Prévia do material em texto
Eletromecânica Prof. Ruan S. Bastos Eletricidade Industrial Histórico da Eletromecânica VI a.C – Tales de Mileto XVI - William Gilbert XVII – Otto Von Guericke (Gerador eletrostático) Willian o primeiro a estudar sistematicamente os fenômenos eletromagnéticos, introduziu o termo eletricidade. 3 Eletroscópio Garrafa de Leyden O Eletroscópio de Folhas, assim como o Pêndulo Eletrostático, possui a função de detectar se um corpo está eletrizado. A Garrafa de Leyden é um dispositivo capaz de acumular uma grande quantidade de excesso de carga elétrica por meio do processo de indução e é a invenção precursora dos capacitores utilizados atualmente em circuitos elétricos. 4 Para-raios Lançadeira Mecanica Tear Mecanico Maquina a Vapor 5 Michael Faraday definiu a indução eletromagnética com uma experiencia simples, mediante a qual descobriu que uma corrente pode ser induzida num arame fazendo-o mover-se sobre um campo elétrico. 6 Surge os motores elétricos e o Dínamo 7 Dínamo versus Alternador Dinamo corrente continua Alternador corrente alternada 8 Telegrafia elétrica 9 Telegrafia elétrica 10 Paul Nipkow patenteou o primeiro Sistema eletromecânico de televisão em 1885. 11 Em 1980 surgiu as maquinas de escrever elétricas 12 Em 1940 os Laboratórios Bell desenvolveram o computador Bell Model V. 13 Chegou ao Brasil em meados da década de 1970 Eletromecânica no Brasil 14 1- Quem patenteou o primeiro Sistema eletromecânico? 2- Qual a principal diferença entre a máquina mecânica e eletromecânica? 3- Desde que séculos e graças as experiências de qual pesquisador foram conhecidos os fenômenos eletromagnéticos? 4- Qual a importância de Michael Faraday ao eletromagnetismo? 5- Quais equipamentos surgiram com o desenvolvimento da telefonia? Exercicios 15 6- O que o inventor Nikola Tesla desenvolveu para a eletromecânica? 7- A partir de que principio são fabricados os motores elétricos e os dínamos? 8- Como eram construídos os primeiros computadores dos Laboratórios Bell? 9- Em que década chegaram os primeiros cursos de eletromecânica no Brasil? Exercicios 16 O curso Técnico em Eletromecânica forma profissionais qualificados para atuar nas áreas referents à automação industrial. O técnico em Eletromecânica exerce as funções de assistência técnica, instalação, montage e manuntenção de sistemas e equipamento. O professional formado pode atuar em insdústrias e empresas de manunteção e automação industrial, em laboratórios de controle de qualidade e de manunteção e pesquisa em concessionárias de energia. 17 A eletromecânica é o ramo da ciência e tecnologia no qual são realizadas a análise, o projeto, o desenvolvimento, a produção e a manutenção de sistemas e dispositivos que integrem components elétricos e mecânicos no seu mecanismo. Entre os exemplos de dispositivos eletromecânicos encontram-se os motores elétricos dos ventiladores, frigoríficos, máquinas de lavar, secadores de cabelo e outros aparelhos elétricos e etc. Todos estes dispositivos servem para converter energia elétrica em energia mecânica ou vice-versa. Sistema Eletromecânicos 18 NBR 5410 (ABNT) LEI Nº 8.078, DE 11 DE SETEMBRO DE 1990 Art. 10. O fornecedor não poderá colocar no mercado de consumo produto ou serviço que sabe ou deveria saber apresentar alto grau de nocividade ou periculosidade à saúde ou segurança. Art. 14. O fornecedor de serviços responde, independentemente da existência de culpa, pela reparação dos danos causados aos consumidores por defeitos relativos à prestação dos serviços, bem como por informações insuficientes ou inadequadas sobre sua fruição e riscos. CÓDIGO DE PROTEÇÃO E DEFESA DO CONSUMIDOR 20 LEI Nº 8.078, DE 11 DE SETEMBRO DE 1990 Art. 39. É vedado ao fornecedor de produtos ou serviços, dentre outras práticas abusivas: (Redação dada pela Lei nº 8.884, de 11.6.1994). VIII – colocar, no mercado de consumo, qualquer