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Estudos da eletricidade – Conceitos e desenvolvimento
Segundo SICILIANO (2007), O sistema elétrico é constituído pelos equipamentos e materiais necessários para transportar a energia elétrica desde a fonte de geração até os pontos em que ela é utilizada. Ele se desenvolve em quatro etapas: geração, transmissão, distribuição e utilização.
A geração é a etapa desenvolvida nas usinas que produzem energia elétrica, a partir das fontes primárias. A etapa seguinte é a transmissão, que consiste no transporte da energia elétrica, em tensões elevadas, desde as usinas até os centros consumidores. Neles, a energia segue para distribuição nos centros consumidores. As linhas de distribuição alimentam os transformadores de distribuição, de onde partem as linhas de distribuição secundária, com tensões mais reduzidas. E estas alimentam os pequenos consumidores: residências, pequenos prédios, pequenas indústrias e comércio.
A última etapa de um sistema elétrico é a utilização. Ela ocorre nas instalações elétricas de baixa tensão, nas quais a energia gerada nas usinas e transportada pelas linhas de transmissão e distribuição é transformada pelos equipamentos de utilização em energia mecânica, térmica e/ou luminosa para ser finalmente utilizada. Nesse tópico entenderemos um pouco mais sobre o projeto de instalação em baixa tensão.
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Simbologias
Para os projetos de instalações elétricas, existia a norma “NRB5444 – Símbolos gráficos para instalações elétricas prediais”. No entanto, ela foi cancelada em 2014. A partir de então, se tornou mais usual utilizarmos a simbologia do padrão americano regulamentado pelo IEC60617. O essencial é sempre apresentar no projeto a sua legenda de simbologias, pois, além de existir mais de um padrão de simbologias, muitas vezes é necessário incluir símbolos não contemplados pelo padrão. A seguir, apresentamos uma legenda usual de um projeto de instalação elétrica:
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Figura 1 - Simbologias usuais em projetos de instalação elétricaFonte: IEC60617, 2012
#PraCegoVer: Na imagem, há um projeto de instalação elétrica.
Número mínimo de pontos de luz e tomadas
Os números de pontos de iluminação e tomadas devem ser determinados em função da destinação do local e dos equipamentos elétricos que podem ser utilizados. Quando temos uma planta de arquitetura humanizada, podemos prever onde ficará cada equipamento. Mas, quando não é o caso, devemos prever tomadas que atendam à alguns layouts, pensando sempre nos equipamentos que o ambiente possa vir a ter.
De forma geram, a norma NBR5410 (2008) determina número mínimos de tomadas para cada ambiente:
· Iluminação
- Cômodos com área inferior a 6,0m²m, deve ser prevista uma carga mínima de 100VA.
- Cômodos com área superior a 6,0m² deve ser prevista uma carga mínima de 100va para os primeiros 6,0m², acrescida de 60VA para cada aumento de 4,0m² inteiros.
· Tomadas
- Em banheiros deve ser previsto, pelo menos, um ponto de tomada próximo ao lavatório.
- Em cozinhas, copas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos, deve ser previsto, no mínimo, um ponto de tomadas para cada 3,5m ou fração de perímetro, sendo que acima da bancada da pia deverão ser previstas duas tomadas.
- Em salas e dormitórios, deve ser previsto, pelo menos, um ponto de tomadas para cada 5m ou fração de perímetro.
- Em banheiros, cozinhas, áreas de serviço e locais análogos, deve ser previsto, no mínimo, 600VA por ponto de tomada, até 3 pontos, e 100VA por ponto excedente, considerando-se cada um desses ambientes separadamente.
- Nos demais cômodos, no mínimo 100VA por ponto de tomadas.
1.3 Circuitos
Para alimentar todos os pontos definidos, é necessário dividir os mesmo em circuitos. A NBR-5410 (2008) define como circuitos, condutores protegidos pelo mesmo dispositivo de proteção (disjuntor).
A divisão de circuito busca atender à segurança, evitando que a falha de um circuito desligue toda a energia do local; à conservação de energia, possibilitando que as cargas sejam ligadas na medida da necessidade; à produção, minimizando paralizações de toda a distribuição; e manutenção, podemos desligar apenas o circuito onde será feito o reparo.
