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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS ESSA VERSÃO É APENAS PARA FINS EDUCACIONAIS ADQUIRA A VERSÃO IMPRESSA NO SITE DA SUA INSTITUIÇÃO ESSA VERSÃO É APENAS PARA FINS EDUCACIONAIS ADQUIRA A VERSÃO IMPRESSA NO SITE DA SUA INSTITUIÇÃO Diretor de EAD: Enzo Moreira Gerente de design instrucional: Paulo Kazuo Kato Coordenadora de projetos EAD: Manuela Martins Alves Gomes Coordenadora educacional: Pamela Marques Equipe de apoio educacional: Caroline Guglielmi, Danise Grimm, Jaqueline Morais, Laís Pessoa Designers gráficos: Kamilla Moreira, Mário Gomes, Sérgio Ramos,Tíago da Rocha Ilustradores: Anderson Eloy, Luiz Meneghel, Vinícius Manzi Rodrigues, Sofia Maria Amorim Falco. 1 nstalações elétricas/ Sofia Maria Amorim Falco Rodrigues. - São Pa ui o: Cengage, 2020. Bibliografia. ISBN 9786555582581 1. Instalações Elétricas. 2. Eletricidade. 1. Título. Grupo Ser Educacional Rua Treze de Maio, 254 - Santo Amaro CEP: 50100-160, Recife - PE PABX: (81) 3413-4611 E-mail: sereducacional@sereducacional.com - PALAVRADOGRUPOSEREDUCACIONAL "É através da educação que a igualdade de oportunidades surge, e, com isso, há um maior desenvolvimento econômico e social para a nação. Há alguns anos, o Brasil vive um período de mudanças, e, assim, a educação também passa por tais transformações. A demanda por mão de obra qualificada, o aumento da competitividade e a produtividade fi zeram com que o Ensino Superior ganhasse força e fosse tratado como prioridade para o Brasil. O Programa Nacional de Acesso ao Ensino Técnico e Emprego - Pronatec, tem como objetivo atender a essa demanda e ajudar o País a qualificar seus cidadãos em suas formações, contribuindo para o desenvolvimento da economia, da crescente globalização, além de garantir o exercício da democracia com a ampliação da escolaridade. Dessa forma, as instituições do Grupo Ser Educacional buscam ampliar as competências básicas da educação de seus estudantes, além de oferecer lhes uma sólida formação técnica, sempre pensando nas ações dos alunos no contexto da sociedade." Janguiê Din iz ' Autoria Sofia Maria Amorim Falco Rodrigues Graduada e mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de São João dei Rei (UFSJ), doutoranda em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Atualmente é professora conteudista de Engenharia Elétrica e áreas afins nas empresas Sagah - Soluções Educacionais Integradas, DTCOM - Fábrica de Conteúdo & Estúdio, DP Content Consultoria em Produção Editorial Digital e na Evolke - Aprendizagem Corporativa. Também trabalho como professora particular de Matemá tica, Físíca e conteúdos de Engenharía Elétríca, realízando o acompanhamento de vários alunos, em aulas presenciais e online. SUMÁRIO Prefácio ................................................................................................................................................. 8 UNIDADE 1- Luminotécnica, dispositivos de comando e de proteção .... ......................................... 9 lntrodução ......................................................................................................................................... .... 10 1 Fundamentos de luminotécnica ......................................................................................................... 11 2 Grandezas luminotécnicas ................................................................................................................. 18 3 Dispositivos de comando ................................................................................................................... 26 4 Dispositivos de proteção .................................................................................................................... 30 PARA RESUMIR .............................................................................................................................. 33 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................................... 34 UNIDADE 2 - Estudo de materiais de instalações de baixa tensão, capacidade de pontos de consumo e divisão da instalação entre circuitos de iluminação e força ................. ............. ....................... .... 35 Introdução ............................................................................................................................................. 36 1 Estudo básico dos mater iais utilizados nas instalações de baixa tensão ........................................... 37 2 Determinação da capacidade dos pontos de consumo de energia elétrica ....................................... 47 3 Visão geral dos principais parâmetros da insta lação elétrica de baixa tensão .................................. 51 4 Divisão da i nstalação em circuitos de iluminação e força .................................................................. 54 PARA RESUMIR ..................................................................... .......... ........................... ......... ........... 57 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............... . .. .... ..................... ................... ........................................ 58 UNIDADE 3 - Dimensionamento de circuitos terminais, elaboração do quadro de cargas e de listas de materiais ......................................................... ......................................... 59 Introdução ......................................................................................................................................... .... 60 1 Dimensionamento de circuitos terminais .......................................................................................... 61 2 Dimensionamento de condutores ..................................................................................................... 66 3 Dimensionamento de eletrodutos ..................................................................................................... 71 4 Dimensionamento da proteção para circuitos terminais ................................................................... 72 5 Dimensionamento de disjuntores ...................................................................................................... 76 6 Elaboração do quadro de cargas e listas de materiais ....................................................................... 77 PARA RESUMIR ............................................................................................................................ .. 82 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...... .. ..... .. . ...... ....................................... . ......... .................. ............. 83 ' UNIDADE 4 -Aterramento elétrico, proteção contra descargas atmosféricas e o projeto de instalações elétricas prediais .................................................................................................... 85 Introdução ..................................... ........................................................................................................ 86 1 Aterramentos elétricos ...................................................................................................................... 87 2 Esquemas de aterramento e principais tipos de aterramento ........................................................... 90 3 Proteção contra descargas atmosféricas ............................................................................................ 93 4 Ligação equipotencial, para-raios e antenas ...................................................................................... 95 5 Condutores de proteção .................................................................................................................... 99 6 Projeto de instalações elétricas prediais ............................................................................................ 102 7 Exemplo de desenvolv i mento do projeto elétrico de uma instalação predial ...................................104 PARA RESUMIR ... .......... ................................................................................................................. 107 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................................... 108 PREFÁCIO A abordagem deste livro sobre instalações elétrica oferece um entendimento dos principais aspectos que o profissional precisa conhecer para que possa atuar com eficiência. Veja a seguir os assuntos que vão ser amplamente discutidos neste livro, que se divide em quatro unidades. Na primeira unidade, Luminotécnica, dispositivos de comando e de proteção, apresentamos os fundamentos principais da luminotécnica abordando os pontos que você precisa conhecer para desenvolver e compreender um projeto de instalações elétricas como um todo. Os principais dispositivos de comando e de proteção utilizados nas instalações elétricas residenciais, prediais e industriais, e como funcionam na prática serão abordados nesta unidade, onde você será introduzido aos estudos deste livro. A segunda unidade, Estudo de materiais de instalações de baixa tensão, capacidade de pontos de consumo e divisão da instalação entre circuitos de iluminação e força,descreverá os principais materiais utilizados nas instalações elétricas de baixa tensão. Você verá como desenvolver diagramas e exemplos das principais simbologias e padrões. Na sequência, passaremos a mostrar como determinar a capacidade dos pontos de consumo de energia, como calcular e prever as cargas nestes pontos e, por fim, você conhecerá a maneira como é feita a divisão da instalação nos circuitos de iluminação e de força. Dimensionamento de circuitos terminais, elaboração do quadro de cargas e de listas de materiais será o tema da terceira unidade, onde você aprenderá