Dispositivos de Proteção em Instalações Elétricas

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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
PREDIAIS
AULA 4
 
 
 
 
 
 
 
 
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Prof. Eduardo da Silva
CONVERSA INICIAL
Olá, seja muito bem-vindo(a) a esta aula.
Anteriormente, estudamos os condutores de uma instalação, começando pelos tipos de
materiais utilizados para o condutor e para a isolação. Vimos também as técnicas fundamentais para
o dimensionamento desses condutores.
Além disso, foram apresentados alguns dados estatísticos sobre acidentes de origem elétrica,
especialmente incêndios e choques elétricos. Por isso, esta aula será fundamental porque
estudaremos os dispositivos de proteção que podem evitar esse tipo de acidente.
Vamos conhecer quais são esses dispositivos, como eles funcionam e depois como dimensioná-
los para deixar tudo seguro e de acordo com as normas.
Aqui, proteção é a palavra-chave, pois com eletricidade não se brinca.
Prepare o seu caderno e lápis e mãos à obra. Bons estudos!
TEMA 1 – FUSÍVEIS
Anteriormente, estudamos o dimensionamento dos condutores e vimos que há muitos critérios
para evitar que os circuitos sejam sobrecarregados. Mas o que exatamente é uma sobrecarga?
Quando começamos um projeto de instalações elétricas, fazemos a previsão das cargas e, com
base nisso, realizamos o dimensionamento dos condutores. No entanto, não é considerado o mal uso
das instalações.
Quando o usuário aumenta o número de equipamentos ou a potência do equipamento prevista
para aquele ponto de utilização, está promovendo um consumo de corrente acima do projetado.
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Desse modo, entende-se como sobrecarga a situação em que a corrente drenada é maior que
corrente de projeto do circuito.
Figura 1 – Exemplo de sobrecarga devido à ligação de uma carga adicional
Fonte: Eduardo da Silva.
No caso de uma sobrecarga, a corrente adicional provocará um aquecimento dos condutores,
colocando em risco a sua isolação. O rompimento da isolação pode provocar um curto-circuito.
Uma falta elétrica ou curto-circuito tem como consequência uma fuga de corrente muito elevada
devido ao contato ou arco elétrico entre duas partes com diferença de potencial elétrico e com baixa
impedância entre elas.
Um curto-circuito ocorre geralmente por falhas na isolação de um condutor carregado que entra
em contato com o solo ou com um condutor aterrado, ou ainda com um condutor de fase diferente.
Para esses casos, chamamos de falta ou curto-circuito fase-terra e fase-fase, respectivamente.
Figura 2 – Exemplo de curto-circuito fase-terra
Fonte: Eduardo da Silva.
Como podemos ver na Figura 2, a impedância total é muito baixa, apenas a impedância do
transformador e dos condutores. Por isso, a corrente de curto-circuito ( ) é muito alta, geralmente
superior a 10 vezes a corrente nominal do circuito, chegando a milhares de amperes. Se essa corrente
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não for interrompida rapidamente, certamente causará danos severos à instalação e até mesmo pode
dar origem a um incêndio.
Por esse motivo, a NBR 5410 determina que todo circuito deve contar com um dispositivo de
proteção capaz de limitar correntes de sobrecarga ou interromper o circuito no caso de uma falta
elétrica.
Dentre as possíveis soluções, o fusível é o dispositivo mais simples e mais barato para fazer esse
tipo de proteção. Um fusível, de modo geral, é composto por um corpo externo que abriga o elo
fusível, que é um condutor de seção reduzida, projetado para suportar um valor específico de
corrente.
O elo fusível é feito de uma liga metálica que se funde quando a corrente conduzida é superior a
um valor pré-definido, interrompendo o circuito. Além disso, o tempo de ruptura varia de acordo
com o material, fazendo com que tenham diferentes modos de atuação.
Apesar da interrupção do elo fusível, a corrente ainda pode ser mantida por arco voltaico no
interior do fusível em função de uma elevada diferença de potencial, por isso os fusíveis podem ser
classificados pelas seguintes características:
Corrente nominal ( ): corresponde ao valor da corrente para a operação normal do
circuito, corrente nominal ou corrente de projeto. Para essas condições, não deve haver a
atuação do fusível;
Capacidade de interrupção: esse é o máximo valor de corrente que o fusível é capaz de
interromper. Correntes superiores a esse valor poderão ser mantidas por meio de arco elétrico
formado no interior do dispositivo;
Corrente convencional ou corrente de atuação ( ): trata-se do valor de corrente que
provocará o rompimento do elo fusível. A interrupção deverá ocorrer dentro de um tempo
determinado, chamado de tempo convencional;
Curva de atuação: representa graficamente a relação entre a corrente conduzida pelo fusível e
o tempo. Nesse quesito, os fusíveis podem ser rápidos ou retardados, como mostra a Figura 3.
Figura 3 – Comparação entre a curva de atuação de um fusível rápido e um retardado
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Fonte: Adaptado de Nery; Kanashiro, 2014.