De forma geral, deve-se considerar circuitos independentes para equipamentos que exijam controle específico, evitando que sejam afetados pelas falhas de outros, como por exemplo, instalar uma iluminação de emergência. É interessante individualizar os circuitos terminais pela função dos equipamentos; por exemplo, um único circuito para as tomadas de cozinha deixa a instalação mais organizada. Por questões de segurança, devemos sempre separar iluminação e tomadas em circuitos distintos. Lembrando sempre que a quantidade de tomadas ou iluminação deve ser compatível com a capacidade de condução de corrente do circuito.
A NBR5410 (2008) estabelece algumas regras para a divisão de circuitos:
1. 
 
2. 
 
3. 
- Os pontos de áreas molhadas, como cozinhas, copas e áreas de serviço devem ser atendidos por circuitos exclusivos.
 
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1.4 Proteção dos circuitos
Todo circuito terminal deve ser protegido contra sobrecorrente por dispositivo que assegure o seccionamento simultâneo de todos os condutores fase (NBR5410, 2008). O dispositivo que atua nesse seccionamento para circuitos terminais é o disjuntor termomagnético.
A NBR-5410 (2008) considera dois tipos de sobrecorrentes: as correntes de sobrecarga e as correntes de curto-circuito. Para que seja mantida a integridade dos condutores de um circuito, as temperaturas limites de sobrecarga, e de curto-circuito, não poderão ser mantidas por tempo superior ao fixado pelas normas de condutores e cabos isolados. Para tanto, as sobrecorrentes, causadoras de temperaturas excessivas nos condutores, devem, em princípio, ser eliminadas em um tempo tanto menor, quanto maior o seu valor.
As correntes de sobrecarga ocorrem em circuitos eletricamente sãos, e podem ser transitórias ou não transitórias. As transitórias são devido à partida de equipamentos de utilização, como equipamentos a motor e aparelhos de iluminação a descarga, e não devem provocar a atuação dos dispositivos de proteção dos respectivos circuitos.
As não transitórias são provocadas por condições de funcionamento não previstas (avaliação a menor do fator de demanda e inclusão de novos equipamentos); ou anomalias (motor acionando carga superior a sua capacidade e defeito em equipamento alimentado); e devem ser interrompidas em um tempo mais ou menos breve, dependendo de seu valor (CREDER, 2007).
Segundo a NBR-5410 (2008), o disjuntor precisa ser capaz de conduzir indefinidamente, sem elevação de temperatura acima dos valores especificados, uma corrente nominal acima da corrente do circuito e abaixo da capacidade de condução de corrente dos condutores. Ou seja:
IB ≤ IN ≤ IZ e I2 ≤ 1,45IZ ,onde:
IB = corrente de projeto
IN = corrente nominal do disjuntor
IZ = capacidade de condução do condutor
I2 = valor especificado de corrente que provoca a atuação do disjuntor
Lembrando que a capacidade de condução do condutor deve considerar todos os eventuais fatores de redução decorrente das condições da instalação, tais como método de instalação e fator de agrupamento.
Isso significa que o disjuntor deve interromper o circuito quando a corrente for maior que a corrente nominal, impedindo que o condutor atinja uma corrente acima do seu limite de condução. O disjuntor, portanto, está protegendo a instalação.
O disjuntor também deve atuar na proteção contra curtos-circuitos. As correntes de curto-circuito são provocadas por faltas ou perda de isolamento; por erros de ligação ou pela ligação de equipamentos em curto; e possuem valores bem superiores aos das correntes de sobrecarga (não transitórias). Por isso, devem ser eliminadas instantaneamente.
De acordo com CREDER (2007), o tempo de interrupção das correntes resultantes de um curto circuito deve ser inferior ao tempo que levaria a temperatura dos condutores para atingir o limite máximo admissível. A duração do curto-circuito é tempo necessário para que uma correntede curto-circuito, de duração inferior a 5 segundos, eleve a temperatura dos condutores até a temperatura limite para a sua isolação.
Icc² x T ≤ K² x S² ou T ≤ K² x S²
Icc²
E,
ICN ≥ ICC, onde:
Icc = corrente de curto-circuito
ICN = capacidade de interrupção nominal do disjuntor
T = duração do curto circuito
K = fator conforme o tipo de condutor
S = área da seção transversal do condutor
Além de especificar a corrente nominal do disjuntor adequada para o circuito, devemos também especificar a curva de disparo. A curva de disparo corresponde à característica de atuação do disparador magnético, enquanto a do disparador térmico permanece a mesma. A curva de ruptura do disjuntor é o tempo em que o disjuntor suporta uma corrente acima da sua corrente nominal por determinado tempo. Além do período, as curvas de rupturas estipulam o quanto maior essas correntes podem ser em relação as correntes nominais.
