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Curso: Eletroeletrônica Módulo: II Carga Horária: 80h Docente: Turno: Turma: Assinatura:

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APRESENTAÇÃO “O uso da energia e sua sustentabilidade, tem sido a grande preocupação do homem no último século. Racionamentos e apagões tem sido a rotina de muitos povos ao longo dos últimos anos. Para isso, é de suma importância o desenvolvimento e aplicação de alternativas para uso sustentável dessa fonte imprescindível á sobrevivência da vida humana. O objetivo dessa disciplina é apresentar de que forma o uso da energia pode ser maximizado nos projetos elétricos para edificações prediais e industriais. Nós, como profissionais da área de eletrônica, podemos e devemos trabalhar na elaboração de projetos para tornar o uso da energia mais racional através da pesquisa e aplicação dos nossos conhecimentos”. Prof. Luiz Tadeu

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Sumário

1. Noções de Eletricidade 6

1.1 Energia e Energia Elétrica 6 1.2 Tensão e Corrente Elétrica 7 1.3 Resistência Elétrica – Lei de Ohm 8 1.4 Potência e Energia Elétrica 8 1.5 Aparelhos de Testes 9 1.6 Aparelhos de Medição 9 1.7 Corrente Alternada 11 1.8 Potência em Corrente Alternada (CA) 12 1.9 O Fator de Potência 13

2. Os Circuitos Elétricos Residenciais e Diagramas de Ligações 15 2.1 Tipos de Instalações Elétricas 15 2.2 Símbolos e Convenções 17 2.3 Dimensionamento de Carga e Fator de Demanda 17 2.4 Divisão de Circuitos e Seção Mínima dos Condutores 19 2.5 Interruptores e Tomadas 20

2.5.1 Número de Tomadas por Cômodo 21 2.6 Esquemas de Ligações 21 2.7 “Three Way” (paralelo) e “Four Way” (intermediário) 22 2.8 Cálculo de Corrente 23 2.9 Outros Circuitos 23

3. Dimensionamento de Condutores 23 3.1 Tipos de Condutores 23 3.2 Maneiras de Instalar 26 3.3 Cálculo dos Condutores 28

3.3.1 Limite de Condução de Corrente 28 3.3.2 Limite de Queda de Tensão 31

3.4 Exemplos de Cálculos de Condutores 34 4. Proteção dos Circuitos Elétricos 35

4.1 Elementos Básicos 35 4.1.1 O Neutro 36 4.1.2 O Aterramento 36 4.1.3 Distúrbios nas Instalações Elétricas 36 4.1.4 Fugas de Corrente – Perdas – Sobrecarga 36 4.1.5 Curto – Circuito 37

4.2 Distúrbios nas Instalações Elétricas 37 4.2.1 Fugas de Corrente – Perdas - Sobrecargas 37 4.2.2 Curto – Circuito 38

4.3 Equipamento de Proteção 38 4.4 Dispositivo Diferencial Residual 38

4.4.1 Contato Direto 41 4.4.2 Contato Indireto 41 4.4.3 Fuga de Corrente 41

5. Projeto das Instalações 43 5.1 Importância do Projeto 43 5.2 O Traçado do Diagrama – Convenções 44 5.3 Exemplo de Projeto 44 5.4 Circuitos Especiais 52

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6. Execução das Instalações Residenciais 52 6.1 Instalações em Linhas Aéreas 53 6.2 Instalações em Eletrodutos 53 6.3 Algumas Observações Importantes sobre Instalações Elétricas 55

7. Segurança 57 7.1 Prevenção 57 7.2 Tensão de Contato 58

7.2.1 Choque Elétrico 58 7.3 Isolação e Classes de Proteção 59

7.3.1 Condutores de Proteção 60 7.4 Situações nas quais as Pessoas possam estar Imersas 60

8. Conservação de Energia Elétrica na Residência 60 8.1 Medidas de Conservação de Energia Elétrica na Residência 61 8.2 Luminotécnica e Iluminação 61 8.3 Recomendações Úteis para Utilização Adequada das Lâmpadas 68 8.4 Geladeira ou Freezer 68 8.5 Aquecimento de Água 71 8.6 Televisor 72 8.7 Ferro Elétrico 72 8.8 Condicionador de Ar 72 8.9 Máquina de Lavar Louça 72 8.10 Máquina de Lavar Roupa 73 8.11 Secadora de Roupa 73 8.12 Horário de Ponta ou Pico 73 8.13 Leitura e Controle do Consumo de Eletricidade 73

8.14 Dicas de Segurança 77 Bibliografia 75

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1. Noções de Eletricidade 1.1 Energia e Energia Elétrica Energia é a capacidade de produzir trabalho e apresenta-se sob várias formas.

Energia Térmica; Energia Mecânica; Energia Elétrica; Energia Química; Energia Atômica, etc.

Uma das mais importantes características da energia é a possibilidade de sua transformação de uma forma para outra. Por exemplo, a energia térmica pode ser convertida em energia mecânica (motores de explosão), energia química em energia elétrica (pilhas) etc. Entretanto na maioria das formas em que a energia se apresenta, ela não pode ser transportada, ela tem que ser utilizada no mesmo local em que é produzida. Energia Elétrica A energia elétrica é uma forma de energia que pode ser transportada com facilidade. Para chegar à sua casa, às ruas, ao seu trabalho, ela percorre um longo caminho desde a usina. A energia elétrica passa pelas seguintes fases: Geração: A energia elétrica é produzida a partir da energia mecânica de rotação de um eixo de uma turbina que movimenta um gerador. Esta rotação é causada por diferentes fontes primárias, como a força de água que cai (hidráulica), a força do vapor (térmica) que pode ter origem na queima do carvão, óleo combustível ou, ainda, na fissão do urânio (nuclear). A CEMIG valendo-se das características do Estado de Minas-Gerais onde são inúmeras as quedas d’água tem, na força hidráulica, a sua fonte de energia primária. Portanto, as nossas usinas são hidroelétricas. Transmissão: As usinas hidroelétricas nem sempre se situam próximas aos centros consumidores. Por isto é preciso transportar a energia elétrica produzida nas usinas até os locais de consumo: cidades, indústrias e fazendas. Para realizar este transporte é que são construídas as subestações e as linhas de transmissão. Distribuição: Nos centros consumidores, são construídas as subestações transformadoras. Sua função é baixar a tensão do nível de transmissão (muito alto) para o nível de distribuição. A rede de distribuição recebe a energia em um nível de tensão adequado à sua distribuição por toda a cidade, porém inadequada para sua utilização imediata. Assim, os transformadores instalados nos postes das cidades fornecem a energia elétrica diretamente para as residências, para o comércio e outros locais de consumo no nível de tensão adequado a utilização.

A energia gerada através da força da água nas turbinas é levada para as subestações e distribuída através de linhas de transmissão, composta de torres, postes e cabos de cobre e alumínio até as residências.

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1.2 Tensão e Corrente Elétrica Chamamos de elétrons as partículas invisíveis existentes nos fios, que estão em constante movimento desordenado. Para que estes elétrons se movimentem de forma ordenada nos fios é necessário ter uma força que os empurre. A esta força chamamos de tensão elétrica (U).

Este movimento ordenado de elétrons, provocado pela tensão, forma então uma corrente de elétrons. A esta corrente de elétrons chamamos de corrente elétrica (I).

Para fazermos idéia do comportamento da corrente elétrica, podemos compará-la com uma instalação hidráulica. A pressão que a água faz depende da altura da caixa. A quantidade de água que flui pelo cano vai depender desta pressão, da grossura do cano, e da abertura da torneira. De maneira semelhante, no caso da energia elétrica, temos: A pressão da energia elétrica é chamada tensão e sua unidade é o Volt (V): a corrente elétrica que circula pelo circuito e que depende da tensão e da resistência, tem como unidade o Ampére (A): e a resistência que o circuito oferece à passagem da corrente é medida em Ohms (Ω). A energia elétrica é transportada sob a forma de uma corrente elétrica e esta se apresenta sob duas formas: CORRENTE CONTÍNUA – CC CORRENTE ALTERNADA – CA A corrente contínua é aquela que mantém sempre a mesma polaridade, fornecendo uma tensão constante, como é o caso das pilhas e baterias. Temos um pólo positivo e um negativo. A corrente alternada tem a sua polaridade invertida certo número de vezes por segundo. Ao número de variações que a corrente faz por segundo dá-se o nome de freqüência e a sua unidade é Hertz (Hz). Um Hertz corresponde a um ciclo completo de variação da corrente, daí ser comum falar em “ciclo por segundo” ao invés de Hz. Dependendo do tipo de trabalho que temos de executar, podemos necessitar de corrente continua (CC) ou corrente alternada (CA). A maioria dos equipamentos elétricos funciona em corrente alternada (CA), como os motores de indução, os eletrodomésticos, iluminação, etc. A corrente continua (CC) é pouco utilizada.

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U I = R

U

U = R x I e R =

I

U

Como U = R x I e R =

, podemos calcular a potência P dos seguintes modos:

I U P = (R x I) x I → P = R x I2 e P = U x → P = U2 / R R

Como exemplo, temos: sistema de segurança, equipamentos que funcionam com pilhas ou baterias,

motores de corrente continua, etc.

Corrente alternada Corrente contínua 1.3 Resistência Elétrica – Lei de Ohm Chamamos de resistência elétrica a oposição que o circuito oferece à circulação da corrente elétrica. Lei de Ohm Assim chamada devido ao físico que a descobriu, estabelece que: Se aplicarmos a um circuito, uma tensão de 1V, cuja resistência seja de 1Ω, a corrente que circulará pelo mesmo será de 1A. Assim: desta relação podemos tirar outras como: 1.4 Potência e Energia Elétrica Potência Elétrica (P): é calculada através da multiplicação da tensão pela corrente elétrica de um circuito. Deste modo, uma lâmpada ao ser percorrida por uma corrente elétrica se acende e se aquece. A luz e o calor produzido nada mais são do que o resultado da potência elétrica que foi transformada em potência luminosa (luz) e potência térmica (calor). Então: P = U x I Energia Elétrica (E): é a potência vezes o tempo de utilização (em horas, por exemplo).

E = U x I x h ou E = P x h Quando se tratar de circuito alimentado por corrente continua ou de circuito composto somente de resistência, alimentado por corrente alternada, a potência encontrada é medida em Watts (W). Sendo que 1W equivale a 1V x 1A. Outras unidades de potência, também muito usadas, são o HP (Horse Power) que equivale a 746W e o cv (Cavalo Vapor) que equivale a 735,5W. A unidade de energia elétrica é o Wh (Watt – hora). Todas as unidades citadas até o momento, possuem múltiplos e submúltiplos.

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Todas as unidades de medidas elétricas possuem múltiplos de submúltiplos, que já foram estudados em eletricidade I.

1.5 Aparelhos de Testes Antes de falarmos sobre os aparelhos que medem as grandezas elétricas vejamos alguns instrumentos simples, que nos ajudam a verificar defeitos em instalações elétricas assim como nos auxiliam a identificar o fio fase (tais aparelhos não medem os valores das grandezas elétricas, mas simplesmente testam a existência ou não das mesmas). Teste da Lâmpada Para identificarmos os fios fase e neutro de uma instalação elétrica, podemos fazê-lo através de uma lâmpada incandescente de 220 volts. Um dos seus terminais é posto em contato com um dos fios e o outro terminal é posto em contato com um condutor devidamente aterrado (uma haste de terra cravada no chão). Se a lâmpada acender significa que o fio utilizado é o fio fase. Caso contrário, se a lâmpada permanecer apagada, significa que o fio utilizado é o neutro. Importante: a lâmpada incandescente utilizada tem que ser para a tensão de 220V, pois pode ser que os dois fios sejam fase-fase (220V) ou que o transformador que alimenta a instalação elétrica seja de 220V entre fase e neutro. Daí, se a lâmpada for de 127V, ela poderá estourar no teste, provocando um acidente com o eletricista. Lâmpada néon Trata-se de uma lâmpada que tem a característica de acender quando um dos seus terminais é posto em contato com um elemento energizado e outro é posto em contato com a terra. Normalmente, é apresentada sob a forma de uma caneta ou chave de parafusos onde um dos terminais é a ponta da caneta (ou da chave) e o outro faz terá através do corpo do próprio operador. Devido a grande resistência interna da lâmpada, a corrente circulante não é suficiente para produzir a sensação de choque, entretanto seu uso é restrito a circuito de baixa tensão. A grande vantagem deste instrumento é a sua robustez e o fato de indicar, de maneira simples, a presença de tensão no local pesquisado. Um exemplo de sua utilização é a pesquisa de fase em uma instalação, em sistemas de neutro aterrado (quando se encosta a ponta na fase, a lâmpada acende e o neutro não). Lâmpada série É um instrumento de fabricação caseira que serve para verificar a continuidade de um circuito ou equipamento elétrico, sua construção é a representada na figura, sendo recomendada a utilização de uma lâmpada de potência bem baixa (no máximo 10 à 15W), a fim de limitar os valores da corrente, evitando danos ao equipamento sob teste. Nota: o equipamento a ser testado deverá estar desernegizado quando do uso da lâmpada série. 1.6 Aparelhos de Medição Os aparelhos de medição são instrumentos que, através de escalas, gráficos ou outros recursos semelhantes (por ex.: dígitos), nos fornecem os valores numéricos das grandezas que estão sendo medidas. As ligações desses medidores são feitas de duas maneiras: em série com a carga, quando se deseja saber a

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corrente (A) circulante (amperímetro): e em paralelo com a carga, quando se deseja conhecer a tensão (V) aplicada (voltímetro).

Obs.: O uso do instrumento de medida deve obedecer todos os procedimentos operacionais a fim de evitar possíveis danos materiais. A medição de potência elétrica (W) é feita por um aparelho, o wattímetro, que associa as funções do voltímetro e do amperímetro (este aparelho tem indicações de qual deve ser o terminal comum que deve ser ligado ao lado da carga). As figuras abaixo mostram o esquema de ligação:

Os aparelhos de medição, segundo a maneira de indicar os valores, podem ser: Indicadores São aparelhos que, através do movimento de um ponteiro em um quadrante com escala (ou de uma tela digital), nos dão os valores instantâneos das grandezas medidas. Estes instrumentos possuem uma bobina que, ao ser percorrida por uma corrente, provoca a deflexão de um ponteiro (a deflexão é proporcional a corrente que passa). Este sistema é adotado tanto para medir corrente, como para medir tensão, sendo que, para cada caso utilizam-se resistências em série ou em paralelo com a bobina de tal forma que só circula na mesma, no máximo, a corrente máxima que a (bobina) suporta. O wattímetro é uma aplicação do mesmo principio somente que neste caso, a deflexão do ponteiro se deve a duas bobinas (uma de tensão e outra de corrente) ligadas convenientemente. Um tipo desses instrumentos, largamente utilizado, é o medidor de corrente e tensão, tipo alicate. Ele possui garras que abraçam o condutor onde passa a corrente elétrica a ser medida. Essas garras funcionam como núcleo de um transformador em que o primário é o condutor, o qual estamos realizando a medida, e o secundário é uma bobina enrolada que está ligada ao medidor propriamente dito, conforme indica a figura. Obs.: O amperímetro deverá abraçar apenas o(s) fio(s) da mesma fase. No caso de se medir tensão, esse instrumento possui dois terminais nos quais são conectados os fios que serão colocados em contato com o local a ser medido. Nota: esse instrumento possui escalas para corrente e tensão. Deverá ser ajustado antes de ser feita a medição. Geralmente a escala de corrente esta escrita na cor preta e a escala de tensão na cor vermelha. Se não temos uma idéia do valor da corrente ou da tensão a ser medida, devemos ajustar o aparelho para a maior escala de corrente ou tensão e se for o caso, ir diminuindo a escala para efetuarmos a medição corretamente. Registradores Têm o principio de funcionamento idêntico ao dos instrumentos indicadores, tendo sido adaptada à extremidade do ponteiro uma pena, onde se coloca tinta: sob a pena corre uma tira de papel com graduação na escala conveniente: a velocidade da tira de papel é constante e dada por um mecanismo de relojoaria. Deste modo, teremos os valores da grandeza medida a cada instante e durante o tempo que quisermos.

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Alguns instrumentos deste tipo utilizam um disco ao invés de tira (rolo) de papel, neste caso o tempo da medição é limitado a uma volta do disco.

Integradores São aparelhos que somam os valores instantâneos e dão, a cada instante, os resultados acumulados em um sistema registrador que pode ser de ponteiros ou de ciclômetro (o medidor tem janelinhas onde aparecem os números) um exemplo, são os medidores de energia de nossas residências. O medidor convencional de energia elétrica compõe-se de duas bobinas: uma de tensão, ligada em paralelo com a carga e uma de corrente, ligada em série com a carga. As duas bobinas são enroladas sobre o mesmo núcleo de ferro. Um disco colocado junto ao núcleo, por força dos campos magnéticos formados (de tensão e de corrente) quando a carga esta ligada, passa a girar com velocidade proporcional a energia consumida. Através de um sistema de engrenagens, a rotação do disco é transportada a um mecanismo integrador. Nesses medidores o valor relativo a certo período de tempo corresponde à diferença entre as duas leituras realizadas, uma no final e outra no inicio do respectivo período. A leitura destes medidores é feita seguindo a seqüência natural dos algarismos, ou seja, se forem quatro ponteiros, ou quatro janelas, o primeiro a esquerda indica os milhares, o segundo as centenas e assim por diante. Deve-se tomar cuidado, entretanto, no caso dos medidores de ponteiro: uma vez que cada ponteiro gira quase sempre em sentido inverso ao de seus vizinhos. Nota: o número que se deve considerar é aquele pelo qual o ponteiro acabou de passar, isto é, quando o ponteiro esta entre dois números, considera-se o de menor valor. Obs.: Quase todos os medidores existentes se baseiam em um dos tipos citados com adaptações no seu sistema de ligações. Por exemplo, o ohmímetro (medidor de resistência), nada mais é do que um medidor de corrente ligado em série com uma pilha. Observe a figura abaixo:

Como temos a tensão constante, a corrente vai variar de acordo com a resistência que ligarmos ao circuito. Assim, para cada valor de resistência, circulará certa corrente no circuito (I = U/R) de tal forma que basta construir a escala convenientemente e, quando ligarmos uma resistência ao circuito, teremos o seu valor em ohm (Ω) na escala. O ohmímetro também é frequentemente usado para se verificar a continuidade de um circuito, podendo neste caso, ser substituído pela “lâmpada série” uma vez que os circuitos internos são semelhantes e na verificação de continuidade não nos interessam valores de corrente. 1.7 Corrente Alternada (CA) Até agora os raciocínios foram feitos considerando-se somente a corrente continua, entretanto, a forma mais comum em que a corrente elétrica se apresenta é a corrente alternada. Os circuitos de corrente alternada são, nas instalações residenciais, de modo geral, monofásicos e circuitos de duas fases e neutros, impropriamente chamados de bifásicos. Circuitos Monofásicos

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Z: impedância do circuito

Se tivermos um gerador com uma só bobina que ao funcionar gera uma tensão entre seus terminais, chamamos a este gerador de “gerador monofásico”.