sobre as principais premissas para o dimensionamento de circuitos terminais, entendendo como dimensionar eletrodutos e condutores e como deve ser dimensionado o circuito de proteção nestes casos. Em seguida, verá como elaborar o quadro de cargas dos diagramas unifilar e trifilar e ainda como desenvolver a lista de materiais. A unidade que fecha esta obra, trata de Aterramente elétrico, proteção contra descargas atmosféricas e o projeto de instalações elétricas prediais, onde explicaremos as principais premissas para o desenvolvimento do aterramente elétrico em uma instalação de baixa tensão, para segurança da instalação como um todo. Além disso, trataremos de como implementar também a proteção contra descargas atmosféricas para este tipo de instalação. Uma visão geral como é feito um projeto elétrico de instalação predial é o assunto final desta unidade. Aproveite os ensinamentos deste livro para que tenha sucesso na sua formação. Bons estudos! UNIDADE 1 Luminotécnica, dispositivos de comando e de proteção Introdução Olá, Você está na unidade Luminotécnica, dispositivos de comando e de proteção. Conheça aqui os fundamentos principais da Luminotécnica, com os pontos mais importantes que você precisa saber para desenvolver e compreender um projeto de instalações elétricas como um todo. Além disso, aqui você verá os principais dispositivos de comando e de proteção utilizados nas instalações elétricas residenciais, prediais e industriais, também compreendendo como estes funcionam na prática. Bons estudos! 11 1 FUNDAMENTOS DE LUMINOTÉCNICA Por luminotécnica entende-se o estudo da aplicação da iluminação artificial nos ambientes, externos e internos. Além disso, para entender o que e como usar, é importante compreender de antemão como a energia chega até as residências, aos pontos comerciais e às indústrias. Assim, veja o vídeo abaixo: Utilize o QR Code para assistir ao vídeo: A seguir iniciaremos então nosso estudo, compreendendo os conceitos físicos por trás da luz. 1.2 A física da luz Sabe-se que a luz advém de uma forma de onda de natureza eletromagnética, um tipo de oscilação de campo, em uma determinada frequência e comprimento de onda que a tornam visível (KNIGHT, 2009; BAUER et ai., 2013). A luz visível irá se referir, então, a ondas eletromagnéticas de comprimentos de 400 nm, o que corresponde, na prática, à cor azul, até 700 nm, correspondentes à cor vermelha, como pode ser visto pelo espectro eletromagnético geral apresentado: • 12 <-"<x11pn11t�11lo�i>C1i.!:2. _\ (t!m 1ut!lrtr.-.'t 0, ;;;r 1 111, 'l'amJ1nb,o l',omc tnrttc IO' Ili' IC>' (".,h..1 R....ti.,/\M l{.id, .. t'M -.. 11,> ltt 1 10 1 l'n!l.1 a. H11lô1 dr l-N'•1-t..hi1I Ili 1 IO ·• (','luL, � 1-kio u1xJ.a..., - Vfn1, 111\ l.imp:w..i 1m. arM.le'Len lt" 10' 10 º 111 1" 10'1 10 1 ' R.,u4.1:,,, i,:�1ua Ix_..,,inb..1-!r�ii.\, rJJi:..wi....-.1 IHIIH Alua l(t' IOIC• lLJTI lúl::: j()ll llll1 tol\ ]Dl6 [OIT ]01� IOIY !l))U Figura 1 - Espectro eletromagnético geral Fonte: BAUER et ai., 2013. p. 325 #ParaCegoVer: Na imagem, vemos um espectro eletromagnético com o comprimento de onda das luzes e suas frequências. Uma outra forma de se compreender o conceito de cor, ainda, é visualizar que esta se trata, então, de uma percepção visual, gerada pela ação de um feixe de fótons sobre as células especializadas que formam a retina do olho, transmitida pelo nervo óptico em impressões para o sistema nervoso. Um objeto tem sua cor correspondente aos raios luminosos não absorvidos, dados por esta frequência correspondente. Além d isso, como demonstrado ainda pelo próprio diagrama do espectro, visto na figura, tem se ainda as ondas infravermelhas, correspondentes, na prática, à sensação de calor perceptível. Com isto, uma aplicação comum é utilizar este princípio para a medição da fuga de calor de uma residência, através de suas instalações físicas. Por outro lado, um outro ponto importante é que existem animais capazes de enxergar ondas infravermelhas e, desta forma, tornam-se capazes de enxergar no escuro, por exemplo (BAUER et ai., 2013). d> FIQUE DE OLHO Diversos tipos de torneiras automáticas utilizam o princípio da aplicação de feixes luminosos, para abertura e fechamento. 13 A este ponto é importante compreender, ainda, o papel dos raios ultravioletas, que possuem comprimento de onda mais curto com relação à luz visível, como visto no diagrama da figura anterior. Este tipo de raio é capaz de trazer danos à saúde, como queimaduras na pele e, um exemplo de proteção destes efeitos indesejáveis, é a própria camada de ozônio. Ademais, sabe-se que raios ultravioletas são usados na esterilização de equipamentos hospitalares e na fluorescência (KNIGHT, 2009; BAUER et ai., 2013). Por último, quanto à sensibilidade visual, sabe-se que está diretamente relacionada à luminosidade e que, de fato, mais especificamente quanto à visão humana, observa-se que esta varia caso seja dia ou noite. Radiações com comprimento de onda inferior, como visto nas cores violeta e azul, geram com maior intensidade a sensação luminosa quando há pouca luz ambiente, o que engloba períodos de crepúsculo ou à noite. Por outro lado, as radiações de comprimento de onda superior, como é o caso das cores laranja e vermelho, a maior intensidade está associada a períodos ou locais com mais luz. 1.3 Tipos de lâmpadas e luminárias e de iluminação As lâmpadas elétricas pertencem basicamente a quatro tipos principais: incandescentes, halógenas, de descargas e dispositivos de estado sólido (NERY, 2018). Começando pelas lâmpadas incandescentes, sabe-se que estas são formadas basicamente por um bulbo de vidro que, dentro, possui um filamento feito de tungstênio, que possui o efeito de incandescência por suas propriedades físico-químicas na passagem de corrente, devido ao Efeito Joule (CREDER, 2007). Além disso, geralmente estas possuem um tubo em sua estrutura, que contém um gás inerte ou então está em vácuo, para minimizar o processo de oxidação do filamento.Passando agora para o estudo das lâmpadas halógenas, observa-se que estas são dispositivos incandescentes, mas com outro tipo de elemento no interior, geralmente elementos como o iodo ou o bromo, que se combinarão com o tungstênio, devido à reação química gerada que produz um elemento halogêneo. Esta reação química faz com que, na prática, este tipo de lâmpada seja mais eficiente que a anterior, pois o filamento poderá apresentar temperaturas superiores em comparação a outra lâmpada (COTRIM, 2009; NERY, 2018). Além disso, observa-se outras vantagens como uma maior temperatura da cor do fluxo luminoso, o que ficará mais claro adiante, quando analisarmos com detalhes as principais grandezas dentro do estudo da luminotécnica e, adicionalmente, será um dispositivo de maior eficiência luminosa. Desta forma, é possível observar, de maneira geral, que as lâmpadas halógenas apresentam grande potência, são mais duráveis, além de possuírem também melhor rendimento, como já visto e sabe-se, também, que, geralmente, são de menor dimensão e reproduzem mais fielmente as cores. Uma desvantagem, por outro lado, está no valor, que é relativamente superior quando comparado a outros tipos de lâmpadas (CREDER, 2007; COTRIM, 2009). Quanto ao uso destas, observa-se, na maior parte dos casos, para a iluminação externa, em ambientes como quadras e • 14 praças e, além disso, deve-se ter em mente os seguintes cuidados na instalação: • Lâmpadas halógenas de maior potência devem ser protegidas por fusíveis, pois observa -se na prática que devido às dimensões geralmente reduzidas destas, estão mais propen sas à formação arcos elétricos internamente; • É necessário estar atento à ventilação das bases e dos soquetes, pois geralmente as tem peraturas dos dispositivos se elevam e isto poderá danificá-los; • Além disso sabe-se que o contato direto com as mãos, sobretudo com o bulbo da lâmpa da (geralmente de quartzo), poderá levar a falhas de funcionamento devido às manchas de gordura formadas. Por fim, ainda sobre as lâmpadas halógenas, é possível citar um outro tipo importante: a lâmpada dicroica. Estas lâmpadas poderão ainda ser fechadas ou abertas, dependendo da relação construtiva estabelecida pelo uso de um vidro na parte da frente e observa-se que estas, em geral, possuem um facho de luz mais delimitado e também mais homogêneo, além de operarem em muitos casos com valores bem delimitados de tensão, normalmente 12 V, o que demanda o uso de um transformador em sua instalação (COTRIM, 2009). Outras vantagens, ainda, deste tipo de lâmpada é a iluminação de cor branca, mais brilhante e mais intensa, além da menor transferência de calor para o ambiente. � FIQUE DE OLHO As lâmpadas halógenas dicroicas são geralmente usadas na decoração de ambientes. Agora, em relação a este ponto, veremos outro tipo importante de lâmpada: os elementos de descarga. Desta forma, sabe-se que as lâmpadas de descarga funcionam devido aos efeitos do que ocorre em determinados elementos químicos na circulação de corrente elétrica, onde o fluxo luminoso é gerado diretamente ou indiretamente pela corrente em um gás ou vapor. Com isto, este tipo de lâmpada pode ser classificado pelo tipo do gás ou vapor utilizado para promover a iluminação: fluorescente, luz mista, luz negra, multivapores, vapor de sódio, vapor de mercúrio, entre outras (CREDER, 2007; COTRIM, 2009). As lâmpadas fluorescentes podem ser tubulares, por exemplo, que possuem em sua construção, na maior parte dos casos: • Um bulbo cilíndrico de vidro; • Eletrodos metálicos feitos de tungstênio e óxidos específicos nas extremidades para au mentar o poder emissor; • Um tipo de vapor, que pode de mercúrio ou argônio, armazenados à baixa pressão no interior da lâmpada; • Pinturas nas paredes do bulbo, feitas com materiais fluorescentes, como por exemplo cristais de fósforo. 