Disjuntores com curva de disparo B servem para proteção dos circuitos com características resistivas. Eles devem ser utilizados apenas para proteção de circuitos exclusivos de iluminação. E sua curva de ruptura é entre 3 a 5 vezes a corrente nominal do disjuntor.
Disjuntores com curva de disparo C servem para proteção dos circuitos com características indutivas. Sua curva de ruptura é entre 5 a 10 vezes a corrente nominal do disjuntor. Quando o circuito mesclar cargas resistidas e indutivas, devemos utilizar curva do tipo C.
Existem outros dispositivos para interromper a passagem de corrente, no entanto, não são utilizados para circuitos terminais São eles: chaves fusíveis (seccionadoras, blindadas ou abertas) que possuem alta capacidade de ruptura; chaves magnéticas (blindada ou de painel), usadas contra subtensão e falta de fase, principalmente como proteção adicional para os motores e comandos remotos; e chaves de partida (tipo estrela-triângulo e tipo compensadora, com ou sem base para fusível), utilizadas para motores com potência maior que 5cv.
1.5 Proteção contra choques elétricos
São duas as condições de perigo para as pessoas em relação às instalações elétricas: contatos diretos com partes metálicas normalmente sob tensão (partes vivas); e contatos indiretos com partes metálicas normalmente não energizadas (massas), mas que podem ficar energizadas devido a uma falha de isolamento.
Para ambas as condições, a NBR 5410 (2008) indica medidas rigorosas de proteção, que podem ser “ativas” ou “passivas”. As ativas são a utilização de dispositivos e métodos que proporcionem o seccionamento automático do circuito quando ocorram situação de perigo para os usuários. Enquanto as passivas consistem no uso de dispositivos e métodos que se destinem a limitar a corrente elétrica que pode atravessar o corpo humano ou a impedir o acesso às partes energizadas.
O dispositivo utilizado na proteção ativa é o diferencial residual. O seu princípio de funcionamento é constituído, em suas linhas essenciais, pelos seguintes elementos principais: contatos fixos e contatos móveis, transformador diferencial, disparador diferencial (relé polarizado). São dispositivos que detectam a soma das fases das correntes que percorrem os condutores em um circuito num determinado ponto. O módulo dessa soma de fases é a chamada corrente diferencial residual.
O ideal é que essa soma seja zero, ou seja, a corrente que sai é a mesma que entra, não ocorrendo nenhuma fuga de corrente. Ele irá interromper a passagem de corrente que a soma for maior que o seu grau de sensibilidade. Os dispositivos DR podem ser de alta sensibilidade, possuindo corrente diferencial residual nominal de atuação menor de 30mA, utilizados na proteção de contatos indiretos e proteção complementar contra contato diretos. Os dispositivos de baixa sensibilidade, que possuem corrente diferencial residual nominal de atuação menor de 300mA, protegendo contra contatos indiretos e contra incêndio.
O dispositivo DR pode ser um interruptor ou um disjuntor. Quando interruptor é indicado pela sigla IDR, ele só atende às correntes de fuga, protegendo unicamente o usuário. Por não ter a capacidade de proteger contra sobrecorrentes, precisa, assim como os condutores, estar protegido por um disjuntor de corrente nominal menor ou igual a corrente nominal do IDR. Quando dispositivo também for disjuntor, ele atende pela sigla DDR e tem a capacidade de proteger não apenas contra a corrente de fuga, mas também contra sobrecorrentes, não sendo necessário o uso do disjuntor.
Segundo CREDER (2007), é preciso estar atento a alguns detalhes na instalação do DR: cada setor protegido por um DR deve possuir o seu o seu próprio neutro, não sendo possível misturá-los. o condutor de proteção terra é comum; o interruptor diferencial não desobriga o uso das proteções contra sobrecorrentes; o DR não dispensa o aterramento das massas; e o interruptor diferencial tem que ser protegido contra curtos-circuitos.
O DR de alta sensibilidade deve ser utilizado, segundo a NBR 5410, em circuitos terminais que sirvam:
• Circuitos de cozinhas, lavanderias, áreas de serviço e, no geral, a todo local interno molhado em uso normal ou sujeito a lavagens;
• Tomadas de corrente situadas em áreas externas à edificação.
• Tomadas de corrente que, embora instaladas em áreas internas, possam alimentar equipamentos de uso em áreas externas.