Embora os disjuntores concorram no ramo das instalações prediais, os fusíveis ainda são muito
utilizados, especialmente no setor de transmissão e distribuição e também em instalações industriais.
Sua aplicação pode ser na proteção individual de condutores, circuitos de comando de
equipamentos como os motores elétricos e em instalações que envolvem o uso de semicondutores,
como tiristores e diodos de potência.
Atualmente, os fusíveis são classificados quanto ao tipo de carga, o valor da corrente nominal, a
capacidade de interrupção, o tipo da base de fixação e manuseio. Alguns dos principais modelos e
características são apresentados no quadro a seguir.
Quadro 1 – Modelos e características dos fusíveis, com base no catálogo do fabricante Siemens
Modelo Descrição
CILÍNDRICO
Apesar de bastante compacto, esse fusível possui alta capacidade de interrupção,
chegando a 100 kA. É um modelo bastante usado na proteção de máquinas com
correntes de 1 a 100 A e com tensão de até 690 V.
Pode ser instalado em seccionadoras ou em bases com encaixe para trilhos
padrão DIN.
DIAZED O modelo Diazed é o mais popular em painéis de acionamentos elétricos para
proteção contra correntes de curto-circuito.
Está disponível para correntes nominais de 2 a 63 A e é instalado em uma base de
porcelana ou material polimérico.
A base conta com um visor de vidro e permite o engate rápido em trilho padrão
DIN ou a fixação por parafusos.
Os fusíveis Diazed têm uma capacidade de interrupção de até 50 kA em até 750 V.
NEOZED Assim como os anteriores, o modelo Neozed é utilizado em instalações
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comerciais e industriais, mas devido à sua estrutura externa que impede o contato
com a parte viva do circuito e o padrão para trilho DIN, o torna uma boa opção
para instalações residenciais.
Também disponível para correntes nominais de 2 a 63 A e com capacidade de
interrupção de até 50 kA em até 400 V.
NH
Este modelo de fusível é usado para a proteção de sobrecargas e correntes de
curto-circuito em circuitos industriais com corrente nominal de 2 a 1250 A.
A sua base pode ser montada em uma seccionadora que oferece proteção contra
o contato direto, mas requer um equipamento especial saca-fusíveis para realizar
o manuseio, conhecido como punho.
Os fusíveis NH têm capacidade de interrupção de até 120 kA em até 690 V.
SITOR
O SITOR é um modelo de operação ultrarrápida dedicado à proteção de
semicondutores de potência como diodos, transistores e tiristores. São aplicados
na entrada e no link CC de conversores usados em uma UPS, sistemas eólicos e
fotovoltaicos.
Operam com correntes nominais de 6 a 2400 A, e a tensão varia de acordo com o
tipoe tamanho, podendo ser de 500 a 2500 V para corrente alternada ou de 440
a 3000 V para corrente contínua.
SILIZED O SILIZED é uma solução para proteção de semicondutores, assim como o SITOR,
porém possui um formato que permite o uso da mesma base de um DIAZED, o
que o torna mais seguro quanto ao contato direto. Operam com correntes
nominais de 6 a 2400 A, e a tensão varia de acordo com o tipo e tamanho,
podendo ser de 500 a 2500 V para corrente alternada ou de 440 a 3000 V para
corrente contínua.
Fonte: Catálogo Siemens, 2020.
O dimensionamento de um fusível é feito de acordo com a sua aplicação, e os critérios utilizados
podem variar de acordo com a norma aplicada e as necessidades do circuito.
A norma NBR 5410 alerta para a escolha do modelo do fusível, que deve ser adequado ao perfil
do usuário para evitar que pessoas sem conhecimento técnico tenham acesso aos terminais vivos da
instalação.
No caso de sobrecarga, o fusível deve atuar antes do condutor atingir o seu limite de
suportabilidade térmica, a fim de preservar a sua integridade.
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Por isso, a norma sugere que seja adotado um valor de corrente nominal ( ) que seja igual ou
superior à corrente de projeto ( ), mas que seja no máximo o valor de capacidade de condução do
condutor ( ), de acordo com a sua seção, assim temos:
(1.1)
Uma vez adotada a corrente nominal, deve-se verificar a atuação do fusível dentro dos limites
aceitáveis. A NBR 5410 considera que a condição de sobrecarga seja esporádica e, portanto, sugere
que o dispositivo deve atuar   antes de extrapolar uma sobrecorrente de 45% da capacidade de
condução do condutor, de modo que:
(1.2)
Vale ressaltar que essa sobrecarga é admissível para uma corrente que dura um longo período.
Alguns fusíveis suportam um valor maior de sobrecarga devido à curta duração. Nesses casos, o
elo fusível não atinge a temperatura necessária para o rompimento. Esse tipo de fusível é muito
comum em motores cuja corrente de partida é elevada, mas de curta duração.  