15 Outra informação importante sobre as lâmpadas fluorescentes é que, normalmente, este tipo de dispositivo possui o que chamamos de "partida lenta" e, com isto, na prática, utiliza-se na instalação o starter (ignitor) e o reator. O starter provoca um pulso de tensão para ignição da lâmpada e o reator, por sua vez, pode ser eletromagnético ou eletrônico, capaz de provocar uma diminuição na corrente que circula na lâmpada ao longo de seu funcionamento e um aumento na tensão durante a ignição (CREDER, 2007; COTRIM, 2009). Além disso, observa-se que os reatores eletrônicos são mais frequentes nos modelos atuais de lâmpadas fluorescentes, devido a diversas vantagens como o menor consumo de energia e a minimização da cintilação, sendo este o resultado de variações inerentes na tensão e que refletem em variações de luminosidade perceptíveis. Mais especificamente quanto aos modelos, tem-se que as lâmpadas tubulares são utilizadas em áreas maiores, como estabelecimentos comerciais e apresentam tonalidades de cor distintas, além disso, a partida destas pode ser feita de forma eletrônica também. As lâmpadas fluorescentes podem ser, também, circulares, compactas, dependendo da necessidade de aplicação e, com isto, tem-se, ainda, outros tipos conhecidos, como as lâmpadas fluorescentes compactas integradas. Nos modelos integrados, o que se visou, principalmente, foi o desenvolvimento de dispositivos cujo starter está diretamente associado à base, de forma compacta e que estes fossem dispositivos para substituir, com eficiência, lâmpadas incandescentes comuns, com baixa eficiência. Assim, estima-se que estas lâmpadas são capazes de oferecer valores médios de 80% de economia no consumo de energia, maior vida útil e, também, fatores importantes como a boa reprodutibilidade de cores (CREDER, 2007). Além disso, existem também os modelos compactos não integrados, formadas normalmente por tubos revestidos de material em pó fluorescente interligados e um reator eletromagnético acoplado. Geralmente são usadas em luminárias de mesa, arandelas e em outros tipos de sistemas de iluminação embutida, tanto no meio comercial quanto residencial. Ademais, quanto aos modelos circulares tem-se boas opções para lâmpadas incandescentes convencionais, sendo dispositivos circulares e com adaptador para os modelos comuns de soquetes. Agora veremos outros tipos importantes: as lâmpadas a vapor. A lâmpada de vapor de mercúrio, por exemplo, geralmente é utilizada em locais abertos de iluminação, como vias públicas. Apresenta algumas propriedades particulares de funcionamento devido ao tipo de relação estabelecida com o vapor, como o fato de que a partida desta leva alguns segundos e só entrará, de fato, em operação em até 6 minutos. Adicionalmente, observa-se que o mercúrio não pode ser reionizado (já que ocorre um processo de ionização para a geração da luminosidade), até que diminua a temperatura que se atingiu anteriormente (CREDER, 2007). Um outro exemplo • 16 de lâmpada de vapor é a que funciona com vapor de sódio, geralmente implementada em locais onde há a necessidade de uma luz monocromática amarela com nada de ofuscamento, como em locais onde costuma ocorrer névoa, como em estradas, pontes, aeroportos e outros locais. Por último, a este ponto é importante observar, ainda, as lâmpadas multivapor metálico, geralmente estabelecidas com a introdução de elementos como iodetos e brometos, ao vapor de mercúrio. Isto faz com que seja potencializada a eficiência luminosa, comparada ao modelo de vapor de mercúrio, especialmente, tornando-as indicadas em instalações nas quais é necessária uma ótima qualidade na reprodução das cores, como lojas e shoppings por exemplo e, também, sabe-se que estas dependerão para funcionar da presença de um reator e de um starter (COTRIM, 2009). A figura seguinte apresenta um exemplo típico de uma lâmpada a vapor de mercúrio, demonstrando, no esquemático, os principais elementos que fazem parte desta lâmpada geralmente: Selo prensado Bulbo externo !=letrados principaisRcsistor da partida Base Figura 2 - Lâmpada a vapor de mercúrio Fonte: CREDER, 2007. p. 154. #ParaCegoVer: desenho esquemático de uma lâmpada a vapor de mercúrio, formada de baixo para cima pela base (metálica), o resistor de partida, os eletrodos principais e o auxiliar, o suporte do tubo de arco, um selo prensado e o bulbo externo da lâmpada. As lâmpadas de luz mista, por sua vez, são formadas basicamente por um tubo com gás e com paredes revestidas de fósforo, além de um tubo de descarga em série com um filamento de tungstênio, onde, assim como no caso da lâmpada de mercúrio, a radiação ultravioleta da descarga do gás ou vapor é convertida em luz pela camada de fósforo. Além disso, neste caso, tem-se, também, a radiação do próprio tubo e do filamento e, com isto, forma-se a iluminação proveniente deste dispositivo. Por tais características é possível fornecer uma luz branca difusa, com um tom confortável à visão e não se faz necessário o uso de um reator, vantagem considerável, apesar da baixa eficiência luminosa, o que tornam as aplicações limitadas (COTRIM, 2009). 17 Já as lâmpadas de luz negra são, também, lâmpadas de vapor de mercúrio, mas, neste caso, no bulbo externo utiliza-se um material conhecido como vidro de Wood, onde utiliza-se o óxido de níquel. Este, por ser transparente ao raio ultravioleta próximo, irá absorver a maior parte do fluxo luminoso produzido e, assim, gerar a "luz negra". Como aplicações é possível citar o levantamento de impressões digitais, a busca por determinadas adulterações e outros fins específicos, devido à esta emissão de luz (COTRIM, 2009). Por fim, as lâmpadas de estado sólido, como os LEDs por exemplo, que tendem a substituir boa parte das lâmpadas utilizadas nos ambientes em geral, que já são usadas em aparelhos eletrônicos e aplicações como o trânsito. Estas são lâmpadas de alto rendimento em geral, que tem vida útil de pelo menos 100 mil horas (CREDER, 2007). A figura seguinte mostra um exemplo destas lâmpadas: .. Fonte: Murattellioglu, Shuterstock, 2020 #ParaCegoVer: Lâmpada de LED em fundo branco, de cor branca. A tabela a seguir, obtida a partir da Associação Brasileira de Fabricantes e Importadores de Produtos de Iluminação (ABilumi), resume alguns exemplos de utilização e equivalência das lâmpadas mais utilizadas nas instalações residências e de baixa tensão em geral, para iluminação típica: • 18 POTêNCIA INCANDESCENTE (W) ._;( l>l Lll POTêNCIA FLUORESCENTE (W) "(\ _, )O POTêNCIA - LED (W) 7 J Tabela 1 - Exemplos de potência e equivalências entre lâmpadas para iluminação comum Fonte: ABilumi #ParaCegoVer: A imagem mostra um quadro que apresenta exemplos de potência e equivalências entre lâmpadas para iluminação comum, como potência incandescente, potência fluorescente e potência - LED. A seguir você verá as principais grandezas envolvidas no estudo da luminotécnica. 2 GRANDEZAS LUMINOTÉCNICAS Agora, veremos, então, as principais grandezas referentes à intensidade luminosa (1), que é uma das principais grandezas dentro do estudo da Luminotécnica e se refere à potência da radiação luminosa, medida em uma determinada região de emissão e, com isto, geralmente, é utilizada como uma das grandezas de base para o desenvolvimento dos sistemas de iluminação em geral. Pode ser medida por um valor constante, entretanto, como boa parte das lâmpadas não possui uma relação de distribuição de luz necessariamente uniforme, isto faz com que seja definida, em muitos casos, a curva de distribuição luminosa, também conhecida pela sigla (CDL) (CREDER, 2007; COTRIM, 2009). Ademais, ainda sobre a intensidade luminosa, tem-se que esta pode ser medida pela quantidade direcionada à um plano, por exemplo, e a unidade de medida geralmente utilizada é a candeia (cd). Assim, tem-se que a curva de distribuição luminosa é obtida pelo traçado em um plano polar, de forma que a lâmpada ou luminária é localizada em um ponto no centro, por exemplo, e se observa a intensidade luminosa direcionada às várias direções possíveis do ambiente, sendo uma informação geralmente fornecida nos catálogos dos fabricantes das lâmpadas e luminárias (CREDER, 2007). Fluxo luminoso (<I>) Medido em lumen (lm), se refere ao cálculo da potência da radiação total emitida, ou, em outras palavras, à potência de energia luminosa, percebida pela visão. A tabela seguinte 19 apresenta alguns valores típicos de fluxo para alguns tipos de lâmpadas, com a potência elétrica especificada ao lado: POTêNCIA ELÉTRICA FLU)(O LUMINOSO ll<._d l!c'oL'c'lll'c! f J() ;><; p tf> V iJ I t: '1-'L ,, '-1u t1"=ir,-1 l!