• Circuitos que sirvam a pontos situados em locais contendo chuveiro ou banheira.
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1.6 Aterramento
O aterramento é a ligação intencional de um condutor à terra. De acordo com CREDER (2007), existem dois tipos de aterramento em uma instalação: o aterramento funcional que consiste na ligação à terra de um dos condutores do sistema (geralmente o neutro), com objetivo de garantir o funcionamento correto, seguro e confiável da instalação; e o aterramento de proteção, que consiste na ligação à terra das massas e dos elementos condutores estranhos à instalação, com o objetivo de proporcionar proteção contra contatos indiretos.
O aterramento é feito a partir de um eletrodo de aterramento que é o condutor ou o conjunto de condutores enterrados no solo e eletricamente ligados à terra para fazer um aterramento. O termo tanto se aplica a uma simples haste enterrada, como a várias hastes enterradas e interligadas. O eletrodo de aterramento preferencial em uma edificação é o constituído pelas armaduras de aço embutidas no concreto das fundações das edificações. E não devem ser usados como eletrodo de aterramento canalizações metálicas de fornecimento de água e outros serviços, o que não exclui a ligação equipotencial que deverá sempre ser feita.
A experiência tem demonstrado que as armaduras de aço das estacas, dos blocos de fundação e das vigas baldrames, interligadas nas condições correntes de execução, constituem um eletrodo de aterramento de excelentes características elétricas.
O aterramento de proteção, de acordo com a NBR-5410 (2008), obrigatório em qualquer tipo de prédio, baseia-se principalmente na equipotencialidade das massas e elementos condutores estranhos à instalação. Seu “coração” é o terminal de aterramento principal, geralmente uma barra, que realiza a chamada ligação equipotencial principal.
1.7 Projeto de Instalação Elétrica
O projeto de instalação elétrica completo deve conter planta baixa, quadro de cargas e diagrama trifilar (ou unifilar). A seguir apresentaremos um exemplo de projeto de instalação elétrica de um apartamento residencial, para descrever o que cada um desses itens precisa conter.
A planta baixa precisa apresentar toda a distribuição de todos os circuitos pelos eletrodutos, inclusive com a indicação dos condutores que deverão passar em cada eletroduto. Todas as lâmpadas e tomadas deverão estar indicadas a qual circuito pertencem. Deverá conter também a indicação da entrada de energia elétrica e seu alimentador.
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Figura 2 - Planta de instalação elétrica de uma residênciaFonte: Elaborado pelo autor
#PraCegoVer: Na imagem, há uma planta de instalação elétrica completa de uma residência.
No quadro de cargas, devemosdescrever todas as cargas de cada circuito. Ele deverá também informar o condutor do circuito, a proteção geral e em qual fase deverá ficar o circuito, e informar o total de carga instalada. Convém indicar a descrição do circuito para facilitação da leitura do projeto. É interessante termos um espaço para as informações relevantes a respeito do quadro, como: qual o tamanho do quadro, o disjuntor geral e a presença de interruptor diferencial residual (IDR).
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Figura 3 - Quadro de cargasFonte: Elaborado pelo autor
O diagrama trifilar contém todas as informações para a montagem do quadro no quadro. Ele deverá representar a entrada do alimentador, o disjuntor geral, interruptores diferencial residual, todos os circuitos em sua respectiva fase. Todos os circuitos de um quadro elétrico precisam estar divididos de forma mais equilibrada o possível entre todas as fases do alimentador, de forma que todas fases tenham correntes similares. Quando temos uma das fases desbalanceada, o disjuntor geral pode não ser suficiente para suportar a corrente dessa fase que possui mais cargas.
O diagrama deve também identificar a quais circuitos deverá atender a barra de neutro e o disjuntor de cada circuito. Ele apresenta praticamente as mesmas informações do quadro de cargas, mas de forma mais prática, de forma a auxiliar a montagem do quadro na obra.
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Figura 4 - 
#PraCegoVer: Na imagem, há um diagrama trifilar que representa todas as informações do quadro de cargas.
2. Dimensionamento
O dimensionamento de um condutor deve ser precedido de uma análise detalhada das condições de sua instalação e da carga a ser suprima. Devemos avaliar: características de carga, tipo de condutor, maneira de instalar, agrupamentos de circuito e temperatura ambiente.