TEMA 2 – DISJUNTORES
Os disjuntores são, sem dúvidas, os dispositivos de proteção mais utilizados e mais populares em
instalações elétricas prediais. Mas esse sucesso não é à toa, vamos entender os motivos dessa
preferência.
Assim como os fusíveis, os disjuntores podem ser usados para a proteção contra sobrecargas e
correntes de curto-circuito. Mas a principal diferença entre os dois dispositivos é a possibilidade de
seccionamento manual e a capacidade de rearme do disjuntor após a sua atuação.
Um fusível, após a atuação, precisa ser substituído para que seja restabelecido o funcionamento
do circuito, já o disjuntor pode ser religado a qualquer momento, desde que tenha sido extinta a
falha que provocou o seu acionamento.
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Atualmente, há uma diferença construtiva que deixa muita gente com dúvidas, e você
provavelmente já se deparou com uma instalação mais antiga, na qual os disjuntores eram pretos. Os
modelos mais novos são cinza ou branco, mas qual é a diferença? Você já ouviu dizer que o disjuntor
preto é mais “forte”? Pois é, essas dúvidas são comuns porque a maioria das pessoas não sabem
exatamente como um disjuntor funciona.
O disjuntor preto, como é chamado popularmente no Brasil, segue um padrão norte-americano
chamado NEMA, sigla inglesa para National Electrical Manufacturers Association. Esse modelo possui
algumas características construtivas típicas, como o seu sistema de acionamento e o modo de fixação
no quadro de distribuição, que pode ser por parafusos ou suporte com grampos.
O princípio básico de funcionamento desses disjuntores é o acionamento causado pela elevação
da temperatura. Esse dispositivo é equipado com uma lâmina bimetálica que é percorrida pela
corrente do circuito.
Em situações de sobrecarga, o excesso de corrente faz com que essa lâmina aqueça e comece a
se curvar. O movimento da lâmina dispara um gatilho, que é preso a uma mola e realiza a abertura
do contato móvel.
Figura 4 – Disjuntor padrão NEMA
Créditos: Nattapan72/Shutterstock; The Toidi/Shutterstock.
A interrupção do circuito com corrente nominal ou superior provoca a formação de um arco
elétrico. Por esse motivo, os disjuntores contam com uma câmara de extinção de arco, que é formada
por pequenas aletas de alumínio igualmente espaçadas, de modo que a corrente do arco é dissipada
ao longo da extensão da câmara. Quanto mais eficiente for a câmara de extinção, maior será a
capacidade de interrupção do disjuntor.
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Figura 5 – Estrutura interna de um disjuntor tipo NEMA
Crédito: Eliane Ramos.
O modelo mais atual, branco ou cinza claro, corresponde ao padrão europeu conhecido como
DIN. A sigla vem de Deutsches Institut für Normung, que significa Instituto Alemão de Normatização.
O padrão DIN é muito amplo, atuando em diversos segmentos, mas para os disjuntores, a sua
influência está no modo de fixação, que é prático pois conta com um sistema de encaixe rápido em
trilho pré-fixado, como mostra a Figura 6.
Figura 6 – Disjuntor padrão DIN e trilho de fixação
Créditos: Dmytro Balkhovitin/Shutterstock; Hennadii H/Shutterstock; Shiningblack/Shutterstock.
Esse tipo de disjuntor contém o mesmo sistema de lâmina bimetálica do padrão NEMA, porém
além da proteção com atuação térmica, esse dispositivo conta com uma bobina capaz de reagir a
uma corrente de curto-circuito muito rapidamente.
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Essa é a principal diferença entre os dois modelos, pois no caso de um curto-circuito, o disjuntor
NEMA conduzirá a corrente elevada até que o aquecimento seja suficiente para curvar a lâmina e
interromper o circuito.
No disjuntor DIN, a corrente que passa pela lâmina bimetálica também passa por uma bobina
que atua como um eletroímã. Quando a corrente é muito maior que nominal, como ocorre quando
há um curto-circuito, a bobina atrai um pino metálico que está preso ao gatilho e desarma o
disjuntor, interrompendo o circuito quase instantaneamente.
Por apresentar duas técnicas independentes para a interrupção do circuito, esse tipo de disjuntor
recebe o nome de disjuntor termomagnético.
Figura 7 – Estrutura interna de um disjuntor tipo DIN
Crédito: Eliane Ramos.
Além dos disjuntores termomagnéticos para instalações prediais, também conhecidos como
minidisjuntores, existem outros tipos com funções específicas, como por exemplo o disjuntor motor.
A norma NBR 5410 orienta para o uso de seccionadores, plugues, tomadas e terminais especiais
quando se deseja fazer o seccionamento de um circuito. Mas em casos de emergência, admite-se o
uso de disjuntores ou contatores para fazer a interrupção.
O disjuntor motor é uma exceção a essa regra, pois no mesmo dispositivo há uma chave que
permite o seccionamento diretamente no disjuntor. Além disso, a sua atuação prevê correntes de
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pico de partida de curta duração, sem que atue a proteção.
