficiência do Recinto pela Eficiência da Luminária nos dá o Fator de Utilização.

Determinados catálogos indicam tabelas de Fator de Utilização para suas luminárias. Apesar de estas serem semelhantes às tabelas de Eficiência do Recinto, os valores nelas encontrados não precisam ser multiplicados pela Eficiência da Luminária, uma vez que cada tabela é específica para uma luminária e já considera a sua perda na emissão do Fluxo Luminoso.

Fator ou Índice de Reflexão É a relação entre o fluxo luminoso refletido e o incidente, ou seja, é a porcentagem de luz refletida por uma superfície em relação a luz incidente. Em iluminação são considerados os índices de reflexão do teto, paredes e chão, necessários para a realização do cálculo luminotécnico.


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Iluminância por Classe de Tarefas Visuais

Grau de proteção IP (Proteção Internacional) Classifica as luminárias de acordo com o grau de proteção proporcionado contra a entrada de corpos estranhos, poeira e umidade. A designação é feita pelas letras ‘’IP’’ seguidas de dois algarismos, indicando sua conformidade com as condições mencionadas na tabela abaixo. O primeiro algarismo indica a proteção contra a entrada de corpos estranhos e poeira. O segundo algarismo indica o grau de vedação contra água.


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Fórmulas básicas para cálculo luminotécnico

Tipos de Lâmpadas e suas Características

Lâmpadas Incandescentes

A lâmpada funciona através da passagem de corrente elétrica pelo filamento de tungstênio que, com o aquecimento (efeito joule), gera luz. Este filamento é sustentado por três ou quatro suportes de molibdênio no interior de um bulbo de vidro alcalino (suporta temperaturas de até 370 °C) ou de vidro duro (suporta temperaturas de até 470 °C). Sua oxidação é evitada pela presença de gás inerte (nitrogênio ou argônio a pressão de 0,8 atm) ou vácuo dentro do bulbo que contém o filamento.


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O bulbo apresenta diversos formatos, sendo a forma de pêra a mais comum, podendo ser transparente ou com revestimento interno de fósforo neutro difusor.

Lâmpada Incandescente Refletora

A eficácia luminosa resultante cresce com a potência da lâmpada, variando de 7 a 15 lm/W. Estes valores são relativamente baixos, quando comparados com lâmpadas de descarga com fluxo


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luminoso semelhante. No entanto, esta limitação é compensada, pois possui temperatura de cor agradável, na faixa de 2700K (amarelada) e reprodução de cores 100%. A resistência específica do tungstênio na temperatura de funcionamento da lâmpada (2800 K) é aproximadamente 15 vezes maior do que à temperatura ambiente (25 °C). Portanto, ao ligar uma lâmpada incandescente, a corrente que circula pelo seu filamento a frio é quinze vezes a corrente nominal de funcionamento em regime. A temperatura do filamento sobe rapidamente, atingindo valores elevados em frações de segundo. Ligações muito freqüentes reduzem a vida útil da lâmpada, pois o filamento geralmente não apresenta um diâmetro constante. A corrente de partida causa aquecimento excessivo e localizado nos pontos onde a seção do filamento apresenta constrições, provocando seu rompimento. A vida útil de uma lâmpada incandescente comercial é da ordem de 1000 horas. Quando uma lâmpada incandescente é submetida a uma sobretensão, a temperatura de seu filamento, sua eficiência, potência absorvida, fluxo luminoso e corrente crescem, ao passo que sua vida se reduz drasticamente. As variações podem ser calculadas pelas seguintes expressões empíricas:

onde: F: fluxo luminoso V: tensão P: potência elétrica T: temperatura L: vida OBS: os valores com sub-índice 0, são os valores nominais.

