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Divisão de circuitos Apresentação Em um projeto de instalações elétricas, a concessionária de distribuição fornece energia por meio de condutores de alimentação que chegam ao quadro de medição para, em seguida, ir para o quadro de distribuição; neste ponto ocorre a divisão da carga total da unidade consumidora em circuitos, tendo cada um condutores próprios de fase e neutro, e que alimentarão um conjunto de cargas similares, por exemplo: terá um circuito de iluminação, outro circuito de tomadas de uso geral para quartos e sala, outro circuito de tomadas de uso geral para cozinha e área de serviço, e alguns circuitos para apenas um equipamento, como o chuveiro elétrico, pois tem elevada potência e, com isso, conduzirá elevada corrente. Nesta Unidade de Aprendizagem, será abordada a divisão dos circuitos, a partir de regras da NBR 5410:2004 e prioridades para a escolha de cada um, assim como a discriminação de cada componente do quadro de distribuição (local central da divisão dos circuitos) e suas principais funções. Por fim, será detalhado o dispositivo de proteção dos circuitos em questão, explicando seu funcionamento e suas corretas aplicações. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Descrever as funções dos quadros de distribuição, de luz e de passagem. • Definir os componentes do quadro de distribuição.• Identificar os principais dispositivos de proteção.• Desafio O projeto de instalações elétricas pode ser elaborado seguindo uma sequência de etapas. A primeira é a determinação das cargas previstas a partir das dimensões e funcionalidades da unidade consumidora. Nessa etapa, pode ser definida a localização de cada ponto de carga na planta baixa do projeto. Em seguida, podem ser definidos os caminhos percorridos pelos eletrodutos a partir do quadro de distribuição até cada um dos pontos de carga. Então, é realizada a divisão das cargas em circuitos terminais, que é o tema principal desta Unidade de Aprendizagem. Você é o engenheiro responsável pelo projeto de instalações elétricas de um quarto de hotel. O projeto já foi realizado até a definição dos eletrodutos, basta agora realizar a divisão das cargas em circuitos que partirão do quadro de distribuição. Os dados das cargas previstas nesse quarto estão no seguinte quadro: Na copa, haverá três tomadas: uma sobre a bancada, uma para o micro-ondas e outra para o frigobar, totalizando 2.200VA. No quarto, serão quatro tomadas de 200VA e uma tomada específica do ar-condicionado. Já no banheiro terá uma tomada próxima à pia e outra específica para o chuveiro elétrico, no valor de 4.500VA. Para esse projeto, como deverá ser feita a divisão dos circuitos? Justifique com base na NBR 5410:2004, considerando que a tensão disponível nessa região é de 220V de fase-neutro. Infográfico Em uma residência, o ponto de entrada da energia elétrica fornecida pela concessionária local é o quadro de medição, que então segue por meio de condutores de alimentação para o quadro de distribuição. Como o próprio nome já diz, ocorrerá a distribuição da energia em vários circuitos terminais que atenderão todas as cargas da residência. A proteção da instalação elétrica é feita nesse quadro de distribuição por meio de diversos dispositivos, como o disjuntor termomagnético, o interruptor diferencial residual e o dispositivo de proteção contra surtos. Neste Infográfico, acompanhe cada um dos componentes do quadro de distribuição com uma breve explicação e veja a apresentação do sentido do fluxo de potência pelos diversos dispositivos, com a possibilidade de visualizar todas as conexões internas do quadro. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/97c4d4e8-ac0a-4a8a-a9de-038a7b586562/906fe395-b2c9-4838-b72c-135e6f2d67aa.jpg Conteúdo do livro A concessionária local fornece energia elétrica a uma residência por meio dos condutores de alimentação que se conectam no quadro de medição. Logo em seguida, a potência é conduzida para o quadro de medição, local no qual serão instalados dispositivos de proteção, como os disjuntores termomagnéticos, o interruptor diferencial residual e o dispositivo de proteção contra surtos. Além disso, é nesse quadro que ocorre a divisão de todos os circuitos que terminarão nos pontos de cargas projetados por toda a residência. No capítulo Divisão de circuitos, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, estude com mais detalhes a função do quadro de distribuição e suas regras para executar a divisão em circuitos terminais. Conheça todos os componentes de um quadro de distribuição completo, seguido de um detalhamento dos dispositivos de proteção que realizam uma das funções essenciais desse quadro. Boa leitura. