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Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

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Page 1: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas

Eletrotécnica

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Segurança para instalações elétricas

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Programa

Nesta aula veremos proteção contra:

– Sobrecorrentes e correntes de curto-circuito Disjuntores termomagnéticos de BT Fusíveis

– Choques elétricos Contatos diretos Dispositivo residual diferencial

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Objetivos principais desta aula

1. Conhecer os fundamentos de funcionamento e especificação de disjuntores de baixa tensão

2. Aprender os procedimentos para proteção contra choques elétricos de contato direto.

3. Adquirir conhecimentos sobre os dispositivos de proteção contra choque de contato indireto.

Page 7: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Introdução

Equipamentos e condutores, componentes de uma instalação elétrica são, frequentemente solicitados por tensões e correntes diferentes dos valores nominais.

Estas solicitações aparecem normalmente como sobrecarga, curto-circuito, sobretensões e subtensões.

Page 8: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Introdução

As condições anormais de operação podem danificar as instalações, equipamentos e causar acidentes envolvendo indivíduos presentes na instalação.

Page 9: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Introdução

As condições anormais de operação devem ser limitadas no tempo de duração e na amplitude.

Os dispositivos de proteção nas instalações elétricas devem desligar o circuito nas condições adversas.

Os principais dispositivos de proteção e segurança são os fusíveis, os disjuntores e os relés térmicos.

Page 10: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Introdução

A proteção em uma instalação elétrica envolve várias etapas:– Estratégia de proteção.– Seleção dos dispositivos de atuação.– Determinação dos valores de calibração dos

dispositivos.

Page 11: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Introdução

A NBR 5410/2004 estabelece as prescrições fundamentais destinadas a garantir a segurança de pessoas, animais e bens contra os danos que possam resultar da utilização das instalações elétricas.

Page 12: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Proteção contra Sobrecargas e Correntes de Curto-Circuito

Page 13: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Fusíveis

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Fusíveis

Definição

“Dispositivo de proteção que, pela fusão de uma parte dimensionada para tal, interrompe a corrente elétrica quando esta excede um certo valor estabelecido, durante um tempo determinado”.

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Fusíveis

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Fusível

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Disjuntor Termomagnético - DTM

Fonte: Weg Fonte: Merlin Gerin

Page 18: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Disjuntor

Definição

“Equipamento de proteção cuja finalidade é conduzir a corrente de carga sob condições nominais e interromper correntes anormais de sobrecarga e de curto-circuito”.

Page 19: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Disjuntores Termomagnéticos

Aplicações:

Proteção contra curto-circuito

Manobras

Proteção contra correntes de sobrecarga

Disjuntores devem SEMPRE ser ligados aos condutores FASE.

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Em resumo, os DTMs cumprem 3 funções básicas:

1. Abrir e fechar os circuitos (Manobra)

2. Proteger os condutores e equipamentos contra sobrecarga (dispositivo térmico)

3. Proteger condutores contra as correntes de curto-circuito (dispositivo magnético).

Disjuntores Termomagnéticos

Page 21: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

DTMs – Princípio de funcionamento

Disjuntores Termomagnéticos atuam por:

– Efeito térmico com sobrecarga.

– Efeito eletromagnético com corrente de curto-circuito.

Page 22: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Disparador térmico simples: – Elemento bimetálico: duas lâminas de metal

soldadas, com diferentes coeficientes de dilatação térmica.

– Quando sensibilizadas por uma corrente superior ao estabelecido ambas dilatam, de maneira desigual, arqueando o conjunto e deslocando a barra de disparo.

DTM - Efeito Térmico

Page 23: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Disparador térmico simples

Posição Normal Posição de Disparo

DTM - Efeito Térmico

Page 24: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Disparador térmico Compensado

DTM - Efeito Térmico

a) Posição normal b) Posição pré-disparo

Compensa a elevação de temperatura do ambiente.

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c) Posição de disparo

DTM - Efeito Térmico

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Disparador magnético:

– Bobina que, quando conduz corrente acima do valor estabelecido, atrai um êmbolo ferromagnético processando a abertura dos contatos do disjuntor.

DTM - Efeito Eletromagnético

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DTM - Efeito Eletromagnético

Disparador magnético

Posição normal Posição de disparo

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Especificação de Disjuntores

Os seguinte itens devem ser discriminados:– Corrente nominal de operação– Capacidade de interrupção– Tensão nominal– Frequência nominal– Tipo (térmico, magnético, termomagnético,

ajustável,...)

Page 29: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Dimensionamento de Disjuntores

A NBR 5410-2004 estabelece condições que devem ser cumpridas para que haja coordenação entre os condutores de um circuito e o dispositivo de proteção.

O item 5.3.4 da norma diz que a corrente do disjuntor deve interromper a corrente de sobrecarga antes do aquecimento excessivo dos condutores.

Page 30: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

O item 5.3.4 estabelece que proteção deve satisfazer as duas inequações:

Dimensionamento de Disjuntores

e

IB – corrente de projetoIN – corrente nominal do disjuntorIZ – capacidade de condução dos condutores vivosI2 – corrente convencional de atuação do disjuntor ou fusível.