Lâmpadas Halógenas


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São lâmpadas incandescentes nas quais se adicionam internamente ao bulbo, elementos halógenos como o iodo ou bromo. Realiza-se no interior do bulbo o chamado “ciclo do iodo, ou ciclo do bromo”. O tungstênio evaporado combina-se (em temperaturas abaixo de 1400°C) com o halogênio adicionado ao gás presente no bulbo. O composto formado (iodeto de tungstênio), fica circulando dentro do bulbo, devido às correntes de convecção aí presentes, até se aproximar novamente do filamento. A alta temperatura aí reinante decompõe o iodeto, e parte do tungstênio se deposita novamente no filamento regenerando-o. O halogêneo liberado começa o ciclo. Temos assim, uma reação cíclica que reconduz o tungstênio evaporado para o filamento. Com isso, o filamento pode trabalhar em temperaturas mais elevadas (aproximadamente 3200 a 3400K), obtendo-se maior eficiência luminosa, fluxo luminoso de maior temperatura de cor, ausência de depreciação do fluxo luminoso por enegrecimento do bulbo e dimensões reduzidas. Para que o ciclo do iodo ocorra, a temperatura do bulbo deve estar acima de 250°C, obrigando a utilização de bulbos de quartzo, o que encarece a produção e exige que a lâmpada funcione nas posições para a qual foi projetada. Recomenda-se os seguintes cuidados em sua instalação:

• não tocar o bulbo de quartzo com as mãos para evitar engordurá-lo; • caso necessário, limpar as manchas com álcool; • nas lâmpadas de maior potência, protegê-las individualmente por fusíveis pois, devido a

suas reduzidas dimensões, no fim de sua vida, poderão ocorrer arcos elétricos internos; • verificar a correta ventilação das bases e soquetes, pois temperaturas elevadas poderão

danificá-los e romper a selagem na entrada dos lides; • só instalar a lâmpada na posição para a qual foi projetada.

São lâmpadas de grande potência, mais duráveis, de melhor rendimento luminoso, menores dimensões e que reproduzem mais fielmente as cores, sendo todavia, mais caras. São utilizadas para iluminação de praças de esporte, pátios de armazenamento de mercadorias iluminação externa em geral, teatros, estúdios de TV museus, monumentos, projetores, máquinas de xerox, etc. Comparação com as incandescentes tradicionais:

• Luz mais branca, brilhante e uniforme durante toda a vida; • Maior eficiência energética (15 lm/W a 25 lm/W); • Vida útil mais longa, variando de 2000 a 4000 horas; • Dimensões menores, da ordem de 10 a 100 vezes.

OBS: As temperaturas elevadas no filamento só são atingidas com a circulação de um nível mínimo de corrente. Por esta razão, lâmpadas com potências inferiores a 50 W são alimentadas em baixa tensão, geralmente 12 V ou 24 V. OBS 2: Lâmpadas halógenas emitem mais radiação ultravioleta que as lâmpadas incandescentes normais, porém os níveis são inferiores aos presentes na luz solar, não oferecendo perigo à saúde. No entanto, deve-se evitar a exposição prolongada das partes sensíveis do corpo à luz direta e concentrada. Lâmpadas Halógenas Dicróicas A redução de volume torna as lâmpadas halógenas adequadas para iluminação direcionada ("spot light"), bastante usada para iluminação decorativa, porém a irradiação térmica emitida é bastante elevada. Por esta razão, certos tipos de lâmpadas são providos de um refletor espelhado especial, chamado dicróico, que reflete a radiação visível e absorve a radiação infravermelha. Com este tipo de espelho, consegue-se uma redução da ordem de 70% na radiação infravermelha, resultando um feixe de luz emergente "frio" ("cold light beam"), ou seja, que não aquece o ambiente.


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Características:

• É uma lâmpada halógena com bulbo de quartzo, no centro de um refletor com espelho multifacetado numa base bipino.

• Possui facho de luz bem delimitado, homogêneo, de abertura controlada e mais frio, pelo fato de transmitir aproximadamente 65% da radiação infravermelha para a parte superior da lâmpada.

É disponível em duas versões com potência de 50W e tensão de 12 V, sendo necessário o uso de transformador, a saber:

• Dicróica fechada: abertura de facho de 12° , 24° e 36°, com refletor dicróico com vidro frontal;

• Dicróica aberta: abertura de facho de 24° e 36°, com vidro refletor dicróico sem vidro frontal.