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E DE COMUNICAÇÃO OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM > Descrever as funções dos quadros de distribuição, de luz e de passagem. > Definir os componentes do quadro de distribuição. > Identificar os principais dispositivos de proteção. Introdução Em sua casa, você recebe energia elétrica da concessionária para alimentar seus mais diversos equipamentos, que, basicamente, dividem-se em três conjuntos: os de iluminação, aqueles que são ligados às tomadas de uso geral (TUG) e, por fim, aqueles que têm tomadas próprias, chamadas de tomadas de uso específico (TUE). O ponto inicial por onde a energia é entregue é o quadro de medição, o qual é conduzido para um segundo quadro, em que será feita a divisão dos circuitos que alimentarão cada uma das cargas de forma individual ou em conjunto. Esse último quadro pode ser chamado de quadro de distribuição ou de luz. O critério de divisão dos circuitos respeita a ABNT NBR 5410:2004 e outras recomendações de autores reconhecidos na área de instalações elétricas, como Creder (2016). No mencionado quadro, além da divisão, também é instalado o dispositivo de proteção, os disjuntores, que desligarão automaticamente, em caso de falha, ou manualmente, no caso de uma manutenção. Neste capítulo, vamos explicar como é feita a divisão no quadro de distribuição e quais são suas principais funções. Além disso, vamos discriminar cada um dos componentes presentes nesse quadro e, por fim, descrever o funcionamento dos dispositivos de proteção, de forma que você aprenda a escolher seu tipo e dimensionar seu valor nominal. Divisão de circuitos Cassio Hideki Fujisawa Divisão de circuitos e quadro de distribuição A principal função do quadro de distribuição, ou quadro de luz, é definir por qual circuito as cargas elétricas serão alimentadas, pois não é seguro nem conveniente que todos os equipamentos sejam alimentados em derivação de apenas um condutor único de fase e outro de neutro. Dessa maneira, é nesse quadro que ocorrerá a distribuição das cargas em vários circuitos, sendo circuito o conjunto de pontos de carga (tomadas ou iluminação) que são alimentados pelos mesmos condutores de fase e neutro (em alguns casos, pode ser por dois condutores de fase). Além disso, são protegidos pelo mesmo disjuntor (ou outro dispositivo de proteção) a partir do quadro de luz (CREDER, 2016). Uma orientação inicial para realizar a divisão do circuito é dada pela norma ABNT NBR 5410:2004 na subseção 4.2.5, “Divisão da instalação”, que cita cinco exigências que devem ser atendidas. Vejamos (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004). 1. Segurança: evitar que a falha em um equipamento ou em um circuito interrompa o fornecimento de todos os equipamentos da residência. 2. Conservação de energia: buscar um melhor uso do recurso (ou seja, eletricidade), possibilitando o acionamento de cargas apenas quando for necessário. 3. Funcional: adequar o circuito conforme a funcionalidade da residência (ou comércio), criando diferentes ambientes, como sala de televisão, sala de estar, quartos, etc. 4. Produção: minimizar a parada de parteou de toda a linha de produção de uma indústria por meio da divisão de circuitos que restrinjam a interrupção de energia apenas à região da ocorrência. 5. Manutenção: facilitar a atuação dos técnicos para a verificação e o reparo dos equipamentos. Essas cinco exigências servem para melhor planejar os circuitos com base em uma visão mais geral do projeto, mas, na mesma norma (subseções 4.2.5 e 9.5.3) e em Cruz e Aniceto (2011), há outras especificações sobre a divisão dos circuitos de forma mais prática, como explicado a seguir (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004; CRUZ; ANICETO, 2011). a) Todo aparelho que necessitar de uma corrente superior a 10 A deve possuir um circuito próprio e independente. Divisão de circuitos2 b) Pontos de tomada dos ambientes do tipo cozinha, área de serviço, copa e afins devem ter circuitos exclusivos para esses locais. As tomadas de banheiros e lavabos também devem estar em circuitos diferentes de salas e quartos. c) Circuitos de iluminação (até 10 A) e de pontos de tomada (até 16 A) devem ser distintos. De forma geral, os circuitos devem ser individualizados pela função dos equipamentos. d) Como exceção à regra anterior, um mesmo circuito pode alimentar tomadas e iluminação, desde que sua corrente nominal não ultrapasse 16 A e que esse circuito não seja o único de iluminação nem de tomadas. Lembramos que, ainda assim, a regra (b) deve ser respeitada. e) Em residências que tiverem duas ou mais fases, as cargas de iluminação e tomadas devem ser distribuídas de forma a obter o maior equilíbrio possível. f) Sempre devem ser previstas instalações futuras, tanto na possibilidade de um aumento de corrente em determinado circuito quanto no espaço dos eletrodutos e do próprio quadro de distribuição. As tomadas são classificadas em dois tipos: as de uso geral (TUGs) e as de uso específico (TUEs). As primeiras, como o próprio nome diz, são gerais, ou seja, não possuem um aparelho definido a ser conectado nela. Já as segundas são para um aparelho específico, em geral aparelhos de elevada potência, como chuveiro elétrico, torneira elétrica, ar-condicionado, etc., ou para aparelhos fixos, em que a tomada deve ser instalada a, no máximo, 1,5 m do aparelho, como acontece com geladeiras, máquinas de lavar roupa, etc. Veja, a seguir, um exemplo de divisão dos circuitos a partir do conhecimento prévio da quantidade de carga prevista de iluminação e de tomadas, tanto das de uso geral quanto das de uso