Nos geradores de corrente alternada monofásicos convencionou-se chamar um dos terminais deste gerador de neutro (N), e o outro de fase (F). Se ligarmos este gerador a um circuito, teremos um circuito monofásico. Portanto, um circuito monofásico é aquele que tem uma fase e um neutro (F e N) e a tensão no circuito é igual à tensão entre fase e neutro, também chamada de tensão de fase (VFN ou VF). Circuitos Trifásicos Quando temos um gerador com três bobinas, ligadas conforme a figura, ele é um gerador trifásico e da origem a um circuito trifásico. Podemos ter os circuitos trifásicos a três fios (F1, F2 e F3) e a quatro fios (F1, F2, F3 e N). No circuito trifásico aparecem, com relação às tensões, a tensão entre fase e neutro, ou tensão de fase (VFN

ou VF) e a tensão entre fases ou tensão de linha (VFF ou VL). Demonstra-se que:

732,133

3 ==×= quesendoV

VouVV LFFL

Os circuitos trifásicos são mais usados em indústrias e grandes instalações. Obs.: Usa-se chamar os geradores de corrente alternada de “alternadores”. 1.8 Potência em Corrente Alternada Quando fazemos passar por uma bobina uma CC, verificamos que praticamente não há queda de tensão, a não ser a queda devido à resistência do fio com que foi construída a bobina (∆U = RI. Entretanto, quando circula pela bobina o mesmo valor de CA verifica-se uma queda de tensão. Se substituirmos a bobina por um condensador ou capacitor, verificaremos que não haverá nenhuma circulação de CC: entretanto, quando ligamos a CA aparecerá uma corrente circulando por ele (pode-se demonstrar que, quanto maior a capacidade, maior a corrente alternada circulante). Verifica-se, então, que as bobinas e capacitores se comportam de maneira diferente em relação à CA. A esta oposição à passagem da corrente dá-se o nome de reatância indutiva, quando se tratar de bobinas, e reatância capacitiva, quando se tratar de capacitor. A soma vetorial das reatâncias com a resistência, dá-se o nome de “impedância” (Z). Assim temos: Resistência R Reatância Indutiva (bobinas) XL

Reatância Capacitiva (capacitores) XC

Impedância (soma vetorial) Z A reatância capacitiva opõe-se à indutiva. Assim a reatância total do circuito (X) é dada pela diferença entre XL e XC (o maior destes dois valores determina se o circuito é indutivo ou capacitivo). X = XL - XC

XL > XC Circuito Indutivo XC > XL Circuito Capacitivo Os valores da resistência, das retas e da impedância podem ser representados graficamente através de um triangulo retângulo, como abaixo: Onde:

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kVA kVAr 90°

kW Ø

Este triângulo é chamado, normalmente de “triângulo das potências”, o ângulo Ø é o ângulo do fator de potência (cos Ø = FP). Partindo do triângulo das potências, podem-se obter as seguintes expressões matemáticas:

Uma carga ligada a um circuito de corrente alternada é, quase sempre, constituída de resistência e reatância, ou seja, temos sempre uma impedância. Assim, a expressão de potência W = U x I, em geral não é válida para circuitos de corrente alternada, devendo ser acrescida à expressão um outro fator, conforme veremos. Pela Lei de Ohm, temos que a potência desenvolvida em um circuito é:

R x I2 = W (Watts) Por outro lado se substituirmos na expressão acima a resistência pela reatância total, termos:

X x I2 = VA Expressão da potência reativa desenvolvida no circuito e que depende das reatâncias existentes. Ao produto V x I (ou Z x I2) = VA chamamos de potência aparente, que é a soma vetorial das duas potências ativa e reativa. Assim temos: W = R x I2 Var = X x I2 VA = Z x I2 = U x I Onde: W = potência ativa (ou kW, que corresponde a 1000W) VAr = potência reativa (ou kVAr, que corresponde a 1000Var) VA = potência aparente (ou kVA, que corresponde a 1000VA) Assim como no caso anterior, podemos tomar as três acima e construir um triangulo com seus valores, ou seja:

kVA2 = kW2 + kVAr2 cos Ø = kW / kVA tg Ø = kVAr / kW

kVA = √kW2 + kVAr2 kW = kVA x cos Ø kVAr = kVA x sen Ø Obs.: 1 – os valores de cos, sen e tg podem ser obtidos através de uma tabela de funções trigonométricas. 2 – anexo uma tabela com formas utilizadas para calculo das grandezas elétricas mais comuns. 1.9 O Fator de Potência A potência ativa (kW) é a que efetivamente produz trabalho. A potência reativa (kVAr), ou magnetizante, é utilizada para produzir o fluxo magnético necessário ao funcionamento dos motores e transformadores. Para termos uma idéia do que vem a ser as duas formas de energia, vamos fazer uma analogia com um copo de cerveja. Num copo de cerveja temos uma parte ocupada só pelo liquido e outra ocupada só pela espuma. Se quisermos aumentar a quantidade de liquido teremos que diminuir a espuma. Assim, de maneira semelhante ao copo de cerveja, a potência elétrica solicitada, por exemplo, por um motor elétrico comum, é composta de potência ativa (kW) que corresponde ao liquido, e potência reativa (kVAr) que corresponde a espuma. A soma

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vetorial (em ângulo de 90°), das potências ativa e reativa á a potência aparente (kVA) que corresponde ao volume do copo (liquido mais espuma).

Assim como o voluma do copo é limitado, também a capacidade em kVA, de um circuito elétrico (fiação, transformadores, etc.) é limitada de tal forma que, se quisermos aumentar a potência ativa em um circuito, temos que reduzir a potência reativa. O fator de potência é o quociente da potência ativa (kW), pela potência aparente (kVA), que é igual ao coseno do ângulo Ø do triângulo do item 1.8.

FP = cos Ø FP = kW / kVA Para ilustrarmos a importância do fator de potência (FP), vejamos o seguinte exemplo:

Qual a potência do transformador, necessária para se ligar um motor de 10kW com FP = 0.50 e qual a corrente que circula pelo circuito para a tensão igual a 220V? (Calcular também para FP = 1.00)

1º Caso: Para FP = 0.50

PkVA = PkW / cos Ø PkVA = 10 / 0.50 PkVA = 20kVA

I = PVA / V I = 20.000 / 220

I = 90A Resposta:

Transformador de 20 kVA Corrente de 90A

2º Caso: Para FP = 1.00

PkVA = PkW / cos Ø PkVA = 10 / 1.00 PkVA = 10kVA

I = PVA / V I = 10.000 / 220

I = 45A Resposta:

Transformador de 10kVA Corrente de 45A

Pelo exemplo, verifica-se que quanto menor o FP mais problemas trará o circuito transformadores maiores, fiação mais grossa, etc. Logo, é interessante corrigirmos o fator de potência de uma instalação para os valores mais próximos possíveis da unidade (as companhias de energia elétrica cobram um ajuste sobre o FP, quando o mesmo é inferior a 0.92, de acordo com a legislação do FP). As causas mais comuns do baixo FP são: Nível de tensão elevado acima do valor nominal. Motores que, devido a operações incorretas, trabalham a vazio desnecessariamente durante grande parte

do seu tempo de funcionamento. Motores super dimensionados para as respectivas máquinas. Grandes transformadores de força sendo usados para alimentar, durante longos períodos, somente

pequenas cargas. Transformadores desnecessariamente ligados a vazio por períodos longos. Lâmpadas de descarga fluorescentes, vapor de mercúrio, etc.: sem a necessária correção individual do

FP. Exercícios:

1. Qual a potência do transformador necessária para se ligar um motor de 7,5cv com FP = 0.6, e qual a corrente que circula pelo circuito para tensão igual a 220V?

2. Um transformador de 15kVA trabalhava a plena carga (100%), alimentando uma carga de 7,5kW. Qual o fator de potência do sistema?

2. Os Circuitos Elétricos Residenciais e Diagramas de Ligações 2.1 Tipos de Instalações Elétricas

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As instalações elétricas de baixa tensão são regulamentadas pela Norma Brasileira NBR – 5410/90 “Instalações Elétricas de Baixa Tensão” da ABNT – Associação Brasileira de

Normas Técnicas. As concessionárias de energia elétrica, por sua vez, classificam os consumidores de acordo com a carga instalada, de conformidade com a legislação sobre “Condições Gerais de Fornecimento” (Portaria DNAEE – Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica), que estabelecem os seguintes limites para atendimento: Tensão secundaria de distribuição: quando a carga instalada na unidade consumidora for igual ou inferior

a 50kW: Tensão primaria de distribuição: quando a carga instalada na unidade for superior a 50kW e a demanda

contratada ou estimada pelo concessionário para o fornecimento for igual ou inferior a 2500kW: Tensão de transmissão: quando a demanda contratada ou estimada pelo concessionário para o

fornecimento for superior a 2500kW. Obs.: 1. O atendimento poderá ser feito fora dos limites requeridos, desde que atenda a conveniências especificas do concessionário e/ou do consumidor e que seja obtida autorização do DNAEE. 2. Para efeito da classificação acima, são considerados os seguintes limites:

Tensão secundaria de distribuição: V < 600V Tensão primaria de distribuição: 2300V ≤ V < 34.000V Tensão de transmissão: V ≥ 34.000V

As unidades consumidoras ligadas em baixa tensão podem ser atendidas das seguintes maneiras:

A dois fios (uma fase e um neutro) A três fios (duas fases e um neutro) A quatro fios (três fases e um neutro).

Fornecimento a dois fios - uma fase e um neutro - tensão de 127V Fornecimento a três fios - duas fases e um neutro - tensões de 127 e 220V - tensões de 127 e 254V Fornecimento a quatro fios - três fases e um neutro - tensões de 127 e 220V

A tabela abaixo mostra o exemplo de uma norma que classifica os consumidores em 6 tipos:

FORNECIMENTO DE TENSÃO SECUNDARIA – REDE DE DISTRIBUIÇÃO AÉREA Tipo Especificações Ligação

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Carga Não Pode Constar Fases Fios

A Até 10kW

Motores monofásicos com potência superior a 2cv. Máquina de solda a transformador com potência superior a

2kVA. 1 2

B Entre

10kW e 15kW

Aparelhos vedados a consumidores tipo A, se alimentados em tensão fase-neutro (127V)

Motores monofásicos, alimentados em 220V ou 254V, com potência superior a 5cv.

Máquina de solda a transformador, alimentadas a 220V ou 254V com potência superior a 9kVA

2 3

C Entre

10kW e 20kW

Aparelhos vedados ao fornecimento tipo A, se alimentados em 127V.

Motores monofásicos com potência superior a 5cv, alimentados a 254V.

2 3

D Até 75kW

Aparelhos vedados ao fornecimento tipo A, se alimentados em 127V.

Motores monofásicos com potência superior a 5cv, e alimentados em 220V.

Motores de indução trifásicos com potência superior a 15cv. Máquina de solda tipo motor-gerador, com potência superior

a 30kVA. Máquina de solda a transformador com potência superior a

15kVA, alimentada em 220V – 2 fases ou 2220V – 3 fases em ligação V - v invertida.

Máquina de solda a transformador com potência superior a 30kVA e com retificação em ponte trifásica alimentada em 220V – 3 fases.

3 4

E Até

37.5kW (rural)

Aparelhos vedados ao fornecimento tipo A, se alimentados em 127V.

Motores monofásicos com potência superior a 12.5cv, e alimentados em 254V.

2 3

F Até

75kW (rural)

Motores de indução trifásicos com potência superior a 50cv. Motores monofásicos com potência superior a 10cv,

alimentados em 220V. 3 4

Obs: Essa norma não é um padrão, pois cada concessionária pode estabelecer critérios didferentes para classificar os consumidores. Uma vez pronto o padrão de entrada estando ligados o medidor e o ramal de serviço, a energia elétrica entregue pela concessionária estará disponível para ser utilizada. Essa entrada de energia fornecida pela concessionária e denominada de ENTREGA DE ENERGIA. 2.2 Símbolos e Convenções

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A tabela a seguir mostra a simbologia utilizada nas instalações prediais:

2.3 Dimensionamento de Carga e Fator de Demanda A carga pode ser considerada a potência elétrica de cada aparelho elétrico. Para determinar a carga de uma instalação elétrica residencial, deve-se somar a carga prevista para as tomadas de corrente, a potência das lâmpadas e dos equipamentos elétricos. As tomadas de corrente deverão ser consideradas como sendo de 100VA cada, com exceção das tomadas ligadas a um circuito especial que deverá atender: cozinha, copa, área de serviço, lavanderia (com carga de 600VA por tomada, até 3 tomadas, e 100VA por tomada para as excedentes). Para as tomadas de uso especifico deve-se considerar a potência nominal do aparelho a ser alimentado. A carga de iluminação deve ser calculada de acordo com a NBR-5413/92 – Iluminação de Interiores. Entretanto, a titulo de referencia, poderão ser utilizados os valores da tabela a seguir:

Local Carga Mínima de Iluminação (W/m2)

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Incandescente Fluorescente Salas 25 -

Quartos 20 - Escritórios 25 4

Copa 20 4 Cozinha 20 4 Banheiro 10 3

Dependências 10 3 Exemplo: Qual a potência mínima de iluminação incandescente a ser instalada num quarto de 3m de largura e 4m de comprimento? Área do quarto: 3m x 4m = 12m2 Iluminação mínima: 20W/m2 (tabela acima) Potência total de iluminação: 20 x 12 = 240W Obs: Para que cada consumidor possa ter a instalação elétrica dentro dos padrões estabelecidos pela concessionária, é necessário que seja obedecido o critério do FATOR DE DEMANDA (FD), onde se utiliza duas tabelas: A primeira relaciona o consumo em Kilowatts com o FD, para iluminação e tomadas elétricas. A Segunda relaciona a quantidade de circuitos especiais, como chuveiro elétrico, com o fator de demanda. Fatores de demanda para iluminação e tomadas de uso geral (TUG´S)

Fator de demanda para as tomadas de uso especial (TUE´S) em relação ao número de circuitos

Potência (W) Fator de Demanda 1 1,00 0 a 1000 0,86 2 1,00

1001 – 2000 075 3 0,84 2001 – 3000 0,66 4 0,76 3001 – 4000 0,59 5 0,70 4001 – 5000 0,52 6 0,65 5001 – 6000 0,45 7 0,60 6001 – 7000 0,40 8 0,57 7001 – 8000 0,35 9 0,54 8001 – 9000 0,31 10 0,52 9001 – 1000 0,27 11 0,49

Acima de 10000 0,24 12 0,48 13 0,46 14 0,45 15 0,44 16 0,43 17 0,40 18 0,40 19 0,40 20 0,40 21 0,39 22 0,39 23 0,39 24 0,38 25 0,38

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2.4 Divisão de Circuitos e Seção Mínima dos Condutores

A norma NBR 5410/90 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão, determina que os circuitos elétricos de tomada, iluminação e equipamentos de corrente nominal superior a 10A (1270W em 127V) como chuveiros elétricos, fornos, etc. devem ter seus circuitos elétricos independentes. Divide-se uma instalação elétrica em circuitos parciais para facilitar a manutenção, para que a proteção possa melhor dimensionada e para reduzir as quedas de tensão. Sabe-se que o disjuntor (ou fusível) é calculado para toda a carga dói circuito. Ora, se temos um só circuito, teremos um disjuntor de grande capacidade e um pequeno curto-circuito não será percebido por ele. Entretanto, se tivermos vários circuitos, com vários disjuntores de capacidades menores, aquele curto poderá ser percebido por um desses disjuntores que desligará somente o circuito parcial onde estiver ocorrendo um curto-circuito (ver item 4.3). A seção mínima dos condutores deverá ser especificada de acordo com as referencias abaixo:

Iluminação 1,5mm2 Tomadas de correntes em quartos, salas e similares 2,5mm2 Aquecedor de água (boiler) 2,5mm2 Chuveiro elétrico 4,0mm2 Aparelhos de ar condicionado 2,5mm2 Fogões elétricos 6,0mm2

Nos cordões flexíveis para ligação de aparelhos eletrodomésticos, abajures, lustres e aparelhos semelhantes, pode ser usado um condutor de 0,75mm2. Nos circuitos de controle e sinalização (campainha) a bitola do condutor pode ser reduzida até 0,5mm2. Os circuitos deverão partir de um quadro de distribuição, onde serão instalados os dispositivos de proteção (independentes para cada circuito).

Quadro de distribuição de circuitos (QDC) é o centro de distribuição de toda a instalação

elétrica de uma residência.

Modelos de QDC

Seccionador geral Quant. máx. módulos nenhum 18 Bipolar 16 Tripolar 15

Modelo QDC-18

Interruptor DR 15

Seccionador geral Quant. máx. módulos

nenhum 24 Bipolar 22 Tripolar 21

Modelo QDC-24

Interruptor DR 21

Seccionador geral Quant. máx. módulos

nenhum 32 Bipolar 30 Tripolar 29

Modelo QDC-32

Interruptor DR 29

Deverá haver um condutor neutro para cada circuito, não podendo ser o neutro seccionado para instalação de

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proteção ou para qualquer outro fim. O desenho abaixo mostra um circuito elétrico de uma residência com seus pontos de carga.

2.5 Interruptores e Tomadas Como foi explicado anteriormente, todo produto deve estar em conformidade com as normas da ABNT. Para exemplificar, iremos relacionar alguns testes que o interruptor tem que se submeter para comprovar que esta dentro das normas da ABNT e receber a marca de conformidade do Instituto Nacional de Metrologia e Qualidade Industrial – INMETRO.

1) Os organizadores vão reconhecer a fábrica, analisam as máquinas, laboratórios e a equipe técnica. Após aprovarem tudo, iniciam as provas nos produtos.

2) Isolamento e rigidez elétrica: o interruptor tem que resistir a 2000V, sem deixar passar corrente, com resistência superior a mínima aceitável, que é de 5megaohms – NBR nº 6271.

3) Elevação de Temperatura: ligam um condutor apertando um pouco o parafuso do borne do interruptor, durante 1h, passando 35% da corrente nominal e o interruptor não pode aquecer mais de 45°C – NBR nº 6278.

4) Sobrecorrente e durabilidade: primeiro o interruptor tem que resistir a 200 mudanças de posição, ou seja, 100 liga-deslida com tensão 10% e corrente 25% superior a nominal, alem de um fator de potência extramente desfavorável (0.3): segundo, interruptor passa por mais de 40.000 mudanças de posição, com corrente e tensão e tensão nominal, ou seja, 220V e 10A – NBR nº 6269.

5) Resistência mecânica: recebe o impacto de um martelo de 150g a uma altura de 10cm, e o produto não pode apresentar rachadura por onde pudesse ter acesso as partes energizadas do produto – NBR nº 6275.

6) Resistência ao calor: o produto em uma estufa a 100°C, sem umidade, durante uma hora e não pode apresentar deformações – NBR nº 6266.

7) Prova de resistência ao calor anormal ou fogo: em fio incandescente a 850°C, que provoca que provoca fogo é colocado sobre o produto e embaixo deste é colocado um papel de seda a uma altura de 20cm. Retira-se o fio em menos de 30s e o papel de seda são deve inflamar com o gotejamento – NBR nº 6272.

Como podemos observar, o interruptor tem que resistir a 40.000 mudanças de posição (manobras), com

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tensão e corrente nominal, bornes enclausurados, evitando contatos acidentais e a resistência a impactos. Tomadas – 10.000 mudanças de posição (inserção e retirada do

plugue), bornes enclausurados, evitando contatos acidentais, resistência a impactos. Plugues monoblocos – 10.000 mudanças de posição (inserção e retirada da tomada) prensa cabo que não permite que o cabo solte quando puxado. Disjuntor – 20.000 mudanças de posição (manobras), sendo 12.000 com corrente e tensão nominal 8.000 em vazio (sem carga), atuação imediata contra curto-circuito. 2.5.1 Numero de Tomadas por Cômodo Cada cômodo de uma residência deverá ter tantas tomadas quantos forem os aparelhos a serem instalados dentro do mesmo. Uma sala de estar, por exemplo, deve ter tomadas para: televisor, aparelho de som, vídeo, abajures, enceradeira, etc. A norma NBR 5410/90 determina as seguintes quantidades mínimas para instalação de tomadas: 1 tomada por cômodo para área igual, ou menor que 6m2. 1 tomada para cada 5m, ou fração de perímetro, para áreas maiores que 6m2. 1 tomada para cada 3,5m, ou fração de perímetro, para copas, cozinhas, sendo que acima de cada

bancada de 30cm, ou maior, deve ser prevista uma tomada. 1 tomada em subsolos, sótãos, garagens e varandas. 1 tomada junto ao lavatório, em banheiros. Nota: o perímetro de um cômodo, e calculado somando o comprimento de cada lado deste cômodo. 2.6 Esquemas de Ligações As ilustrações a seguir mostram alguns exemplos de instalações elétricas:

Ligação de duas lâmpadas incandescentes

Ligação de duas lâmpadas incandescentes e uma tomada bipolar

O fio neutro deve estar sempre ligado à boquilha da lâmpada, e o fio fase ao interruptor. Esta medida evita que você tome choque quando for tocar a lâmpada, mesmo que o interruptor esteja ligado.