De acordo com CREDER (2007), para dimensionar corretamente os condutores de um circuito é determinar a seção dos condutores e a corrente nominal dos dispositivos de proteção contra sobrecorrentes ligados a estes circuitos. Para isso, é preciso considerar os seguintes critérios:
• critério da capacidade de corrente (ampacidade) – verifica-se o limite de temperatura dos cabos em função da corrente;
• limite de queda de tensão;
• escolha da proteção contra correntes de sobrecarga e aplicação dos critérios de coordenação entre condutores e proteção;
• escolha da proteção contra correntes de curto-circuito e aplicação dos critérios de coordenação entre condutores e proteção;
• verificação da bitola mínima estipulada pela NBR-5410 (2008) para os circuitos.
2.1 Corrente nominal
Este critério se aplica ao dimensionamento da seção dos condutores fase, os quais servirão de base para o dimensionamento das seções dos condutores neutro e de proteção (terra). Em condições de funcionamento normal, a temperatura de um condutor, isto é, a temperatura da superfície de separação entre o condutor propriamente dito e a isolação, não pode ultrapassar a chamada temperatura máxima de operação.
Um dos fatores que alteram a condução de corrente do cabo é o método de instalação. A NBR-5410 (2008) definou os métodos de referência segundo os quais a capacidade de condução de corrente foi determinada por ensaio ou por cálculo. São eles:
A1: condutores isolados em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante;
A2: cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante;
B1: condutores isolados em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira;
B2: cabo multipolar em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira;
C: cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira;
D: cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo;
A seguir temos a tabela de capacidade de condução de corrente, em ampères, para os métodos de referência A1, A2, B1, B2, C e D, sob as seguintes condições: condutor em cobre ou alumínio; isolação em PVC; temperatura do condutor 70º; temperatura de referência do ambiente 30ºC e temperatura de referência do solo 20ºC. Essas são as condições usais de instalações residenciais e comerciais, mas caso a situação seja diferente dessas características, é necessário consultar a devida tabela na NBR-5410 (2008).
A Tabela de Capacidades de condução de corrente, em ampères, para os métodos de referência A1, A2, B1, B2, C e D, apresenta na coluna (1) as seções nominais de cabos existentes no mercado. As colunas a seguir são separadas duas a duas conforme o método de instalação conforme descrevemos acima. Dentro de cada método, temos o número de condutores carregador, 2 ou 3. Quando tivermos mais de 3 condutores carregados dentro do mesmo eletroduto devemos utilizar o fator de agrupamento na Tabela de Fatores de correção aplicáveis a condutores agrupados em feixe (em linhas abertas ou fechadas) e a condutores agrupados num mesmo plano, em camada única. Segundo a NBR-5410 (2008), condutor carregado é todo condutor por onde passa corrente elétrica.
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Figura 5 - Fatores de correção aplicáveis a condutores agrupados em feixe (em linhas abertas ou fechadas) e a condutores agrupados num mesmo plano, em camada únicaFonte: NBR5410, 2008
Quando temos mais de 3 condutores carregados, devemos utilizar a Tabela de Fatores de correção a condutores agrupados em feixe. Esses fatores são aplicáveis a grupo de cabos uniformemente carregados. Se o agrupamento consiste em N cabos, pode-se considerar N/2 circuitos com 2 condutores ou N/3 circuitos com 3 condutores. A fim de evitar a redução de capacidade de corrente do cabo em função do fator de agrupamento, deve-se evitar colocar mais de 3 circuitos dentro do mesmo eletroduto.
Outro fator a ser considerado na capacidade de condução de energia elétrica é a temperatura, seguindo-se a Tabela de Fatores de correção para temperaturas ambientes diferentes de 30ºC para linhas não-subterrâneas e de 20ºC (temperatura do solo) para linhas subterrâneas. Quanto mais quente, menor a capacidade de condução de corrente do cabo; e em temperaturas mais frias, os cabos conduzem uma corrente maior que a informada pelo fabricante. Deve-se observar também os fatores são diferentes para instalação no ambiente e enterradas no solo.
As temperaturas adotadas como referência são 30ºC para o ambiente e 20ºC para o solo. Logo, os valores fornecidos para Tabela de Capacidades de condução de corrente, em ampères, para os métodos de referência A1, A2, B1, B2, C e D são para condutores na temperatura de referência, ou seja, o fator de correção para essas temperaturas é 1.