específico. Divisão de circuitos 3 Em uma residência, tem-se os dados de potência prevista de ilumina- ção e de tomadas indicados no Quadro 1 para seis cômodos. Também se pode assumir que a tensão de fase-neutro fornecida pela concessionária local é de 220 V. Quadro 1. Dados de potência prevista na residência Cômodo Iluminação (em VA) TUGs (em VA) TUEs (em VA) Cozinha 100 1.800 — Área de serviço 100 1.200 — Sala 280 400 — Quarto 1 100 300 — Quarto 2 160 300 — Banheiro 100 600 (chuveiro) 5.500 Considerando que esse seja o total de carga prevista para unidade con- sumidora, determine quantos circuitos serão necessários e quais cargas que participarão de cada um deles. Resolução: Umas das recomendações é o uso de um circuito distinto entre iluminação e tomadas. Assim, poderemos, inicialmente, escolher um circuito próprio da iluminação. Para isso, calcularemos o total dessa carga para, então, determinar sua corrente total: Segundo a equação de potência, definimos a corrente: Como essa corrente é inferior aos 10 A, apresentado nas regras, podemos, então, definir o primeiro circuito. Para determinar o circuito de tomada, existe outra recomendação: utilizar as tomadas dos ambientes de cozinha e área de serviço de forma independente dos quartos e da sala, bem como utilizar um circuito próprio para banheiros. Dessa forma, teremos três circuitos, com o seguinte agrupamento por cômodos: Divisão de circuitos4 1) sala (sl) e quartos (qt); 2) cozinha (cz) e área de serviço (as); 3) banheiro (bh). Da mesma forma como foi feito para iluminação, é necessário calcular a corrente de cada um desses agrupamentos de carga. Primeiramente, calculamos as potências: Em seguida, as correntes: Analisando as correntes, podemos concluir que nenhuma delas é superior aos 16 A, estando, assim, dentro da norma. Temos, então, mais três circuitos. A última carga, que não participou de nenhum circuito, é o chuveiro elétrico, que possui uma potência de 5.500 VA e tem a seguinte corrente: Como essa corrente possui um valor superior a 10 A e é um ponto único de tomada (ou de outra forma, é um único aparelho), ela deve possuir um circuito próprio. Por fim, para esse total de cargas previstas, serão necessários cinco circuitos da seguinte forma. � Circuito 1: iluminação total. � Circuito 2: TUG da sala e dos quartos. � Circuito 3: TUG da cozinha e da área de serviço. � Circuito 4: TUG do banheiro. � Circuito 5: TUE do chuveiro. Ainda com respeito ao quadro de distribuição, é necessário definir a quantidade de quadros necessários em uma instalação. Para isso, deve-se levar em consideração a flexibilidade, a quantidade de centros de carga, a segurança e a viabilidade econômica. Divisão de circuitos 5 Em geral, em residência térrea, instala-se apenas um quadro de distribui- ção; porém, em prédios de mais de um pavimento, é usual ter um quadro de distribuição por andar. Nesse caso, apesar de encarecer a obra pelo aumento de materiais devido à adição de novos quadros de distribuição, é importante que eles sejam de fácil de acesso, visando à segurança, pois, em caso de emergência, o quadro de distribuição no piso térreo não seria rapidamente acessado, por exemplo, por um indivíduo que estivesse no último andar. Com respeito à localização do quadro de distribuição, deve-se ponderar os seguintes aspectos. � Facilidade de acesso: é usual em locais como corredores e atrás de portas de entrada de sala ou de serviço. Nunca devem estar em locais restritos, que fiquem trancados, como armários ou banheiros, tampouco devem ter móveis na frente ou próximos, obstruindo o acesso. � Proteção: o quadro de distribuição não deve ser instalado em locais com riscos de choques mecânicos, ou seja, devem estar em locais seguros e sem acesso a terceiros. � Proximidade dos centros de carga: quanto mais próximo aos pontos de carga de maior potência, menor será o custo da instalação, pois menores serão os condutores de maior custo, que são os de maior capacidade de condução de corrente. Segundo Cruz e Aniceto (2011), um bom método para identificar o centro de carga é o método do baricentro, que utiliza os dados de potência e lo- calização de cada um dos pontos de utilização. A localização é feita a partir dos eixos x e y aplicados na planta baixa do projeto arquitetônico, conforme pode ser visto na Figura 1. Figura 1. Localização das cargas e o centro de carga na planta. Fonte: Cruz e Aniceto (2011, p. 306). Divisão de circuitos6 O centro de carga será obtido a partir de: onde (X,Y) são as coordenadas do centro de carga e (xn,yn) e Sn são as coorde- nadas e a potência do ponto de carga n, respectivamente. Nessas equações, pode ser vista a ponderação da localização pela potência, que resulta nas coordenadas (X,Y), as quais serão utilizadas para auxiliar na escolha da lo- calização do quadro de distribuição. Após definir o local da instalação do quadro de distribuição, ele deve ser claramente identificado, de forma que não perca sua identificação facilmente. Na parte interna do quadro de distribuição, os disjuntores de cada circuito também devem ser identificados de forma clara e permanente, evitando qualquer tipo de confusão (CARVALHO JÚNIOR, 2017). Sobre