T – Terra F – Fase N – Neutro

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Consideremos um cômodo tem o interruptor ao lado da porta com uma tomada abaixo dele (a 30cm do piso) e uma tomada adicional. O fio fase nunca deve ser ligado à

lâmpada e sim ao interruptor. Isto se faz em obediência à norma (NBR5410) que diz que o neutro nunca deve ser seccionado. Com defeito, se uma instalação em eletrodutos metálicos aterrada houver um curto circuito, ao energizarmos o circuito, a lâmpada permanecerá acesa, mesmo com o interruptor desligado. Este curto circuito pode ocorrer quando ao enfiar os fios na tubulação, o fio raspa na entrada do tubo danificando o isolamento e fazendo o contato e o condutor e o eletroduto. 2.7 “Three Way” (paralelo) e “For Way” (intermediário) Às vezes tem-se a necessidade de controlar uma ou varias lâmpadas de mais de um ponto. Por exemplo, numa escada é bom que haja um interruptor em cada extremidade, ligados à mesma lâmpada, para que possamos acendê-la quando chegarmos e apaga-la quando atingirmos a outra extremidade da escada. Nestes casos utiliza-se um conjunto de interruptores “Three Way” (paralelo) ou em conjunto “Four Way” (intermediário). “Three Way” (paralelo) Esquema de instalação de um sistema “Three Way” para acionamento de uma lâmpada incandescente

“Four Way” (intermediário) É usado quando se deseja usar uma lâmpada, ou conjunto de lâmpadas de mais de dois pontos. Funciona invertendo as ligações entre dois interruptores no sistema “Three Way” que ficam nas extremidades.

Os esquemas representam as ligações de lâmpadas incandescentes

2.8 Cálculo da Corrente total do circuito em função da potência das cargas Como sabemos, a corrente de um aparelho é determinada pela fórmula:

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I = VA / U Para determinarmos a corrente de um circuito, somamos toda a carga ligada ao mesmo (lembre-se que, num circuito

comum, cada tomada corresponde a uma carga de 100VA) e dividirmos pela tensão. Exemplo de calculo de corrente:

Alimentação da rede elétrica: 127V - Lâmpadas: 100 + 60 + 100 + 60 + 60 = 380VA Corrente 11 = 380VA / 127V = 3,0A - Tomadas: 4 x 100 = 400VA Corrente 12 = 400VA / 127V = 3,2A

2.9 Outros Circuitos Em uma instalação residencial podem existir outros circuitos tais como telefone, fax, TV a cabo, interligação de computadores, antenas para televisão, etc. Para execução desses circuitos, deverão ser consultadas as normas e instruções dos concessionários dos serviços, ou dos fabricantes dos aparelhos. Esses circuitos deverão ser instalados com fiação / tubulação diferente dos demais circuitos elétricos. Exercício: Dimensionar a carga de iluminação de uma sala de 4,5m de largura por 6,0m de comprimento. Calcular a corrente dessa carga.

3. Dimensionamento de Condutores 3.1 Tipos de Condutores Todo metal é condutor de corrente de corrente elétrica. Entretanto, alguns conduzem melhor que outros, ou seja, alguns oferecem menor resistência à passagem de corrente elétrica. A resistência de um condutor depende de 4 fatores: material, comprimento, área de seção e temperatura. Onde: Unidade R = Resistência Ω r = Resistividade (varia com o material empregado) Ωmm2/m L = Comprimento do condutor m S = Seção (área) transversal do condutor mm2

Nos metais, a resistividade aumenta com a temperatura, sendo essa variação expressa pela formula: p2 = p1 [1 + αθ2 – θ1)] sendo p2 a resistividade à temperatura θ2 . p1 a resistividade à temperatura θ1 e α1 o coeficiente de temperatura relativo a θ1. normalmente a resistividade é referida a 20°C. A condutividade σ é definida como o inverso da resistividade, sendo medida em siemens por metro (s/m).

)/(1

msP

=σ

Os metais mais usados para condução de energia elétrica são: Prata - utilizada em pastilhas de contato de contatores e reles; Resistividade – 0,016Ωmm2/m a 20°C Cobre – utilizado na fabricação de fios em geral e equipamentos elétricos (chaves, interruptores, tomadas, etc.); Resistividade – cobre duro 0,0179 Ωmm2/m a 20°C cobre recozido 0,0172 Ωmm2/m a 20°C

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Bronze – liga de cobre e estanho, utilizada em equipamentos elétricos e linhas de tração elétrica; Resistividade – bronze silício 0,0246 Ωmm2/m a 20°C

Latão – liga de cobre e zinco, utilizada em aparelhagem elétrica; Resistividade – aproximadamente a mesma do cobre. Alumínio – utilizado na fabricação de condutores para linhas e redes por ser mais leve e de custo mais baixo. Os fios e cabos de alumínio podem ser de: CA – alumínio puro CAA – alumínio enrolado sobre um fio ou cabo de aço (alma de aço) Resistividade – 0,028 Ωmm2/m a 20°C Os fios e cabos utilizados em instalações elétricas podem ser de alumínio ou cobre, com isolação normalmente feita por compostos orgânicos.

De acordo com o tipo de isolante utilizado os condutores podem ser: Características Tipo de Condutor Isolação

Vo / V t PVC / A Cloreto de polivinila 0,6 / 1 70 PVC / B Cloreto de polivinila 12 / 20 70

PE Polietileno Termoplástico 12 / 20 70

EPR Borracha Etileno-Propileno 27 / 35 90

XLPE Polietileno reticulado quimicamente

27 / 35 90

Onde: Vo = tensão entre o condutor e a terra (kV) V = tensão entre condutores (kV) t = temperatura máxima de operação continua (°C) De acordo com a construção, os condutores podem ser formados por um único fio sólido, nas seções menores (até 16mm2), ou por um encordoamento de fios sólidos, formando um cabo. Sobre o condutor assim formado é aplicada uma camada de isolação, seja por termoplásticos como o PVC e o PE, seja por termofixos (vulcanização) como o EPR e o XLPE. È conveniente aqui estabelecer a diferença entre os termos isolação e isolamento. “Isolação” é um termo qualitativo referindo-se ao produto que cobre o condutor “isolamento” é quantitativo, referindo-se à tensão para a qual o condutor foi projetado. Os condutores são construídos em dois tipos: “à prova de tempo” e para instalações embutidas. Os primeiros só podem ser utilizados em instalações aéreas, uma vez que a sua isolação não tem a resistência mecânica necessária para a sua instalação em dutos. Os outros podem ser usados em qualquer situação. A escala de fabricação dos condutores adotada no Brasil é a “serie métrica” onde os condutores são representados pela sua seção transversal (área) em mm2. Normalmente são fabricados condutores de 0,5mm2 a 500mm2 (para transporte de energia). As normas brasileiras só admitem, nas instalações residenciais, o uso de condutores de cobre, salvo para o caso de condutores de aterramento e proteção, que tem especificações próprias. A NBR – 5410/90 prevê em instalações de baixa tensão o uso de condutores isolados, cabos unipolares, cabos multipolares, cabos multiplexados e cabos nus. Um condutor isolado é constituído por um fio ou cabo recoberto apenas por isolação. - Condutores isolados (fios)

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Cabo isolado por borracha

- Condutores isolados (cabos)

Cabo múltiplo blindado com trança metálica Cabo múltiplo blindado com fita de alumínio - Condutores isolados (cabos flexíveis) Um unipolar é constituído, em sua forma mais simples, por um condutor isolado recoberto por uma cobertura (também de material isolante, usada para proteger a isolação. Um cabo multipolar é constituído, em sua forma mais simples, por dois ou mais condutores isolados envolvidos por uma capa interna (de material isolante, que da a forma redonda a seção do cabo) e com uma cobertura, conforme mostramos na ilustrações anteriores. Cabos uni e multipolares (0,6 / 1kV)

3.2 Maneiras de Instalar

A NBR 5410/90 estabelece as maneiras de instalar, permitidas nas instalações elétricas de baixa tensão, como mostra a tabela abaixo:

Ref. Descrição

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1 Condutor isolados, cabos unipolares ou cabo multipolar em eletroduto em parede termicamente isolante.

2 Cabos unipolares ou cabo multipolar embutido(s) diretamente em parede isolante A 3 Condutores isolados, cabos unipolares ou multipolar em eletroduto contido em canaleta fechada.

1 Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente

2 Condutores isolados ou cabos unipolares em calha

3 Condutores isolados ou cabos unipolares em moldura

4 Condutor isolados, cabos unipolares ou cabo multipolar em eletroduto contido em canaleta aberta ou ventilada.

5 Condutores isolados, cabos unipolares ou cabo multipolar em eletroduto embutido em alvenaria.

B

6 Cabos unipolares ou multipolar contido(s) em blocos alveolados

1 Cabos unipolares ou cabo multipolar diretamente fixados em parede ou teto

2 Cabos unipolares ou cabo multipolar embutido(s) diretamente em alvenaria

3 Cabos unipolares ou multipolar em canaleta aberta ou ventilada

4 Cabo multipolar ou eletroduto aparente

C

5 Cabo multipolar em calha

1 Cabos multipolares ou cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo

2 Cabos unipolares ou cabo multipolar enterrado(s) diretamente no solo D 3 Cabos unipolares ou cabo multipolar em canaleta fechada

E - Cabo multipolar ao ar livre

F - Condutores isolados e cabos unipolares agrupados ao ar livre

G - Condutores isolados e cabos unipolares agrupados ao ar livre

H - Cabos multipolares em bandejas não perfuradas ou em prateleiras

J - Cabos multipolares em bandejas

K - Cabos multipolares em bandejas verticais perfuradas

L - Cabos multipolares em escadas para cabos ou em suportes

M - Cabos unipolares em bandejas ou prateleiras

N - Cabos unipolares em bandejas perfuradas

P - Cabos unipolares em bandejas verticais perfuradas

Q - Cabos unipolares em escadas para cabos ou em suportes

A seguir apresentamos as definições e comentários relativos aos componentes das chamadas “linhas elétricas”. Conduto (elétrico) – canalização destinada a conter condutores elétricos. A NBR 5410/90 prevê, nas

instalações elétricas de baixa tensão, o uso de vários tipos de condutos, a saber, (eletrodutos, calhas, molduras, blocos alveolados, canaletas, bandejas, escadas para cabos, poços e galerias).

Linha elétrica – conjunto constituído por um ou mais condutores, com os elementos de sua fixação e

suporte e, se for o caso, de proteção mecânica, destinado a transportar energia elétrica ou a transmitir sinais elétricos. As linhas elétricas podem ser constituídas apenas por condutores com os respectivos elementos de fixação e/ou de suporte, como é o caso de condutores fixados em paredes ou tetos e de condutores fixados sobre isoladores (em postes ou mesmo em paredes ou tetos). Podem também ser constituídos por condutores contidos em condutos.

Eletroduto – elemento de linha elétrica fechada, de seção circular ou não, destinado a conter produtos

elétricos, permitindo tanto a enfiação, como a retirada destes por puxamento. Na pratica o termo se refere tanto ao elemento (tubo), como ao conduto formado por diversos tubos. Os eletrodutos podem ser

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metálicos (aço, alumínio) ou de material isolante (PVC, polietileno, fibra-cimento, ferro, etc.), são usados em linhas elétricas embutidas ou aparentes. Deve ser

evitado o uso do termo conduite.

Os eletrodutos podem ser rígidos, curváveis, transversalmente elásticos ou flexíveis, como definimos a seguir. Eletroduto rígido – eletroduto que não pode ser curvado, a não ser com ajuda mecânica. Eletroduto curvável – eletroduto que pode ser curvado com a mão, usando uma força razoável, mas

sem qualquer outra ajuda. Eletroduto transversalmente elástico – eletroduto curvável que, deformado sob ação de uma força

transversal aplicada durante um curto intervalo de tempo, retoma sua forma original logo após a cessação da força.

Eletroduto flexível – eletroduto curvável que pode ser dobrado com a mão, com uma força razoavelmente reduzida, mas sem a ajuda de um outro meio e que é destinado a ser frequentemente dobrado em serviço.

Numa linha elétrica constituída por condutores contidos em eletrodutos encontra-se alem das curvas (de 45° e 90°), usadas como eletrodutos rígidos, caixas de derivação (também usadas em linhas com calhas e molduras), conduletes, luvas, buchas, arruelas e boxes, como definimos a seguir. Caixa de derivação – caixa (metálica ou isolante) utilizada para passagem e/ou ligação de condutores

entre si e/ou com dispositivos nela instalados, tais como interruptores e tomadas de corrente. Condulete – caixa de derivação usada em linha aparente e dotada de tampa própria. Luva – peça cilíndrica rosqueada internamente, usada em eletrodutos rígidos destinada a unir dois tubos

ou um tubo e uma curva. Bucha – peça de arremate das extremidades dos eletrodutos rígidos, instalada na parte interna da caixa

de derivação, destina-se a evitar danos à isolação dos condutores por eventuais rebarbas, durante o puxamento.

Arruela – peça rosqueada internamente (porca), colocada na parte externa da caixa de derivação, complementando a fixação do eletroduto a caixa.

Box – peça destinada a fixar um eletroduto flexível a uma caixa de derivação ou a um eletroduto rígido. Duto – eletroduto utilizado em linhas subterrâneas. Calha – conduto fechado utilizado em linhas aparentes, com tampas desmontáveis em toda a sua

extensão, para permitir a instalação e a remoção de condutores. As calhas podem ser metálicas (aço, alumínio) ou isolantes (plásticos) suas paredes podem ser maciças ou perfuradas e a tampa pode ser simplesmente encaixada ou fixada com auxilio de ferramenta. Canaleta – conduto com tampas, ao nível do solo, removíveis e instaladas em toda sua extensão,

podendo ser maciças e/ou ventiladas. Bandeja – suporte de cabos constituído por uma base continua com rebordos e sem cobertura, podendo

ou não ser perfurada; é considerada perfurada se a superfície retirada da base for superior a 30% do total.

Escada para cabos – suporte constituído por uma base descontinua, formada por travessas ligadas a duas longarinas longitudinais, sem cobertura. As travessas devem ocupar menos de 10% da área total da base.

As bandejas, bem como as escadas para cabos, são em geral metálicas (aço, alumínio). Os termos “leito de (para) cabos” e “eletrocalha”, ambos não constantes da terminologia oficial, e usado muitas vezes para designar bandejas ou escadas para cabos, devem ser retirados. Poço – conduto vertical formado na estrutura do prédio. 3.3 calculo dos condutores

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A Norma NBR 5410/90 define, para a determinação da seção dos condutores, dois critérios básicos a serem observados:

Limite de condução de corrente; Limite de queda de tensão. Após a analise, observados os dois critérios separadamente, deverá ser adotado o resultado que levou ao condutor de maior seção. Observe que a seção mínima admissível, para instalações prediais, é aquela definida no item 2.4, portanto, caso chegue a um condutor mais fino do que aquele, deverá ser adotado o fio ali indicado. A seção dos condutores só poderá ser inferior a 1,5mm2 nos seguintes casos: Nos cordões flexíveis para a ligação de aparelhos domésticos e aparelhos de iluminação (nas ligações

internas dos lustres), a seção dos condutores poderá ser reduzida, de acordo com a potência exigida, ate 0,75mm2;

Nos circuitos de sinalização e controle (campainhas, etc.) onde poderão ser utilizados condutores de 0,5mm2.

Nos casos de redução da seção, os dispositivos de proteção deverão estar dimensionados de forma a operar (abrir o circuito), no caso de um defeito, antes de causar danos aos condutores. 3.3.1 Limite de Condução de Corrente Quando a circulação de corrente em um condutor, o mesmo se aquece, e o calor gerado é transferido ao ambiente ao redor, dissipando-se. Se o condutor está instalado ao ar livre a dissipação é maior, ou seja, o condutor tenderia a se resfriar mais depressa quando a corrente deixasse de circular pelo mesmo. Se o condutor está instalado em um eletroduto a dissipação é menor. Quando existem vários condutores no mesmo eletroduto, as quantidades de calor, geradas em cada um deles, se somam, aumentando ainda mais a temperatura. Os condutores são fabricados para operar dentro de certos limites de temperatura, a partir dos quais começa a haver uma alteração nas características do isolamento, que deixa de cumprir a sua finalidade. A NBR 5410/90 define que os condutores com isolamento termoplástico, para instalações residenciais, sejam especificados para uma temperatura de trabalho de 70°C (PVC/70°C) e as tabelas de capacidade de condução de corrente são calculadas tomando como base este valor e a temperatura ambiente de 30°C. A tabela seguinte dá a capacidade de condução de corrente para condutores instalados em eletrodutos, condutos, calhas, etc. e ao ar livre ou em instalações expostas.

Limites de Condução de Corrente

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Eletrodutos aparentes ou embutidos em alvenaria, pisos, lajes, paredes

Ao ar livre Seção Nominal mm2

2 condutores carregados

3 condutores carregados

2 condutores carregados

3 condutores carregados

1,0 13,5 12,0 15,0 13,5 1,5 17,5 15,5 22,0 18,5 2,5 24,0 21,0 30,0 25,0 4,0 32,0 28,0 40,0 34,0 6,0 41,0 36,0 51,0 43,0

10,0 57,0 50,0 70,0 60,0 16,0 76,0 68,0 94,0 80,0 25,0 101,0 89,0 115,0 101,0 35,0 125,0 111,0 148,0 126,0 50,0 151,0 134,0 181,0 153,0 70,0 192,0 171,0 232,0 196,0 95,0 232,0 207,0 282,0 238,0

120,0 269,0 239,0 328,0 276,0

Condutores de cobre com isolamento de PVC, temperatura 70°C no condutor Quando o número de condutores instalados no mesmo eletroduto for superior a 3 e/ou a temperatura ambiente for superior a 30°C os valores da tabela de limites de condução de corrente (coluna “2 condutores carregados”) deverão ser multiplicados pelos seguintes fatores de redução indicados:

Temperatura Ambiente (°C) Fator de Redução 35 0,94 40 0,87 45 0,79 50 0,71 55 0,61 60 0,50

Nº de condutores no mesmo conduto Fator de Redução

4 0,65 6 0,55 8 0,50

10 0,50 12 0,45 14 0,45

≥16 0,40 O número de condutores a considerar num circuito é o dos condutores efetivamente percorridos por correntes. Assim temos: 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

31

35A I = = 63,6A 0,55

35A 35A I = = = 80,5A 0,55 x 0,79 0,435

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

Exemplo: Determinar o condutor capaz de transportar, com segurança, uma corrente de 35 A nos três casos indicados a seguir: a - dois condutores instalados em eletroduto e temperatura ambiente de 30º C; b - seis condutores instalados em eletroduto e temperatura ambiente de 30º C; c – seis condutores instalados em eletroduto e temperatura ambiente de 45°C.

a – 35A – 2 condutores no eletroduto – 30°C Trata-se de aplicação direta da tabela da pagina 28, assim, consultando a primeira coluna “2 condutores carregados”, verifica-se que o fio de 6mm2 é suficiente. b – 35A – 6 condutores no eletrodo a 30°C; neste caso deve ser aplicado o fator de redução correspondente ao número de condutores, o que se faz dividindo a corrente a ser transportada pelo fator de redução considerado:

6 condutores fat. red. = 0,55

Consultando agora a mesma tabela, verifica-se que é necessária a utilização do fio de 16mm2 (poderia ser feita também a multiplicação do fator de redução pelos valores tabelados, ate se obter um número compatível com a corrente a ser transportada, entretanto, este método é mais trabalhoso);

c – 35A – 6 condutores no eletroduto – 45°C:

6 condutores fat. red. = 0,55 45°C fat. red. = 0,79

Consultando agora a tabela, ainda na mesma coluna verifica-se que o condutor apropriado é o de 25mm2. Ao final deste volume encontra-se uma tabela para condutores em eletrodutos, na qual já foram considerados os fatores de redução relacionados ao número de condutores. 3.3.2 Limite de Queda de Tensão

32

U de entrada – U na carga x 100% ∆U (%) =

U de entrada

Como vimos no inicio deste capitulo, todo condutor tem certa resistência e quando circula corrente por uma

resistência há uma dissipação de potência em forma de calor e, consequentemente, uma queda de tensão no condutor. Se em um circuito alimentado por uma tensão V tiver um trecho (A-B), onde o condutor for mais fino que o traçado total, haverá uma queda de tensão neste trecho. Observe a ilustração

Segundo a lei de Ohm, a queda de tensão no trecho A – B é dada por:

UAB = ∆U = RI A potencia dissipada (perda de potencia) no trecho A – B é:

WAB = ∆UI = (RI)I WAB = ∆W = RI2

Onde a tensão aplicada à carga será igual a U = ∆U. como a potência é determinada pelo produto de corrente pela tensão aplicada, teremos na carga:

W = (U - ∆U)I Ou seja, um valor menor que a potencia obtida, se não houvesse a queda de tensão ∆U. Exemplo numérico: Consideraremos o mesmo circuito anterior, com dois aspectos: O primeiro com o fio mais fino (resistência R = 1Ohm); o segundo com todos os condutores de seção grossa (sem resistência). A tensão aplicada é U = 100V e a corrente I = 10A. 1 - com condutor fino: 2 – com condutor grosso: ∆U = RI Como o condutor grosso praticamente não tem resistência, ∆U = 1 x 10 não há queda de tensão (∆U) e, portanto, perda de potência ∆U = 10V (∆W). A potência na carga será então: ∆W = RI2 W = UI ∆W = 1 x (10)2 W = 100 x 10 ∆W = 100W W = 1000W W = (U - ∆U)I W = (100 – 10)10 W = 90 x 10 W = 900W A resistência dos condutores depende de uma serie de fatores, tais como, qualidade do material, espessura do fio, temperatura de trabalho, freqüência da rede, etc. Na tabela, anexa, de características dos condutores, encontra-se os valores de resistência dos tipos mais comuns de condutores utilizados em instalações prediais. Queda de Tensão Percentual A queda de tensão é, normalmente, expressa em percentagem (%) e seu valor é calculado da seguinte maneira: No exemplo anterior tinha-se:

V (tensão) A B

33

100 – 90 x 100 ∆U (%) = = 10% 100

U de entrada = 100V ∆U na carga = 10V U na carga = 1000 – 10 = 90V

A queda de tensão: A NBR 5410/90 determina que a queda de tensão entre a origem de uma instalação e qualquer ponto de utilização não deve ser maior que 4% para as instalações alimentadas diretamente por um ramal de baixa tensão a partir de uma rede de distribuição pública de baixa tensão. Esses 4% de queda de tensão admissíveis serão assim distribuídos: Ate o medidor de energia: 1% Do medidor ate o quadro de distribuição dos circuitos (QDC): 1,0% A partir do QDC: 2,0% O calculo da queda de tensão através dos dados do circuito é relativamente complexo, envolvendo fatores que nem sempre estão definidos no mesmo. Para maior facilidade foram organizadas tabelas que, para uma dada tensão aplicada ao circuito (U de entrada) e considerando-se a queda de tensão admissível (%), dão os valores do momento elétrico para cada condutor. Momento elétrico (Me) é igual ao produto da corrente (A) que passa pelo condutor, pela distancia, (m) desde o ponto de entrada de energia ate o final do circuito: Me = A.m As tabelas a seguir foram calculadas para condutores com isolamento em PVC/70°C. para instalações elétricas e em eletrodutos.