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Figura 6 - Fatores de correção para temperaturas ambientes diferentes de 30ºC para linhas não-subterrâneas e de 20ºC (temperatura do solo) para linhas subterrâneasFonte: Elaborado pelo autor
Após o dimensionamento das fases, passaremos para o dimensionamento dos condutores neutro e terra. A NBR-5410 (2008) determina que para o dimensionamento do neutro, temos que:
F ≤ 25mm² → N = F
F > 25mm² → N = F / 2
No segundo caso, adotar sempre a seção nominal comercial imediatamente acima do resultado da equação.
Para o dimensionamento do condutor terra, seguir a tabela de seção mínima do condutor de proteção:
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Figura 7 - Seção mínima do condutor de proteçãoFonte: NBR5410, 2008
2.2 Queda de tensão
Segundo CREDER (2007), os aparelhos de utilização de energia elétrica são projetados para trabalharem a determinada tensão, com uma pequena tolerância. No entanto, em função da distância entre a carga e medidor, os condutores apresentam uma queda de tensão, que é dada em porcentagem da tensão de entrada:
Queda de tensão (%) = tensão de entrada – tensão na carga x 100
tensão de entrada
A norma NBR-5410 (2008) admite as seguintes quedas de tensão:
- Para instalações alimentadas diretamente por um ramal de baixa tensão, a partir da rede de distribuição pública: 5%.
- Para instalações alimentadas diretamente por uma subestação de transformação a partirde uma instalação de alta tensão ou que possua, fonte própria: 7%.
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Esse limite é considerado desde a origem da instalação até o último ponto de utilização de qualquer circuito terminal. A fim de facilitar os cálculos, é interessante definirmos limites para cada trecho da instalação; por exemplo, para um circuito de baixa tensão em uma residência podemos considerar 1% da rede até o medidor, 1% do medidor até o quadro de distribuição e 3% para os circuitos terminais. Essa divisão do limite é determinada pelo projetista e irá variar conforme a concepção de cada projeto.
A queda de tensão provocada pela passagem de corrente nos condutores dos circuitos de uma instalação deve estar dentro dos limites pré-fixados, a fim de não prejudicar o funcionamento dos equipamentos de utilização ligados aos circuitos terminais (SICILIANO, 2007).
Após o dimensionamento do cabo pela corrente nominal, é necessário verificar se a queda de tensão da seção determinada pelo critério de capacidade de corrente está dentro do limite pré-fixado. Para isso precisamos conhecer as características dos equipamentos a alimentar, bem como as da linha elétrica (tipo de condutor, maneira de instalar, corrente de projeto e distância de sua origem às cargas).
De acordo com SICILIANO (2007), a queda de tensão pode ser obtida pela expressão:
ΔU = ΔU x IN x L , onde:
ΔU = queda de tensão em V
ΔU = queda de tensão em V/A km
IN = comprimento do circuito em km
L = corrente nominal em A
A queda de tensão em V/A km é uma característica do cabo e suas informações devem ser fornecidas pelo fabricante do cabo, através dos seus catálogos técnicos. A título de informação, apresentamos a queda de tensão em V/A km dos cabos do tipo Fio Pirastic, Cabo Pirastic e Cabo Pitastic Flex, de fabricação da Pirelli. As informações podem divergir conforme o fabricante e o tipo de cabo, por isso, devemos sempre consultar o catálogo técnico do cabo e fabricante especificado no projeto.
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Figura 8 - Queda de tensão em V/A km Fio Pirastic, Cabo Pirastic e Cabo Pitastic Flex
2.3 Fator de Demanda
Segundo CREDER (2007), a potência instalada é definida como a soma das potências nominais de entrada dos equipamentos de utilização ligados a um circuito terminal (potência instalada de um circuito terminal); ou de um conjunto de equipamentos de utilização de mesmo tipo ligados a um quadro de distribuição (por exemplo, conjunto de aparelhos de iluminação, conjunto de tomadas ou conjunto de motores); ou de todos os equipamentos de utilização ligada a um quadro de distribuição (potência instalada de um quadro de distribuição); ou de todos os equipamentos de utilização de uma instalação (potência instalada de um instalação).
Já a potência de alimentação é definida como a soma das potências nominais de entrada de todos os equipamentos de utilização ligados a um quadro de distribuição, que estejam em funcionamento no instante de maior solicitação da instalação.