_U V 4n w 1. o w 7c:,ow Tabela 2 - Valores típicos de fluxo luminoso Fonte: NERY, 2018 (Adaptado) L il, 1 '7000 IP, #ParaCegoVer: A imagem mostra um quadro que apresenta valores típicos de fluxo luminoso, de acordo com o tipo de lâmpada e a potência elétrica. Existe, ainda, a relação do fluxo pela área, fornecendo uma espécie de cálculo de densidade sendo, assim, a densidade do fluxo luminoso (E), na prática, como mostra a Equação 1 (CREDER, 2007; COTRIM, 2009): A unidade utilizada, neste caso, é lux, definida em função da densidade em uma superfície tipicamente de 1m2, com uma luz puntiforme sobre ela a 1 metro de distância e normal a esta superfície, com fluxo de llm uniformemente distribuído pela superfície. d> FIQUE DE OLHO Alguns exemplos de valores típicos de densidade de fluxo: a 1 m de uma vela tem-se 1 lux, já no sol no verão tem-se uma média de 100000 lux. luminância traduz a relação abstrata, muitas vezes difícil de compreender entre tons claros e escuros (COT RI M, 2009). Para compreender, então, o que esta representa, considere a seguinte situação: imagine que você está em uma praça aberta em um dia de sol, admirando uma escultura. O que te auxilia a entender as sombras e as partes iluminadas e te traz, também, a percepção de realidade e de perspectiva real faz parte da luminância. Além disso, do ponto de vista prático de instalações elétricas, sabe-se que a luminância (ou iluminamento) geralmente faz parte de orientações gerais para a decisão na instalação, com base no tipo de tarefa a qual o cômodo ou ambiente se destina, olhando, assim, a "tarefa visual" e definindo algumas orientações. • 20 É medida em cd por metro quadrado, como pode ser visto na Equação 2 adiante L =- p; na qual p é a refletância (ou coeficiente de reflexão) e E pode ser, além da densidade, interpretado como o parâmetro que traduz a luminância sobre a superfície. Uma outra forma de se calcular a luminância, diretamente em função da área, é dada pela Equação 3, seguinte: L= I _1 cosa Neste caso, a representa o ângulo formado entre os raios de luz e a superfície. Assim, note que, caso estes sejam normais à superfície, , a luminância é mínima pois o denominador é máximo. Na prática, significará que a luz incidente não será visível. Ademais, o que é feito na prática, na maior parte dos casos, com relação à luminância, pode ser visto então no quadro seguinte, dividido em 3 classes, com 3 situações distintas desta forma e as atividades mais comuns associadas ao contexto: P., 11 .. rnin.:,ç.:ío gerul, eõt�be ecidu pü1,1 áreas .j,3 J.;c ininten J.Jto ou c:e ta,�fas v1� 1_ a1c; .:rm�les L' -1 Lr.- rac;"l',o geral oora a,ea d"=" bata lho C -1 •_r- ração adi:: ·Y1ãl, .-::s:aocl:,:1da Pdfd lt><..:dl= <..Tdl:: ";;d".) JBdl Lddd� ldteÍd!S v1�1�c:1s :lthce1s se. 75 ou 10c, 100, 15J ou 20(' 300. 75:) ou IODO incn �·.1n º" Jnn�-, ,''._)(.)(.1 S(.\IJ() OU L.( ().) SCO:), 7:00 ou 10000 JIJ:){)(0, ,L():)C: r.t /(!')()(, TIPO DAATIVIDADIE A -1 )1e-r:.;,� 1· E,: r t-r,ta,�iii: -sin1pl-?s. p,?11� tt:-1T1;: e, de perrnan-=-n,: 1a r:ur to Recintos que n:k> õ.:íc u,iJ,jos er:- t .:ioo lhos ,:crt•m ,:,; 1\ 1.J1�1 .d.:: c..nj4:1 1.tld:.> lc1reíct� ·._c_:.1· 1'd qu1s1t,:,5. v1sJ:1s 11·11!:ados i:01-r, t ·:, )alt-o 01 l r,:, dei-na :1u11=-110� AJd1b:11 i:-s P. ·101er:e:c crde terõo tarefus :or re qUl$1t:)� '1isJ:, � not n"'a1s corr trabal � ·J mediano de maquinários; Esct 1tc1:o; A. l )li?r:�s ( 1-de, tt"rà :i n-:>qu1s1tc,s vlsl eis e-sp;-,:1,:us L0cC11s d:" 1rspeça-:,; nci -1stn=i; tt=::.dFI" P "'"1::>1cr:�: CTd(: \c1á::> tcn-cTct$ v suais de b!)o,d .iJ::11.; d/OU <Jy, Pó:?f lUl 1_•':.- Jld d�dlCd C.,..:d:J JJ ulc.>rir+Jddc.;�. P1<..:dutu'=' �l�L, ,_, 1 1..:<J� de e,u1lc1 , edu-1 ,ld A-1-,1i=-r-:=-:: rr<it=> r.,:.rn:-> rn1··.;!:>fi!.<. v·:Slh"'il� muito CX3:a:., HontafCff CC n'ICIOC!c tr:>n ccs _b. l�)l�I .�::. t. I;:- li::,,;::. _j� \11':,l,dl� 11 lllt .o 8� pe(.l :Is. CBnh.)-.! CU\.11':I cc.s Quadro 1 - Relação da luminância recomendada pelo tipo de atividade Fonte: CREDER, 2007; COTRIM, 2009 (Adaptado) #ParaCegoVer: A imagem mostra um quadro que apresenta relação da luminância recomendada de acordo com o tipo de atividade e classe. 21 Agora, antes de entrarmos diretamente na parte das cores, tem-se, ainda, um outro fator importante: a eficiência energética (ou luminosa), representada tanto pela incógnita ri ou por K. Esta mede então a relação entre o fluxo luminoso emitido pela lâmpada e a potência elétrica dela, ou seja: (!) ·11 = _;_ 'I p É medida, então, em lm/W e a tabela seguinte apresenta alguns valores típicos: LÂMPADA Vci or cl.,. n �r u o i"1 rlt , 1p, POTêNCIA ELfiRICA J v. 1< W L'.:i \ • 2r:11w EFICl�NCIA ENERGfilCA O ·1 V. r . 4;;,,... .it , 1 r. 1 1. w O ln V. 1,í ln W Tabela 3 - Valores típicos de eficiência energética em função da potência e do tipo de lâmpada Fonte: CREDER, 2007; COTRIM, 2009 (Adaptado) #ParaCegoVer: A imagem mostra um quadro que apresenta os valores típicos de eficiência energética em função da potência e do tipo de lâmpada. Assim, iniciando, agora, nossa análise quanto à cor, tem-se a grandeza que mede a temperatura da cor, que geralmente será dada em Kelvin (K) e sabe-se que cores mais quentes estão relacionadas normalmente a temperaturas até 3000K, neutras entre 3000 e 4000K e cores frias acima de 4000K (CREDER, 2007). Para entender como isto ocorre, considere, como exemplo, o processo de fundição de ferro. Na temperatura ambiente o ferro possui então a coloração natural, escura,já a 800K sua cor será vermelha, passando para temperaturas por volta de 3000K, em que se observa uma cor mais amarelada e a SOOOK a cor da peça fundida será mais próximo do branco, com um fundo azulado. Adicionalmente, define-se também o índice de reprodução de cor (IRC), que, junto com a temperatura, traduz, então, as relações estabelecidas para cada dispositivo, como as lâmpadas incandescentes, normalmente com cor em torno de 2700K e com IRC de 90. Além disso, tem-se para comparação que a própria luz do dia apresenta em torno de 5200K e 70 de IRC, pelo menos. Assim, em geral, é possível também definir a seguinte relação entre o IRC e o tipo do ambiente: • 22 �,:., a lUIJ t!Oa 8!:J /Oº' /� êO a 69 40 a :>!:J 40 a ::,!:J 1::xccl:n:c Muito bc111 �o·,, R�zocvel µ,c,qulc,1 1 n5u'1c1cntc Loca-:. cor�, t:)t:tc d,) cor, escntonoi:i, lo1a5, 1 e& de nc1a� 2. Jl.tcas :,ndc ha moetor c11cula,;áo de pcs�oa�. c:;c,'icla5 Quadro 2 - Relação entre o índice de reprodução de cores e o tipo de ambiente Fonte: CREDER, 2007; COTRIM, 2009 (Adaptado) #ParaCegoVer: A imagem mostra um quadro que apresenta a relação entre o índice de reprodução de cores, a avaliação feita o nível e o tipo de ambiente. Como exemplo, ainda, apresenta-se que uma lâmpada incandescente geralmente apresenta um IRC de até 100 e a fluorescente por volta de 60. Além disso, é importante lembrar também, a este ponto, que há relação entre a cor utilizada na iluminação proporcionada pela instalação elétrica, com outras sensações humanas, inclusive. Com isto, estabelece-se as seguintes premissas em geral: as cores mais quentes geralmente são usadas para estabelecer uma atmosfera mais íntima no ambiente, de forma mais pessoal, e já as cores frias, geralmente fazem parte de ambientes que devem ser capazes de estabelecer uma atmosfera mais direta e limpa (CREDER, 2007; COTRIM, 2009; NERY, 2018). d) FIQUE DE OLHO Exemplos de ambientes onde geralmente se utiliza cores mais quentes: restaurantes, residências, mostruários de lojas, entre outros. Além disso, para cores frias geralmente observa-se ambientes como fábricas e escritórios. Por outro lado, a vida útil de uma lâmpada é calculada normalmente com base na duração média para um lote de lâmpadas produzidas, considerando o funcionamento destas em períodos contínuos de 3 horas de duração, até o momento em que a lâmpada não acende mais (CREDER, 2007; COTRIM, 2009). Com isto, neste período, para alguns modelos, isto pode significar períodos com menos capacidade de iluminação em geral, embora se observe, também, que há um pouco de variabilidade no contexto do que é de fato vida útil para cada fabricante. Desta forma, o que foi apresentado aqui é o que geralmente é praticado. 23 2.1 Fatores de desempenho Agora vamos às grandezas consideradas diretamente como medidas de fatores de desempenho. Assim, tem-se que um outro parâmetro, também importante quanto à eficiência, é a eficiência de recinto, onde se considera a curva de distribuição luminosa da lâmpada e o coeficiente de reflexão desta e outras informações do ambiente, como o índice de recinto. Para iluminação direta, tem-se que a eficiência K vale: Já para a iluminação indireta: Nas equações, a corresponde ao comprimento do local, b diz respeito à medida de largura deste, h é a medida do pé direito útil, h' a distância do teto até o plano de trabalho. Além disso, sabe-se que a medida de pé direito útil se refere ao valor do pé direito total menos a altura do plano de trabalho e a altura de um possível pendente associado à lâmpada, por exemplo, traduzindo a distância real vista entre a luminária e o plano (COTRIM, 2009). Já o fator de utilização (u), por sua vez, será uma medida de eficiência que relaciona as eficiências isoladamente, sendo resultado, então, da eficiência luminosa do conjunto formado pela lâmpada, a luminária e o ambiente na qual está inserido. Geralmente, o que é adotado pode ser, também, relacionado à porcentagem da reflexão, como mostra o quadro seguinte: ]r_ l�c ,,d ,; 7) t,\c•cf1 .) �- _ld � 7 7(' Rt ,0,1-·- 0, Tabela 4 -Quadro para análise da relação de refletância, para cálculo do fator de utilização Fonte: CREDER, 2007. p. 166. #ParaCegoVer:A imagem mostra um quadro que apresenta a análise da relação de refletância, para cálculo do fator de utilização. Adicionalmente, tem-se o fator de depreciação (d), que pode ditar diretamente possíveis manutenções, inclusive, dependendo da forma como a instalação foi feita e o tipo da iluminação, também presente em orientações gerais (COTRIM, 2009). • 24 Um outro fator importante a este ponto, traduz o poder de reflexão das superfícies, como já visto na tabela anterior. Assim, tem-se o fator de reflexão, que mede a relação entre o fluxo luminoso refletido e o fluxo incidente,que demonstra a preocupação ao longo do desenvolvimento do projeto com o fato que a luz reflete. (CREDER, 2007; COTRIM, 2009). Por último, você verá então as considerações gerais principais para o cálculo luminotécnico. 2.2 Cálculo luminotécnico De maneira geral, demonstra-se a importância de o(a) projetista/engenheiro(a) atentar-se a quatro pontos principais: 1 O tipo de lâmpada e/ou luminária mais adequados ao ambiente;. 