Momento elétrico (A.m) – Condutores em instalações aéreas 127V – monofásico 220V – monofásico 220V – trifásico Condutor

(mm2) 1% 2% 4% 1% 2% 4% 1% 2% 4% 1 37 74 149 65 130 259 75 150 299

1,5 55 110 221 96 192 383 111 222 443 2,5 91 182 363 157 314 628 179 358 715 4 141 282 564 244 488 977 282 564 1127 6 218 436 871 357 714 1427 412 824 1648

10 332 664 1327 574 1148 2297 666 1332 2664 16 498 996 1992 863 1726 3451 995 1990 3981 25 726 1452 2903 1257 2514 5028 1457 2914 5828 35 941 1882 3763 1630 3260 6519 1880 3760 7521 50 1176 2352 4704 2037 4074 8148 2340 4680 9361 70 1494 2988 5976 2588 5176 10353 3014 6028 12055 95 1841 3682 7363 3188 6376 12753 3667 7334 14667

Momento elétrico (A.m) – Condutores em eletrodutos

127V – monofásico 220V – monofásico 220V – trifásico Condutor (mm2) 1% 2% 4% 1% 2% 4% 1% 2% 4%

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2600 x 4 ∆V% = = 3,90% 2664

1 37 74 149 65 130 259 76 152 304 1,5 55 110 221 96 192 383 110 220 440 2,5 91 182 363 157 314 628 183 366 733 4 146 292 584 253 506 1012 293 586 1173 6 219 438 876 379 758 1517 431 862 1725

10 363 726 1451 395 790 1581 733 1466 2933 16 552 1104 2208 957 1914 3867 1128 2256 4513 25 847 1694 3386 1467 2934 5867 1732 3464 6929 35 1146 2292 4586 2000 4000 8000 2316 4632 9263 50 1530 3060 6121 2651 5302 10603 3056 6112 12223 70 2082 4164 8328 3607 7214 14427 4151 8302 16604 95 2702 5404 10809 4681 9362 18724 5366 10732 21464

Exemplo de utilização das tabelas de momentos elétricos: A – determinar a bitola dos condutores aéreos a serem ligados a uma carga trifásica situada a 130m de distancia e cuja corrente é de 20A, sabendo-se que a tensão do circuito é de 220V e a queda de tensão não pode ultrapassar a 4%. Solução: O momento elétrico neste caso é: 20A x 130m = 2600A.m Consultando a tabela de “condutores em instalações aéreas” na coluna referente a circuitos trifásicos, 220V e 4% de queda de tensão, verifica-se: Fio de 6mm2 – momento elétrico = 1648A.m Fio de 10mm2 – momento elétrico = 2664A.m O valor calculado (2600A.m) esta situado entre estes dois, o que nos obriga a escolher o condutor mais grosso, ou seja, o fio de 10mm2. B – determinar a queda de tensão percentual que realmente ocorre no caso acima. Solução: Como o momento elétrico calculado (2600A.m) é menor que o do circuito utilizado (2664A.m) a queda de tensão será menor e, para determinar o seu valor, basta realizar uma regra de três: Me do cond. 2664A.m V% = 4% Me calculado 2600A.m V% = ? 3.4 Exemplos de Cálculos de Condutores

35

W 6700 I = I = = 52.8A U 127

M = A x m M = 52.8 x 5 = 264 Ampéres x metros

∆U = 2% Carga: 14kW = 14000W c 10m

W 14000 I = I = = 36.8A √3 x U √3 x 200

Como foi explicado no irem 3.2, “deverá sempre ser adotado o resultado que levar o condutor de maior seção”. Assim, para o dimensionamento de condutores de um circuito, deve

ser determinada a corrente (A) que circulara pelo mesmo, e o seu momento elétrico (A.m). Consultando as tabelas de “limites de condução de corrente” e “momentos elétricos”, escolhem-se os condutores que deverão ser utilizados. Os exemplos que se seguem, explica de maneira mais clara o processo de calculo: Exemplo 1: Uma residência, com carga a seguir, deverá ser alimentada através de uma rede monofásica de 127V. Dimensionar e escolher os condutores para o ramal aéreo de 5m. Carga da residência: RAMAL 1 chuveiro: 4400W 10 lâmpadas de 60W 600W 1 ferro elétrico: 1000W 5m 1 TV: 100W Outros: 600W Total: 6700W Calculo da corrente: Calculo do momento elétrico: Consultando a tabela de momentos elétricos (127V – 1%), verifica-se que o fio indicado é o de 10mm2. Consultando a tabela de limites de condução de corrente, verifica-se que a corrente máxima admissível para o fio de 10mnm2, em instalação ao ar livre (2 condutores carregados) é de 70A, portanto, superior a 52.8A, que é a corrente que a instalação irá apresentar, calculada acima. Desta forma, o fio 10mm2 satisfaz perfeitamente. Resposta: 10m de fio de 10mm2, com isolamento a prova de tempo.

Exemplo 2:

Uma instalação de carga trifásica, de 14kW, 220V, deve ser ligada a partir do QDC, por um alimentador situado a 10m de distancia, devendo a fiação ser instalada em um eletroduto. Dimensionar os condutores. Calculo da corrente: Calculo do momento elétrico:

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ALIM. C 18m

M = A x m M = 36.8 x

10 = 368 Ampéres x metros

Consultando a tabela “condutores em eletrodutos” do momento elétrico, verificamos que o fio indicado é o de 4,0mm2. Entretanto, pela tabela de limites de condução de corrente, a corrente máxima admissível para o fio de 4,0mm2 instalado em eletroduto é de 28A. Para a corrente calculada (36.8A) deveremos utilizar o fio de 10mm2, cuja corrente máxima admissível é de 50A. Resposta: 30m de fio de 10mm2. Exercícios 1 – Determinar o condutor capaz de transportar ema corrente de 50A nos 3 casos a seguir: a) dois condutores instalados em eletroduto e temperatura ambiente 30°C; b) oito condutores instalados em eletroduto e temperatura ambiente 30°C; c) oito condutores instalados em eletroduto e temperatura ambiente 40°C. 2 – Determinar a bitola dos condutores aéreos a serem ligados a uma carga trifásica localizada a 80m de distancia e cuja corrente é de 15A. Sabe-se que a tensão é de 220V e a queda de tensão não pode ultrapassar 4%. a) determinar a queda de tensão que realmente ocorre no caso acima. 3 – Dimensionar os condutores que deverão atender uma instalação com uma carga trifásica de 20kW, 220V. A carga deverá ser ligada a um alimentador situado a 18m de distancia devendo a fiação ser instalada em eletroduto. Queda de tensão máxima de 1%.

4. Proteção dos Circuitos Elétricos Uma instalação elétrica esta sujeita a acidentes de toda natureza e, para tanto, é necessária a existência de um sistema de proteção, a fim de danos maiores. A Norma NBR 5410/90 estabelece os critérios básicos para proceder na determinação da proteção a ser utilizada em uma instalação, proteção esta que pode ser do circuito (sobrecargas, curto – circuitos) ou de terceiros (incêndios, choques elétricos). 4.1 Elementos Básicos Para um funcionamento eficiente dos dispositivos de proteção, dois elementos básicos da instalação devem ser bem dimensionados e distribuídos: O neutro; O aterramento. 4.1.1 O Neutro

37

O condutor neutro é o elemento do circuito que estabelece o equilíbrio de todo o sistema, assim, o mesmo não poderá ser seccionado por chaves, fusíveis ou de qualquer outra

forma. A figura acima mostra a conexão correta do neutro e da fase em interruptores O neutro, como sabemos, é aterrado. Se a tubulação for metálica e aterrada, haverá um ponto comum

entre a tubulação e o condutor neutro. Se houver uma passagem de corrente (fio desencapado) entre o condutor e a tubulação, conforme o indicado em A, quando desligarmos a lâmpada, o circuito se fará entre os pontos A, B e C, mantendo-a acesa.

Devera haver um condutor neutro para cada circuito parcial, partindo do quadro de distribuição. 4.1.2 O Aterramento Denomina-se aterramento a ligação intencional com a terra, isto é, com a massa condutora da Terra. Todo equipamento elétrico devera, por razões de segurança, ter o seu corpo aterrado. Também as instalações (eletrodutos metálicos, caixas, quadros de derivação, etc.) deverão ser bem aterradas. Isto é necessário porque poderá haver circulação de corrente entre a parte elétrica e a parte mecânica do aparelho (o caso mais comum é o do fio desencapado encostado na estrutura). Estando o aparelho aterrado esta corrente será desviada para a terra e poderá operar o dispositivo de proteção do circuito, mas se o aparelho não estiver aterrado, o caminho mais fácil para esta corrente poderá ser o corpo do próprio operador, causando danos às vezes irreparáveis. Dois são os tipos de aterramento a considerar: O aterramento do sistema ou aterramento por questões funcionais; O aterramento do equipamento ou aterramento por questão de proteção. Um sistema aterrado possui o neutro ou outro condutor intencionalmente ligado a terra, diretamente ou através de uma impedância (resistência ou reatância). O aterramento de um equipamento de uma instalação elétrica consiste na ligação a terra, através dos condutores de proteção, de todas as massas (condutos metálicos, armações de cabos, carcaças de motores, caixas metálicas de equipamentos, etc.) e dos elementos condutores estranhos a instalação. Algumas maquinas elétricas portáteis vem com uma tomada de 3 pinos (um para aterramento), sendo comum colocar um adaptador que elimina o pino de aterramento. Isto não deve ser feito porque o aterramento, como foi dito anteriormente, evita que o operador venha a se acidentar quando utilizar o aparelho. Os aterramentos são efetuados com eletrodos de aterramento que podem ser: hastes, perfis, barras, cabos nus, fitas, etc. O termo eletrodo refere-se sempre ao condutor ou ao conjunto de condutores em contato com a terra e, portanto, abrange desde uma simples haste isolada até uma completa “malha de aterramento”, constituída pela associação de hastes com cabos. O “padrão” devera ser aterrado através de haste de terra de comprimento não inferior a 2,4m observadas as instruções da Norma ND – 5.1 – “Fornecimento em Tensão Secundária – Rede de Distribuição Aérea”.

38

Ponto de baixa isolação

4.2 Distúrbios nas Instalações Elétricas

Os principais distúrbios de natureza elétrica que podem ocorrer em uma instalação são: Fugas de corrente, perdas e sobrecargas; Curto – circuito 4.2.1 Fugas de corrente – Perdas – Sobrecarga A seta indica um ponto do circuito onde existe um mau isolamento. Fugas de corrente: Se numa instalação uma fase estiver mal isolada e fizer contato com a terra (a tubulação, por exemplo), por esse ponto fluirá uma corrente de fuga que poderá causar problemas a instalação. Se, por exemplo, numa instalação tivermos uma fuga de corrente entre a proteção e a carga, a corrente de fuga se somara a corrente de carga e poderá fazer com que a proteção atue, desligando o circuito. Para verificarmos se existem fugas de corrente em uma instalação devemos desligar todos os equipamentos elétricos ligados ao circuito e verificar se circula, ainda, alguma corrente (isto pode ser feito através do próprio medidor de energia). Verifique se o disco do medidor continua girando. Se estiver, é porque existe fuga de corrente na instalação elétrica. Procedendo desta maneira e desligando os circuitos parciais gradualmente, conseguimos determinar em qual circuito e em que ponto esta acontecendo a fuga. Uma das causas mais comuns de fugas são as emendas, por isso não se deve passar em uma tubulação fios emendados, as emendas deverão ser feitas nas caixas próprias e deverão ser isoladas. Também deverão ser verificados os bornes de ligação dos aparelhos e equipamentos, para evitar a possibilidade de contato com partes metálicas. Perdas: As perdas de energia se caracterizam por só surgirem quando há carga ligada ao circuito, ou seja, quando há circulação de corrente. Assim, quando circula por um condutor uma corrente, o mesmo aquece e o calor despendido por ele será a perda, que é igual a R x I2 (R = resistência ao condutor). Quando a queda de tensão R x I for superior ao limite admissível, deve-se redimensionar o condutor para evitar que a perda assim provocada tenha valor significativo. Quando os terminais de um aparelho não estiverem firmemente ligados ao circuito, poderá haver um faiscamento, com conseqüente produção de calor e, portanto, perda de energia. Sobrecarga: Se ligarmos a um circuito cargas acima do limite para o qual o mesmo foi dimensionado, a sobrecorrente que circulara, produzira perdas e danificara os equipamentos (interruptores, tomadas, etc.) existentes e, se a proteção não estiver bem dimensionada poderá criar problemas como perdas de energia, queda de tensão, mal funcionamento dos aparelhos ligados ao circuito. A solução, neste caso, seria: ou retirar as cargas em excesso ou redimensionar o circuito. 4.2.2 Curto – Circuito O curto – circuito é como o próprio nome indica um caminho mais curto (ou mais fácil) para a corrente elétrica.

Proteção Carga

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Na primeira figura a corrente que circulava pela carga, passa a circular pelo ponto onde houve o curto – circuito; na segunda figura, a corrente que circulava pelas duas lâmpadas colocadas em serie, passa somente a circular somente pela segunda lâmpada, como indicam as setas. Em ambos os casos, a corrente passou a circular pelo caminho de menor resistência. Corrente curto – circuito A corrente de um circuito é determinada pela expressão I = U / R, assim a corrente de curto – circuito tem o seu valor limitado pela resistência do circuito por onde ela passa (resistência dos condutores, resistências dos contatos e das conexões, etc.). No circuito da figura anterior, se a instalação fosse feita com fio de 0,5mm2, cuja resistência é igual a 27,8Ω/km, tem-se: Icc = U / R R do fio: 27,8 Ω/km Comprimento do circuito: 2 x 5m = 10m Resistência total do circuito: 27,8 Ω/km x 10m / 1000 = 0,278 Ω Corrente de curto – circuito: Icc = 127V / 0,278 Ω = 457A Esse valor de curto – circuito para o cabo de 0,5mm2 implica na sua fusão com os riscos de incêndio. Deve-se observar que os efeitos elétricos de um curto – circuito só atinge a região entre o local do curto e a fonte de energia. Assim, um curto – circuito na rede de distribuição da rua, não atinge a instalação elétrica do consumidor. Para se evitar a possibilidade de curto – circuito deve-se manter a instalação sempre em bom estado, evitando-se emendas malfeitas, ligações frouxas, etc. Também, o dispositivo de proteção deverá estar bem dimensionado, a fim de, quando ocorrer o curto – circuito, ser desligada a energia elétrica. 4.3 Equipamento de Proteção Os equipamentos de proteção normalmente utilizados em instalações elétricas residenciais são seccionadores (chave faca) com fusíveis e disjuntores, pois, quando utilizados corretamente protegem a instalação contra curto – circuito e sobrecorrente. Quando acontece um curto – circuito, os fusíveis acoplados a uma chave faca “queimam” necessitando serem substituídos. No caso de ser um disjuntor, acontece apenas o desarme e para religá-lo basta acionar a alavanca. Assim, a utilização dos disjuntores é muito mais eficiente. No padrão de entrada a CEMIG só permite a utilização de disjuntores. - Fusíveis São elementos de proteção contra curto – circuitos. O elemento fusível é constituído de um material mais fraco do que o circuito onde o mesmo esta ligado e quando ocorre o curto – circuito a corrente circulante provoca o aquecimento e consequentemente, a fusão do elemento fusível interrompendo o circuito. Se

Carga V

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Acionador

Componentes de um disjuntor de proteção

- Contato fixo - Contato móvel - Corpo ou encapsulamento isolante - Mola - Trava

lançarmos em um gráfico o tempo que o fusível gasta para abrir um circuito para determinados valores de corrente, teremos a curva “Tempo x Corrente” do mesmo. Os

fabricantes de fusíveis fornecem estas curvas, em catálogos de seus produtos, de tal maneira que podemos especificar a proteção de um circuito através das mesmas. - Disjuntores São dispositivos “termomagnéticos” que fazem a proteção de uma instalação contra um curto – circuito e contra sobrecargas. O disjuntor pode ser dividido em duas partes: a) disparador térmico – consiste em uma lâmpada bimetálica (dois metais de coeficientes de dilatação diferentes), que ao ser percorrida por uma corrente elevada aquece e entorta, destravando a alavanca do contato móvel, que é puxado pela mola, desligando o circuito. b) disparador magnético – é formado por uma bobina intercalada ao circuito, que ao ser percorrida por uma corrente, atrai a trava, liberando a alavanca do contato móvel. A combinação dos disparadores protege o circuito 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). Uma das vantagens evidentes do disjuntor sobre o fusível é a durabilidade (quando o mesmo opera, desligando o circuito, basta liga-lo novamente). Em contrapartida o seu preço é mais elevado que o do fusível. As curvas “tempo x corrente” dos disjuntores são semelhantes as dos fusíveis e também são fornecidas pelo fabricante. Características de atuação com partida a frio a uma temperatura ambiente de θ a = 20°C. Disjuntores de 10 a 60A. Características de atuação com partida a frio a uma temperatura ambiente de θ a = 40°C. Disjuntores de 70 a 100A. I = corrente efetiva IN = corrente nominal do disjuntor Observações: Os fusíveis e disjuntores deverão ser instalados em painéis, de tal forma que se possa identificar

rapidamente qual o equipamento desligado; Os fusíveis queimados deverão ser substituídos por outros iguais e nunca “consertados”. Isso porque se o

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fusível for substituído por outro de capacidade maior, poderá causar danos ao circuito que ele esta protegendo;

Nos dispositivos porta – fusíveis só poderão ser colocados os fusíveis de capacidade recomendada e nunca de capacidade superior.