Ainda sobre as características construtivas dos disjuntores, podemos destacar os seus valores
nominais de corrente, a capacidade de interrupção, o número de polos e curva de atuação.
Semelhante aos fusíveis, a corrente nominal dos disjuntores ( ) é o valor correspondente à
corrente de operação normal do dispositivo sem que haja a atuação deste. Os valores comerciais de 
 para disjuntores de baixa tensão são: 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 e 125 amperes.
A atuação do disjuntor será dada por uma curva que relaciona o tempo com a quantidade de
vezes que a corrente nominal está sendo conduzida. Essas curvas definem o comportamento dos
disjuntores, que são separados em quatro categorias apresentadas na norma NBR IEC 60898 –
Disjuntores para a Proteção Contra as Sobrecorrentes para InstalaçõesDomésticas e Análogas:
Curva B: esse tipo de disjuntor atua rapidamente para correntes pouco maior que a nominal,
por isso é indicado para cargas com características resistivas, como chuveiros, aquecedores e
fornos;
Curva C: esse disjuntor permite correntes mais elevadas desde que de curta duração. Esse
comportamento é típico de cargas indutivas como micro-ondas e motores pequenos;
Curva D: esse modelo deve ser projetado para cargas altamente indutivas, como grandes
motores ou transformadores.
A Figura 8 apresenta as curvas de atuação, de acordo com os limites de apresentados na IEC
60898, sendo que, para um acréscimo de até 13% da corrente nominal, o disjuntor não atua e para
uma sobrecorrente de 45%, a atuação deve ocorrer em no máximo 1 hora para disjuntores de até 63
A ou 2 horas, para valores acima.
Figura 8 – Gráfico da relação tempo x corrente para os disjuntores de curvas B, C e D
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Fonte: Adaptado de Nery; Kanashiro, 2014.
Note que a faixa retilínea, mais abaixo nos gráficos, diz respeito a uma corrente muito maior que
a nominal e por isso é interpretada como sendo um curto-circuito, que faz atuar o disparador
magnético rapidamente.
Já a parte superior demonstra o comportamento em casos de sobrecargas de menor
intensidade, que são percebidas pelo aquecimento da lâmina bimetálica e, portanto, têm a atuação
mais lenta.
Tanto a corrente nominal como a capacidade de interrupção e tipo de curva são informações
que devem vir no manual do fabricante e também impressas no corpo do disjuntor, como mostra a
Figura 9.
Figura 9 – Informações sobre o disjuntor
Créditos: G0D4ATHER/Shutterstock.
Os disjuntores são utilizados para interromper somente os condutores de fase, portanto o
número de polos diz respeito ao número de fases de um circuito. Como não há garantias de que um
sistema com mais de uma fase esteja equilibrado, ou seja, com a mesma intensidade de corrente,
nunca se deve adotar disjuntores monopolares para instalações multipolares.
Os modelos mais comuns para instalações prediais são monopolares, bipolares ou tripolares,
como mostra a Figura 10.
Figura 10 – Tipos de disjuntores por número de polos ou fases
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Créditos: ALEXLMX/Shutterstock.
TEMA 3 – DIMENSIONAMENTO DE DISJUNTORES
Já vimos que os disjuntores são os dispositivos mais versáteis e eficientes para proteção contra
sobrecargas de curtos-circuitos, por isso vamos usar como exemplo uma instalação residencial e
aplicar uma metodologia para o dimensionamento dos disjuntores, de modo que atenda às normas
vigentes.
Em conteúdos anteriores, fizemos o dimensionamento dos condutores para ligar um chuveiro
com potência de 7500 VA alimentado por um circuito bifásico de 220 V.
A corrente de projeto para esse circuito é de 34,09 A e, após aplicar o critério da capacidade de
condução e o critério da máxima queda de tensão, definimos que o condutor a ser adotado deverá
ter a área seção igual a 10 mm2.
De acordo com a tabela 36 da NBR 5410, representada em conteúdos anteriores, um condutor
de 10 mm2, para o método de referência B1 a dois condutores carregados, como foi proposto no
exemplo, tem uma capacidade de condução de 57 A.
Para atender aos critérios da NBR 5410 e da IEC 60898, deve-se considerar as seguintes
condições:
1. A corrente nominal do disjuntor deve ser maior ou igual à corrente de projeto do
circuito, para que não haja limitação da corrente durante o período normal de funcionamento.
2. A corrente nominal do disjuntor não pode ser superior à capacidade de condução dos
condutores, para não permitir sobrecorrentes acima dos limites suportados pelos fios e cabos.
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3. O disjuntor poderá não atuar quando a corrente for até 13% acima do seu valor nominal.
Quando a sobrecorrente é superior a 13% e no máximo de 45%, a atuação deve ocorrer em até
1 hora para disjuntores de até 63 A ou 2 horas para valores superiores.
4. Os condutores também têm um valor máximo de sobrecarga suportado, antes que o
aquecimento se torne prejudicial à isolação. É permitida uma sobrecorente de até 45% acima da
capacidade de condução da seção adotada, por um período máximo de 1 hora.