2 A definição do iluminamento; 3 o cálculo do fator do local, relacionado à eficiência em geral; 4 A determinação do fator de uso da instalação/ambiente. Para isto, é importante ter em mente que existem orientações gerais técnicas, disponibilizadas pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas),como é o caso da NBR 5413, que trata da iluminância de interiores e da norma regulamentadora NR 15, que é a norma para atenção a condições insalubres de trabalho, que envolve, entre outros fatores, características importantes da iluminação e percepção do ambiente. Desta forma, tem-se basicamente dois métodos principais: o método ponto por ponto e o método de lumens (ou método do fluxo luminoso). Método de lumens Leva em consideração inicialmente a seleção da luminância, que pode ser feita conforme a NBR 5413, para seleção, conforme o tipo de atividade exercida no ambiente e as faixas de tolerância a estes, por conta desta aplicação. Além disso, em seguida, tem-se o processo de escolha da luminária, que deverá levar em conta fatores como o objetivo da instalação (residencial, comercial etc), fatores econômicos e de facilidades de manutenção, além de outros motivos, como a própria decoração do ambiente. Logo após, determina-se o índice de recinto, calculado como apresentado anteriormente nas Equações 5 e 6, conforme a forma de iluminação, direta ou indireta e, em seguida, determina-se o coeficiente de utilização e de depreciação, sendo este último relacionado a informações importantes como o período de manutenção normalmente gasto conforme a limpeza do ambiente (CREDER, 2007). Em seguida, deve-se estimar outras duas relações importantes: o fluxo total, o número de luminárias e o espaçamento entre elas. No fluxo total (cp) calcula-se geralmente A.E u.d E quanto ao número de luminárias (n), tem-se: 25 Já para o espaçamento, tem-se orientações gerais como, por exemplo: para pés direito de 3 metros e sistema indireto, geralmente a distância entre luminárias é de aproximadamente a altura de montagem desta, acima do piso (CREDER, 2007). Por último, neste método, deve-se determinar, nem que seja de forma aproximada, a relação de refletância das superfícies envolvidas, algo que pode ser feito a partir da experiência do próprio projetista, por dados de fabricantes e, também, conforme medições práticas. Método ponto a ponto Foi desenvolvido baseado nas leis de Lambert, relações emp1ricas que correlacionam a absorção da luz e as propriedades dos materiais envolvidos, além d isso, é chamado de método das intensidades luminosas. O que ocorre neste caso, então, basicamente, é a utilização da referência como a quantidade de luz que irá incidir em um determinado ponto no ambiente. Para isto, tem-se o uso de fontes puntiformes, com iluminamento inversamente proporcional ao quadrado da distância e lineares infinitas como, por exemplo, onde o iluminamento é simplesmente inversamente proporcional à distância. Além disto, observa-se fontes superficiais de área infinita, nas quais na prática o iluminamento não variará com a distância e neste mesmo tipo o feixe paralelo de luz (CREDER, 2007). Ademais, na prática, deve-se, então, determinar a luminância em qualquer ponto da superfície, de forma que cada projetor, em seu facho, consiga atingir o ponto considerado de referência. Por último, deixa-se claro que, para compreender como é possível realizar um projeto elétrico por computador, é importante entender o funcionamento básico de ferramentas como o AutoCAD. • 26 Utilize o QR Code para assistir ao vídeo: A seguir você verá outros elementos muito importantes de uma instalação elétrica em geral: o dispositivo de comando. 3 DISPOSITIVOS DE COMANDO Existem vários tipos de dispositivos de comando de circuitos, como interruptores, dispositivos de minuteria, contatares e chaves magnéticas, que permitem o desenvolvimento de circuitos de intertravamento e, também, para controle de intensidade luminosa de lâmpadas, por exemplo. A seguir você verá o primeiro tipo principal: os interruptores. 3.1 Interruptores Estes podem ser dispositivos de comando para várias seções, destinados a comandar diversas lâmpadas do mesmo ponto de luz ou diversos pontos de luz. A figura a seguir ilustra este tipo de situação: Lámpada Uimpada Figura 3 - Ligação com interruptor de várias seções Fonte: CREDER, 2007. p. 65 (Adaptado) 27 N F #ParaCegoVer: desenho esquemático de um interruptor de 3 seções, demonstrando chaves que acendem 3 lâmpadas e as ligações de neutro (N) e fase (F). O interruptor tem então do lado esquerdo os três pontos vindos das lâmpadas, as chaves que se fecham ao acender estas lâmpadas e do lado direito as ligações de fase. Por outro lado, pode ser necessário apagar ou acender um mesmo ponto de luz por dispositivos diferentes. Para isto, utiliza-se os interruptores three-way, ou paralelo, que pode ser representado de forma esquemática como visto a seguir: N r Interruptor 1 lnlerruplor 2 Figura 4 - Ligação com interruptor three-way Fonte:CREDER,2007. p.65 #ParaCegoVer: Esquema de ligação three-way para acendimento de uma lâmpada, com dois interruptores. Neutro ligado em uma extremidade e fase na outra da lâmpada, sendo que esta extremidade está ligada pelo lado direito do interruptor 2, que está em série com o 1 e com a fase. Além do three-way, existe também o interruptor intermediário, ou four-way, também para comando do circuito em vários pontos diferentes. Este tipo pode ter dois tipos de ligações, como mostra a figura seguinte: • 28 Fonte: CREDER, 2007. p. 66 (Adaptado) #ParaCegoVer: duas ligações possíveis do interruptor four-way. Considere então os quatro pontos, numerados da esquerda para a direita e de cima para baixo de 1 a 4. No lado esquerdo então tem-se a ligação em X, com 1 ligado com 3 e 2 com 4 e do direito 1 com 2 e 3 com 4. Assim, um exemplo de ligação de uma lâmpada é visto a seguir. Na parte de cima, a lâmpada está acesa e em baixo apagada: 1-ase Neutro 7 3 4 • Figura 5 - Ligação para interruptor four-way (possibilidade 1) Fonte: CREDER, 2007. p. 66 (Adaptado) 5 #ParaCegoVer: Ligação possível do interruptor four-way. Considere os quatro pontos, numerados da esquerda para a direita e de cima para baixo de 1 a 4 , tem-se, então, a ligação 1 com 2 e 3 com 4. r " N 2 4 Figura 6 - Ligação para interruptor four-way (possibilidade 2) Fonte: CREDER, 2007. p. 66 (Adaptado) #ParaCegoVer: Ligação possível do interruptor four-way. Considere então os quatro pontos, numerados da esquerda para a direita e de cima para baixo de 1 a 4. Na segunda imagem tem-se a ligação em X, com 1 ligado com 3 e 2 com 4 e do direito 1 com 2 e 3 com 4. 29 A seguir você verá os principais tipos de minuteria. 3.2 Minuteria Na maior parte de instalações de edifícios residenciais, utiliza-se interruptores capazes de apagar de forma automática o circuito de serviço do condomínio, proporcionando vantagens como a economia de energia, evitando que todas as lâmpadas fiquem acesas, por exemplo, e que se acendam quando alguém chega. Devido ao período de tempo (1 minuto) que a maior parte destas lâmpadas geralmente são programadas para ficar ligadas, deu-se o nome de minuteria para tal tipo de circuito (CREDER, 2007). 3.3 Contatares e chaves magnéticas Os contatares e as chaves magnéticas são elementos com circuitos básicos, de comando e de força, que se destinam a controlar manualmente ou remotamente certos circuitos dentro de uma insta lação. A chave magnética trifásica, por exem pio, poderá ser usada para I iga r um motor elétrico e circuitos elétricos em geral, através de botões interruptores, chaves unipolar, chave-bóia, pressostato, termostato, entre outros tipos de dispositivos. Já os contatares são semelhantes às chaves, porém são dispositivos mais simples por não incluírem em sua construção um relé térmico de proteção contra sobrecargas (CREDER, 2007). A figura a seguir apresenta um exemplo de contatar: . . !:' !,. pi . ; • 1 ::ii, i -... íi . - Figura 7 - Exemplo de contatar Fonte: Shutterstock, 2020 #ParaCegoVer: foto de um contatar, em fundo branco. A seguir, você verá, nesta últimaparte, os dispositivos mais utilizados para a proteção de circuitos elétricos de instalações. • 30 4 DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO Antes de iniciarmos este último tópico, é importante que você tenha uma visão geral do que é a proteção de sistemas elétricos de potência e de circuitos elétricos em geral. Utilize o QR Code para assistir ao vídeo: Assim, um primeiro exemplo a ser citado é o fusível, que é especificado conforme a corrente e a tensão. A corrente nominal que circula neste representará a corrente máxima que o dispositivo consegue conduzir sem fundir, por exemplo, correspondente também à condição de plena carga. Além disso, uma observação importante é que, quando os fusíveis são subdimensionados, poderão derreter com grande facilidade e, quando superdimensionados, não conseguirão desarmar o circuito como deveriam. Já a tensão nominal corresponderá ao valor máximo, no qual se interrompe a corrente com segurança, pelo menos igual ou superior que a tensão na qual o circuito já opera, tal que, para circuitos de 110 V estabelece-se, 125 V, por exemplo. Ademais, é a tensão que reflete a capacidade de abrir o circuito em caso de sobrecarga ou curto (PETRUZELLA, 2014). A figura seguinte apresenta a representação do fusível no diagrama unifilar: Figura 8 - Representações mais comuns de um fusível no diagrama un ifilar Fonte: Elaborado pelo autor, 2020 31 #ParaCegoVer: do lado esquerdo tem-se uma das representações de um fusível, com um retângulo e dois terminais nas laterais, sendo que há uma borda vazada em cada lateral. Do lado direito tem-se a outra representação, onde o fusível é representado por uma espécie de S espelhado e dois terminais. A seguir, tem-se um quadro com alguns exemplos dos principais tipos de fusíveis: _ Cll : l, ,: 'l : t 1- •::i ! t 1 � 1 :i CcH tu,:'lo e po -.:ic:i 1 1 u-;L,c ou ,oi 'e, Quadro 