4.3.1 Dimensionamento da Proteção Numa instalação, os dispositivos de proteção (disjuntores, fusíveis, etc.) têm por finalidade principal proteger os condutores dos respectivos circuitos contra sobrecargas (correntes de sobrecarga e correntes de curto – circuito) e, por extensão, os equipamentos de utilização ligados ao circuito. Nessas condições, tais dispositivos devem ser dimensionados de acordo com os dispositivos e condutores a proteger. 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 no fornecimento geral de energia. Assim, não poderemos ter no quadro de distribuição de um circuito de uma residência disjuntores de 50A, se o disjuntor geral instalado no “padrão” for de 40A. Nas instalações residenciais são usados em geral disjuntores em caixa moldada, calibrados a 20 ou 40°C, instalados em quadro de distribuição. Neles a temperatura ambiente (interna) é geralmente superior a do local onde estão instalados os condutores; como regra básica admiti-se uma diferença de 10°C. Assim, se os condutores forem considerados a 30°C, o quadro será considerado a 40°C. A tabela a seguir da as correntes nominais dos disjuntores que atendem à NBR 5361 em função de temperatura ambiente. A tabela abaixo nos informa, por exemplo, que um disjuntor unipolar de 30A, que é calibrado a 20°C, se instalado num quadro a 40°C atuará a partir de 27A. Por outro lado, um disjuntor tripolar de 70A, que é calibrado a 40°C, se instalado num quadro de 30°C, atuará a partir de 72,8A e se instalado num quadro a 50°C, a partir de 67,9A.

Correntes Nominais em Função da Temperatura Ambiente Temperatura

Ambiente (°C) 20 30 40 50

Unipolar Multipolar Unipolar Multipolar Unipolar Multipolar Unipolar Multipolar 10 9,5 9,6 9,0 9,2 8,5 8,8 15 14,3 14,4 13,5 13,8 12,8 13,2 20 19,0 19,2 18,0 18,4 17,0 17,6 25 23,8 24,0 22,5 23,0 21,3 22,0 30 28,5 28,8 27,0 27,6 25,5 26,4 35 33,3 33,6 31,5 32,2 29,8 30,8 40 38,0 38,4 36,0 36,8 34,0 35,2 50 47,5 48,0 45,0 46,0 42,5 44,0 60 57,0 57,6 54,0 55,2 51,0 52,8

77 74,9 73,5 72,8 70 67,2 67,9 - 96,3 - 93,6 90 - 87,3

Correntes Nominais, In

(A)

- 107 - 104,0 100 - 97,0 Observações: os disjuntores de 10 a 60A são referidos a temperatura de 20°C e os de 70 a 100A são referidos a 40°C. 4.4 Dispositivo Diferencial Residual Ao fazermos uma instalação elétrica interna, esta deverá esta de acordo com as normas da ABNT, além do profissional estar ciente das suas responsabilidades. Eletricidade não se vê, apenas sentimos e isto é o que a torna perigosa, se não obedecermos a essas normas. A qualidade da instalação é fundamental, proporcionando segurança e conforto para o usuário. Abordaremos

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alguns conceitos para facilitar o entendimento das definições apresentadas neste capitulo.

4.4.1 Contato Direto Entende-se por contato direto o contato acidental, seja por falha do isolamento, por ruptura ou remoção indevida de partes isolantes, ou por atitude imprudente de uma pessoa com uma parte elétrica normalmente energizada (parte viva). Exemplo: uma pessoa em contato com um fio energizado e desencapado. 4.4.2 Contato Indireto É o contato entre uma pessoa e uma parte metálica de uma instalação ou de um componente normalmente sem tensão, mas que pode ficar energizada por falha de isolamento ou por uma falha interna (curto). É perigoso, em particular, porque o usuário não suspeita de energização acidental e não esta em condições de evitar um acidente. Exemplo: encostar-se à carcaça de uma maquina de lavar. 4.4.3 Fuga de Corrente Vamos imaginar a parte hidráulica de uma residência, que é composta por encanamentos, joelhos, derivações, torneiras, etc. Em condições normais a água circulará pelos canos ate a torneira, mas se ocorrer um vazamento, um pouco de água se perderá pelo caminho, ou seja, ocorrerá uma fuga de água do encanamento. Podemos fazer uma analogia com o circuito elétrico e concluir que a fuga de corrente é uma perda de energia devido a uma falha no isolamento da instalação ou por uma falha interna nos equipamentos. Esta fuga de corrente é prejudicial porque pode causar curto – circuitos, perda desnecessária de energia, choque elétrico e incêndios. O efeito do choque elétrico nas pessoas e animais pode causar conseqüências graves e irreversíveis, como parada cardíaca e respiratória. Causa o efeito tetanização, onde os músculos se contraem e as pessoas ou animais ficam “agarrados” não conseguindo se soltar. Podemos verificar que se uma pessoa for vitima de um choque de 50mA em 2s, estará sujeita a efeitos fisiológicos irreversíveis, como fibrilação cardíaca e parada respiratória (Conforme Zona 4). Na NBR 5410/90 foi destacada e ampliada e proteção contra choques elétricos, com o objetivo de tornar cada vez mais seguras e confiáveis às instalações elétricas de baixa tensão. A proteção contra choques elétricos poderá ser feita através de DISPOSITIVOS DIFERENCIAIS RESIDUAIS – DR. Mas, afinal, o que é um DR? Dispositivos Diferenciais Residuais são equipamentos que garantem a qualidade da instalação, pois tais dispositivos não admitem correntes de fugas excessivas, o que por outro lado, contribui pela redução das perdas, para a conservação da energia das instalações. Os DR’s podem ser de acordo com as funções: Disjuntores Diferenciais Residuais e Interruptores Diferenciais Residuais É importante saber que ambos exercem também a função de comando e de proteção. DISJUNTORES RESIDUAIS DIFERENCIAIS (DDR) São dispositivos que protegem contra sobrecargas, curtos – circuitos, fugas de corrente, choque elétrico e incêndios de origem elétrica, salvando vidas. Esses equipamentos possuem disjuntores acoplados ao Diferencial, portanto fazem também a proteção das instalações. INTERRUPTORES DIFERENCIAIS RESIDUAIS (IDR)

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São destinados somente á proteção contra fugas de corrente, choques elétricos e incêndio de origem elétrica,

salvando vidas. Não possuem Disjuntores acoplados. Ao utilizá-lo é necessária a instalação de disjuntores em serie. Para verificar se o dispositivo esta instalado e em perfeito funcionamento, acione o botão “teste”. Os DR’s e IDR’s podem ser instalados conforme configurações abaixo: Proteção de aparelhos: O neutro passa por dentro dos DR’s se o condutor de proteção (PE) não passa pelo equipamento. O condutor PE não é seccionado. Devemos estar atentos para algumas observações na instalação para o correto funcionamento. Atenção: em nenhum caso interligar o terra ao neutro após o DR. Torneiras elétricas ou chuveiros com carcaça metálica e resistência nua, apresentam geralmente fugas

de corrente elevadas que não permitem que o DISPOSITIVO DIFERENCIAL RESIDUAL fique ligado. Isto significa que estes equipamentos de resistência nua, representem um risco a segurança do usuário e devem ser substituídos por um com carcaça plástica ou com resistência blindada, ou seja, utilizar o DR apenas com chuveiros de carcaça de plástico ou resistência blindada. Banheiras de hidromassagem – devem utilizar os DR’s nos aquecedores com resistência blindada. Nas instalações já existentes podemos instalar já nos quadros de distribuição tanto o DDR quanto o IDR,

ligado aos disjuntores conforme configuração da tabela passada. É bom lembrar que o quadro de distribuição normalmente está com sua capacidade física quase no limite, não sobrando espaço físico. Portanto, o IDR, por ter uma dimensão menor, é o mais viável. Os DR’s ocupam normalmente no quadro de distribuição um espaço de três disjuntores, ou de um disjuntor tripolar (DR com sensibilidade de 30mA). Existem disjuntores diferenciais residuais que ocupam um espaço de 5 disjuntores. Ele deve ser instalado no quadro de distribuição de circuitos, no lugar da chave geral ou em serie com a mesma. Nesta situação, se houver qualquer problema de fuga de corrente, o DDR ou IDR atuam, desligando todo o circuito, não há seletividade. Para obter seletividade, deve-se colocar um DDR ou IDR para cada circuito. Nas instalações a projetar (não executadas), pode-se fazer uma seletividade nos circuitos mais críticos, como por exemplos: circuitos do chuveiro, da área de serviço, cozinha, e banheiras de hidromassagem, etc. Projeta-se um quadro maior e instala-se um DR para cada circuito escolhido. Obs.: o mais utilizado é um DR para todos os circuitos. Para a instalação dos DR’s é necessário que exista um aterramento na instalação e o fio terra não passe pelo equipamento (ao contrario do neutro), conforme a configuração dada no item anterior. As sensibilidades dos DR’s são de 30mA, 300mA e 500mA. Os de 30mA são chamados de alta sensibilidade e protegem as pessoas e animais contra choques elétricos, além de proteger contra incêndios de origem elétrica, trazendo segurança e economia para o usuário. Já as sensibilidades de 300mA e 500mA, protegem as instalações contra fugas de correntes excessivas e incêndios de origem elétrica trazendo economia para o usuário, estes DR’s ocupam um espaço de 8 disjuntores no quadro de distribuição. Para calcular qual o DDR a ser utilizado, é só verificar a corrente total do circuito. Por exemplo:

1) quadro geral (somatório das correntes de todos os circuitos) com 60A = DDR de 60A 2) chuveiro 35A = DDR de 35A 3) se tivermos uma corrente de 50A, pois o IDR protege apenas contra fugas de corrente. A proteção

contra sobrecargas e curto – circuitos, fica por conta do disjuntor.

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Enfim, o DDR e o IDR são equipamentos de suma importância que devem estar sempre presentes na instalação elétrica, conforme a NBR 5410/90, para garantir a

qualidade e segurança, controlando o isolamento da instalação, impedindo o desperdício de energia por fuga excessiva de corrente e salvando vidas. Exercícios: 1) Calcular a corrente do circuito que deverá alimentar 3 tomadas especiais de 600VA e 1 tomada de 100VA em uma cozinha. Dimensionar a proteção a ser utilizada sabendo-se que a tensão é de 127V. 2) Dimensionar a proteção necessária para proteger um circuito elétrico dos seguintes elementos: Quarto 2 tomadas de 100VA

1 ponto de luz de 150VA Sala de TV 2 tomadas de 100VA

1 ponto de luz de 180VA Corredor 1 tomada de 100VA

1 ponto de luz de 60VA A tensão é de 127V

5. Projeto de Instalações elétricas prediais e residenciais 5.1 Importância do Projeto Quando executamos um trabalho qualquer é necessário que antes tenhamos verificado o que fazer e como fazer, a fim de que no momento da execução não venhamos a ter duvidas. Assim, antes de executar uma instalação elétrica, devemos fazer um projeto detalhado da mesma, onde conste: a localização dos equipamentos (proteção, interruptores, tomadas, etc.); os condutores e eletrodutos a serem usados, devidamente dimensionados; os circuitos especiais como antenas para TV, instalação de telefones: enfim, todos os detalhes para que, uma vez pronta a instalação, ela venha a funcionar perfeitamente, atendendo a todas as necessidades para as quais foi especificada. Projetar uma instalação elétrica de uma edificação predial ou industrial consiste em: · Quantificar e determinar os tipos e localizar os pontos de utilização de energia elétrica; · Dimensionar, definir o tipo e o caminhamento dos condutores e condutos; · Dimensionar, definir o tipo e a localização dos dispositivos de proteção, de comando, de medição de energia elétrica e demais acessórios. Partes componentes de um projeto elétrico: O projeto é a representação escrita da instalação e deve conter no mínimo: · Plantas; · Esquemas (unifilares e outros que se façam necessários); · Detalhes de montagem, quando necessários; · Memorial descritivo; · Memória de cálculo (dimensionamento de condutores, condutos e proteções); · ART. Atestado de Responsabilidade técnica 5.2 O Traçado do Diagrama – Convenções Para facilitar o entendimento do projeto, é necessário traçar-se um diagrama com a disposição física dos elementos da instalação. Neste diagrama deverão ser anotados todos os detalhes necessários a perfeita execução do mesmo, utilizando-se as convenções definidas pela NBR 5410. 5.3 Exemplo de Projeto

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Para que possamos visualizar melhor, vamos projetar a instalação da residência com os seguintes cômodos e

respectivas dimensões: Nome do cômodo Quantidade

Sala 01 Cozinha 01 Quartos 03

Banheiro social 01 Banheiro suite 01

Depósito 01 Garagem 01

Área de serviço 01 Exercício: Esboçar a planta baixa da residência de acordo com a divisão apresentada, utilizando as medidas na escala 1:1 A partir da planta baixa de uma residência, devemos adotar os seguintes procedimentos: calcular o perímetro e a área de cada cômodo; a partir do perímetro, calcular o número de tomadas de cada cômodo; a partir da área, calcular a carga de iluminação. somar as cargas de cada cômodo. Isto permitira elaborar a divisão dos circuitos. Em seguida estão representados estes cálculos para cada cômodo. Total (VA) Varanda Área 5,5m x 1,5m = 8,25m2 Perímetro ------ Iluminação 8,25m2 x 10W/m2 = 82,5W: 100VA

Tomadas pelo menos uma tomada: 1 x 100VA 200 Garagem Área 3,3m x 6,0m = 19,8m2 Perímetro 2 x 3,3m + 2 x 6,0m = 18,6m Iluminação 19,8m2 x 3W/m2 = 59,4W 3 x 20VA (mais 3 x 6,5W do reator) 20VA Tomadas pelo menos uma tomada 1 x 100VA 180

Total (VA) Sala Área 4,3m x 5,4m = 23,2m2 Perímetro 2 x 4,3m + 2 x 5,4m = 19,4m Iluminação 23,2m2 x 25W/m2 = 580W 600VA Tomadas 19,4 / 5 = 3,88 4 x 100VA 1000

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Banho social

Área 4,0m x 1,5m = 6,0m2 Perímetro 2 x 4,0m + 2 x 1,5m = 11,0m Iluminação 6,0m2 x 10W/m2 = 60W 60VA (mais uma arandela de 60W) 60VA Tomadas pelo menos uma tomada: 1 x 100VA 220 Quarto 1 Área 3,4m x 3,0m = 10,2m2 Perímetro 2 x 3,4m + 2 x 3,0m = 12,8m Iluminação 10,2m2 x 20W/m2 = 204W 200VA Tomadas 12,8 / 5 = 2,56 3 x 100VA 500 Quarto 2 Área 3,4m x 3,0m = 10,2m2 Perímetro 2 x 3,4m + 2 x 3,0m = 12,8m Iluminação 10,2m2 x 20W/m2 = 204W 200VA Tomadas 12,8 / 5 = 2,56 3 x 100VA 500 Quarto 3 Área 3,9m x 2,9m = 11,3m2 Perímetro 2 x 3,9m + 2,9m = 13,6m Iluminação 11,3m2 x 20W/m2 = 226W 220VA Tomadas 13,6 / 5 = 2,72 3 x 100VA 520 Banho suíte Área 1,5m x 2,9m = 4,3m2 Perímetro 2 x 1,5m + 2 x 2,9m = 8,8m Iluminação 4,3m2 x 10W/m2 = 43W 60VA (mais uma arandela de 60W) 60VA Tomadas pelo menos uma tomada 1 x 100 VA 200 Total (VA) Deposito Área 2,5m x 2,9m = 7,25m2 Perímetro 2 x 2,5m + 2 x 2,9m = 10,8m Iluminação 7,25m2 x 3W/m2 = 21,75W 20VA (mais um reator de 6,5W) 6,5VA Tomadas pelo menos uma tomada 1 x 100VA 127

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Área de serviço

Área 3,3m x 4,0m = 13,2m2 Perímetro 2 x 3,3m + 2 x 4,0m = 14,6m Iluminação 13,2m2 x 3W/m2 = 39,6W 2 x 20VA (mais dois reatores de 6,5W) 13VA Tomadas 14,6/5 = 2,92 1 x 600VA + 2 x 100VA 853 Cozinha Área 2,7m x 4,0m = 10,8m2 Perímetro 2 x 2,7m + 2 x 4,0m = 13,4m Iluminação 10,8m2 x 4W/m2 = 43,2W 2 x 20VA (mais dois reatores de 6,2W) 13VA Tomadas 13,4/3,5 = 3,83 2 x 600VA + 2 x 100VA 1453 Corredor Área 1m x 7,5m = 7,5m2 Perímetro Iluminação 7,5m2 x 10W/m2 = 75W 100VA Tomadas pelo menos uma tomada 1 x 100VA 200 Alem destas cargas deverá ser considerada, ainda, a carga de dois chuveiros elétricos, de aproximadamente 4400W para cada um. Com base no item 2.4, a instalação deverá ser dividida em dois circuitos de iluminação, dois circuitos para tomadas comuns, um circuito para tomadas especiais da cozinha e área de serviço e dois circuitos para chuveiro elétrico, somando 7 circuitos, assim distribuídos: Totais Circuito 1 (iluminação) Varanda 100VA Garagem 80VA Sala 600VA Banho social 120VA Cozinha 53VA Área de serviço 53VA Deposito 27VA 1033VA

Totais Circuito 2 (iluminação) Quarto 1 200VA Quarto 2 200VA Quarto 3 220VA Banho suíte 120VA Corredor 100VA 840VA Circuito 3 (tomadas simples)

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Varanda 100VA Garagem 100VA

Sala 300VA Banho social 100VA Cozinha 200VA Área de serviço 200VA Deposito 100VA Corredor 100VA 1200VA Circuito 4 (tomadas simples) Quarto 1 300VA Quarto 2 300VA Quarto 3 300VA Banho suíte 100VA Sala 100VA 1100VA Circuito 5 (tomadas especiais) Cozinha 1200VA Área de serviço 600VA 1800VA Circuito 6 (chuveiro elétrico) Banho social 4400VA 4400VA Totais (VA) Circuito 7 (chuveiro elétrico) Banho suítes 4400VA 4400VA Total Geral: 14.773VA Em seguida vamos dimensionar os pontos de iluminação e tomada de cada cômodo. O próximo passo é interligar os elementos de cada circuito através de eletrodutos, a partir do quadro de distribuição de circuitos (QDC), procurando respeitar algumas regras básicas: o traçado do circuito deverá, sempre que possível, seguir o caminho mais curto, 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 (lembrando-se que estas caixas são feitas, normalmente, com oito furos, de duas dimensões diferentes);

o cruzamento entre os eletrodutos deve ser evitado, para não comprometer a rigidez estrutural da lage; a distancia máxima entre duas caixas consecutivas não deverá ultrapassar 15m nos trechos retos. Esta

distancia deverá ser reduzida para 3m para cada curva de 90° intercalada no trecho

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Nesta ocasião deverão ser lançados também os interruptores e demais elementos necessários, tais como as

campainhas e os condutores que passarão em cada trecho do circuito. Caso passem pelo mesmo eletroduto condutores de dois ou mais circuitos diferentes, os mesmos deverão ser identificados. Exercício: Executar o traçado de cada circuito a fim de fazer a conexão com o distribuidor geral

Calculo dos Condutores

Para a determinação de seção dos condutores a serem usados, deve-se calcular a corrente circulante em cada trecho do circuito e medir o comprimento dos mesmos e, depois, pelos dois processos já vistos (momento elétrico e máxima corrente admissíveis), verificar qual o fio indicado. Devem ser considerados ainda os condutores mínimos especificados por norma para cada tipo de instalação (ver item 2.4). O calculo das correntes é feito a partindo-se do ponto mais distante do quadro de distribuição e somando-se os valores, à medida que se aproxima do mesmo. Assim, no primeiro trecho do circuito, ou seja, entre o QDC e a primeira luminária, deverá ser considerada a corrente de todas as cargas do circuito. É conveniente, antes de começar os cálculos, fazer uma tabela com os valores das correntes das cargas de trecho do circuito para evitar que, a todo o momento, seja necessário calcular novamente valor já existente. Assim tem-se:

POTENCIA (VA) CORRENTE (A) (127V) 20 0,16

26,5 0,21 40 0,31 57 0,45 60 0,47

100 0,79 200 1,57 220 1,73 300 2,36 600 4,72

1800 14,17 POTENCIA (VA) CORRENTE (A) (127V)