Assim, devemos nos atentar para as duas regras básicas apresentadas anteriormente no
dimensionamento dos fusíveis, aqui repetidas:
       e        
Como sabemos que  e que , devemos encontrar um valor comercial para a
corrente nominal do disjuntor que esteja entre esses dois valores. Neste caso, haveria o valor de 40 A
e de 50 A que atenderia ao projeto e você poderá adotar o valor que julgar adequado, de acordo
com a previsão de uso futuro do circuito.
Se considerar que no futuro essa carga pode ser aumentada, adota-se o maior valor de corrente
nominal possível, desde que atenda às condições e limites impostos. Para este exemplo, se
considerarmos que a potência do chuveiro não será aumentada no futuro, fica definido o valor da
corrente nominal do disjuntor em 40 A.
Figura 11 – Correntes envolvidas no processo de dimensionamento do disjuntor
Créditos: Dmytro Balkhovitin/Shutterstock.
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Exemplo de projeto: Para exemplificar mais uma situação de projeto, vamos dimensionar os
condutores e o disjuntor que fará a proteção das tomadas de uso geral da cozinha de um
restaurante. Nesse caso, vamos considerar que os condutores possuem isolação em PVC e serão
instalados em eletroduto de seção circular embutido na parede de alvenaria (método de referência
B1), sendo que a temperatura adotada para o dimensionamento será de 40 ºC. As tomadas de uso
geral acumulam no total uma potência de 6400 VA e devem ser instaladas com tensão de 220 V. Esse
circuito não será agrupado a outros circuitos da instalação.
Solução: Primeiramente, calculamos a corrente de projeto:
Depois, aplicamos o fator de correção de temperatura para 40 ºC, que é FCT = 0,87, conforme
Quadro apresentado em conteúdos anteriores. Como não haverá agrupamento, não será necessário
outro fator de correção.
De posse da corrente corrigida, buscamos, em conteúdos anteriores, a área de seção transversal
do condutor que comporte tal corrente. O condutor de 4 mm2 tem capacidade de condução de 32 A,
por isso o condutor adotado será o de 6 mm2, que possui capacidade de até 41 A, nas condições
normais de operação. Por fim, adotamos a regra abaixo para a escolha do valor nominal do disjuntor:
Note que para aplicar a regra de escolha da corrente nominal do disjuntor, foi considerada a
corrente de projeto e não a corrente corrigida. Isso porque a corrente corrigida é um valor
imaginário, usado apenas como base para a escolha correta do condutor em função da temperatura
do ambiente. No caso do disjuntor, levamos em consideração o valor real da corrente que circulará
pelo condutor.
Dos valores comerciais, temos o disjuntor de 32 A ou de 40 A, e podemos aplicar os limites
suportados para auxiliar na ecolha final.
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Podemos dizer que o disjuntor irá operar normalmente, sem atuação, para correntes de até 13%
acima da corrente nominal, ou seja:
Observe que o disjuntor de 40 A permitiria uma corrente com 4,2 A acima da capacidade do
condutor, sem que houvesse a atuação da proteção, por isso este foi descartado.
Acima de 13% de sobrecorrente, o disjuntor deve atuar em até uma hora, atingindo no máximo
45% de sobrecorrente, portanto:
É importante confirmar o limite suportado pelo condutor em condições de sobrecarga, que pela
NBR 5410 também é de 45%, assim temos:
Dessa forma, podemos adotar o disjuntor de 32 A, que garantirá a proteção antes de atingir os
limites estabelecidos.
Como o circuito do exemplo é de tomadas de uso geral, não conhecemos o tipo da carga que
será conectada.Por se tratar de uma cozinha, pode haver alguns pequenos motores, como
liquidificador ou batedeiras, assim o tipo de curva adotada poderá ser do tipo C.
Por fim, o circuito será protegido por um disjuntor bipolar de 32 amperes, curva C.
TEMA 4 – DISPOSITIVO DIFERENCIAL RESIDUAL (DR)
O dispositivo diferencial residual difere dos demais dispositivos de proteção estudados até aqui,
pois seu principal objetivo é garantir a proteção dos usuários de uma instalação elétrica, e não a
instalação propriamente dita.
O seu sistema de funcionamento secciona automaticamente uma linha quando há uma fuga de
corrente, impedindo que uma pessoa ou animal seja submetido a um choque elétrico fatal.
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4.1 CHOQUE ELÉTRICO
Como vimos em conteúdos anteriores, a grande maioria de acidentes de origem elétrica são os
incêndios causados por sobrecarga e os choques elétricos, sendo estes os maiores causadores de
mortes.   
O choque elétrico ocorre quando uma pessoa entra em contato com alguma parte viva da
instalação, promovendo a passagem de corrente elétrica pelo corpo. O contato pode acontecer de
diferentes formas, de modo que a diferença de potencial entre as partes do corpo humano podem
gerar diferentes caminhos para a passagem da corrente, como mostra a Figura 12.