Lâmpadas de Descarga A luz emitida por uma lâmpada de descarga é produzida pela passagem da corrente elétrica em um gás ou vapor ionizado que, ao chocar-se com a pintura fluorescente ou cristais de fósforos no interior do tubo, emite luz visível. Existem vários tipos de lâmpadas de descarga, para atender as diversas aplicações. Por exemplo:


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• Fluorescente • Luz mista • Vapor de mercúrio • Lâmpada de néon • etc

As lâmpadas de descarga são classificadas em função da pressão interna e podem ser de baixa ou alta pressão.

Lâmpadas Fluorescentes São lâmpadas que utilizam descarga elétrica através de um gás. Consistem em um bulbo cilíndrico de vidro revestido de material fluorescente (cristais de fósforo), contendo vapor de mercúrio a baixa pressão em seu interior e portando em suas extremidades, eletrodos de tungstênio. A temperatura de cor pode ter diversas tonalidades, dependendo do fabricante. Dessa forma, conforme a finalidade, deverá ser usada a lâmpada com a temperatura de cor adequada. Cada extremidade da lâmpada possui um eletrodo de filamento de tungstênio revestido de óxido que, quando aquecido por uma corrente elétrica, libera uma nuvem de elétrons. Ao ser energizada a lâmpada, os eletrodos ficam submetidos a uma tensão elevada, o que resulta na formação de um arco entre os mesmos, de forma alternada. Os elétrons que constituem o arco se chocam com os átomos do gás argônio e mercúrio, liberando uma certa quantidade de luz ultravioleta, que ativa a camada de fósforo, transformando-se em luz visível. Lâmpadas fluorescentes emitem menos calor e iluminam mais, se comparadas com as lâmpadas incandescentes comuns. Os tipos mais usados na residência as Lâmpadas Fluorescentes Tubulares e as Lâmpadas Fluorescentes Compactas. NOTA: Deve-se evitar o liga/desliga desnecessário dessas lâmpadas, pois elas queimam mais rapidamente.

Essas lâmpadas fluorescentes necessitam para funcionar de um equipamento auxiliar, denominado de Reator. Ele é necessário para produzir a sobretensão necessária ao início da descarga e para limitar a corrente. Existem reatores dos seguintes tipos: Convencional, o de Partida Rápida e o Eletrônico. O Reator do tipo Convencional é magnético e necessita de um dispositivo auxiliar denominado de “Starter”. É usado para ligar e desligar os eletrodos da lâmpada. O Reator do tipo Partida Rápida é também magnético. A lâmpada fluorescente é acesa mais rapidamente, do que quando é utilizado o Reator tipo Convencional. O Reator do tipo Eletrônico é muito eficiente. O acendimento da lâmpada fluorescente é quase de imediato. Uma Lâmpada Fluorescente tem uma vida média de até 7.500 horas, ou seja, dura cerca de 7,5 vezes mais que a Incandescente. Inicialmente tem-se um gasto maior, mas, em compensação, não é


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necessário trocá-la tantas vezes, além disso economiza energia elétrica e, portanto, reduz o valor da Fatura de Energia Elétrica. As Lâmpadas Fluorescentes Compactas Estas Lâmpadas são de pequenas dimensões e de baixa potência, variando de 5 a 26 Watts, encontrando-se nos mais diversos tipos e modelos. A vida média pode variar de 3.000 a 8.000 horas, dependendo o modelo ou do fabricante. As mais práticas são aquelas com Reator acoplado com a Lâmpada, pois normalmente, a depender do tipo de luminária, substituem diretamente uma lâmpada incandescente.


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Lâmpadas a Vapor de Mercúrio

Ao se aplicar a tensão nos terminais da lâmpada, cria-se um campo elétrico entre o eletrodo auxiliar e o eletrodo principal mais próximo, provocando a formação de um arco elétrico entre os mesmos, aquecendo as substâncias emissoras de luz, o que resulta na ionização do gás e na conseqüente formação de vapor de mercúrio. O choque dos elétrons com os átomos do vapor de mercúrio no interior do tubo transforma sua estrutura atômica. A luz é finalmente produzida pela energia liberada pelos átomos atingidos quando retornam a sua estrutura normal. A luz desta lâmpada é caracterizada por falta de radiações vermelhas, tomando uma cor branco – azulada. Para “corrigir” a cor é usada uma cobertura de sal fluorescente para gerar radiação


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vermelha. Tem grande aplicação na iluminação de estradas, aeroportos, grandes naves industriais e geralmente em grandes espaços exteriores. Características:

• Eficiência luminosa (média): 50 a 60 lm/w. • Vida útil (elevada): cerca de 9 000 horas. • Índice de restituição de cor: 40 a 48 conforme o modelo.