4400 20 Deve-se lembrar que, nos circuitos residenciais monofásicos, todos os condutores instalados em um eletroduto devem ser considerados como condutores carregados. Ao tomar as medidas de comprimento dos circuitos, não pode ser esquecido o trecho do fio que é vertical e, portanto, na aparece no desenho. Por exemplo, na ligação de uma tomada baixa ( ≅ 30cm), para o “pé direito” igual a 3m devem ser acrescidos mais 2,70m (3,00 – 0,30) de fiação. Para facilitar o entendimento e o calculo, usa-se desenhar o diagrama por partes, cada circuito separadamente. Neste desenho, colocam-se somente as cargas do circuito, deixando de fora toda a parte de comando (interruptores) e o circuito da campainha, que deve ser feito com fio de 0,5mm2. Exercício: Desenhar um único traçado, com todos os cômodos e as respectivas correntes e potências de consumo: Para acompanhar o processo de calculo, tome como exemplo o trecho que vai desde o QDC até a luminária da varanda. No primeiro trecho, que vai da luminária da sala até a luminária da varanda, a corrente circulante é de 0,79 A, sendo a distancia entre as luminárias, igual a 3,5m: o momento elétrico resultante será de 2,77ª.m (0,79A x 3,5m). O condutor mínimo admissível por norma para esta situação é o de 1,5mm2 que, para o caso de 2 condutores no eletroduto, admite uma corrente máxima de 17,5 A, superior aquela calculada. O momento elétrico deste condutor, para uma queda de tensão de 2% em que 127V é de 110 A.m, também superior ao valor calculado. Assim sendo, deve ser adotado para esse trecho, condutor de 1,5mm2 de

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seção (normalmente indica-se #1,5 ou deixa-se sem qualquer indicação por se tratar do condutor mínimo admissível). Quando considerado o ultimo trecho, a corrente

circulante será a soma de todas as correntes que chegam a luminária mais a corrente da própria luminária (8,13A): a distância considerada será a do QDC ao teto (1,5m) mais a distância até a luminária (2,5m). Fazendo os cálculos e considerando 8 condutores carregados (corrente máxima admissível = 8,75 A), verifica-se que o condutor é de seção 1,5mm2. Como já citado anteriormente, a queda de tensão máxima admissível a partir do QDC é de 2%. Para se fazer a verificação é necessário calcular essa queda de tensão total em todos os ramos do circuito (a partir do QDC). Entretanto, a pratica recomenda fazer esse calculo somente para os maiores trechos, ou seja, trechos de maior carga. Se não forem ultrapassados os limites, entende-se por analogia, que os limites nos outros ramais também não serão ultrapassados. Para o calculo dos condutores, deve-se começar pelo ponto mais distante em relação ao QDC para que se possa levantar a corrente total do circuito, que percorre o seu tronco. Assim, podemos avaliar as quedas de tensão. Para o circuito 1 o momento elétrico total será: MEt = 6.37 + 16,32 + 20,88 + 32,52 MEt = 76,09A.m ME do condutor: (1,5mm2 – 127V – 2,0%) = 110A.m Através de uma regra de três simples, obtém-se as quedas de tensão: 110A.m 2% 6,37A.m x1 = 0,12% 16,32A.m x2 = 0,30% 20,88A.m x3 = 0,38% 32,52A.m x4 = 0,59% Total: 1,39% Exemplos de cálculos: 110A.m 2% x1% x 110A.m = 6.37A.m x 2% 6,37A.m x1% x1% = 6,37 A.m x 2% / 110A.m x1% = 0,12% Os cálculos dos outros circuitos são feitos usando a mesma metodologia do circuito 1, de acordo com as tabelas a seguir:. Para o circuito 2: MEt = 1,17 + 8,81 + 12,75 + 23,13 = 48,77A.m ME do condutor: (#1,5 – 127V – 2,0%) = 110A.m 110A.m 2,0% 1,17A.m x1 = 0,02% 2,9A.M x2 = 0,05% 8,81A.m x3 = 0,16% 12,75A.m x4 = 0,23%

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23,13A.m x5 = 0,42% Total: 0,88%

Para o circuito 3: MEt = 5,49 + 9,44 + 9,44 + 9,85 + 18,88 = 53,10A.m ME do condutor: (#2,5 – 127V – 2,0%) = 182A.m 182Am. 2,0% 5,49A.m x1 = 0,06% 9,44A.m x2 = 0,10% 9,44A.m x3 = 0,10% 9,85A.m x4 = 0,11% 18,88A.m x5 = 0,21% Total: 0,58% Para o circuito 4: MEt = 3,16 + 11,09 + 17,94 + 19,28 + 25,98 = 77,45A.m ME do condutor: (#2,5 – 127V – 2,0%) = 182A.m 182A.m 2,0% 3,16A.m x1 = 0,03% 11,09A.m x2 = 0,12% 17,94A.m x3 = 0,20% 19,28A.m x4 = 0,21% 25,98A.m x5 = 0,28% Total: 0,84% Para o circuito 5: MEt = 47,25 + 47,25 = 94,50A.m ME do condutor: (#2,5 – 127V – 2,0%) = 182A.m 182A.m 2,0% 47,25A.m x1 = 0,52% 47,25A.m x2 = 0,52% Total: 1,04% Para o circuito 6: 1 = 4400VA / 220V = 40A MEt = 20A x 5,4m = 108A.m ME do condutor: (#4,0 – 220V – 2,0%) = 506A.m 506A.m 2,0% 108Am. x1 = 0,43% Para o circuito 7: 1 = 4400VA / 220V = 40A MEt = 20A x 12,2m = 244A.m ME do condutor: (#4,0 – 220V – 2,0%) = 506A.m

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506A.m 2,0% 244Am. x1 = 0,96%

Circuito: Do medidor até QDC 1 = 14,773A / 220V = 40A MEt = 67,15A x 13m = 108A.m ME do condutor: (#16,0 – 220V – 1,0%) = 957A.m 957A.m 1,0% 873Am. x1 = 0,93% Calculo da Proteção Para proteção dos circuitos serão usados disjuntores termomagnéticos. Deve-se ressaltar que a função do disjuntor, neste caso, é proteger a instalação, e não as cargas instaladas, assim, a corrente do mesmo nunca poderá ser superior a corrente máxima admissível para o condutor do circuito.

Circuito 1 (1033VA) In = 1033VA / 127V = 8,13A ⇒ Id = Unipolar Ä 10A Circuito 2 (840VA) In = 840VA / 127V = 6,61A ⇒ Id = Unipolar → 10A Circuito 3 (1200VA) In = 1200VA / 127V = 9,44A ⇒ Id = Unipolar → 10A Circuito 4 (1100VA) In = 110VA / 127V = 8,66A ⇒ Id = Unipolar → 10A Circuito 5 (1800VA) In = 1800VA / 127V = 14,17A ⇒ Id = Unipolar → 15A Circuito 6 (4400VA) In = 4400VA / 220V = 20A ⇒ Id = Bipolar → 25A Circuito 7 (4400VA) In = 4400VA / 220V = 20A ⇒ Id = Bipolar → 25A Eletrodutos Os eletrodutos a serem utilizados deverão ser especificados de acordo com o item 6.2. Apresentação do Projeto:

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O projeto deverá ser apresentado em escala usual, contendo todos os dados necessários a sua boa execução, inclusive a seção dos condutores e o diâmetro dos eletrodutos (desde

que seja ressalvado na legenda, não é necessário indicar o diâmetro dos eletrodutos de 16mm e a seção dos condutores de 1,5mm2). Observações: simbologia conforme item 2.2; os valores precedidos do símbolo # corresponde a seção dos condutores em mm2; os valores precedidos do símbolo Ø correspondem ao diâmetro do eletroduto; condutores e eletrodutos não contados correspondem a: # 1,5mm2 e Ø 16mm. 5.4 circuitos Especiais Também deverão constar do diagrama os circuitos especiais, tais como: chuveiros, aquecedores, bombas d’água, etc. Entretanto, em alguns casos, é necessário um diagrama a parte com maiores detalhes do circuito especifico. Projeto: Pesquisar sobre a ligação de uma bomba d’água com chave bóia (bóia automática de mercúrio). Exercícios: 1) Dimensionar a iluminação incandescente e o número mínimo de tomadas necessárias para atender uma sala de 4m de comprimento e 3,6m de largura. 2) Dimensionar a iluminação fluorescente e o número mínimo de tomadas para atender uma cozinha de 4m de comprimento e 3m de largura.

6. Execução das Instalações Residenciais A norma brasileira para instalações elétricas de baixa tensão, NBR – 5410/90 – item 6.2.10, prevê a execução das instalações elétricas de varias maneiras diferentes, e função dos materiais e equipamentos disponíveis no mercado, tais como eletrodutos, calhas, canaletas, condutores especiais, etc. Dentro do escopo deste modulo, serão analisadas somente aquelas maneiras relacionadas com as instalações residenciais. Existem algumas prescrições gerais, entretanto, que devem ser observadas para qualquer tipo de instalação e que se relacionam, principalmente, com a segurança da instalação durante e após sua montagem. Assim, recomenda-se a instalação dos cabos de tal maneira que os mesmos não sofram qualquer dano em função de bordas cortantes ou superfícies abrasivas, para tanto, devendo ser usado, nas entradas de condutos em caixas de derivação ou equipamentos, um embuchamento ou adaptador para proteger os cabos. Os cabos ao serem instalados em eletrodutos não podem ficar sujeitos a esforços maiores do que aqueles para o qual foram projetados. Caso contrário, o cabo poderia ficar sujeito à tração, mudando assim todas as suas características quanto à condução de corrente. Os condutos, caixas de derivação, conexões, etc. devem ser constituídos de materiais não suscetíveis a corrosão ou protegidos contra elas. - Toda curva de cabo deve ser feita de forma a evitar qualquer dano ao cabo. - Todos os condutores vivos, inclusive o neutro (se existir), do mesmo circuito devem ser agrupados no mesmo conduto. 6.1 Instalações em Linhas Aéreas

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É comum o uso de linhas aéreas quando se deseja ligar cargas fora do corpo da residência, tais como dependências de serviço, iluminação, áreas de lazer, etc. Deve-se ter em

mente que estas ligações devem corresponder a cargas de um mesmo consumidor, uma vez que as normas das concessionárias não permitem as interligações entre consumidores. Os condutores aéreos, em vãos de até 15m, devem ter seção superior a 4mm2 e, em vãos maiores, seção superior a 6mm2. Podem também ser utilizados condutores de menor seção, desde que, presos ao fio ou cabo mensageiro com resistência mecânica adequada. Em qualquer caso, o espaçamento entre os suportes deve ser igual ou inferior a 30m. Os condutores devem ser isolados. Os cabos devem encontrar-se, em relação ao solo, a uma altura igual ou superior a: 5,5m, em locais acessíveis a veículos pesados; 4,00m, em entradas de garagens residenciais, estacionamentos ou outros locais não acessíveis a

veículos pesados; 2,50m, em locais acessíveis apenas a pedestres; 4,50m, em áreas rurais, cultivadas ou não. Os cabos devem encontrar-se fora do alcance de janelas, sacadas, escadas, etc. e, para tanto, devem obedecer a uma das seguintes condições: Estar a uma distancia horizontal igual ou superior a 1,20m; ou Estar acima do nível superior de janelas; ou Estar a uma distancia vertical igual ou superior a 3,50m acima do solo de sacadas, terraços ou varandas;

ou Estar a uma distancia vertical igual ou superior a 0,50m abaixo do solo de sacadas, terraços ou

varandas.

6.2 Instalação em Eletrodutos

As instalações em eletrodutos podem ser embutidas, como as residenciais, e expostas, que são utilizadas, normalmente, em áreas industriais. Os eletrodutos normalizados podem ser rígidos de aço carbono (NBR – 5598. NBR -5624), de PVC rígido (NBR – 6150) e metálicos flexíveis. A norma não faz qualquer referencia a eletrodutos plásticos flexíveis. Dentro dos eletrodutos só podem ser instalados condutores isolados, não sendo permitida a utilização de condutores do tipo “a prova de tempo” ou cordões flexíveis. Os eletrodutos são normalizados pelo seu diâmetro externo e pela espessura das paredes e são classificados como “extras”, “pesados” e “leves”. O diâmetro externo mínimo, admitido pela norma, é o de 16mm2. Os eletrodutos são fabricados, normalmente, em varas de 3m e a conexão entre duas peças deve ser feita através de luvas, de tal forma que seja assegurada a resistência mecânica do conduto. A luva é uma vedação eficiente para evitar a penetração de umidade dando continuidade e regularidade à superfície interna: facilitando a passagem dos cabos. Tais observações são validas também para instalação de caixas de derivação, de passagem, etc. Os trechos retilíneos e contínuos da tubulação não poderão ultrapassar a 15m. Nos trechos com curvas, este espaçamento deve ser reduzido de 3m para cada curva de 90°. Em cada trecho da tubulação, entre duas caixas, podem ser previstas, no máximo, 3 curvas de 90° ou equivalente até, no máximo 270°. Em nenhum caso podem ser previstas com deflexão menor do que 90°. Devem ser empregados caixas de derivação: Em todos os pontos de entrada e saída dos condutores da tubulação, exceto nos pontos de transição ou

passagem de linhas abertas para linhas em eletrodutos, os quais, nestes casos, devem ser arrematados com buchas;

Em todos os pontos de emendas ou derivação de condutores; Para dividir a tubulação em trechos não maiores que os especificados.

55

Os condutores devem ser contínuos de caixa a caixa, as emendas e conexões devem ser feitas dentro das caixas: os

condutores só deverão ser enfiados depois que a rede de eletrodutos estiver concluída, assim como todo o serviço de construção que os possa danificar. Podem ser utilizados eletrodutos metálicos flexíveis para a ligação de motores ou aparelhos sujeitos a vibração e em maquinas que necessitam ser deslocadas para o uso. Entretanto, esses eletrodutos não devem ser embutidos, nem utilizados nas partes externas das edificações ou, de qualquer forma, expostos ao tempo. A quantidade de condutores que podem ser enfiados em um eletroduto depende do tipo de condutor (diâmetro externo) e do diâmetro interno do eletroduto. A única restrição imposta pela norma é relativa a parcela da área interna do eletroduto que pode ser ocupada (no máximo 55% - para um só condutor); esta providencia é tomada com a finalidade de facilitar a enfiação, ou reenfiação nos casos de modificações dos condutores nos eletrodutos. A taxa máxima de ocupação (relativa a área) dos eletrodutos por cabos isolados é dada pela tabela a seguir:

TAXA MÁXIMA DE OCUPAÇÃO NÚMERO DE CABOS ISOLADOS CABOS SEM COBERTURA DE

CHUMBO CABOS COM COBERTURA DE

CHUMBO 1 0,53 0,55 2 0,31 0,30 3 0,40 0,40 4 0,40 0,38

Mais de 4 0,40 0,35 Considerando-se as expressões matemáticas que relacionam o diâmetro e a área de uma seção circular e as taxas citadas na tabela, pode-se deduzir a expressão que da o diâmetro do eletroduto necessário, ou seja:

K

NdD

×=

2

Onde: D diâmetro interno do eletroduto N número de condutores d diâmetro externo do condutor K taxa máxima de ocupação Por exemplo, o diâmetro interno de um eletroduto capaz de conduzir dois condutores de 10mm2 isolados em PVC, cujo diâmetro externo é de 6,1mm, será:

mmK

NdD 5,15

31,0

2)1,6(22

=×

=×

=

Consultando uma tabela de eletrodutos rígidos de aço carbono, tipo LEVE 1, verifica-se que o indicado é o eletroduto de 20mm2. Anexo a este trabalho encontram-se tabelas para condutores e eletrodutos normalmente utilizados em instalações residenciais que dão o número máximo de condutores, que podem ser enfiados em um eletroduto. Estas tabelas foram calculadas de tal maneira que, mesmo quando houver condutores de seções diferentes no mesmo duto, é possível o dimensionamento. No caso de ter condutores com bitolas diferentes para serem instalados no mesmo eletroduto, utilizamos a tabela, “Relação entre as áreas dos condutores”. Esta tabela nos permite “transformar” as diferentes bitolas dos condutores em uma única para que possamos

56

dimensionar o eletroduto a ser utilizado. Para melhor entendimento vamos fazer o seguinte exemplo: Dimensionar o eletroduto que deverá conter 3 cabos de

bitola 4mm2 e 5 cabos de bitola 10mm2. Para isto temos duas opções que conduzem ao mesmo resultado: 1ª opção: transformar os cabos de bitola 10mm2 em cabos de 4mm2. Através desta tabela procuramos a interseção entre o cabo de seção 10mm2 e o de 4mm2, encontramos o valor 2,11. Multiplicamos então o numero de cabos de 10mm2 por 2,11 para se achar o seu equivalente em: 4mm2 = 5 x 2,11 = 10,55 Total de cabos de 4mm2 = 10,55 + 3 = 13,55 cabos. Agora que já temos condutores de mesma bitola, basta consultar a outra tabela. “Número máximo de condutores instalados em um eletroduto”. O eletroduto escolhido foi o de 31mm2. 2ª opção: transformar os cabos de bitola 4mm2 em cabos de 10mm2. Na tabela “Relação entre as áreas dos condutores”, a interseção entre o cabo de 4mm2 e o de 10mm2 nos fornece o valor 0,47. 3 x 0,47 = 1,41 cabos de 10mm2 Total = 1,41 + 5 = 6,41 cabos de 10mm2 A tabela “Número máximo de condutores instalados em eletrodutos”, nos fornece então o eletroduto de 31mm2. 6.3 Algumas Observações Importantes sobre Instalações Elétricas Emendas e derivações: devem garantir a continuidade elétrica e a resistência mecânica do circuito. Para tanto devem ser seguidos alguns procedimentos: Desencape as ponta do condutor, retirando com um canivete ou estilete a cobertura isolante em PVC. Execute sempre cortando em direção à ponta, como se estivesse apontando um lápis, com o cuidado de não “ferir” o condutor. Limpe o condutor, retirando os restos do isolamento. Caso o condutor apresente oxidação na região da

emenda, raspe o

condutor com as costas da lâmina, a fim de eliminar a oxidação. Observe as figuras abaixo: Emende os condutores, cruzando as pontas dos mesmos, conforme mostrado na próxima figura e em seguida torça uma sobre a outra em sentido oposto. Cada ponta deve dar aproximadamente seis voltas sobre o condutor, no mínimo. Complete a torção das pontas com ajuda de um alicate, como mostrado. As pontas devem ficar completamente enroladas e apertadas no condutor, evitando-se assim que estas pontas perfurem o isolamento.

57

Quando os condutores são de diâmetro pequeno, usa-se torcer um condutor sobre o outro. Quando se trata de condutores maiores, usa-se um fio mais fino enrolado sobre a emenda, a fim de melhorar a resistência mecânica. Em ambos os casos, deve-se cobrir a emenda com solda, a fim de garantir uma perfeita continuidade elétrica ao circuito. Para a ligação de aparelhos com cordões flexíveis, deve-se usar um nó de segurança nas extremidades do condutor, a fim de evitar que qualquer esforço mecânico efetuado sobre o condutor seja transmitido para os contatos elétricos. Observe abaixo uma emenda típica: Ligações dos Terminais Ao efetuarmos a ligação de um condutor em um terminal com o parafuso, deve-se fazer a volta no condutor no mesmo sentido da rotação do parafuso ao ser apertado, para evitar que o condutor escape debaixo da cabeça do parafuso. Quando o condutor for flexível (tipo cabo), deve-se tornar rígida a sua extremidade com solda, ou então, usar um terminal apropriado. Lâmpadas Fluorescentes Devido as grandes vantagens da iluminação fluorescente (maior rendimento luminoso, menor perda em forma de calor, luz mais branca, etc.), vem sendo largamente adotada a iluminação fluorescente, principalmente nas instalações comerciais. Para analisarmos o seu funcionamento, vamos considerar uma lâmpada convencional, com starter: Quando fechamos o interruptor S. o starter fecha e abre rapidamente, quando ele está fechado os filamentos são aquecidos ionizando o vapor de mercúrio existente dentro do tubo e quando abre é dada a partida na lâmpada, ou seja, passa a circular corrente entre os filamentos. A função do reator é provocar uma sobretensão durante a partida e depois evitar que a corrente atinja valores elevados. Depois que a lâmpada esta acesa pode-se retirar o starter do circuito, uma vez que não circula corrente pelo mesmo. A função do capacitor ligado em paralelo com o starter é evitar o faiscamento entre os seus terminais durante a partida.