Figura 12 – Exemplos de caminhos percorridos pela corrente elétrico no corpo humano
Créditos: BUKAVIK/Shutterstock
Como a resistência elétrica do corpo humano varia de pessoa para pessoa e ainda depende das
condições de contato e umidade da pele, os efeitos de um choque elétrico são muito variados e as
suas consequências estão relacionadas ao caminho, o tempo de exposição e intensidade da corrente.
Percepção (1 a 3 mA): contato sem risco à vida e sem efeitos danosos.
Eletrização (3 a 10 mA): sensação de formigamento e desconforto à medida que a intensidade
aumenta, podendo ocorrer reflexos involuntários.
Tetanização (10 a 20 mA): contração muscular forte e dolorosa. Geralmente ocorre o
fechamento das mãos, que impede a pessoa de se soltar do cabo ou objeto energizado.
Parada Respiratória (20 a 25 mA): se a corrente atravessa o cérebro, os danos podem afetar o
controle respiratório e causar uma parada respiratória.
Asfixia (25 a 30 mA): a contração muscular causa a paralisação do diafragma que impede o
funcionamento dos pulmões, causando asfixia.
Fibrilação ventricular (60 a 100 mA): se a corrente atravessar o coração, pode ocorrer a
fibrilação ventricular, que é o descontrole do ritmo cardíaco. Nesse caso, o bombeamento
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irregular do sangue reduz o nível de oxigênio de órgãos, tecidos e principalmente do cérebro.
De acordo com a intensidade da corrente, pode ainda causar uma parada cardíaca.
Efeitos múltiplos (Acima de 100 mA até vários amperes): as correntes elevadas causam
danos graves e geralmente fatais, podendo haver a asfixia imediata, paradas cardíaca e
respiratória, além de alterações musculares e queimaduras graves.
4.2 FUNCIONAMENTO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
O funcionamento de um dispositivo diferencial residual (DR) baseia-se no princípio de indução
eletromagnética. Ele é constituído de uma bobina para cada polo do dispositivo e uma bobina
auxiliar que será responsável pelo seccionamento do circuito quando houver uma fuga de corrente.
Diferente dos disjuntores, um DR conta com a conexão do condutor de neutro, isso porque
ocorre um monitoramento da corrente que percorre o circuito e, no caso de circuitos monofásicos, a
corrente de fase é idêntica à corrente de neutro.
Durante a operação normal do circuito, a corrente que entra pela fase provoca um fluxo
magnético ( ) que é cancelado pela corrente de neutro, já que possuem a mesma intensidade mas
sentidos contrários.
Quando uma parte viva do circuito encontra um caminho para uma corrente de fuga, a corrente
que retornará pelo neutro será menor que a corrente de fase. Nesse caso, o fluxo não será nulo e
induzirá uma tensão nas extremidades da bobina auxiliar, como funcionará como um relé, fazendo a
abertura do circuito, como mostra a Figura 13.
Figura 13 – Comportamento do dispositivo diferencial residual durante o funcionamento normal
do circuito (a) e quando há uma fuga de corrente (b)
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Fonte: Eduardo da Silva.
A fuga de corrente pode ocorrer por uma falha na isolação dos condutores, pelo contato direto
de uma pessoa ou animal com um fio ou massa metálica energizada, por conexões e emendas mal
executadas, entre outros motivos.
Atualmente, existem dois tipos básicos de DR. Um deles é conhecido como interruptor diferencial
residual (IDR), que possui todas as características já citadas,  o outro é o que chamamos de disjuntor
diferencial residual (DDR). Como o nome já indica, um DDR acumula a função de proteção dos
disjuntores no mesmo dispositivo. Quanto ao tipo de sinal, existe o modelo para corrente alternada
senoidal (rede elétrica), sinais pulsantes e corrente contínua.
A família dos DRs tem seu formato muito semelhante ao dos disjuntores, podendo ser do tipo
bipolar ou tetrapolar, e também seguem o padrão europeu DIN. Outra forma encontrada é o módulo
DR, feitos para serem acoplados a um disjuntor, podendo ser bipolar, tripolar ou tetrapolar.
No corpo do dispositivo, existe um botão para testes, que provocará intencionalmente uma fuga
de corrente para verificar se o seu funcionamento está correto.
Figura 14 – Exemplo de aplicação do DR como proteção principal
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Créditos: PAWEL G/Shutterstock.
O dimensionamento de um DRs se dá em três principais grandezas:
Corrente nominal ( ): é a corrente suportada pelos componentes internos do dispositivo;
Tensão nominal ( ): tensão para qual são projetados os componentes internos (220/127 V ou
380/220 V);
Sensibilidades quanto à corrente de fuga ( ): indica o valor para a atuação do dispositivo,
sendo 30 mA para a proteção de pessoas e animais, 100 a 300 mA para proteção de
equipamentos ou 500 mA para a prevenção de incêndios.
Figura 15 – Exemplo de um DR bipolar com os seus valores de aplicação
Créditos: HENNADII H/Shutterstock.