Lâmpadas Néon

Os tubos de néon utilizados em anúncios são de vidro e contêm um gás rarefeito (néon, néon com vapor de mercúrio) dentro da ampola com dois eletrodos nas extremidades. Ao aplicar aos eletrodos uma tensão suficientemente elevada, o tubo ilumina-se com uma cor que depende do gás utilizado. A tensão necessária para o funcionamento do tubo depende do comprimento do tubo, do seu diâmetro, bem como do gás utilizado. Geralmente são necessários entre 300V a 1000V por metro de tubo. A tensão é obtida diretamente da rede ou por meio de transformador.

Lâmpada Mista


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São constituídas de um tubo de descarga a vapor de mercúrio, conectado em série com um filamento de tungstênio, ambos encapsulados por um bulbo ovóide, cujas paredes internas são recobertas por uma camada de fosfato de ítrio vanadato. Esse tipo de lâmpada tem as características básicas das lâmpadas incandescentes. O seu filamento atua como fonte de luz de cor quente, ao mesmo tempo em que funciona como limitador de fluxo de corrente. As lâmpadas de luz mista são comercializadas nas potências de 160 a 500W. Essas lâmpadas combinam a elevada eficiência das lâmpadas de descarga com as vantagens da excelente reprodução de cor características das lâmpadas de filamento de tungstênio. São, via de regra, alternativas de maior eficiência para substituição de lâmpadas incandescentes de alta potência. Características:

• Possui IRC 61 a IRC 63 conforme modelo, cor amarela e eficiência luminosa até 22 lm/W. • Esta lâmpada relativamente à de incandescência:

o É mais cara. o Tem uma eficiência luminosa um pouco mais elevada. o Tem um espectro luminoso mais equilibrado. o Tem uma vida útil de cerca de cinco vezes maior.

• É utilizada freqüentemente em iluminação interior, em substituição da lâmpada de incandescência.

Lâmpada de Vapor de Sódio (Baixa Pressão)

Esta lâmpada é constituída por uma ampola, dentro da qual existe um tubo de descarga com gás (neônio ou argônio) e sódio depositado nas suas paredes. Características:

• É utilizada em iluminação de estradas, túneis, zonas ao ar livre, etc. • Emite praticamente uma só cor (amarelo – alaranjado). • Não permite a distinção das cores dos objetos que ilumina (fraco índice de restituição de

cor). • Tem uma elevada eficiência luminosa (da ordem de 150 lm/w).


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• Tem uma vida útil elevada (cerca de 9000 horas). • Tem um arranque lento, demorando entre 7 a 15 minutos a atingir o funcionamento normal. • Tem uma elevada eficiência luminosa (até 140 lm/W), longa durabilidade e é sem dúvida a

garantia da mais econômica fonte de luz.

Lâmpada de Vapor de Sódio (Alta Pressão) São constituídas de um tubo de descarga contendo um excesso de sódio que se vaporiza durante o período de acendimento em condições de saturação. É utilizado um gás inerte, o xenônio, em alta pressão, para se obter uma baixa tensão de ignição. Ao contrário das lâmpadas de vapor de sódio à baixa pressão, apresentam um espectro visível contínuo, propiciando uma razoável reprodução de cor. A sua eficiência luminosa é de 130 lúmens/watt e sua vida útil de operação é de cerca de 18000 horas. Devido à sua característica de reprodução de cores, podem ser utilizadas no interior de instalações industriais cujas tarefas não necessitem de uma fidelidade de cor. Amplamente utilizadas na iluminação externa, em avenidas, auto-estrada, viadutos, complexos viários etc., têm o seu uso ampliado para áreas industriais, siderúrgicas e ainda para locais específicos como aeroportos, estaleiros, portos, ferrovias, pátios e estacionamentos.