3 - Exemplos de fusíveis Fonte: PETRUZELLA, 2014 (Adaptado) #ParaCegoVer: A imagem mostra um quadro que apresenta tipos de fusíveis e imagens de cada um desses exemplos. Além de fusíveis, adicionalmente, tem-se utilizado os disjuntores, que, de forma bastante similar aos fusíveis, também são especificados com relação à tensão e a corrente, exceto pelo fato que o disjuntor deverá, então, desarmar e abrir o circuito em sua operação. A figura seguinte apresenta a representação deste tipo de dispositivo no diagrama unifilar: • 32 Figura 9 - Representação mais comum de um disjuntor no diagrama unifilar Fonte: Elaborado pelo autor, 2020 #ParaCegoVer: Quadrado ligado a dois terminais. E, além disso, o quadro seguinte apresenta alguns exemplos de disjuntores: .l'i.ilc1s U 11 E"l\�5 Quadro 4 - Exemplos de disjuntores Fonte: PETRUZELLA, 2014 (Adaptado) #ParaCegoVer: A imagem mostra um quadro que apresenta tipos de disjuntores e imagens de cada um desses exemplos. Os fusíveis e os disjuntores são os principais elementos da proteção de instalações elétricas, sobretudo residenciais. () Nesta unidade, você teve a oportunidade de: • estudar os princípios básicos da Luminotécnica; 33 • entender as principais premissas que devem ser consideradas no projeto de iluminação; • aprender duas formas importantes de desenvolver os cálculos de um projeto luminotécnico; • aprender mais detalhes sobre dispositivos de comando e controle; • estudar os fusíveis e os disjuntores. ]i\ REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE FABRICANTES E IMPORTADORES DE PRODUTOS DE ILUMI NAÇÃO (ABilumi)- Equivalências. Disponível em: https://www.abilumi.org.br/wp-con tent/uploads/2019/04/TabelaAbilumiAbr-19.pdf. Acesso em: 15 mai 2020. BAUER, Wolfgang; WESTFALL, Gary D.; DIAS, Helio. F ísica para Universitários-Relativida de, Oscilações, Ondas e Calor. AMGH Editora, 2013. COTRIM, A. Instalações Elétricas. 5 ed. São Paulo: Editora Pearson Prentice-Hall, 2009. CREDER, H. Instalações elétricas. Livros Técnicos e Científicos, 2007. KNIGHT, R. Física volume 2: uma abordagem estratégica. Porto Alegre: Bookman, 2009. NERY, N .. Instalações elétricas: princípios e aplicações. 3 ed. Editora Érica, 2018. PETRUZELLA, F. D. Eletrotécnica 1. Porto Alegre: AMGH, 2014. UNIDADE 2 Estudo de materiais de instalações de baixa tensão, capacidade de pontos de consumo e divisão da instalação entre circuitos de iluminação e força Introdução Você está na unidade Estudo de materiais de instalações de baixa tensão, capacidade de pontos de consumo e divisão da instalação entre circuitos de iluminação e força. Conheça aqui os principais materiais utilizados nas instalações elétricas de baixa tensão, além de como desenvolver diagramas e exemplos das principais simbologias e padrões. Em seguida, você verá como determinar a capacidade dos pontos de consumo de energia, compreendendo como calcular e prever as cargas nestes pontos e, por fim, verá como é feita a divisão da instalação nos circuitos de iluminação e de força. Bons estudos! 37 1 ESTUDO BÁSICO DOS MATERIAIS UTILIZADOS NAS INSTALAÇÕES DE BAIXA TENSÃO As instalações elétricas de baixa tensão são definidas conforme uma norma técnica brasileira de regulamentação principal, que definirá as diretrizes de base para o projeto elétrico deste tipo. Esta norma é a NBR 5410, feita pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) e possui grande detalhamento do que deve ser feito para as instalações de baixa tensão, além de estabelecer, de maneira geral, o que é a instalação elétrica de baixa tensão: circuitos que operem até 1000 V e 400 Hz máximos, em corrente alternada e até 1500 V em corrente contínua. A este ponto estudaremos, então, baseando na norma, os principais tipos de materiais usados nas instalações de baixa tensão e, também, as simbologias e padrões associados no desenvolvimento dos projetos elétricos, algo que é regulamentado por normas nacional e internacionais como você verá adiante. 1.1 Visão geral dos principais materiais de instalações elétricas de baixa tensão Neste subtópico, veremos os principais componentes das instalações elétricas de baixa tensão, que podem ser divididos basicamente entre dispositivos de comando da iluminação, condutores de energia, tomadas e pontos de iluminação. O dimensionamento destes é feito também conforme a NBR 5410. Começando a análise sobre os interruptores, define-se que estes são os equipamentos responsáveis pelo estabelecimento do fornecimento ou da interrupção da circulação de corrente no circuito elétrico (GEBRAN & RIZZATO, 2017). Além disso, é importante lembrar que estes dispositivos exercerão a função de comando na instalação. Tomando como exemplo os principais dispositivos usados nas instalações elétricas residenciais, é possível elencar alguns tipos principais de interruptores, conforme o tipo de ligação estabelecida: • Simples de seção única Onde o interruptor será capaz de comandar apenas um ponto de iluminação na residência. • Simples de duas seções (interruptor duplo) Neste caso, o interruptor irá comandar dois pontos de iluminação. • Simples de três seções (interruptor de várias seções) Estes dispositivos são usados, embora com menor frequência, para o acionamento de três pontos de iluminação na residência. • 38 • Three-way (paralelo) Neste caso, tem-se, na verdade, um tipo de arranjo. É bastante comum em residências e também em prédios, usados de forma que dois interruptores comandarão, de dois pontos locais diferentes, o acionamento de um mesmo ponto de luz. • Four way (série ou intermediário) Semelhante ao caso anterior, neste caso, tem-se um arranjo que é estabelecido com dois interruptores em paralelo para o controle de um mesmo ponto de iluminação por mais de dois pontos. Além disso, também existem os relés fotoelétricos, que mais recentemente se tornaram alguns dos exemplos principais dentro da implementação, cada vez mais comuns, da automação residencial. Sua principal função érealizar o desligamento ou a ligação de um determinado circuito, de forma automática, através da quantidade de luz. Funcionalmente falando, este tipo de dispositivo se configura basicamente como um contato que se abre ou se fecha mediante alguma ocorrência e, neste contexto, esta configuração dependerá, então, da quantidade de luz, algo possível através do uso de um sensor LDR (do termo inglês Light Dependent Resistor, ou seja, um resistor dependente de luz). Afigura seguinte apresenta um exemplo de um relé fotoelétrico: Figura 1 - Exemplo de relé fotoelétrico Fonte: TRANCI L, 2020 #ParaCegoVer: relé fotoelétrico em fundo branco. Ademais, um dos exemplos principais de aplicação dos relés fotoelétricos, além de instalações residenciais, é a na iluminação pública, já que estes relés são utilizados em postes para que a luz acenda quando o sol se põe. O relé visto na figura é um exemplo destinado a este tipo de aplicação. d> FIQUE DE OLHO Outro exemplo importante que pode ser visto em instalações elétricas residenciais são os sensores de presença, também utilizados para o acendimento ou desligamento de lâmpadas quando detectam o movimento. 39 As tomadas de corrente, por sua vez, são componentes usados para possibilitar o fornecimento de energia elétrica para um equipamento e, analisando novamente no âmbito residencial, estes elementos fornecerão tipicamente 127 V (monofásica) ou 220 V (bifásica). Além d isso, sabe-se que há uma orientação no Brasil, nos últimos anos, para o uso de tomadas de três pinos, como o modelo apresentado na figura seguinte: Figura 2 - Tomada de três pinos Fonte: Gabriel_Ramos, Shutterstock, 2020 #ParaCegoVer: tomada de corrente de três pinos, instalada em uma parede de tijolos brancos. O ponto de iluminação é o local no qual a lâmpada será instalada, sendo que este processo demanda o uso de um receptáculo, o adaptador para ligação da lâmpada, popularmente conhecido no Brasil como bocal, e o modelo E127 é o mais utilizado (GEBRAN & RIZATIO, 2017). Adicionalmente, outro tipo importante de elemento é o condutor elétrico, responsável por estabelecer a ligação entre o ponto de alimentação até o componente que será energizado. Estes podem ser de diversos tipos de materiais condutores, como o cobre e o alumínio, por exemplo, que são, inclusive, os mais, além de contarem também com um elemento de isolação. Assim, sobre este, sabe-se que geralmente é utilizado o PVC (policloreto de vinila), pois este material possui proteção antichamas, algo necessário conforme estabelecido pela NBR 5410. Ademais, as cores dos condutores também são especificadas pela NBR 5410, sendo azul claro para neutro e verde com amarelo, ou simplesmente verde, para condutor de sistema de proteção. • 40 (§) FIQUE DE OLHO Embora não exista um padrão normatizado pela NBR 5410, geralmente utiliza se para a fase condutores vermelhos e, para a outra, a cor preta. Os eletrodutos são utilizados, basicamente, para proteção da fiação na instalação elétrica, sendo materiais desenvolvidos em tubos, pelos quais passam os fios e cabos. Assim, podem ser classificados conforme o tipo de material, metálico ou não metálico; quanto à flexibilidade; quanto à forma de conexão, roscáveis ou soldáveis e quanto à espessura da parede e a cor correspondente, podendo ser: leve, amarelo; semipesado, cinza; pesado, preto ou reforçado, neste caso normalmente azul ou laranja (GEBRAN & RIZZATO, 2017). A figura a seguir apresenta alguns exemplos de eletrodutos: Não Metálico Leve. Semipesado. Pesado Figura 3 - Exemplos de eletrodutos Fonte: GEBRAN; RIZZATO, 2017 #ParaCegoVer: na parte superior, é possíve I ver dois exem pios, no lado esquerdo um eletrod uto metálico e do direito um modelo não metálico. Já na parte de baixo da figura, é possível ver do lado esquerdo um eletroduto flexível