Page 31: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Condição para atuação sob sobrecarga

Dimensionamento de Disjuntores

Deve atuar em no máximo 1h.

Page 32: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Ex1: Dimensionar o disjuntor para um chuveiro: 5400VA, 220V. Dados dos condutores: bitola de 4 mm2, capacidade de condução de 32 A.

Dimensionamento de Disjuntores

Page 33: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

DTM - Curva de atuação

Ação do disparador térmico

Ação do disparador magnético

Múltiplo de IN

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Ex2: Sendo a corrente nominal do disjuntor 50 A, estime o tempo de atuação para uma corrente de carga de 150A e 300A.

DTM - Curva de atuação

Page 35: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Disjuntores

Page 36: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Importante sobre disjuntores

Revisar!!!

– Norma NBR 5410-2004, item 5.3.4

– Dimensionamento

– Itens de especificações

Page 37: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Proteção Contra Choque Elétrico

Proteções contra contato direto

Dispositivo à Corrente

Diferencial Residual

Page 38: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Definição de choque elétrico

“É a perturbação de natureza e efeitos diversos que se manifesta no organismo humano ou animal quando este é percorrido por uma corrente elétrica”.

G. Kindermann, “Choque Elétrico”, Ed. do Autor, Fpolis,2005.

Page 39: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Choques elétricos

A proteção contra choques elétricos é regulamentada nas normas:

– NBR 5410-2004 da ABNT

– Normas regulamentadoras 10 e 18 do Ministério do Trabalho

Page 40: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Classificação do Choque Elétrico

Contato direto– Contato de pessoas e animais diretamente com

partes energizadas de uma instalação elétrica.

Contato indireto– Contato de pessoas ou animais com estruturas

metálicas ou condutores que, acidentalmente, tornaram-se energizadas.

Page 41: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Efeito da Corrente Elétrica

O efeito da corrente depende:– Intensidade da corrente;– Tempo de exposição;– Percurso através do corpo humano;– Condições orgânicas do indivíduo.

Page 42: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Passagem da corrente pelo corpo

Page 43: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Efeitos da passagem de corrente

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Efeitos da passagem de corrente

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Proteção Contra Choque-Elétrico

Medida prioritária

Interrupção do fornecimento de energia.

Page 46: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Proteção contra contato direto

A proteção deve ser assegurada por:– Isolação das partes vivas;– Barreiras ou invólucros;– Obstáculos– Colocação fora de alcance.

Page 47: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Isolação das partes vivas:– Deve impedir o contato com as partes vivas da

instalação através de uma isolação que somente possa ser removida com a sua destruição.

Proteção contra contato direto

Page 48: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Barreiras ou invólucros– Visa impedir todo contato com as partes vivas da

instalação elétrica.

Proteção contra contato direto

Page 49: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Obstáculos– Partes vivas são confinadas em compartimentos

onde só permitido acesso a pessoas autorizadas.

Proteção contra contato direto

Page 50: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Colocação fora de alcance– Consiste em instalar os condutores energizados a

uma altura/distância fora de alcance das pessoas e animais.

Proteção contra contato direto

Page 51: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Os dispositivos à corrente diferencial-residual (DR) constituem-se no meio mais eficaz de proteção das pessoas e animais contra choques elétricos.

Não dispensam o uso de disjuntores e fusíveis.

DRs também diminuem consumo de energia.

Proteção contra contato indireto

Page 52: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Dispositivo DR

Princípio de funcionamento

Atuam quando há uma correnteresidual (de fuga) circulando nainstalação.

Fonte: Mamede

Page 53: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Dispositivos a DR podem ser:– Interruptores DR– Disjuntores de proteção– Tomadas com interruptores DR incorporadas– Blocos avulsos

Dispositivos DRs

Page 54: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Especificação de DRs

Deve-se observar as características técnicas:– Corrente nominal– Corrente diferencial residual nominal– Tensão nominal– Capacidade de interrupção– Frequência– Número de pólos

Page 55: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

DRs e a NBR 5410

A norma exige DRs em:– Tomadas em todo local molhado ou sujeito a

lavagem;– Tomadas em áreas externas;– Tomadas internas que alimentam equipamentos

na área externa da instalação;

Nesta aplicações a NBR 5410 obriga o uso de DRs de alta sensibilidade (If >= 30 mA).

Page 56: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Resumo sobre utilização das DRs

Devem ser utilizados para proteção:– De pessoas e animais contra contatos acidentais

com partes vivas da instalação elétrica;– Contra perigos de incêndio devido a faltas à terra;– Contra presença de faltas à terra por

equipamentos em más condições;– Em locais de grande concentração de umidade.

Page 57: Sistemas e Dispositivos de Segurança para Instalações Elétricas Eletrotécnica

Importante sobre Proteção contra choques

Revisar!!!

– Norma regulamentadora 10 do MT.

– Especificações de DRs!