Lâmpadas a Vapor Metálico É um tipo particular da lâmpada de vapor de mercúrio em que são adicionados iodeto de índio, tálio e sódio. Apresentam altíssima eficiência energética e excelente índice de reprodução de cor. Com uma luz extremamente branca e brilhante, realça e valoriza espaços e ilumina com intensidade, além de apresentar longa durabilidade e baixa carga térmica. Lâmpada de Iodetos Metálicos

• Alta Potência: o Para a iluminação de grandes áreas, com níveis de iluminância elevados e,

principalmente, em locais onde a alta qualidade de luz é primordial, as lâmpadas de iodetos metálicos de 250 a 3500W são ideais.

o Apresentam durabilidade variada e eficiência energética de até 100 lm/w. o São indicadas para iluminação de estádios de futebol, ginásios poli desportivos,

piscinas cobertas, indústrias, supermercados, salas de exposição, salões, salões de teatros e hotéis, fachadas, praças, monumentos, aeroportos, locais onde ocorrem filmagens e filmagens externas.

• Baixa Potência:

o Baseando-se nas características das lâmpadas de iodetos metálicos de alta potência, foram desenvolvidas as de baixa potência de 70 a 400W.

o Todas, sem exceção, apresentam pequenas dimensões, alta eficiência, ótimo índice de reprodução de cor, vida útil longa e baixa carga térmica.

o Cada uma, dentro de sua característica, é recomendada tanto para uso interno como externo, na iluminação geral ou localizada. Ideais para shopping centers, lojas, vitrinas, hotéis, stands, museus, galerias, jardins, fachadas e monumentos.


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Características das Lâmpadas – Fluxo Luminoso Inicial

Lâmpada LED

O mercado da iluminação está passando por mais uma revolução no que se refere à forma de emissão da luz elétrica, possibilitando novas aplicações e novas maneiras de iluminar ambientes e objetos. Estamos falando da luz gerada através de componentes eletrônicos designados por LED - Light Emitting Diode (Diodo Emissor de Luz). Vantagens dos LED’s:

• Maior vida útil (50.000 horas) e conseqüente baixa manutenção; • Baixo consumo (relativamente às lâmpadas incandescentes) e uma eficiência energética em

torno de 50 lúmen/Watt; o Não emitem luz ultravioleta, sendo ideais para aplicações onde este tipo de radiação

é indesejada, como por exemplo, quadros e obras de arte;


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• Não emitem radiação infravermelha, fazendo por isso que o feixe luminoso seja frio; • Resistência a impactos e vibrações: utiliza tecnologia de estado sólido, portanto, sem

filamentos e sem vidro, aumentando a sua robustez. Desvantagens dos LED’s:

• Custo de aquisição elevado; • O índice de restituição de cor (IRC) pode não ser o mais adequado; • Necessidade de dispositivos de dissipação de calor nos LED’s de alta potência (a quantidade

de luz emitida pelo LED diminui com o aumento da temperatura).

Luminárias

Luminária é um suporte de iluminação onde se montam as lâmpadas. Além de servirem para suportar as lâmpadas, as luminárias também têm outros componentes que protegem as lâmpadas e modificam a luz emitida por estas. Dois desses dispositivos são os refletores e os difusores. O difusor evita que a luz seja enviada diretamente da lâmpada para os objetos ou pessoas. Uma lâmpada incandescente comum não tem difusor, embora o vidro possa produzir um pouco esse efeito. Por não ter difusor, este tipo de iluminação produz um forte contraste claro-escuro entre as zonas iluminadas e as não iluminadas. Em muitos casos este efeito não é muito agradável e é preferível uma luz mais suave. Neste caso, a própria lâmpada pode vir revestida interiormente de um pó branco que espalha a luz em várias direcções, esbatendo o contraste entre o claro e o escuro. Noutros casos, os difusores são externos à lâmpada, mas a sua função é similar. Um refletor é uma superfície que existe no interior duma luminária e que reflete a luz. Desta forma, a luz é aproveitada melhor, pois a porção da luz emitida para cima, no caso de uma lâmpada pendurada no teto, é reenviada para baixo. Os refletores podem ser espelhos. Há lâmpadas que são espelhadas no seu próprio interior.