a recomendação de considerar futuras instalações, existe um mínimo de espaço reservado no quadro de distribuição, segundo a norma ABNT NBR 5410:2004, que pode ser visto no Quadro 2. Quadro 2. Espaço reservado no quadro de distribuição para futuras instalaçõesQuantidade de circuitos instalados Espaço mínimo reservado Até 6 2 7 a 12 3 13 a 30 4 Acima de 30 15% dos circuitos instalados Fonte: Adaptado de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2004). Em instalações elétricas que são atendidas por mais de uma fase, é ne- cessário que as fases estejam equilibradas quanto à potência consumida. Ou seja, na divisão das cargas entre os circuitos, é importante que cada uma das fases atenda ao mesmo valor de potência ou que a diferença seja a menor possível. Divisão de circuitos 7 Para a verificação do correto balanceamento de fases após ter definido os circuitos e as fases de cada um deles, pode-se fazer o cálculo da corrente máxima de cada fase e compará-la com as demais fases. A diferença precisa ser menor do que 10% (CRUZ; ANICETO, 2011). A corrente deve ser calculada da seguinte forma: onde Imax é a corrente máxima de determinada fase, Dmax é a demanda máxima dessa fase e v é a tensão fase-neutro fornecida pela concessionária local. Vale ressaltar que os valores de demanda máxima e de potência instalada são diferentes: a demanda máxima é calculada a partir da potência instalada com o valor do fator de demanda. A potência instalada é o valor de potência nos pontos de carga, que são os valores de potência utilizados na previsão de carga, no cálculo da corrente dos circuitos e no método do centro de carga. Já a demanda é a potência realmente absorvida em determinado instante, ou seja, ela representa quais equipamentos realmente estão sendo utilizados nesse instante. Já o valor de demanda máxima é o maior valor de demanda em determinado período (por exemplo, uma semana, um mês, um ano). Como a demanda seria calculada a partir de um histórico de consumo de uma instalação, é utilizado um fator (chamado de fator de demanda) que estima uma demanda máxima e que é fornecido pela concessionária local (NISKIER; MACINTYRE, 2013). Definido o local do quadro de distribuição, os circuitos e o balanceamento das fases, é possível projetar o percurso dos eletrodutos que conterão os condutores até os pontos de carga distribuídos pela unidade consumidora. Nesse percurso, é recomendado, segundo Cruz e Aniceto (2011), que, a cada 15 m de eletroduto, seja instalada uma caixa de passagem, a cada curva de 90o e em caso de emendas e derivação dos condutores. Essas caixas de passagem facilitarão a instalação e a manutenção dos condutores, além de serem utilizadas para os comandos de iluminação e os pontos de tomada. Componentes do quadro de distribuição O consumo de energia elétrica em uma residência parte do fornecimento da eletricidade pela concessionária local, geralmente em 127 V ou 220 V, depen- dendo da região do País e do padrão adotado por ela. Inicialmente, a energia Divisão de circuitos8 passa pelo quadro de medição, onde será aferido o montante consumido, e, em seguida, o fluxo de potência segue para o quadro de distribuição. Nesse ponto, são feitas duas ações principais: a divisão em circuitos terminais e a proteção da instalação elétrica. Para a realização de ambas as ações, são necessários alguns dispositivos que vão compor o quadro de distribuição. Nesta seção, vamos tratar de cada um dos componentes e de suas respectivas funções, segundo Cruz e Aniceto (2011) e Carvalho Júnior (2017). A caixa será o local onde todos os componentes estarão alojados, podendo ser de PVC (policloreto de vinila) ou de metal. A caixa possui uma estrutura de fixação de disjuntores e de barramentos de cobre. Na Figura 2, é possível ver um exemplo de caixa aberta (à esquerda), com os disjuntores instalados em trilhos e os barramentos na parte inferior. Na imagem à direita, tem-se a caixa com o tampo, onde apenas as chaves de abertura e fechamento ficarão acessíveis, sem a possibilidade de contato com as partes vivas, evitando choques elétricos. Figura 2. Caixa para quadro de distribuição. O segundo componente é o disjuntor termomagnético, utilizado tanto na proteção geral quanto na proteção dos circuitos terminais. Ele terá a função de manobra, no caso de uma abertura intencional do circuito para realizar alguma manutenção ou verificação, e de proteção contra sobrecarga de corrente e corrente de curto-circuito, quando fará a abertura automática do disjuntor. A especificação dele é feita a partir da quantidade de polos, relacionada à quantidade de fases do circuito a se proteger, ao nível de tensão em que será operado e ao valor de corrente nominal que determinará o limite Divisão de circuitos 9 inferior para abertura do circuito. Outra característica é a forma de fixação na caixa, que pode ser bolt-on ou DIN. Veja, na Figura 3, um exemplo com seis disjuntores da marca Steck: os dois da esquerda são bipolares, os dois do meio são unipolares e os da direita são tripolares. Neles, vêm escritos o valor da corrente nominal e sua tensão de operação. Figura 3. Disjuntores termomagnéticos. Para a realização das conexões