Dessa forma, temos o fator de demanda que é definido como o fator que caracteriza a simultaneidade de funcionamento dos equipamentos de utilização de mesmo tipo ligados a um quadro de distribuição, ou de todos os equipamentos de utilização ligados a um quando de distribuição, no instante de maior solicitação (maior demanda) da instalação (CREDER, 2007):
D = PA / PINS , onde:
D = fator de demanda
PA = potência adotada
PINS = potência instalada
O fator de demanda é definido pela concessionária distribuidora de energia do local. Cada concessionária possui um padrão diferente conforme as características e hábitos de local. Antes de se iniciar um projeto, deve-se sempre buscar consultar o padrão da concessionária do local. O cálculo de fator de demanda leva em consideração o uso do local, por exemplo, um ambiente comercial tem maior probabilidade de ligar mais coisas ao mesmo tempo do que uma residência. Também pode ser levado em conta que quando maior o poder aquisitivo de um bairro, maior será o consumo de energia. Os tipos de carga são avaliados de formas distintas: a simultaneidade de cargas de iluminação e tomadas é diferente da simultaneidade de motores, ou de ar condicionado. Mas cada concessionária irá avaliar todos esses fatores seguindo seus próprios critérios.
3. Materiais empregados para instalações elétricas
É conveniente em um projeto, listarmos os tipos de materiais considerados no projeto. Esse documento é chamado de Especificação de Materiais. Como vimos, muitas vezes é necessário saber o material que será utilizado para o próprio dimensionamento. A seguir veremos alguns tipos de materiais utilizados na execução de instalações elétricas.
3.1 Processos de usinagem
As mais comuns são as caixas de PVC, mais adequadas para instalação embutida. No mercado, existem caixas própria para alvenaria em PVC. Normalmente, elas são da cor amarela e podem ser encontradas nos tamanhos 4”x2”, que é utilizada quando temos até 3 módulos combinados entre interruptores e tomadas. Quando precisamos de espaço para mais módulos, temos que usar o tamanho 4”x4”. Outro tamanho disponível é o 3”x3”, utilizado para pontos de luz no teto ou arandelas (SICILIANO, 2007).
As caixas em PVC próprias para lajes normalmente são da cor laranja e possuem maior resistência mecânica. Elas são sempre do tipo octogonais, com a opção de fundo fixo para pontos onde serão instaladas luminárias, ou de fundo móvel quando utilizamos como caixa de passagem.
As caixas de passagem servem de acesso quando temos um caminho muito longo ou com muitas curvas e ou desníveis a serem vencidos. Elas facilitam a instalação e minimizam curvas e derivações. As tubulações entre caixas não devem ter comprimento maiores que 15m. Esse limite é reduzido em 3m para cada curva utilizada, se limitando a duas curvas sem caixas.
Devido à larga utilização de paredes do tipo drywall, já é possível encontrar no mercado caixas de PVC com encaixe adequado para drywall.
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Figura 9 - Caixas de PVC utilizadas em instalações elétricasFonte: Catálogo Tigre, 2012
#PraCegoVer: Na imagem, há a representação de 3 tipos diferentes de caixas de PVC com encaixe para drywall.
3.2 Eletrodutos
Na categoria de eletrodutos flexíveis, assim como as caixas, temos a opção para alvenarias e o reforçado para ser utilizado em lajes, também comercializados nas cores amarela e laranja, respectivamente. Esse tipo de eletrodutos é muito prático para ser utilizado na obra. Estão disponíveis no mercado a partir de ½” até 1”, ou seja, só atendem realmente à distribuição (SICILIANO, 2007).
Já os eletrodutos rígidos roscáveis, não são tão práticos, mas possuem uma qualidade melhor. Devido ao custo superior com relação aos eletrodutos flexíveis, eles são mais utilizados em instalações aparentes. Podem ser encontrados nas opções de PVC, aço ou ferro galvanizado, nos tamanhos entre ½” a 4”.
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Figura 10 - Eletrodutos de PVC utilizadas em instalações elétricasFonte: Catálogo Tigre, 2012
#PraCegoVer: Na imagem, há 2 eletrodutos rígidos roscáveis nas opções de PVC.
As dimensões internas dos eletrodutos e de suas conexões devem permitir que, após a montagem da linha, os condutores possam ser instalados e retirados com facilidade. Por isso, a área máxima de utilização pelos condutores deverá ser conforme da NBR-5410 (2008):
• 53% no caso de um condutor;
• 31% no caso de dois condutores;
• 40% no caso de três ou mais condutores.
Os fabricantes disponibilizam as tabelas com a capacidade de cabos em cada bitola de eletroduto, conforme a área da seção transversal de seus cabos. A área da seção transversal dos cabos pode variar conforme o tipo e o fabricante; logo, deve-se sempre olhar o catálogo do cabo especificado.