e do lado direito eletrodutos leve, semi pesado e pesado. O quadro de distribuição, por sua vez, é o responsável pela distribuição da energia que chega, fornecida pela concessionária, para os circuitos da casa. Por outro lado, como já visto na unidade anterior, os dispositivos de proteção também farão parte da instalação elétrica, o que inclui as instalações de baixa tensão e sabe-se, pela própria NBR 5410, que a instalação destes será obriória, como mostra a imagem a seguir, de um quadro de distribuição: ermomagnéticos monopola res Figura 4 - Exemplo de quadro de distribuição de uma residência Fonte: CLAMPER, 2020 41 #ParaCegoVer: quadro de distribuição em fundo branco, apresentando exemplos das ligações feitas em uma instalação elétrica residencial, com proteção contra surtos, com os dispositivos demarcados em preto, contra correntes residuais, com os dispositivos demarcados em amarelo e, também, com dispositivos termomagnéticos monopolares, com os dispositivos também demarcados, neste caso em verde. Assim, o dispositivo de proteção contra surtos (DPS) é usado para proteger o sistema contra surtos de tensão, algo que pode ocorrer com a queda de um raio, por exemplo. Já os dispositivos de proteção contra correntes residuais, também conhecidos pela sigla DR, destinam-se à proteção contra choques elétricos, para animais e pessoas que utilizam a instalação. Já os dispositivos termomagnéticos monopolares, ou disjuntores (como são mais conhecidos) , protegem contra a sobrecorrente nos condutores dos circuitos, sendo um disjuntor por circuito (CREDER, 2007; GEBRAN & RIZZATO, 2017). <§) FIQUE DE OLHO Sabe-se, então, que há um disjuntor por circuito na residência e a residência tem diversos circuitos, como você verá a seguir, conforme a distribuição de carga. • 42 1.2 O diagrama elétrico no desenvolvimento do projeto de baixa tensão e a padronização usada No vídeo a seguir, você entenderá quais os principais tipos de diagramas que são utilizados em um projeto elétrico de baixa tensão: Utilize o QR Code para assistir ao vídeo: Assim, compreendendo-se o uso das ferramentas principais do projeto elétrico, os diagramas unifilares e multifilares, estudaremos agora a simbologia mais utilizada, também baseando-se nos dispositivos, materiais e elementos mais usados nas instalações elétricas de baixa tensão. As normas técnicas que nos fornecem a simbologia que deve ser utilizada são as normas internacionais IEC 60417 e 60617, de 2002 e de 2012 respectivamente, desenvolvidas pelo INTERNATIONAL ELE TRO TECH NICAL COMISSION e a norma brasileira NBR 5444. Além disso, sabe se que a NBR 5444, embora já cancelada e sem substituição pela própria ABNT, ainda é usada como referência do conteúdo na língua portuguesa e as demais normas técnicas internacionais tratam sobre símbolos gráficos e padronizações para equipamentos e para diagramas, respectivamente. Começando nossa análise da simbologia pelas lâmpadas e luminárias, observa-se as seguintes representações mais frequentes, como mostra o quadro adiante: SÍMBOLO 10 ° JtV\ -" C..>J 1 © I' IC )W SIGNIFICADO Pu11• 1 d- luL 111c dlHll::'':-l..., it"" I�() f Pt 1. Í'll11 11 ,li':, li d d<, J .., f U'lll Llo. 1 L 11 �, o ti , 1.-11 <.. ,rto de' .=,IJm.=-r t,=.ç1r. P PIT) qp•·,1 1 Hl' cl l•ffdl llil",I)! 11l,11tl' ))Ili ler r L.ptu1 de o<..J01ldll c'llLCJ. A1a11delu. punlo de luL li' ç;:iricie.;;,PntP nr1 par.:>rlP Pc 11•0 d ... 11 rz -'-l'lf 1• ide 11 ·) t,·r, Ponto d"' luz .-r"lh 1t1cio no tero OBSERVAÇÕES 1 /\ '" 1p,. if, dr· <.rn t- il) 1, 1)1< .. ''., .. J ld L <_\LI•_;' d 1.1 llld lé ( n llt'I d -i - :l )- O! ler a l l {fl t' ,-. 1-1,·J',; •'·nco 1t I ad ·1 n.-, p1 :.t CI }- t:.ll1fJt !d i OJ...- - 11 dict -,e-Jct mPrYl-. r 1•1111rn , 1<. -i ri," lei ri, J t1 lc.., 11 1, !t_._, , 11tv...,J .. 1 i' 1 e::,ld::, de X.ctl dl ll ..le ::.e f d 11- í illla<.. 1 c:;11rh,,ln,i1,0 r1p1p,;p11- l 1d.i ,, V d l I J>, ld 1 "" 11 lJ>l ! 1-. de LlU, 1 IL 1.. r esce 1le::. 1: vc1 11.=1"' 1 ,t,a.;,.Mc,c;•i-1, e; ohse1vc1çoec, <1ntf' IIUIV,. Frd·or,1 hnJP <'I'� -J,·1 ,e•'! 1 IL: li >', <.. Y I llllll I LISü dt l.""1 ll f ci ld.., li< ai d--., elll<:!'=' jd fl,1:'. t=",-,._ rfr· xr11 ·,m 'iP ""'' hhr1- '- ll Ll'>. l ',l'l ! l ,1 1<JiL dJ)l l . .,,_ 11 l iÜct e Vc.tl clc1 Pc td lc11 1pc1dc1::. riP 1 -[), til ,·1P<.C'P'Ü,=»; P V "p 1. 1, 1 i l t l". ML!�l11d obstei Vci _d() dl1Le1 te,. Al,,,1 d,,._ 1, ec;ta ,1mbo oq1a P 1,.:;·1d I q11,1ndn c:;.'í1 11t l1z,1 dd� <..dli'd� lkl lll�lc.ticH,.c.U. Quadro 1- Principais simbologias para lâmpadas e luminárias. Fonte: ABNT, 2020. 43 #ParaCegoVer: Na imagem há uma tabela de três colunas e cinco linhas e, apresenta as principais simbologias para lâmpadas e luminárias, seus significados e algumas observações. Adicionalmente, no próximo quadro você pode ver alguns dos principais exemplos dentro da simbologia, utilizados para tomadas: • 44 .Jrw �w � To:JJr,ad.'l oa1xa. tornada de parede, instalada a .500 111111 cb PISC. P11nc:1p.=ll', 1nrl1c:r1ç:ÕP.�: pot;',1-c:iri P. 0 nL1rnP.rc) rio c11 cuito deu w,cntu•;do . fomad:1 11édrê: tomada de pared2. instalada a 13CO mm do piso. To)mad::i alta· t,)rnêdê1 de parede instalada a 2000 llllll do PISO Quadro 2 - Principais simbologias tomadas. Fonte: ABNT, 2020. #ParaCegoVer: Na imagem, há uma tabela de duas colunas e quatro linhas e apresenta as principais simbologias para tomadas e seus significados. Quanto aos interruptores, dispositivos destinados ao acionamento dos pontos de iluminação utilizados na instalação, como já visto, também é estabelecido um padrão de simbologia próprio, conforme pode ser visto adiante: SÍMBOLO 1 O ª C[f �t . ã () õ SIGNIFICADO lnte1 ru1:,to1 ele Ln1a seção Interruptor de duas secc:es Interruptor paralelo c,u thre e way Inter rupto1 111te1rned1ar10 o,_ four-way OBSERVAÇÕES A let1a nnuscula in::lica o p:::>11t:) co1-1anclado. As let1·as 111111.ISCcil3S indicam os pontos comancados. Mesna obse1 vação ante11cr A letra 1-11nuscula 111::f1ca o p)nt) cor-1andadc. Mesna observação ante1ict Figura 5 - Principais simbologias para interruptores. Fonte: ABNT, 2020. #ParaCegoVer: Na imagem, há uma tabela de três colunas e seis linhas e apresenta as principais simbologias para interruptores, seus significados e algumas observações. Adicionalmente, um outro elemento importante da instalação elétrica é o quadro de distribuição de energia e, para este, também há uma simbologia própria em que, de maneira geral, quando o retângulo da simbologia está completamente preenchido significa que o quadro é parcial. Tomando como exemplo, os quadros gerais tem os padrões vistos no quadro: /)> C)t11,lr q,, 1111, 111/ 1,,1 1, ,, b ,tido 1 1111< 1J I', 1 rll• , Jt dc'V ..,, ar res-=-ntar as carc1a, cie 1 ,z PIY \\f,, 1 lnr 1,·1 W •ll<1IJ1d,1 1• kW Mec,n,as n, 1<.1rle•aç"es. entre ic'll1i(1 11 '',ft d... U q11c1tl• ...... l apa1 f-r'i:E' Quadro 3 - Principais simbologias para quadros de distribuição. Fonte: ABNT, 2020. 45 #ParaCegoVer: Na imagem há uma tabela de duas colunas e três linhas e, apresenta as principais simbologias para quadros de distribuição e seus significados. O penúltimo quadro, nesta parte de estudadas simbologias, apresenta exemplos de aplicações de outros importantes elementos genéricos, utilizados em todas as instalações elétricas: os condutores e eletrodutos. Note ainda que cada traço representará um condutor: SÍMBOLO SIGNIFICADO Concluto1 de fase. no interior de Lllll detroduto Principais indicações: seção cio condutor em mm e 'J nt.'.rmero do CIICllito. Mesmas observações anteriores. porem neste caso para um con dutot de 'leutro. Mesmas observaçóes, porem neste cas::i tem-se um co11dutor para o te1 ra. Eletrodut� embutrdo na parede ou no teto. P11nc1pa1s ind1cações: secção deste em mrn. Quadro 4 - Principais simbologias para condutores e eletrodutos Fonte: ABNT, 2020. #ParaCegoVer: Na imagem há uma tabela de duas colunas e cinco linhas e, apresenta as principais simbologias para condutores e eletrodutos e seus significados. • 46 Ademais, as seguintes padronizações vistas também são largamente utilizadas, demonstrando então as simbologias para lâmpadas, fusível, relé térmico e para o motor elétrico, equipamento menos comum em instalações de baixa tensão, sobretudo residenciais, mas que pode ser largamente utilizados em determinados locais com tensão até 1000 V, por exemplo: SÍMBOLO -0- SIGNIFICADO :•11111,1 ,. t:.11<.ÍVPI M Ll 1 1 1t 11ulc1,1, , M·. LUI l11f,_1�1 .. 1_l OBSERVAÇÕES �\>th--- "-cl ,lil1zc1dci I dl cl <. 11ci 1z:i1 .:.e um '=<llllJ 0ir s:nlc ....>tc:t >L !1-'I�> 'L lL C>11 �r d, P•.ll <'-X""ll pk - ltr t1pc d->ro'tatocor élt1va a ·1 t.=,1rn1 ·a: ,1- '-,r. y .... f :li ri c"jp.::;)1 a1 •' ·11 - t t, 110 c=i,o i.=- ;;;oht .... c 1- 1 ent.=- E--X-"ll'P o -ie u,;;;o: ">e a al1n1.=.11- raçao r --it t11•.=i.;;1,a. racia tacp devP rontP1 , ,rn tus,vel t°IY! r Pt:il C.f' lltt 17êl f,=,t ,=j<, P ntl llr>l'O<; l)cll =ia l"'f'/f'C.Pt'tr1- Ç,=t") dn =ilir1,=,ri·,r.,, do 11,,t· r Me,1·1a-; r h,Pt vaçoPs cintP fl<irPS Quadro 5 - Outras simbologias usadas Fonte: PETRUZELLA, 2013 (Adaptado). #ParaCegoVer: Na imagem, há uma tabela de três colunas e sete linhas e apresenta as principais simbologias usadas que são importantes, seus significados e algumas observações. A seguir, começaremos a entender a parte teórica e matemática do desenvolvimento do projeto elétrico de baixa tensão. 