Difusor

Refletor

Aletas


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Chamamos aletas a “grade” posicionada em frente às lâmpadas, no sentido perpendicular a elas. Estas, assim como os refletores, podem ser constituídas de vários materiais e com vários tipos de acabamento (alumínio, policarbonato ou aço). A sua função é limitar o ângulo de ofuscamento num ambiente, aumentando o conforto visual de seus utilizadores.

Cálculo Luminotécnico

Ao se pensar em cálculo luminotécnico, é necessário ter presente quatro critérios principais:

• a quantidade de luz; • o equilíbrio da iluminação; • o ofuscamento; • a reprodução de cor.

A cada um destes critérios deve ser dada a maior atenção, pois estão diretamente relacionados com as necessidades visuais, conforto visual e, portanto, o bem estar humano. Ao se iniciar um projeto luminotécnico deve-se realizar opções preliminares, ou seja, escolher o tipo de iluminação mais adequada (incadescente, fluorescente, etc,) o tipo de luminária (direta, semi-direta, etc), sendo que estas opções envolvem aspectos de decoração, tipo do local (sala, escritório, loja, etc) e as atividades que serão desenvolvidas (trabalho bruto de maquinaria, montagem, leitura, etc.) Basicamente existem dois métodos para cálculo luminotécnico:

• Método dos Lumens ou Método do Fluxo Luminoso; • Método Ponto por Ponto.

O método mais utilizado para sistemas de iluminação em edificações é o método dos Lúmens, ou método do Fluxo Luminoso, que consiste em determinar a quantidade de fluxo luminoso (lúmens) necessário para determinado recinto baseado no tipo de atividade desenvolvida, cores das paredes e teto e do tipo de lâmpada-luminária escolhidos. O método ponto por ponto também chamado de método das intensidades luminosas baseia-se nas leis de Lambert e é utilizado quando as dimensões da fonte luminosa são muito pequenas em relação ao plano que deve ser iluminado. Consiste em determinar a iluminância (lux) em qualquer ponto da superfície, individualmente, para cada projetor cujo facho atinja o ponto considerado. O iluminamento total será a soma dos iluminamentos proporcionados pelas unidades individuais.

Método do Fluxo Luminoso Passo 1:

• Estabelecer o iluminamento médio do local, em função das dimensões do mesmo e da atividade a ser desenvolvida.

o As normas técnicas possuem valores de referência para o iluminamento médio. o De acordo com a NBR 5413, para a determinação da iluminância conveniente é

recomendável considerar as seguintes classes de tarefas visuais.


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• Seleção de iluminância

o Para determinação da iluminância conveniente é recomendável considerar os seguintes procedimentos:

Da Tabela 4.2 constam os valores de iluminâncias por classe de tarefas visuais.

O uso adequado de iluminância específica é determinado por três fatores, de acordo com a Tabela 4.3.

O procedimento é o seguinte:

1. Analisar cada característica para determinar o seu peso (-1, 0 ou +1); 2. Somar os três valores encontrados, algebricamente, considerando o sinal; 3. Usar a iluminância inferior do grupo, quando o valor total for igual a –2 ou –3; a

iluminância superior, quando a soma for +2 ou +3; e a iluminância média nos outros casos. A maioria das tarefas visuais apresenta pelo menos média precisão. Os valores para iluminância previstos no item 5.3 da NBR 5413 – Iluminação de interiores, para cada tipo de local ou atividade existem três iluminâncias indicadas, sendo a seleção do valor recomendado feito da seguinte maneira:


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1. Das três iluminâncias, considerar o valor do meio, devendo este ser utilizado em todos os casos;

2. O valor mais alto, das três iluminâncias deve ser utilizado quando: a) A tarefa se apresenta com refletâncias e contrastes bastante baixos; b) Erros são de difícil correção; c) O trabalho visual é critico; d) Alta produtividade ou precisão são de grande importância; e) A capacidade visual do observador estão abaixo da media.

3. O valor mais baixo, das três iluminâncias, pode ser utilizado quando: a) Refletâncias ou contrastes são bastante altos; b) A velocidade não é importante; c) A tarefa é executada ocasionalmente.