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Figura 11 - Dimensionamento dos tubos eletrodutos para fios e cabos Pirastic Super Antiflam (taxa de ocupação igual a 40%)Fonte: Catálogo Pirelli, 2015
3.3 Condutores
Os condutores podem ser do tipo: fio (mais rígidos)ou cabo (mais flexíveis); nú (normalmente utilizado em aterramentos) ou isolado (que possui o revestimento em PVC); cobre ou alumínio, que se diferenciam na condutividade; e unipolar ou multipolar. A bitola mínima comercializada é de 1,5mm² e, por norma, só deve ser utilizada para circuito de iluminação. Para circuitos de tomadas, devemos utilizar a seção mínima de 2,5mm².
Para facilitar a manutenção cada condutor deve identificar a sua função através da cor, segundo a NBR-5410 (2008):
• Terra: verde-amarelo ou verde
• Neutro: azul-claro
• Fase e retorno: qualquer cor, exceto as já usadas
É comum adotar uma cor para cada fase existente, usualmente, vermelho, preto e branco.
3.4 Comandos Especiais
As tomadas de uso geral são do tipo 2P + T, o que significa que são alimentadas por 2 condutores carregados e o condutor terra. Para determinar quais condutores devem alimentar a tomadas, é preciso saber a tensão da alimentação do quadro e da tomada. Por exemplo, um quadro trifásico 220V, irá alimentar uma tomada de 127V com fase e neutro, já uma tomada de 220V será alimentada com duas fases.
Os interruptores podem ser simples, onde temos um único comando. Nesse caso, a partir do quadro de distribuição, devemos chegar no interruptor com os condutores fase e na lâmpada com os condutores neutro e terra. O condutor de retorno deverá interligar a lâmpada e o interruptor.
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Figura 12 - Instalação de um interruptor simplesFonte: Elaborado pelo autor
#PraCegoVer: Na imagem, há um quadro com interruptores simples.
Os interruptores paralelos, também conhecidos como three-way, permitem que a lâmpada seja ligada em um ponto e desligada em outro ponto. É muito utilizado em ambientes com mais de uma entrada, escadas, ou mesmo por uma questão de conforto. Nesse caso, a partir do quadro de distribuição devemos chegar no interruptor 1 com um condutor fase; e na lâmpada com os condutores neutro e terra. O condutor de retorno deverá interligar a lâmpada e o interruptor 2. Os interruptores 1 e 2 devem estar interligados por 2 condutores retorno.
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Figura 13 - Instalação de um interruptor paraleloFonte: Elaborado pelo autor
#PraCegoVer: Na imagem, há um quadro com interruptores paralelos.
Os interruptores intermediários, também conhecidos como four-way, possuem mais de dois pontos de liga-desliga. Esse tipo de instalação é composto por dois interruptores paralelos, e quantos intermediários forem convenientes. Nesse caso, a partir do quadro de distribuição, devemos chegar no interruptor 1 (paralelo) com um condutor fase; e na lâmpada com os condutores neutro e terra. O condutor de retorno deverá interligar a lâmpada. E o interruptor 2 (paralelo), o os interruptores 1 e 2 devem estar interligados por 2 condutores retornos cada ao interruptor intermediário.
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Figura 14 - Instalação de um interruptor intermediárioFonte: Elaborado pelo autor
#PraCegoVer: Na imagem, há interruptores intermediários.
É ISSO AÍ!
Nesta unidade, você teve a oportunidade de:
· ● Entender os conceitos essenciais para elaboração de um projeto elétrico;
· ● Aprender como apresentar um projeto elétrico;
· ● Entender como utilizar os dispositivos de proteção de uma instalação elétrica;
· ● Apender a dimensionar circuitos elétricos;
· ● Aprender a especificar os materiais a serem utilizados.
REFERÊNCIAS
ABNT. NBR-5410 - Instalações Elétricas de Baixa Tensão. 2008.
CREDER, Hélio. Instalações Elétricas. 15ª ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2007.
SICILIANO, Eliana Moreira. Instalações I. 6ª ed. Niterói: Apostila da Universidade Federal Fluminense (UFF), 2007.
IEC. IEC 60617 - Graphical symbols for diagrams. 2012.
PIRELLI. Catálogo comercial. 2015.
TIGRE. Catálogo comercial. 2012.