47 2 DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DOS PONTOS DE CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA O primeiro passo é definir a previsão de carga dos pontos, que se distinguem especialmente entre iluminação e pontos de tomada num projeto elétrico de baixa tensão, na maior parte dos casos. Assim, para referência, considere o d ia grama unifilar do projeto elétrico de uma residência, visto a seguir: Figura 6 - Projeto elétrico de uma residência Fonte:CREDER,2007,p.59 #ParaCegoVer: Na imagem, há uma planta baixa de uma residência, com a distribuição da instalação de baixa tensão apresentada pelo diagrama unifilar, que é desenhado sobre a planta, a partir do uso da simbologia padrão sugerida. Neste diagrama, então, tem-se as informações sobre as lâmpadas, as tomadas usadas e as ligações dos condutores, além de anotações sobre as potências e a q uai circuito pertence, como ficará mais claro adiante, ao longo da unidade. Perceba, então, que o diagrama é feito com base na planta baixa do local, de forma a elencar a distribuição correta da instalação. Geralmente também são utilizadas tabelas junto ao diagrama, • 48 como os quadros apresentados para o exemplo prático estudado. No primeiro caso, temos a potência instalada, analisando os pontos de luz e das tomadas, além de apresentar, geralmente, junto a este ponto, informações sobre as dimensões do cômodo: 5-:do 22 l' 20 l<l �40 ,;;;e, 4 ISCO A :.;,J11ti. �l .=trt(\ !ri !,p 1 �) A··c·c, El<tCIT,J 11:: 10 1-'- 7 o·.; 4 1::1l 1400 /.,1( h) Tabela 1 - Quadro de dimensão de cômodos e da potência instalada Fonte:CREDER,2007,p.60. #ParaCegoVer: Na imagem, há uma tabela de cinco colunas e oito linhas e apresenta, de acordo com o tamanho do cômodo, a potência necessária de luz, tomadas gerais e tomadas especí f icas. Além disso, quando detalhamos na distribuição dos circuitos, tem-se: l 2 4 !:, Í) 8 9 10 -.:,t, 2 2 Lãmpadu (V A) Pontoa - Tomadas gerais (VA) Pontos - Tomadas fflMCiais(W) 2 2 ,1 .., !., s 2. 4 8 10 3 Tabela 2 - Quadro de pontos de lâmpadas e tomadas Fonte:CREDER,2007,p.60 lCd� 1500 büU 4400 1:lUO . :)Oí, .3820 #ParaCegoVer: Na imagem, há uma tabela de cinco colunas e treze linhas e apresenta detalhes na distribuição dos circuitos de lâmpadas, pontos de tomadas gerais e pontos detomadas específicas. Continuação: • Correnta P/U Xl 25 Vivos PE - A 10 Jl 10 )' lS lCl 1 ) 3 '1 I ,, 10 t t 8 11,c; 1.5 1. r:: r 21 � ;,1, ) '· L7 68 1.5 1,5 1 1 / )fi.'1 /1 '1 1 r ,,;,G 2,S ,L_, 7 (i '1 R 2.S ?,C. ( ( 1 1 4 /11 (, Tabela 3 - Quadro de corrente e seção Fonte:CREDER,2007,p.60. 49 #ParaCegoVer: Na imagem há uma tabela de seis colunas e doze linhas e, apresenta a contin uação da tabela anterior com corrente e seção. 2.1 Previsão de carga para a iluminação e pontos de tomadas Um outro ponto importante que serve de base para o desenvolvimento e o projeto elétrico, sobretudo no ponto onde vamos analisar a previsão de carga, é a potência média de referência dos aparelhos mais utilizados nas residências, como mostra o quadro seguinte: APARELHO POTÊNCIA (W) APARELHO POTÊNCIA (W) /\qUtaC2ciOt d2 arrl::iene lOQO 3elad-=ira co--um 200 ,\spirador de pc, 200 Ge ade ir a duplEx ou freez21 500 Burb:.:ido 50 G1il 1000 �atede ra IUU Ll:1u1d1f1c:ido1 ;200 Chtllit"I -, 4400 Mcq, 11n=, dP lc1\1,'1 1011pn !,00 r:1c11lad-,1 dê,FJ 1�� S:"r.c1drn .-Jp Ci'i�.f'I,-, 1000 Exaustc r 300 TP.lev S)I 200 F:.,rr·u 1111cruu11dd� 12CO Ve11l1 ddur 15:) Quadro 6 - Quadro de potência média de referência dos aparelhos mais usados nas casas Fonte: CREDER, 2007. p. 62 (Adaptado). #ParaCegoVer: Na imagem, há uma tabela de quatro colunas e nove linhas e apresenta a potência média de referência dos aparelhos mais usados em caso, como aspirador de pó, geladeira comum, televisor, entre outros. • 50 Na prática, para aparelhos fixos de i luminação à descarga, o que é o caso das lâmpadas fluorescentes, deve-se considerar a potência como a potência da lâmpada, as perdas e o fator de potência do reator, se for o caso. Além disso, existem as seguintes orientações gerais quanto à previsão das cargas de iluminação (CREDER, 2007): • Em cômodos de unidades residenciais ou locais como hotéis e similares deve-se prever, pelo menos, um ponto de luz fixo no teto, considerando uma potência mínima de 100 VA. • Em cômodos de área igual ou menor que 6 m2 , prevê-se uma carga de pelo menos 100 VA e, em áreas superiores a 6 m2, prevê-se 100 VA iniciais e acréscimos de 60 VA para cada aumento de 4 m2 na área. Quanto à previsão para pontos de tomadas de uso geral (TUG), geralmente segue-se os seguintes critérios, embora mais recentemente tenha-se adotado o uso de uma grande quantidade de tomadas devido ao maior acesso à tecnologia e, com isso, as pessoas dispõem, na prática, de mais equipamentos que dependem da eletricidade (CREDER , 2007): Banheiros Pelo menos um ponto de tomada de uso geral próximo ao lavatório. Cozinhas, copas, áreas de serviço, lavanderias Pelo menos um ponto de tomada a cada 3,5 m ou fração do perímetro; acima de cada bancada com largura de pelo menos 0,3 m pelo menos um ponto também. Subsolos, garagens, sótãos, halls de escadaria, varandas ou casas de máquinas Pelo menos um ponto de tomada, geralmente. Demais cômodos Se a área for inferior a 6 m2, pelo menos um ponto de tomada. Se maior, pelo menos um ponto a cada 5 m ou fração de perímetro. Ademais, para as tomadas de uso geral normalmente atribui-se a seguinte distribuição de potência (CREDER, 2007): Banheiros, copas, cozinhas, áreas de serviço, lavanderias Pelo menos 600 VA por ponto, normalmente até 3 pontos e 100 VA para pontos excedentes. Demais cômodos 51 Pelo menos 100 VA por tomada. Por último, nesta parte, quanto às tomadas de uso específico (TUE), orienta-se que seja atribuída, a esta potência, igual à nominal do equipamento, que será conectado a ela e, caso esta potência nominal não seja conhecida, escolhe-se como potência nominal de referência a maior a ser usada, de um equipamento provável de ser utilizado no cômodo (CREDER, 2007). 3 VISÃO GERAL DOS PRINCIPAIS PARÂMETROS DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA DE BAIXA TENSÃO Visto, então, vários exemplos práticos e as orientações gerais acerca da potência dos pontos de iluminação e das tomadas, veremos agora alguns pontos importantes específicos, que nos permitem detalhar a instalação e desenvolvê-la corretamente como mostraram os quadros do projeto elétrico residencial de exemplo. Assim, sabe-se que, para conhecer a potência consumida por um determinado equipamento, é necessário saber tanto o nível de tensão quanto a potência nominal. No caso, ainda, dos equipamentos que funcionam em corrente alternada (CA), devemos lembrar que o fator de potência participa da relação de eficiência do equipamento e, então, considerando estes pontos, define-se como IB a corrente elétrica de base, medida em ampéres, consumida pelo equipamento, tal que (CREDER, 2007; GEBRAN & RIZZATO, 2017): IB - U.; P [it] Na equação anterior, P é a potência do equipamento em Watts (W), U é a diferença de potencial (tensão) em Volts (V) e FP é o fator de potência. Entretanto, sabe-se que a corrente elétrica consumida por um determinado equipamento (IC) será diferente, devendo ser corrigida por alguns fatores para o cálculo no projeto elétrico. Assim, o que ocorre na prática é que a forma como os condutores foram distribuídos pode ter alguma interferência, por exemplo, e, com isto, define-se dois fatores práticos de correção: o fator de correção de temperatura (FCT) e de agrupamento (FCA) (GEBRAN & RIZZATO, 2017). Logo, a corrente base corrigida, também medida em Ampéres, será igual a: Io - FC:�oA. [A] A partir da corrente elétrica do equipamento, com as devidas correções em decorrência de efeitos intrínsecos da instalação, torna-se possível calcular a este ponto a seção transversal do condutor, outro parâmetro importante a ser considerado. Também referido como bitola, é definida como a função da corrente elétrica corrigida, da queda de tensão devido ao aquecimento do cabo e está, também, diretamente relacionada ao comprimento do condutor e o tipo do • 52 material utilizado (GEBRAN & RIZZATO, 2017). Assim, é necessário considerar a queda de tensão produzida, que ocorre em função da distância entre a carga e o medidor, dentro da instalação, também em função da potência desta carga, conforme mostra a equação seguinte, onde e é a queda de tensão percentual: e =- t·�n,·-r�{I -l-;: CtT:9' 11 • l O Oo/� v('11.tr!).,j1J Conforme a própria N BR 5410 define, a queda de tensão é admitida como: • 5% para instalações alimentadas diretamente, através de um ramal de baixa tensão, pela rede de distribuição pública de baixa tensão da concessionária; • 7% para instalações alimentadas diretamente por uma subestação de transformação, neste caso então a partir de uma instalação de alta tensão; ou, ainda, caso possua fonte própria de energia; Desta maneira, a seção do condutor (S) pode ser calculada como 8=2p�I:P.L e.\' " Onde P é a potência consumida (W), p corresponde à resistividade no trecho (geralmente 1/58 Omm2/m, pois a maior parte dos condutores são de cobre), L é o comprimento do trecho (m) e V a tensão, normalmente 127 ou 220 V, considerando que são instalações residenciais. Sabe-se, ainda, que o cálculo da área da seção transversal dos condutores da instalação leva em consideração aspectos práticos importantes do funcionamento, como o fato da não simultaneidade do funcionamento das cargas, já que em um cômodo, por exemplo, nem todas as lâmpadas estarão acesas ao mesmo tempo. � FIQUE DE OLHO Para facilitar o trabalho do projetista, a norma N BR 5410 apresenta tabelas com este valor de seção sugerido já calculado, dada em função do produto entre a potência e a distância e a queda de tensão. Além disso, sabe-se que a determinação do fator de demanda irá exigir do projetista o conhecimento detalhado da instalação, assim como sua experiência com relação às condições de funcionamento e de uso dos equipamentos, embora existam diversas orientações práticas, até mesmo por parte das próprias concessionárias ou na N BR
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