O quadro a seguir mostra alguns dos valores comerciais para os dispositivos DR conforme a sua
tensão e corrente nominal, sensibilidade e número de polos.
Quadro 2 – Valores comerciais dos DRs
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Corrente Nominal ( ) 25, 40, 63, e 100 A 125 e 160 A
Sensibilidade ( ) 30 mA 100, 300 e 500 mA 30 mA 100, 300 e 500 mA
Tensão Nominal ( ) 240 V 415 V 240 V 415 V 240 V 415 V 415 V
Nº de Polos
(Cond. carregados)
2 4 2 4 2 4 4
Fonte: Nery; Kanashiro, 2014.
A norma internacional IEC 60479 é a mais completa quanto aos efeitos de uma corrente elétrica
no corpo humano, por isso a NBR 5410 adota o valor de 30 miliamperes como padrão para a
proteção de pessoas e animais.
A instalação de um DR vai depender do nível de proteção desejado e do esquema de ligação do
aterramento, mas o seu uso é obrigatório de acordo com a NBR 5410. Os circuitos de cozinhas,
lavanderias, áreas de serviço, garagens e outros ambientes internos que possam ser molhados em
uso normal ou sujeitos a lavagens deverão ter um DR de alta sensibilidade (30 mA) como proteção.
TEMA 5 – PROTEÇÃO CONTRA SURTOS (DPS)
Entende-se como sobretensão ou surto de tensão um acréscimo temporário sobre o valor de
crista do sistema, podendo ocorrer entre fases ou entre fase e terra. Essas sobretensões podem
provocar danos tanto às linhas de transmissão e subestações das concessionárias, quanto aos
equipamentos dos consumidores de energia elétrica.
Quando uma descarga atinge diretamente a rede elétrica, ocorre um acréscimo temporário no
potencial de uma um mais fases, causando uma elevação da tensão nominal de fase ou de linha.Vamos supor que uma descarga de 10 kA, que é o mais comum de ocorrer, atinge um condutor
da rede primária de 13,8 kV, na parte central da sua extensão.
Considerando que a impedância típica de uma rede de distribuição é 400  Ω, a descarga é
dividida no ponto de impacto em duas partes de 5 kA, que se propagam para as extremidades do
condutor. A corrente elevada provoca uma sobretensão de 1000 kV na fase R, conforme mostra a
Figura 16.
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Figura 16 – Exemplo de uma descarga direta numa rede primária de distribuição
Créditos: Judyjump/Shutterstock.
Apesar de um acréscimo tão grande, devemos nos lembrar que existem dispositivos de proteção
na própria rede elétrica, como para-raios e fusíveis, mas de acordo com o local da descarga, é muito
provável que o surto chegue até as instalações da sua residência.
O DPS compõe a trinca de dispositivos de proteção exigidos pela norma NBR 5410, sendo o
disjuntor usado na proteção das instalações (sobrecargas e curtos-circuitos), o DR como proteção aos
usuários (choques) e o DPS como proteção contra surtos de tensão, que podem provocar danos aos
equipamentos conectados nas tomadas.
A principal característica de um DPS é reter a sobrecorrente propagada na rede elétrica devido a
uma descarga atmosférica, por exemplo, desviando essa descarga para o sistema de aterramento e
impedindo que chegue aos equipamentos mais sensíveis da instalação.
Seu princípio de funcionamento é bastante simples, pois é formado basicamente por um elo
fusível e um varistor. O varistor é um resistor no qual sua resistência elétrica é variável em função da
tensão aplicada sobre ele. Neste caso, quanto maior a tensão aplicada, menor a resistência e com
isso, maior será a corrente que passa pelo dispositivo e não pela carga.
Figura 17 – DPS comercial e o seu diagrama elétrico
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Crédito: Eliane Ramos.
Um DPS pode ser instalado de 6 formas diferentes e a escolha do método de instalação é dada
em forma de fluxograma pela NBR 5410. Essas aplicações variam em função das diferentes formas de
instalar o sistema de proteção e aterramento e também o padrão de entrada, porém o modo mais
comum para instalações prediais é o destacado na Figura 18.
Figura 18 – Fluxograma para adotar o esquema de ligação do DPS
Fonte: ABNT – NBR 5410, 2004.
A forma de instalar pode influenciar nas características construtivas de um DPS, pois existem
modelos para 1, 2 ou 3 fases ou ainda fase(s) e neutro. Além disso, os DPS são separados por classes,
de acordo com o local da instalação:
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Classe I: é instalado no quadro geral como proteção contra descargas que possam ocorrer na
rede elétrica, impedindo que esta adentre a instalação;
Classe II: é instalado no quadro de distribuição quando este está a mais de 10 metros de
distância do quadro geral. Impede um surto causado por uma descarga que atinge diretamente
a edificação um ou ponto muito próximo do seu local de instalação;
Classe III: é dedicado à proteção de equipamentos sensíveis e é instalado diretamente no
ponto de tomada onde será utilizado.