Passo 2:

• Estabelecer o tipo de lâmpada e de luminária a serem utilizadas no local. • A experiência do projetista é muito importante neste passo, pois um determinado conjunto

lâmpada/luminária disponível comercialmente pode-se adaptar melhor a algumas aplicações e não a outras.

• Por exemplo, iluminação fluorescente convencional é bastante indicada para iluminação de escritórios, e iluminação incandescente é a opção preferencial para galerias de arte, devido a sua excelente reprodução de cores.

Passo 3:

• Para a luminária escolhida no passo anterior determina-se o Fator de Utilização (Fu). Este coeficiente, menor ou igual a 1, representa uma ponderação que leva em conta as dimensões do local e a quantidade de luz refletida por paredes e teto.

• A contribuição das dimensões do local é feita através do chamado Índice do Local (K) definido de acordo com:

O índice do local permite diferenciar locais com mesma superfície total, mas com formato diferente (quadrado, retangular, retangular alongado, etc.), e também incorpora a influência da distância entre o plano das luminárias e o plano de trabalho. De posse do índice do local, o coeficiente de utilização é facilmente obtido através de tabelas cujas outras variáveis de entrada são a fração de luz refletida por paredes e teto. Passo 4:

• Para o local de instalação determina-se o Fator de Depreciação (Fd). Este coeficiente, menor ou igual a 1, representa uma ponderação que leva em conta a perda de eficiência luminosa das luminárias devido à contaminação do ambiente.

• Existem tabelas que fornecem valores deste coeficiente em função do grau de contaminação do local e da freqüência de manutenção (limpeza) das luminárias.


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Passo 5:

• Determina-se o fluxo luminoso total φ (em lúmen) que as luminárias deverão produzir, de acordo com a seguinte expressão:

Passo 6:

• Determina-se o número necessário de luminárias NL:

Passo 7:

• Ajusta-se o número de luminárias de forma a produzir um arranjo uniformemente distribuído (por exemplo, certo número de linhas cada uma com o mesmo número de colunas de tal forma que o número de luminárias resulte o mais próximo possível do valor determinado no Passo 6).

Passo 8:

• Uma vez ajustado o número efetivo de iluminarias por linha e coluna, efetuar o cálculo da iluminância efetiva no plano de trabalho.

Método Ponto a Ponto O Método Ponto a Ponto permite calcular, em qualquer ponto do plano de trabalho, o iluminamento médio causado por uma fonte luminosa localizada em qualquer ponto do local. O problema é determinar o iluminamento médio no plano horizontal no ponto P, causado pela fonte luminosa.


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Destaca-se que a intensidade luminosa I(θ) é dada pela curva fotométrica da luminária, considerada conhecida. O iluminamento no ponto P, no plano perpendicular à intensidade luminosa, é calculado através da Lei do Inverso do Quadrado:

No ponto P, o iluminamento no plano horizontal é determinado através a Lei dos Cosenos:

Finalmente, considerando todas as luminárias existentes no local, o iluminamento total no plano horizontal em P é determinado através de:

Em que n indica o número total de luminárias e EPH_i é o iluminamento horizontal em P causado pela luminária i. Para obter o iluminamento médio do local, aplica-se esta equação a um conjunto adequado de pontos de verificação e calcula-se finalmente a média aritmética de todos os valores de iluminamento obtidos. Na prática o iluminamento total em um determinado ponto tem contribuição significativa apenas das luminárias mais próximas ao ponto, sendo que a contribuição das luminárias distantes é muito pequena por causa da Lei do Inverso do Quadrado. De todo modo, o cálculo do iluminamento através do Método Ponto a Ponto é feito normalmente através de programa computacional, pois o cálculo manual só é viável em casos simples com poucas luminárias e poucos pontos de cálculo.


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21. BIBLIOGRAFIA NISKIER, Júlio; MACINTYRE, A. J. Instalações Elétricas. Guanabara Koogan. 4ª. ed.

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CREDER, Hélio. Instalações Elétricas. LTC. 13ª. ed. (revista e atualizada).

MAMEDE FILHO, J. Instalações Elétricas Industriais. LTC. 4ª. ed.

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REVISTA ELETRICIDADE MODERNA. Guia EM da NBR 5410. 2001.

SILVA Jr., José Luiz. Notas de Aula.

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