Interruptores variados (dimmer) São interruptores que, através de uma resistência ou de um circuito eletrônico variam a intensidade luminosa da lâmpada instalada em seu circuito, sendo muito pratico, principalmente para instalação em quartos de crianças. A instalação do dimmer é do mesmo modo do interruptor simples. Chaves de 3 posições

58

1

2

Chaves de uso difundido em aparelhos de aquecimento (chapas térmicas, máquinas de coar café, etc.) que

determinam a quantidade de calor (fraco, médio e forte) que se deseja obter. O esquema básico de funcionamento destas chaves é o demonstrado no desenho. Ao fechar a chave 1 é ligada a resistência R1 (maior) que corresponde à temperatura menor (MIN). Ao fechar a chave 2 é ligada a resistência R2 (menor) que corresponde a temperatura intermediaria (MED). Quando se aciona as duas chaves simultaneamente, obtém-se a maior temperatura (MAX). Os modelos existentes no comercio, são do tipo “chaves rotativas”, cujo esquema de ligações é, em principio, o seguinte: Exercícios: 1. Dimensionar o eletroduto que deverá conter 12 condutores de seção 6,0mm2, isolados em PVC cujo diâmetro externo é µ 47mm. 2. Dimensionar o eletroduto que deverá conter 6 condutores de seção 2,5mm2 e 4 condutores de 4mm2.

7. Segurança

7.1 Prevenção

Uma das características importantes da NBR – 5410/90 alem da garantia de um bom funcionamento da instalação elétrica, é a segurança das pessoas e animais que possam ter contato com a mesma. E, para garantia desta segurança, nada melhor que a prevenção dos acidentes. Assim, as pessoas ocupadas em serviços elétricos deverão:

Ser instruídas e esclarecidas sobre as precauções relativas ao seu trabalho; Ser instruídas, teórica e praticamente, sobre socorros a prestar em casos de acidentes.

Os componentes da instalação elétrica deverão ser construídos e instalados de forma a evitar danos às pessoas, devendo para tanto, ser observadas algumas precauções, tais como: Instalação dos interruptores de lamina (chaves de faca) de tal forma que seus contatos abram para baixo,

a fim de evitar ligações acidentais; Dotar as ferramentas (alicates, chaves de parafusos, etc.) de isolamento compatível com a tensão da

instalação; As ferramentas elétricas portáteis deverão ser dotadas de isolação dupla ou reforçadas a fim de prevenir

acidentes por falha na isolação básica. 7.2 Tensão de Contato Denomina-se “tensão de contato” a tensão que pode aparecer entre dois pontos simultaneamente acessíveis. A tensão limite convencional (de contato) (VL) é o máximo da tensão de contato que pode ser mantida indefinidamente sem riscos à segurança de pessoas ou animais domésticos. Como exemplo da tensão de contato pode-se citar o caso de uma pessoa, que ao mesmo tempo, toque uma torneira e num eletrodoméstico, no qual haja um fio solto em contato com a estrutura do produto. A tensão de contato será

59

aquela que aparece entre os pontos tocados. A norma estabelece como limites máximos suportáveis para as tensões de contato, os seguintes valores:

Valores Máximos de Tensão de Contato Limite VL

VL (V) Natureza da Corrente Situação 1 Situação 2

Alternada 15 - 100Hz 50 25 Contínua pura (sem ondulação) 120 60

Os tempos de duração do contato estão limitados aos valores da tabela seguinte, após o qual a corrente deve ser interrompida.

Duração Máxima da Tensão de Contato Presumida Tempo máximo de atuação do

dispositivo de proteção (s) + Tensão de Contato Presumida (V)

Situação 1 Situação 2 25 ∞ 5 50 5 0,47 75 0,60 0,30 90 0,45 0,25

110 0,36 0,18 150 0,27 0,10 220 0,17 0,35 180 0,12 0,20 350 0,08 - 500 0,04 -

Situação 1: ambientes normais Situação2: áreas externas, canteiros de obras, outros locais em que as pessoas estejam em contato com

a umidade. Tais medidas devem ser tomadas para evitar a ocorrência de “choques elétricos” perigosos. 7.2.1 Choque Elétrico Choque elétrico é a perturbação, de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no organismo humano quando este é percorrido por uma corrente elétrica. Os efeitos da perturbação produzida pelo choque elétrico variam e dependem de certas circunstancias, 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 individuo. As perturbações causadas por um choque elétrico, são principalmente: Inibição dos centros nervosos, inclusive os que comandam a respiração, com possível asfixia; Alterações no ritmo de batimento do coração, podendo produzir tremulação (fibrilação) do músculo

cardíaco, com conseqüente parada cardíaca; Queimaduras de vários graus; Alterações do sangue causadas por efeitos térmicos e eletrolíticos da corrente.

60

Essas perturbações podem se manifestar todas de um a vez ou somente algumas.

As sensações produzidas nas vitimas 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. Quando o choque é em baixa tensão, pode se dar a crispação muscular, fazendo com que a vitima se agarre ao condutor sem conseguir soltar-se. O homem é mais sensível a CA de freqüência industrial (50-60Hz), do que a CC. Assim, o limite de sensação para CC é da ordem de 5mA e para CA é da ordem de 1mA. Quanto maior a freqüência, mais elevado será o limite de sensação da corrente, conforme se pode notar no quadro abaixo:

Freqüência (Hz) 50-60 500 1000 5000 10000 100000 Limite Sensação (mA) 1 1,5 2 7 14 150

Como nas instalações comuns lidamos com CA 60Hz, devemos anotar principalmente, os efeitos dessas correntes sobre o ser humano. Pode-se dizer: Até 9mA – não produz alterações de conseqüências mais graves; De 9mA à 20mA – contrações musculares violentas, crispação muscular e asfixia, se a zona toráxica for

atingida; De 20 a 100mA – contrações violentas, asfixia, perturbações circulatórias e, as vezes, fibrilação

ventricular; Acima de 100mA – asfixia imediata, fibrilação ventricular, queimaduras; Vários Ampéres – asfixia imediata, queimaduras graves. 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 ultimo casos praticamente impossível. Os choques elétricos numa instalação podem provir de dois tipos de contatos: Contatos diretos que são os contatos de pessoas ou animais com partes vivas (condutoras) sob tensão

(item 4.4.1); Contatos indiretos que são contatos de pessoas ou animais com massas que ficarão sob tensão devido

a uma falha de isolamento (item 4.4.2). 7.3 Isolação e Classes de Proteção Os equipamentos elétricos podem ser isolados de várias maneiras, cada qual com suas características e aplicações específicas. Isolação básica é uma camada simples, aplicada sobre as partes vivas para assegurar uma proteção

básica contra choques elétricos. Isolação suplementar é uma camada adicional, distinta, aplicada sobre a básica, para aumentar a

proteção. Uma isolação que compreenda a básica e suplementar é chamada isolação dupla. Isolação reforçada é o sistema de isolação único aplicado as partes vivas que asseguram um grau de

proteção equivalente ao da isolação dupla. De acordo com o tipo de isolação aplicada e as características de utilização, os equipamentos são classificados em quatro tipos (classe 0, I, II, III) cujas características são:

CLASSE 0 CLASSE I CLASSE II CLASSE III

Características Principais

Equipamento

Sem meios de proteção por aterramento

Proteção por aterramento

previsto

Isolação suplementar mais sem meios de

proteção por aterramento

Previsto para alimentação através de instalação de

extra-baixa tensão de segurança

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Precauções de

Segurança

Meio ambiente sem terra

Ligação ao aterramento de

proteção

Não é necessária qualquer precaução

Ligação a instalação de extra-baixa tensão de

segurança 7.3.1 Condutores de Proteção De acordo com o sistema de aterramento adotado, para efeito de proteção, os sistemas de distribuição se classificam em TN, TT e IT. O sistema TN tem um ponto diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a este ponto através de condutores de proteção. De acordo com a disposição dos condutores, neutro e de proteção, este sistema se subdivide em: TN – S, onde os condutores neutros (N) e de proteção (PE) são distintos; TN – C no qual as funções de neutro e de proteção são combinadas em um único condutor (condutor PEN) e TN – C – S, quando somente em parte dos sistema as funções de neutro e proteção são combinadas em um só condutor. O sistema TT tem um ponto diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a eletrodos de aterramento, eletricamente independentes do eletrodo de aterramento da alimentação. O sistema IT não tem nenhum ponto de alimentação diretamente aterrado, estando as massas aterradas. A existência do condutor de proteção tem a finalidade de fornecer um melhor caminho para a corrente de falta, evitando que a mesma circule pelo corpo da pessoa que vier tocar no aparelho, facilitando a operação do dispositivo de proteção. Nas instalações residenciais são utilizados, normalmente, os sistemas TN – C ou TN –C – S, sendo que os condutores de proteção devem ser dimensionados pela tabela: Seção (S) dos condutores fase da instalação (mm2) Seção mínima dos condutores de proteção (mm2)

S ≤ 16 S 16 < S ≤ 35 16

S > 35 2S

Quando a tabela conduzir a uma seção não normalizada, adotar a seção logo acima na escala. 7.4 Situações na quais as pessoas possam estar Imersas A NBR 5410/90 dedica o capitulo 9 item 9.1 pág. 138, àquelas situações que, no caso de instalações residenciais, são caracterizadas essencialmente pelo banheiro. Tal preocupação pelos riscos particularmente apresentado, em vista da melhor condutividade que apresenta o corpo humano molhado, ou imerso. Nota: consulte esta norma para estes casos.

8. Conservação de Energia Elétrica na Residência Com a finalidade de conceituar o termo Conservação de Energia estão apresentadas, a seguir, algumas definições que ajudarão o eletricista a compreender sua importância para o consumidor para a CEMIG e para o País. O que é conservação de energia elétrica? Conservar energia elétrica é utilizá-la de forma a obter o máximo beneficio com um menor consumo, evitando os desperdícios ou o uso não adequado, sem, no entanto, diminuir qualidade, o conforto e a segurança. Por que conservar?

62

Os custos crescentes, a escassez de recursos, a baixa remuneração, a disponibilidade de recursos hídricos, a otimização dos investimentos, o custo de kWh conservado,

sendo cerca de 6 vezes mais barato do que o kWh gerado, e os grandes desperdícios fazem com que seja importante a conservação de energia elétrica, para o nosso País, e acarreta uma conta menor de energia a ser paga pelo consumidor. Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica – PROCEL O Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica – PROCEL foi criado pela portaria Interministerial nº 1877, em 30/12/85, pelos Ministérios das Minas e Energias e o da Industria e Comercio, com o objetivo de otimizar o uso de energia elétrica, sem que a produção, conforto e segurança sejam afetados. 8.1 Medidas de conservação de energia elétrica na residência Como e onde fazer Conservação de Energia Elétrica. Primeiramente deve-se conhecer onde a energia elétrica esta sendo consumida em uma residência. 8.2 Luminotécnica e Iluminação Conceitos sobre Grandezas Fotométricas 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. A sensibilidade visual para a luz varia não só de acordo com o comprimento de onda da radiação, mas também com a luminosidade. 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”. 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. Vejamos algumas delas: Fluxo Luminoso 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.

63

Símbolo: Unidade: lúmen (lm)

Intensidade Luminosa Se a fonte luminosa irradiasse a luz uniformemente em todas as direções, o Fluxo Luminoso se distribuiria na forma de uma esfera. Tal fato, porém, é quase impossível de acontecer, razão pela qual é necessário medir o valor dos lúmens emitidos em cada direção. Essa direção é representada por vetores, cujo comprimento indica a Intensidade Luminosa. Portanto é o Fluxo Luminoso irradiado na direção de um determinado ponto. Símbolo: I Unidade: candela (cd)

A luz que uma lâmpada irradia, relacionada à superfície a qual incide, define uma nova grandeza luminotécnica, denominada de Iluminamento ou Iluminância. 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:

Símbolo: E Unidade: lux (lx) 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. Considerase por isso a iluminância média (Em). Existem normas especificando o valor mínimo de Em, para ambientes diferenciados pela atividade exercida relacionados ao conforto visual.

Alguns dos exemplos mais importantes estão relacionados no anexo 1 (ABNT - NBR 5523).

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Luminância 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. Em outras palavras, é a Intensidade Luminosa que emana de uma superfície, pela sua superfície aparente. 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 Eficiência Luminosa As lâmpadas se diferenciam entre si não só pelos diferentes Fluxos Luminosos que elas irradiam, mas também pelas diferentes potências que consomem. Para poder compará-las, é necessário que se saiba quantos lúmens são gerados por watt absorvido. A essa grandeza dá-se o nome de Eficiência Energética (antigo “Rendimento Luminoso”). É razão entre o fluxo luminoso (em lúmen) e a potencia elétrica absorvida (em watt). Expressa o rendimento de uma lâmpada ou de um aparelho de iluminação. Por conseguinte,

65

quanto maior a eficiência luminosa, mais econômico é o uso da fonte de luz. A Unidade de medida é lúmen por watt (lm/W). Fazendo uma analogia hidráulica, seria relação da

quantidade de água que sai de uma bomba ate um certa cota e a potencia elétrica necessária. A tabela abaixo mostra o comparativo entra alguns tipos de lâmpadas comerciais.

Tipos de lâmpadas usuais Incandescentes Operam através do aquecimento de um fio fino de tungstênio pela passagem de corrente elétrica. Embora seja a mais comum, é a menos eficiente dos tipos encontrados usualmente. São utilizadas na iluminação geral. As lâmpadas halógenas são lâmpadas incandescentes construídas num tubo de quartzo com vapor de metal halógeno no bulbo, o que permite ao filamento atingir temperaturas mais elevadas, sem diminuição da vida útil, resultando em maior eficiência luminosa maior do que das incandescentes comuns, alem de proporcionar excelente reprodução de cores e ter dimensões reduzidas. A vida media de uma lâmpada incandescente é de 1000h. Para que isso ocorra, a lâmpada tem que ser usada na tensão certa. Se você ligar uma lâmpada de tensão 115/120 volts em rede de 127 volts, a vida media da lâmpada cai para cerca de 350h. A tensão e a potencia das lâmpadas podem ser identificadas através do valor nominal e da potência de consumo, inscritas no bulbo de vidro que envolve o argônio e o tungstênio. As potenciais mais usadas das lâmpadas incandescentes para uso domestico, nas diversas tensões, são de 40, 60, 100 e 150 watts. Fluorescentes São lâmpadas que usam descargas elétricas através de 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, portanto em suas extremidades eletrodos de tungstênio. Com relação a cor irradiada podem ser encontradas em diversas tonalidades, dependendo do fabricante. Dessa forma, conforme a finalidade deverá ser aplicado o tipo de lâmpada adequado. As lâmpadas fluorescentes são usadas na iluminação geral e necessitam, para o seu funcionamento, de dois equipamentos auxiliares. Em locais como cozinha, banheiro, lavanderia e garagem, é melhor utilizar lâmpadas fluorescentes que duram e iluminam mais que as incandescentes. Uma lâmpada fluorescente tem uma vida media de ate 10000h, ou seja, dura dez vezes mais que a incandescente. Inicialmente tem-se um gasto maior, mas, em compensação, não é necessário troca-la tantas vezes, alem disso economiza energia elétrica e, portanto, reduz o valor da conta. Reator

66

Usado para produzir a sobretensão necessária ao inicio da descarga e para limpar a corrente.

Existem dois tipos: Convencional e o de Partida Rápida (não necessita de starter). Starter Usado para ligar e desligar os eletrodos (em caso de reatores de partida convencional). Lâmpadas fluorescentes compactas As fluorescentes compactas possuem baixas potencias (5 a 13 watts, mais comuns) e permitem o desenvolvimento de novas aplicações em luminária a serem utilizadas na iluminação. Com comprimento variado de 104mm a 134mm, tem vasto campo de aplicação, substituindo com muita vantagem as lâmpadas incandescentes. Sua vida útil é em torno de 8000h. Nota: existem lâmpadas fluorescentes compactas de diversas potencias tamanhos e tipos diferentes. Algumas, com reator eletrônico, substituem a lâmpada incandescente. A tabela a seguir mostra as características das fluorescentes quando comparadas as incandescentes.

Lâmpadas Fluorescentes Compactas Lâmpadas Incandescentes Potência da

lâmpada (watt)

Potencia total (incluindo reator)

(watt)

Fluxo luminoso (lúmen)

Eficiência luminosa (lm/W)

Potencia (watt)

Fluxo luminoso (lúmen)

Eficiência luminosa (lm/W)

5 8 250 29,4 25 220 8,8 7 10,5 400 38,1 40 470 11,8 9 12,5 600 48 60 780 13

13 17 900 52,9 75 980 13,1 Apesar das lâmpadas fluorescentes compactas serem mais caras que as incandescentes, elas são bem mais econômicas e sua utilização se justifica quando são usadas por mais de 3h por dia.

Tabela de Características das Lâmpadas

Tipo de lâmpadas

Potencia (watts)

Fluxo luminoso (lumens)

Vida media

(h) Vantagens Desvantagens Observações

40 470 Incandescentes 60 780

1000 Iluminação geral e localizada de

interiores.

Baixa eficiência luminosa; alta

produção de calor;

Ligação imediata sem

necessidade de

67

100 1480 150 2360 15 800 20 1060 30 2075

7500 Fluorescente comum

40 2775 10000 60 3850 85 5900

Fluorescente H.O.

110 8300 10000

5 250 7 400 9 500

Fluorescente compacta

13 900

8000

Ótima eficiência luminosa e baixo

custo de funcionamento. Boa reprodução

de cores. Boa vida media

Custo elevado de instalação, em

relação as incandescentes.

Necessidade de dispositivos

auxiliares (reator mais starter ou somente reator

de partida rápida)

Obs.: a tabela acima apresenta valores médios, podendo mudar dependendo do fabricante.

A Determinação da Iluminação Adequada

A iluminação depende de vários fatores: A altura da luminária, do tamanho e do tipo do cômodo, tipo de lustre ou globo, cores das paredes, pisos e tetos, tipos de lâmpadas, etc. Para a escolha correta da iluminação, proceda da seguinte forma:

Calcule a área do cômodo (comprimento multiplicado pela largura); Verifique na tabela pratica a seguir, a potencia da lâmpada.

Exemplo: A área da varanda é de 12m2 (3m de largura e 4m de comprimento). Pela tabela, a lâmpada incandescente indicada é de 100 watts ou lâmpada fluorescente de 40 watts. Se as paredes forem escuras, use o valor de potencia da lâmpada imediatamente superior.

Tabela Prática para escolha de Lâmpadas Potencia total das lâmpadas (Watts (W))

Área do cômodo (m2) Sala, copa e cozinha Quarto e varanda Banheiro

Maior que Até Incandescente Fluorescente Incandescente Fluorescente Incandescente Fluorescente

- 6,25 60 20 60 15 60 15 6,25 7,50 100 40 100 20 60 15 7,50 10,50 100 40 100 40 100 20 10,50 12,00 150 40 100 40 100 40 12,00 14,00 150 60 150 40 100 40 14,00 16,00 200 60 150 60 100 40 16,00 20,00 200 80 150 60 150 60 20,00 22,50 200 80 200 80 150 60

* Potencia da lâmpada sem reator Potencia total das lâmpadas (Watts (W))

Corredores e escadas (m) Incandescentes Fluorescentes Até 3 40 15

3 a 4,5 60 20 4,5 a 5,5 100 20

68

A seguir estão representados os principais problemas, possíveis causas e recomendações quanto a utilização das

lâmpadas incandescentes e fluorescentes.

Problemas em lâmpadas incandescentes Problemas Possíveis causas Recomendações

Sensível diminuição do fluxo luminoso emitido pela lâmpada.