Figura 19 – Local de instalação de um DPS de acordo com a classe
Fonte: Eduardo da Silva.
Quanto às suas características elétricas, a NBR 5410, no item 6.3.5.2.4, destaca aquelas que
devem ser observadas na hora de fazer a escolha de um DPS, sendo que destas, as três informações
principais são:
Máxima tensão de operação contínua (UC): indica o valor de tensão máxima aplicada ao
dispositivo sem que haja a sua atuação. Esse valor de tensão prevê a operação normal do
circuito, sem que haja o desvio de corrente nominal do circuito ou equipamento para o
barramento de proteção (terra), por meio do DPS. Os valores típicos são 175, 275, 385 e 460 V,
sendo indicado o valor mais próximo da tensão nominal do circuito, para maior proteção;
Nível de proteção (UP): no caso de um surto, a tensão aplicada nos terminais do DPS será
maior que UC, portanto, irá atuar. O nível de proteção indica a máxima tensão suportada pelo
dispositivo quando este estiver sendo atravessado por uma corrente decorrente de um surto.
Os valores limites são indicados pela Tabela 31 da NBR 5410, sendo 2,5 kV o valor limite para
um DPS que fará a proteção geral ou de circuitos terminais, ou 1,5 kV para um DPS destinado a
proteger um equipamento específico;
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Correntes de surto: com relação às correntes de um DPS, pode haver 3 valores distintos:
corrente máxima (Imáx), que indica o valor máximo de corrente suportado pelo dispositivo,
obtido por ensaio, desde que não seja recorrente, entre 1 e 2 vezes; corrente nominal (IN),
típica de um DPS classe II e indica o valor de corrente que o dispositivo será capaz de desviar
quando uma corrente proveniente de uma descarga atmosférica que atingiu a rede elétrica e se
propaga em direção ao seu local de instalação. A norma IEC 61643 estima a vida útil de um DPS
pelo valor de IN, de modo que este deve suportar em média 15 a 20 surtos no valor de IN; e a
corrente de impulso (Iimp), típica de um DPS classe I e indica o valor de corrente que o
dispositivo será capaz de desviar quando esta for uma descarga atmosférica que ocorreu
próxima ao seu local de instalação.
Figura 20 – Características elétricas de um DPS durante o funcionamento normal do circuito (a) e
quando ocorre um surto (b)
Fonte: Eduardo da Silva.
Se um DPS é submetido por um surto além da sua capacidade máxima, este pode ser danificado
permanentemente e será necessária a sua troca. Um indicador visual é colocado na face frontal do
dispositivo para facilitar a visualização caso ocorra uma atuação destrutiva.
Para facilitar a troca do dispositivo, alguns fabricantes possuem opções com cartuchos de engate
rápido, como mostra a Figura 21.
Figura 21 – DPS classe I com cartucho de engate rápido
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Créditos: Eliane Ramos.
FINALIZANDO
Se você já tem alguma formação técnica ou se tem experiência na área de instalações elétricas, já
deve ter conhecido e até mesmo trabalhado com esses dispositivos de proteção. Mas se ainda é
novo no assunto, deve ter se impressionado com a quantidade de detalhes e opções que o mercado
oferece para dispositivos com essa finalidade.
Nesta aula, vimos que existem ao menos 3 tipos de proteção em projetos elétricos, a proteção
contra sobrecargas e curto-circuito feita pelos disjuntores e fusíveis, a proteção dos DRs contra
choques elétricos e a proteção contra surtos de tensão, do DPS. Nenhuma dessas pode ser diminuída
ou deixada de lado, são igualmente importantes e exigidas por norma, portanto, procure sempre
fazer uma instalação correta e segura.
Esses sistemas não podem ser julgados pelo seu preço, pois nesta aula vimos como os choques
elétricos podem ser fatais. Além disso, um incêndio devido a uma sobrecarga ou a queima de um
eletroeletrônico caro não sairá mais barato que a compra da proteção correta.
Pensa que já sabe tudo sobre proteção? Ainda não. Mais adiante veremos como são feitos os
sistemas de aterramento e para-raios e ainda vamos entender de uma vez por todas as diferenças
entre os estabilizadores, filtros de linha e nobreaks. Por fim, faremos a classificação do consumidor e
veremos como projetar o padrão de entrada. Ficou curioso? Te encontro lá.
Até o próximo encontro e bons estudos!
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REFERÊNCIAS
ABNT. NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro: Associação Brasileira
de Normas Técnicas, 2004.
CREDER, H. Instalações Elétricas. 16. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.
GEBRAN, A. P.; RIZZATO, F. A. P. Instalações elétricas prediais. Porto Alegre: Bookman, 2017.
LIMA FILHO, D. L. Projetosde Instalações Elétricas Prediais. 12. ed. São Paulo: Érica, 2011.
NERY, N.; KANASHIRO, N. M. Instalações Elétricas Industriais. 2 ed. São Paulo: Érica, 2014.