entre os disjuntores e os demais com- ponentes de proteção, são utilizados os barramentos e condutores com terminais. Com isso, as conexões se tornam mais seguras, pois aumentam a proteção contra choques elétricos. Existem os barramentos de neutro e de proteção, que são alojados nas laterais das caixas (conforme o modelo) e que consistem em barras de cobre que facilitarão as conexões e a organização dos condutores para os circuitos. Exemplos dessas barras podem ser vistos na Figura 4. Figura 4. Barras para neutro e proteção. Divisão de circuitos10 Por sua vez, o barramento de fase possui um formato um pouco diferente e é conectado diretamente nos disjuntores. Na Figura 5, temos um exemplo desse barramento para os disjuntores do tipo DIN. Figura 5. Barramento de fases. Por fim, os terminais dos condutores são ilustrados na Figura 6, sendo do tipo anel e forquilha. Figura 6. Terminais. Outro dispositivo de proteção presente no quadro de distribuição é o interruptor diferencial residual (IDR), que monitora eventual corrente de fuga. Em outras palavras, ele se certifica de que toda corrente que entra nos circuitos (na instalação elétrica como um todo) retorna pelos condutores, por isso esse dispositivo se conecta a todas as fases e ao neutro. Em uma situação de choque elétrico, parte da corrente não retornará pelo circuito, pois vai percorrer pela pessoa até a terra. Ou, em uma outra situação possível, parte da corrente pode ser conduzida para a terra através de algum material metálico, que poderá se aquecer, iniciando um incêndio. Por Divisão de circuitos 11 isso os IDRs são importantes, para evitar acidentes como choques elétricos e incêndios. Também há o disjuntor diferencial residual (DDR), o qual, além de atuar na presença de corrente de fuga, também atua em caso de sobrecorrente, como foi citado quanto ao funcionamento do disjuntor termomagnético. Na Figura 7, pode ser visto um exemplo de IDR da marca Schneider Electric. Figura 7. Interruptor diferencial residual de quatro polos. Por fim, o último componente de proteção é o dispositivo de proteção contra surtos (DPS), cuja função é conduzir as correntes para a terra (bar- ramento de proteção) em caso de elevadas tensões, como em situações de descargas atmosféricas. Dessa forma, os demais elementos da instalação elétrica (e as pessoas, é claro) ficam protegidos no caso de surto de tensão. Na Figura 8, é ilustrado um modelo de DPS da Siemens. Figura 8. Dispositivo de proteção contra surtos. Divisão de circuitos12 Agora que você já viu todos os componentes de um quadro de distribuição, vamos analisar mais detalhadamente os três dispositivos de proteção na próxima seção. Proteção: dispositivos e como funcionam O primeiro dispositivo de que trataremos é o disjuntor termomagnético, que, como já foi falado, faz a proteção de correntes em sobrecarga, ou seja, interrompe o circuito no caso da corrente se manter acima do valor nominal. Esse dispositivo também protege de correntes de curto-circuito com valoresde 1.000% a 10.000% acima do nominal (CRUZ; ANICETO, 2011). A primeira parte do nome do dispositivo (“termo”) se refere a seu funcio- namento térmico. Ele é composto, principalmente, por um bimetal, e cada um dos metais possui um coeficiente de dilatação distinto, de modo que, em caso de aquecimento, ocorre uma deformação suficiente para a abertura do circuito. Essa é a proteção em caso de sobrecarga. Já a segunda parte do nome (“magnético”) se refere a um sistema magnético com bobina e mola. Em caso de uma elevada corrente, o eletroímã formado pela bobina terá força suficiente a ponto de promover uma abertura imediata do circuito. Nesse caso, a proteção será contra corrente de curto-circuito. O tempo de atuação desse disjuntor é variável conforme o valor de corrente: quanto maior for o valor acima do nominal, mais rápida será a atuação. Para identificar mais detalhadamente essa relação, utiliza-se o gráfico da curva de atuação do disjuntor. Na Figura 9, tem-se uma curva típica de atuação, onde o eixo y representa o tempo em segundos e o eixo x representa o valor de corrente como múltiplo do valor nominal. Como já foi dito, quanto maior for o valor de x (ou seja, maior o valor de corrente), menor será o valor de y (ou seja, menor o tempo de atuação). Divisão de circuitos 13 Figura 9. Curva de atuação do disjuntor termomagnético. Pode-se verificar, no gráfico da Figura 9, que existem duas partes distin- tas. Quando o tempo de atuação é superior a 1 s e a corrente está abaixo de cinco vezes o valor nominal, essa região é a atuação do relé térmico em que ocorre de forma mais lenta. A outra parte é quando a atuação é inferior a 1 s e a corrente é superior a cinco vezes a nominal; nessa região, a atuação será efetuada pelo relé magnético. A curva da esquerda é tida como corrente convencional de não atuação e a da direita é a convencional de atuação. Essa curva é do tipo C e existem, ainda, os tipos B e D: no primeiro, ocorre o disparo instantâneo em valores inferiores de corrente (entre três e cinco vezes o nominal) e, no segundo, em valores superiores (entre 10 e 20 vezes o nominal), tudo isso comparando com o tipo C. O segundo dispositivo de