Bulbo enegrecido

Funcionamento da lâmpada por tempo superior a sua duração

Substitua a lâmpada

Curta duração. Bulbo enegrecido Funcionamento da lâmpada com

temperaturas excessivamente elevadas

Verifique as condições de ventilação do aparelho de iluminação

Curta duração e quebra do filamento

A lâmpada esta exposta a vibrações ou batida

Monte o lustre sobre suportes antivibratórios

Luz muito intensa e curta duração A tensão da lâmpada é inferior a tensão da instalação elétrica

Substitua a lâmpada por uma de tensão compatível com a instalação

elétrica

Luz fraca e avermelhada A tensão da lâmpada é superior a tensão da instalação elétrica

Substitua a lâmpada por uma de tensão compatível com a instalação

elétrica

Problemas em lâmpadas fluorescentes Problemas Possíveis causas Recomendações

Falha normal do fim da vida da lâmpada Troque a lâmpada

Se a lâmpada é nova É provável que o fenômeno desapareça Lâmpada que tremula acendendo e apagando Se a lâmpada é relativamente nova

pode ser que o starter esteja defeituoso

Troque o starter

Diminuição do fluxo luminoso

Uso prolongado superior a duração media da lâmpada

Troque a lâmpada antes do seu termino

Eletrodos queimados ou interrompidos Troque a lâmpada Starter falho Troque-o A lâmpada não acende

Ligações incorretas Assegure-se que a lâmpada esta devidamente assentada nos contatos

Uso prolongado superior a duração media prevista para a lâmpada

Troque a lâmpada Enegrecimento nas extremidades da lâmpada

Reator e starter com defeito Providencie as trocas necessárias As extremidades da

lâmpada ficam acesas Reator defeituoso ou starter pode estar

em curto circuito Providencie a troca necessária

Baixa tensão da instalação elétrica, ou baixa qualidade do reator.

Verifique se a tensão de reator esta dentro da faixa de operação Dificuldades para acender a

lâmpada Temperatura ambiente muita baixa Recorra a aparelhos que proporcionem

proteção térmica

8.3 Recomendações Úteis para Utilização Adequada das Lâmpadas Uma instalação inadequada pode ser prejudicial, ocasionando problemas de visão ou provocando acidentes. Os tetos e as paredes internas devem ser pintados com cores claras, para evitar, assim o uso de

lâmpadas de maior potencia e maior consumo de energia elétrica;

69

Deve ser evitado acender lâmpadas durante o dia, deixando que a luz natural ilumine o ambiente;

Não devem ser deixadas lâmpadas acesas em cômodos desocupados;

Devem ser usados lustres ou globos de maior rendimento. Poe exemplo: um lustre de vidro claro (transparente) ilumina mais que um de vidro leitoso ou de cor;

Os locais onde estão instaladas as lâmpadas, como globos, lustres, arandelas, etc., devem ser sempre limpos. A sujeira diminui o nível de iluminação.

Sempre que possível, devem ser usadas lâmpadas de maior potencia para a mesma quantidade de watts necessários. Por exemplo: uma lâmpada incandescente de 100W ilumina tanto quanto duas lâmpadas incandescentes de 60W cada.

Sempre que for possível, substitua as lâmpadas incandescentes por lâmpadas fluorescentes compactas. Uma lâmpada fluorescente compacta de 9W tem iluminação equivalente a uma incandescente de 60W e dura cerca de 8 vezes mais.

Onde for maior iluminação (para leitura, trabalhos manuais, etc.) devem ser utilizados abajures, arandelas, etc., ou seja, iluminação localizada. Ela poderá oferecer maior conforto e economia, pois as lâmpadas serão ligadas quando realmente necessário.

8.4 Geladeira ou Freezer A geladeira (ou refrigerador) é responsável por cerca de 30% do consumo de energia elétrica. Assim, as recomendações dadas, a seguir, para a seu aquisição e manuseio são muito importantes. Aquisição Deve ser observada a etiqueta laranja fixada na parte frontal, pois estes aparelhos possuem o seu

consumo sob controle governamental; A temperatura do congelador e o volume interno devem ser adequados as necessidades do consumidor; Para a decisão da aquisição, deve-se comparar os aparelhos de mesma faixa de volume, optando-se pelo

de menor consumo de energia elétrica (número estampado em evidencia na etiqueta) e dentro das possibilidades financeiras do interessado.

A seguir estão representadas tabelas com dados de geladeiras de 1 porta, 2 ou 3 portas e freezer, contendo; a capacidade em litros (amanho), modelo, marca e o consumo médio de energia por mês (kWh/mês).

Geladeira 1 porta

70

Tensão (volts)

Capacidade interna

(em litros) Modelo Marca Temperatura

congelador (°C) Consumo de energia

(kWh/mês)

230 RG2801 Esmaltec -12,0 36,5 250 SL2285 Steigleder -6,0 44,3 253 RU-26 Cônsul -12,0 40,7 254 BRA-26 Brastemp -12,0 36,6 270 01310-D Prosdócimo -12,0 28,0

290 RDC300 Continental 2001 -12,0 37,6

294 BRA-30 Brastemp -12,0 38,7 307 01341-D Prosdócimo -12,0 37,5 310 RU-31 Cônsul -12,0 49,3

127

324 BRA-33 Brastemp -12,0 42,9 230 RG2801 Esmaltec -12,0 31,3 253 RU-26 Cônsul -12,0 37,3 254 BRA-26 Brastemp -12,0 33,6 270 01310-D Prosdócimo -12,0 28,0 286 SL2285 Steigleder -6,0 50,0

290 RDC300 Continental 2001

-12,0 38,7

294 BRA-30 Brastemp -12,0 38,4 307 01341-D Prosdócimo -12,0 36,6

220

310 RU-31 Cônsul -12,0 45,0 Fonte: PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica

Geladeira 2/3 portas

Tensão (volts)

Capacidade interna

(em litros) Modelo Marca

Temperatura congelador

(°C)

Congelamento capacidade

(kg/24h)

Tempo máximo

conservação sem energia

(horas)

Consumo de energia (kWh/mês)

306 BRF-30 Brastemp -18,0 4,20 6,30 89,7 327 RW33SL W. Westinghouse -18,0 4,80 8,50 86,7 392 RD-40 Cônsul -18,0 3,40 15,00 85,0 394 RW39SL W. Westinghouse -18,0 4,80 9,20 77,5 394 RG39SL Gelomatic -18,0 4,00 9,20 77,5 405 BRF-41 Brastemp -18,0 4,20 9,60 95,1

127

414 RW41SF W. Westinghouse -18,0 4,80 12,80 92,7 306 BRF-30 Brastemp -18,0 4,20 6,30 86,5 327 RW33SL W. Westinghouse -18,0 4,80 8,50 75,8 392 RD-40 Cônsul -18,0 3,40 15,00 85,0 394 RW39SL W. Westinghouse -18,0 4,80 9,20 70,6 394 RG39SL Gelomatic -18,0 4,00 9,20 70,6 405 BRF-41 Brastemp -18,0 4,20 9,60 90,8

220

415 RW41SF W. Westinghouse -18,0 4,80 12,80 72,5 Fonte: PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica

Congeladores Verticais – Freezer

71

Tensão (volts)

Capacidade interna (em

litros) Modelo Marca

Temperatura do

congelador (ºC)

Capacidade congelamento

(kg/24h)

Tempo máximo de

conservação sem energia

(horas)

Consumo de energia (kWh/mês)

172 04180C Prosdócimo -22,0 11,70 9,00 57,0 172 04180S Prosdócimo -22,0 11,70 9,00 57,0 180 VU-18 Cônsul -20,0 11,00 11,00 38,0

210 CW21SL W. Westinghouse -21,0 11,70 7,00 57,0

210 04220C Prosdócimo -21,0 11,70 7,00 57,0 210 04220S Prosdócimo -21,0 11,70 7,00 57,0 230 VU-23 Cônsul -20,0 14,00 12,00 42,0 248 04260C Prosdócimo -20,0 13,64 6,00 66,0 248 04260S Prosdócimo -20,0 13,64 6,00 66,0

248 CW25SL W, Westinghouse -20,0 13,64 7,00 66,0

254 BCA-26 Brastemp -18,0 12,00 8,75 69,0

265 VFC-280 Continental 2001 -22,0 20,00 11,00 57,0

274 VU-28 Cônsul -20,0 15,00 11,00 47,0

127

277 VFC-300 Continental 2001 -22,0 21,00 11,00 57,0

172 04180C Prosdócimo -22,0 11,70 9,00 50,0 172 04180S Prosdócimo -22,0 11,70 9,00 50,0 180 VU-18 Cônsul -20,0 11,00 11,00 37,0

210 CW21SL W. Westinghouse -21,0 11,70 7,00 53,0

210 04220C Prosdócimo -21,0 11,70 7,00 53,0 210 04220S Prosdócimo -21,0 11,70 7,00 53,0 230 VU-23 Cônsul -20,0 14,00 12,00 41,0 248 04260C Prosdócimo -20,0 13,64 6,00 55,0 248 04260S Prosdócimo -20,0 13,64 6,00 55,0

248 CW25SL W. Westinghouse -20,0 13,64 7,00 55,0

254 BCA-26 Brastemp -18,0 12,00 8,75 66,0

265 VFC-280 Continental 2001 -22,0 20,00 11,00 52,0

274 VU-28 Cônsul -20,0 15,00 11,00 46,0

220

277 VFC-300 Continental 2001 -22,0 21,00 11,00 55,0

Fonte: PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica Observação: se você não encontrar uma geladeira ou um freezer com os modelos acima mencionados, procure os modelos com o selo de identificação e faça as comparações de capacidade em litros com o consumo de energia (kWh).

72

Utilização

Para um bom desempenho do refrigerador ou freezer, o usuário deve seguir as seguintes recomendações:

Leia o manual do fabricante; Instale-os em local bem arejado, com boa ventilação e longe de qualquer fonte de calor, como raios

solares ou fogões. Não os encostes às paredes ou moveis; Não abra o refrigerador sem necessidade. Crie o habito de colocar ou retirar os alimentos de uma só vez; No inverno regule o dial em posição mais baixa. Consulte o manual do fabricante para saber a regulagem

correta; Evite colocar alimentos ainda quentes dentro deles para não exigir mais do motor; Não forre as prateleiras com plásticos, vidros ou qualquer outro material. Coloque os alimentos de forma

a facilitar ao máximo a circulação do ar; Coloque os alimentos de acordo com a disposição recomendada pelo fabricante. Geralmente as carnes

mais próximas do congelador e as verduras na parte de baixo; Coloque os líquidos em recipientes fechados; Degele o refrigerador seguindo as recomendações do fabricante; Evite colocar panos ou plásticos na parte traseira do refrigerador; A borracha de vedação deve funcionar adequadamente, afim de evitar fuga de ar frio.

8.5 Aquecimento de Água

Cerca de 20% do consumo de residência referem-se ao aquecimento de água, principalmente para o banho. A seguir as medidas de conservação de energia nos aparelhos normalmente utilizados para este fim.

Chuveiro Elétrico

Sua potencia varia de 2500 a 4400kW (normalmente), dependendo do modelo. Nos dias quentes, o chuveiro deve ser usado com a chave na posição “verão”. O consumo de energia é

de cerca de 30% menor com a chave nesta posição; Banhos mais demorados são mais dispendiosos. O tempo de uso da água quente deve ser limitado ao

mínimo; Não deve ser reaproveitada uma resistência “queimada”, pois acarretara aumento de consumo; Os orifícios de saída de água devem ser limpos periodicamente.

Assim como os refrigeradores/freezers, os chuveiros elétricos possuem uma etiqueta amarela mostrando o seu consumo. Cada tipo de chuveiro apresenta um consumo de energia em kWh de acordo com os seus valores de tensão e potencia. A etiqueta acima apresenta os dados de um chuveiro elétrico, com uma potencia de 4400W, tensão de 127V. O consumo médio mensal mínimo é de 13,8kWh e o máximo de 19,4kWh para cada banho de duração de 8 minutos.

Aquecedor Central Elétrico de Água

No verão, regule o termostato do aquecedor para uma temperatura menor, reduzindo, assim, seu tempo de funcionamento;

Cuidado com o vazamento de água quente. Isto pode representar mais de mil litros de água e dezenas de kWh por mês;

Instale o aquecedor central no local mais próximo dos pontos onde você ira utilizar a água quente, sempre aplicando isolamento em todas as canalizações para conservação da temperatura.

Em caso de viagem, desligue o aquecedor central; Antes de adquirir um aquecedor elétrico central, certifique-se que sua capacidade de corresponde, realmente, as

necessidades e ao tamanho de sua família. Consulte o fabricante. Torneira elétrica

73

É um conforto que consome bastante energia, quase a mesma que um chuveiro elétrico comum, portanto deve ser

usada racionalmente. No verão, quando a água, em geral, já é quente, deve ser evitado o seu uso. Aquecimento de Água Através de Energia Solar A utilização da energia solar, através de coletores solares para o aquecimento de água, tem

proporcionado economia significativa de energia elétrica, mantendo-se o mesmo conforto; Se a residência tiver aquecedor central elétrico de água, a energia solar poderá ser uma boa opção; Para tanto, existem diversas firmas especializadas e com experiência comprovada. 8.6 Televisor Os televisores modernos apresentam um consumo bem inferior aos antigos (a válvula); Não deixe o televisor ligado sem necessidade; Evite o habito de dormir com o televisor ligado. 8.7 Ferro Elétrico O aquecimento do ferro elétrico, várias vezes ao dia provoca um desperdício muito grande de energia

elétrica. Por isso, deve-se acumular a maior quantidade possível de roupa, toda de uma só vez; Com os ferros automáticos, deve ser usada a temperatura indicada para cada tipo de tecido. Devem ser

passadas, primeiro as roupas que requeiram temperaturas mais baixas; Sempre que houver necessidade de se interromper o serviço, o usuário não deve se esquecer de desligar

o ferro, pois, alem de poupar energia, ainda evitará o risco de provocar algum acidente grave. 8.8 Condicionador de Ar O aparelho deve ser instalado em local com boa circulação de ar e abrigado da incidência de raios

solares; As portas e janelas devem ser mantidas bem fechadas, para evitar a entrada de ar do ambiente externo; Os filtros devem ser limpos periodicamente. Filtros sujos impedem a circulação livre de ar e forçam o

aparelho a trabalhar mais; O condicionador de ar deve ser desligado sempre que o ambiente ficar vazio por tempo prolongado; No verão, o ambiente não deve ser refrigerado excessivamente, ou seja, regulando o termostato

adequadamente; Locais refrigerados ou aquecidos com temperaturas muito deferente da ambiente gastam muita energia e

são prejudiciais à saúde. 8.9 Máquina de Lavar Louça Deve ser utilizada sempre em sua capacidade máxima, evitando liga-la com pouca louça; Os filtros devem ser mantidos livres de resíduos; O detergente deve ser usado na quantidade indicada no manual do fabricante. 8.10 Máquina de Lavar Roupa

74

Deve-se lavar, de uma só vez, a quantidade (peso)

máxima de roupa indicada pelo fabricante, resultando em economia de energia e de água;

O filtro da máquina deve ser limpo com freqüência; Deve ser observada a dosagem correta de sabão especificada pelo fabricante, para que não se tenha

que repetir a operação “enxaguar”; As instruções do manual do fabricante devem ser observadas, para se tirar o máximo proveito da

máquina de lavar. 8.11 Secadora de Roupa O tempo de funcionamento da secadora deve ser regulado de com a temperatura necessária à secagem

dos diversos tipos de tecidos, conforme o manual do fabricante; A máquina deve ser sempre usada em sua capacidade máxima; O filtro de ar deve ser limpo periodicamente.

O bom desempenho de qualquer aparelho elétrico começa desde a compra, ou seja:

Deve ter o tamanho adequado para as necessidades previstas; Deve ter garantia e boa resistência oferecida pelos fabricantes; Deve consumir menos energia para realizar o mesmo trabalho.

8.12 Horário de Ponta ou de “Pico” No sistema elétrico, o período compreendido entre 17 22 horas, nos dias úteis é denominado horário de ponta ou de “pico”. Por que ele é assim chamado? Porque é nesse período que aumenta o consumo de eletricidade. Alem das luzes das resistências, dos escritórios continuarem ligadas, as industrias, os hospitais e o comercio continuarem funcionando, é o horário em que as luzes das casas e das ruas se acendem, e que as pessoas tomam banho e ligam a televisão. Sempre que ocorre aumento de consumo as concessionárias são obrigadas a ampliar o sistema elétrico construindo novas usinas, linhas de transmissão, subestações e redes de distribuição, para que todos os consumidores continuem a desfrutar o conforto e a segurança oferecidos pela eletricidade. No horário de ponta, deve ser evitado o uso de determinados aparelhos, como chuveiro elétrico, ferro elétrico, máquina de lavar roupa, secadora, etc., que podem ser utilizados em um outro período do dia, contribuindo para, que se reduzam os investimentos no sistema elétrico, o que ira refletir na tarifa. 8.13 Leitura e Controle do Consumo de Eletricidade Como ler o medidor O leiturista da CEMIG passa em sua residência uma vês por mês e faz a leitura no medidor de energia elétrica. A CEMIG acha importante você acompanhar o seu próprio consumo para saber controlá-lo. Existem dois tipos de relógio ou medidor. 1º tipo: aquele que funciona como um medidor de quilometragem de automóvel. Nesse caso, os números

que aparecem no visor já indicam a leitura -16754. 2º tipo: aquele que tem 4 ou 5 círculos com números, sendo que cada circulo é semelhante a um relógio.

Nesse caso, o ponteiro existente dentro de cada circula indicam a leitura. Quando estão entre dois

75

números, deve-se considerar sempre o número menor. No exemplo a seguir o medidor marca 16754

Para Acompanhar o seu Consumo

O seu consumo de energia elétrica pode ser verificado em qualquer período: por hora, dia, semana ou mês. A leitura da CEMIG é mensal, mas vamos supor que você deseje saber quanto consumiu em determinada semana. Anote, então, os valores indicados da seguinte forma: 2ª feira: a leitura é 12197 Domingo: a leitura é 12219 A diferença entre estes valores multiplicada pela constante do medidor (normalmente igual a 1 – confira na sua conta) vai ser o equivalente ao seu consumo da semana. Consumo = (12219 – 12197) x 1 = 22kWh (quilowatt-hora). Como estimar o consumo mensal de energia elétrica na sua residência O consumo mensal de sua residência pode ser estimado observando o tempo de uso dos eletrodomésticos e suas respectivas potências. A tabela abaixo fornece alguns exemplos de potencias encontradas nos principais eletrodomésticos, bem como uma estimativa de consumo para um tempo de uso médio.

Aparelhos Potencia media (watts) Tempo de uso Consumo mensal (kWh) Televisor 100 6 horas por dia 18

Chuveiro elétrico 4400 8 min/banho 5 banhos por dia

76

Ferro elétrico 1000 1 hora por dia 3 vezes por semana

12

Geladeira (1 porta) 150 Uso contínuo 40

Para calcular o consumo de energia elétrica de cada eletrodoméstico, primeiro verifique a potencia em watts na placa de identificação do aparelho; em seguida multiplique a potencia encontrada pelo número de horas em que o aparelho foi utilizado por mês. Para isso, aplique a seguinte expressão: Exemplo: Um ferro elétrico de 1000W, que é utilizado 1h por dia, 3 vezes por semana:

mêskWhmêsnoiasDhW

kWhConsumo /12000.1

)(121000.1)( =

××=

Some os resultados encontrados para cada aparelho e lâmpadas, a fim de obter o consumo mensal aproximado de sua residência. 8.14 Dicas de Segurança Quando você for fazer algum reparo na instalação da sua casa, desligue o disjuntor ou chave geral; Não ligue muitos aparelhos na mesma tomada, através de “benjamins”, pois isto provoca aquecimento

nos fios, desperdiçando energia e podendo causar curto circuitos; Nunca mexa no interior da televisão, mesmo que ela esteja desligada; Nunca mexa em aparelhos elétricos com as mãos molhadas ou com os pés em lugares úmidos; Ao trocar uma lâmpada não toque na parte metálica; Não coloque facas, garfos ou qualquer objeto de metal dentro de aparelhos elétricos ligados; Se você tiver crianças em casa, todo cuidado é pouco. Não deixe que elas mexam em aparelhos elétricos

ligados, toque em fios e, muito menos ponham os dedos nas tomadas.

76

Bibliografia NBR 5410 para Projetos de Instalações Prediais NBR 5419 para ATERRAMENTO Normas das concessionárias fornecedoras de energia elétrica Normas específicas aplicáveis