proteção tratado nesta seção é o diferencial residual, que, na seção anterior, foi citado como tipo interruptor. Sua função principal é evitar choques elétricos e incêndios. Vamos, agora, entender melhor como é o funcionamento desse dispositivo. Tomemos, como exemplo, uma proteção de um circuito formado por uma fase e um neutro. Nesse caso, a conexão do diferencial residual será feita com os dois condutores, que internamente passarão, cada um, por uma bobina. Essas duas bobinas terão um mesmo núcleo magnético e estarão enroladas em sentido contrário, de forma que, em normal funcionamento do circuito (por exemplo, tendo 1 A de corrente no condutor de fase e retornando 1 A pelo condutor de neutro), provocarão um fluxo magnético resultante nulo. Se, por algum motivo (um choque elétrico ou um mau isolamento de algum equipamento), a corrente retornada pelo neutro for inferior à corrente con- duzida pela fase, haverá um fluxo magnético resultante diferente de zero. Divisão de circuitos14 Nessa situação, estará presente uma corrente de fuga. Uma terceira bobina enrolada nesse mesmo núcleo magnético e com a presença de fluxo magné- tico resultante induzirá uma corrente que promoverá a abertura do circuito. O nome é diferencial residual porque, a todo momento, é feita, de forma eletromagnética, a diferença das correntes entre os dois condutores, e, caso haja a presença de uma corrente residual, ocorrerá a atuação do dispositivo. A corrente de fuga normalmente ocorre em caso de choque elétrico ou é causadora de um princípio de incêndio por dissipação de calor em algum objeto inflamável, e o dispositivo diferencial residual evita esses dois tipos de acidentes. Os seguintes valores são especificados para esse dispositivo: � valor nominal de corrente; � número de pólos; � corrente diferencial residual nominal (I∆N) — para alta sensibilidade, a atuação ocorre para valores menores do que 30 mA, e, para baixa sensibilidade, seu disparo é acima dos 30 mA, mas inferior a 300 mA ou 500 mA, dependendo do modelo; � tensão nominal; � capacidade de curto-circuito — valor de corrente que não danifique o dispositivo. Para finalizar, segundo Cruz e Aniceto (2011), em ambientes muito úmidos, como banheiros, cozinha, área de serviço e áreas externas, é obrigatória a utilização desse dispositivo, devido ao grande risco de choque elétrico ou de problemas de isolamento elétrico. O terceiro e último componente é o DPS, que protege a instalação elétrica e, indiretamente, as pessoas contra sobretensões muito elevadas, causadas, sobretudo, por descargas atmosféricas. Seu funcionamento consiste em um elemento de resistência variável em função da tensão elétrica aplicada sobre ele. Em caso de um surto de tensão, sua resistência se torna baixa o suficiente para escoar a corrente para o condutor de proteção que está conectado no sistema de aterramento do edifício. Assim, protege toda a instalação elétrica. Neste capítulo, vimos, inicialmente, a função do quadro de distribuição, suas regras para divisão de circuitos com um exemplo ilustrativo, seu nú- Divisão de circuitos 15 mero adequado em uma residência e sua localização. Também foi discutido um procedimento de verificação do balanço de potêcia entre as fases. Na sequência, vimos, em detalhes, os componentes de um quadro de distribuição completo e, por fim, descrevemos os elementos de proteção. Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5410:2004: Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro, ABNT, 2004. CREDER, H. Instalações elétricas. 16. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. CRUZ, E. C. A.; ANICETO, L. A. Instalações elétricas: fundamentos, prática e projetos em instalações residenciais e comerciais. 3. ed. São Paulo: Érica, 2011. NISKIER, J.; MACINTYRE, A. J. Instalações elétricas. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013. CARVALHO JÚNIOR, R. de. Instalações elétricas e o projeto de arquitetura. 8. ed. São Paulo: Blucher, 2017. Leituras recomendadas MAMEDE FILHO, J. Instalações elétricas industriais. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013. Os links para sites da web fornecidos neste capítulo foram todos testados, e seu funcionamento foi comprovado no momento da publicação do material. No entanto, a rede é extremamente dinâmica; suas páginas estão constantemente mudando de local e conteúdo. Assim, os editores declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou integralidade das informações referidas em tais links. Divisão de circuitos16 Dica do professor Uma das principais preocupações em uma instalação elétrica é a sua segurança, referente à integridade física das pessoas que por lá circulam e aos bens materiais. Nesse sentido, os principais equipamentos são os dispositivos de proteção que são instalados no quadro de distribuição onde é feita a divisão dos circuitos. Esses dispositivos podem evitar choques elétricos nas pessoas e nos animais de estimação, além de prevenir incêndios, o que resultaria em grandes prejuízos. Na Dica do Professor a seguir, veja o exemplo na escolha dos disjuntores de três circuitos de uma residência, comentando tanto o valor nominal do disjuntor quanto o seu tipo, entre termomagnético e diferencial residual. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/2d2b6443e9159d31f5f3e25376a1d7f4 Exercícios 1) Em uma residência de seis cômodos, foi realizada a previsão de carga, tanto de iluminação quanto de tomadas. Na etapa seguinte do projeto de instalações elétricas, é necessário definir a divisão de circuitos que será feita no quadro de luz. Dados os seguintes dados de carga: • cozinha: 160VA de iluminação e 1.800VA de tomadas;• área de serviço: 100VA de iluminação e 600VA de tomada; • sala: 220VA de iluminação, 600VA de tomadas e um ar-condicionado de 1.550VA; • quartos I e II: 160VA de iluminação e 300VA de tomadas (potência de cada um dos quartos); • banheiro: 100VA de iluminação, 600VA de tomada e um chuveiro elétrico de 4.400VA. Considere também uma tensão disponível pela concessionária de 220V. Quantos circuitos essa residência deve ter? Quais cargas cada um deve contemplar? Escolha a alternativa correta. A) Três circuitos: circuito 1: iluminação total; circuito 2: TUG da sala e do quarto, e ar-condicionado; circuito 3: TUG da cozinha, da área de serviço e do banheiro, e chuveiro. Cinco circuitos: circuito 1: iluminação total; circuito 2: TUG da sala e do quarto; circuito 3: TUG da cozinha, da área de serviço e do banheiro; circuito 4: TUE do chuveiro; B) circuito 5: TUE ar-condicionado. C) Três circuitos: circuito 1: iluminação total e TUG da sala e do quarto; circuito 2: TUG da cozinha, da área de serviço e do banheiro; circuito 3: TUE chuveiro e TUE ar-condicionado. D) Cinco circuitos: circuito 1: iluminação da sala e do quarto; circuito 2: iluminação da cozinha, da área de serviço e do banheiro; circuito 3: TUG da sala e do quarto; circuito 4: TUG da cozinha, da área de serviço e do banheiro; circuito 5: TUE chuveiro e TUE ar-condicionado. E) Oito circuitos: circuito 1: iluminação total; circuito 2: TUG da sala; circuito 3: TUG do quarto; circuito 4: TUG da cozinha; circuito 5: TUG da área de serviço; circuito 6: TUG do banheiro; circuito 7: TUE chuveiro; circuito 8: TUE ar-condicionado. Uma residência de 350m2 está sendo projetada, e o engenheiro responsável pela instalação elétrica já realizou a etapa de previsão de carga de todas as dependências. Ele necessita 2) agora realizar a divisão dos circuitos do quadro de distribuição parcial do pavimento superior, que é composto por três suítes e uma sala. Os dados de carga são: • suítes I e II: 220VA de iluminação e 500VA de tomadas (potência de cada uma das suítes); • banheiros I e II: 160VA de iluminação e 600VA de tomada (potência de cada um dos banheiros das suítes I e II); • suíte III: 260VA de iluminação e 700VA de tomadas; • banheiro III: 220VA de iluminação e 600VA de tomada; • sala: 160VA de iluminação e 600VA de tomadas. Observe que os banheiros não têm chuveiro elétrico, pois o aquecimento é feito por energia solar. Considere também uma tensão fornecida pela concessionária de 127V de fase-neutro. Quantos circuitos esse pavimento deve ter? Quais cargas cada um deve contemplar? Escolha a alternativa correta. A) Dois circuitos: circuito 1: iluminação total; circuito 2: TUG total. B) Três circuitos: circuito 1: iluminação total; circuito 2: TUG das suítes e da sala; circuito 3: TUG dos banheiros. Quatro circuitos: circuito 1: iluminação das suítes I e II, e dos banheiros I e II. circuito 2: iluminação da suíte III, do banheiro III e da sala. circuito 3: TUG das suítes e dos banheiros I e II. C) circuito 4: TUG da suíte, do banheiro III e da sala. D) Cinco circuitos: circuito 1: iluminação da suíte I e II, e dos banheiros I e II; circuito 2: iluminação da suíte III, do banheiro III e da sala; circuito 3: TUG das suítes I e II; circuito 4: TUG da suíte III e da sala; circuito 5: TUG dos banheiros. E) Cinco circuitos: circuito 1: iluminação das suítes I e II, e dos banheiros I e II; circuito 2: iluminação da suíte III, do banheiro III e da sala; circuito 3: TUG das suítes e dos banheiros I e II; circuito 4: TUG da suíte e do banheiro III; circuito 5: TUG da sala. 3) Em um apartamento de um quarto, o engenheiro responsável pela instalação elétrica precisa realizar a divisão dos circuitos do quadro de distribuição a partir das cargas previstas que já estão calculadas. Os dados dessas cargas com seus respectivos cômodos são: • hall: 100VA de iluminação e 100VA de tomada; • quarto: 160VA de iluminação e 300VA de tomada; • cozinha: 100VA de iluminação e 1.200VA de tomada; • área de serviço: 100VA de iluminação e 600VA de tomada; • banheiro: 100VA de iluminação, 600VA de tomada e 4.400VA de chuveiro elétrico. Considere também uma tensão fornecida pela concessionária de 127V de fase-neutro. Quantos circuitos esse pavimento deve ter? Quais cargas cada um deve contemplar? Escolha a alternativa correta. A) Quatro circuitos: circuito 1: iluminação e tomada do hall e do quarto; circuito 2: iluminação e tomada da cozinha e da área de serviço; circuito 3: iluminação e tomada do banheiro; circuito 4: chuveiro elétrico. B) Três circuitos: circuito 1: iluminação total; circuito 2: tomada total; circuito 3: chuveiro elétrico. C) Quatro circuitos: circuito 1: iluminação total; circuito 2: tomada da cozinha e da área de serviço; circuito 3: tomada do quarto e do banheiro; circuito 4: chuveiro elétrico. D) Três circuitos: circuito 1: iluminação e tomada do hall e do quarto; circuito 2: iluminação e tomada da cozinha e da área de serviço; circuito 3: iluminação e tomada do banheiro e chuveiro elétrico. Seis circuitos: circuito 1: iluminação do hall e do quarto; E) circuito 2: iluminação da cozinha, da área de serviço e do banheiro; circuito 3: tomada da cozinha e da área de serviço; circuito 4: tomada do hall e do quarto; circuito 5: tomada do banheiro; circuito 6: chuveiro elétrico. 4) Em um projeto de instalações elétricas, o quadro de distribuição tem um papel essencial na proteção de toda a estrutura elétrica a partir desse ponto, além de proteger as pessoas e os aparelhos eletroeletrônicos. Também nesse quadro é feita a divisão dos circuitos terminais. Considerando os vários componentes utilizados para a montagem e a instalação do quadro de distribuição, analise as afirmativas a seguir. I. O disjuntor geral de proteção seria dispensável, já que sempre existem disjuntores para os circuitos terminais. II. Quando se refere ao barramento no quadro de distribuição, é preciso especificar se é do neutro, da proteção ou de alguma fase. III. O dispositivo IDR não necessita da conexão com o neutro, diferentemente do dispositivo DPS. Escolha a alternativa que indique as afirmativas verdadeiras. A) I, apenas. B) II, apenas. C) III, apenas. D) I e II, apenas. E) II e III, apenas. Em uma instalação elétrica, o engenheiro responsável precisa calcular as cargas previstas de iluminação e tomada, em seguida determinar seus pontos de consumo na planta baixa do projeto, para então projetar o quadro de luz. Esse quadro, além de fazer a distribuição dos circuitos que atenderão cada ponto de carga, é responsável por fazer a proteção da instalação. Nesse sentido, analise as seguintes 5) afirmativas a respeito dos elementos de proteção presentes no quadro de luz. I. O dispositivo IDR poderia ser substituído pelo dispositivo DPS, pois em caso de alguma falha no circuito, como uma corrente elétrica muito elevada, ambos atuariam da mesma forma. II. O disjuntor de proteção geral do tipo termomagnético tem a função de evitar incêndio (a parte do nome “termo” refere-se à temperatura do ambiente) e interferências magnéticas presentes nos circuitos sempre que se conectam a aparelhos eletrônicos, como lâmpadas de LED, por exemplo. III. O dispositivo de proteção DR (diferencial residual) tem a importante função de evitar acidentes de choque elétrico. Escolha a alternativa que apresente as afirmativas corretas. A) I, apenas. B) II, apenas. C) III, apenas. D) II e III, apenas. E) I e II, apenas. Na prática Em um projeto de instalações elétricas, após as etapas iniciais de definição das cargas de iluminação e tomadas, e a localização de cada ponto de consumo na planta baixa do edifício, é necessário definir o percurso dos eletrodutos desde o quadro de distribuição (QD) até os pontos terminais. Em seguida, são feitas a divisão dos circuitos e a escolha dos dispositivos de proteção. Veja,Na Prática a seguir, como o engenheiro João Carlos trata dos componentes do QD no aspecto de custo financeiro, verificando o aumento significativo quando se deseja utilizar mais dispositivos de proteção e notando que a escolha da localização do QD na planta pode impactar os custos do projeto. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/a087ae2b-20b3-4054-83e7-52fc1418bc66/96a431dd-88fe-4d85-95dd-693f2d17cd71.jpg Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja as sugestões do professor: Instalações elétricas - Aula 14 - Dispositivos de proteção elétrica Neste vídeo, aprenda um pouco mais sobre o funcionamento e a aplicação dos dispositivos de proteção. Aprofunde ainda mais seus conhecimentos sobre o tema. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Como dimensionar disjuntor geral para residência? Neste vídeo, conheça um pouco mais sobre o disjuntor de proteção geral do quadro de distribuição. Confira e aprenda mais sobre o assunto. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Análise das inspeções visuais em instalações elétricas de baixa tensão e as causas de incêndios em edificações no estado de Goiás: uma proposta de guia técnico para aplicação nas inspeções Este artigo trata da inspeção visual de uma instalação elétrica por parte do Corpo de Bombeiros. Entenda melhor que o cumprimento das normas de uma instalação (como a NBR 5410:2004) pode evitar sérios acidentes. https://www.youtube.com/embed/h2CXcdsifWo https://www.youtube.com/embed/pc__mktqY5s Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Aplicação do BIM na compatibilização de projetos complementares Neste artigo, conheça o sistema BIM (Building Information Modeling) que integra, além das instalações elétricas, outras instalações em um projeto civil. Dessa forma, entenda um pouco mais sobre a compatibilização das diversas instalações envolvidas. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://pdfs.semanticscholar.org/c043/eb14dd726f1c80a23f2e7d952e180c4a432a.pdf https://www.brazilianjournals.com/index.php/BASR/article/view/6909/6090