produto ou serviço em desacordo com as normas expedidas pelos órgãos oficiais competentes ou, se normas específicas não existirem, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas ou outra entidade credenciada pelo Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Conmetro); CÓDIGO DE PROTEÇÃO E DEFESA DO CONSUMIDOR 21 Norma Regulamentadora - NR 10 - SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES E SERVIÇOS EM ELETRICIDADE 10.1 - OBJETIVO E CAMPO DE APLICAÇÃO 10.1.2 Esta NR se aplica às fases de geração, transmissão, distribuição e consumo, incluindo as etapas de projeto, construção, montagem, operação, manutenção das instalações elétricas e quaisquer trabalhos realizados nas suas proximidades, observando-se as normas técnicas oficiais estabelecidas pelos órgãos competentes e, na ausência ou omissão destas, as normas internacionais cabíveis. 22 RESOLUÇÃO AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA - ANEEL Nº 456 Art. 3º. Efetivado o pedido de fornecimento à concessionária, esta cientificará ao interessado quanto à: I - obrigatoriedade de: a) observância, nas instalações elétricas da unidade consumidora, das normas expedidas pelos órgãos oficiais competentes, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT ou outra organização credenciada pelo Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - CONMETRO, e das normas e padrões da concessionária, postos à disposição do interessado; 23 ABNT A ABNT é responsável pela elaboração das Normas Brasileiras (ABNT NBR), elaboradas por seus Comitês Brasileiros (ABNT/CB), Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS) e Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE). 24 ABNT NBR 5410:2004 Versão Corrigida:2008 25 ABNT NBR 5410 - Conceitos Componente de uma instalação elétrica: Termo usado para designar itens da instalação que, dependendo do contexto, podem ser: Materiais; Acessórios; Dispositivos; Instrumentos; Equipamentos (de geração, conversão, transformação, transmissão, armazenamento, distribuição ou utilização de eletricidade); Máquinas; Partes da instalação (por exemplo, linhas elétricas) 26 ABNT NBR 5410 - Conceitos Quadro de distribuição principal: primeiro quadro de distribuição após a entrada da linha elétrica na edificação. Naturalmente, o termo se aplica a todo quadro de distribuição que seja o único de uma edificação. 27 ABNT NBR 5410 - Conceitos Elemento condutivo ou parte condutiva: Elemento ou parte constituída de material condutor, pertencente ou não à instalação, mas que não é destinada normalmente a conduzir corrente elétrica. 28 ABNT NBR 5410 - Conceitos Proteção básica: Meio destinado a impedir contato com partes vivas perigosas em condições normais. Proteção supletiva: Meio destinado a suprir a proteção contra choques elétricos quando massas ou partes condutivas acessíveis tornam-se acidentalmente vivas. Dispositivo de proteção a corrente diferencial-residual (forma abreviadas: dispositivo a corrente diferencial-residual, dispositivo diferencial, dispositivo DR): Dispositivos de seccionamento mecânico ou associação de dispositivos destinada a provocar a abertura de contatos quando a corrente diferencial residual atinge um calor dado em condições especificadas. 29 ABNT NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa tensão 1 Objetivo 1.1 Esta Norma estabelece as condições a que devem satisfazer as instalações elétricas de baixa tensão, a fim de garantir a segurança de pessoas e animais, o funcionamento adequado da instalação e a conservação dos bens. 1.2 Esta Norma aplica-se principalmente às instalações elétricas de edificações, qualquer que seja seu uso (residencial, comercial, público, industrial, de serviços, agropecuário, hortigranjeiro, etc.), incluindo as pré-fabricadas. Corrente alternada até 1000volts 30 ABNT NBR 5410 – Princípios Fundamentais 31 ABNT NBR 5410 – Proteção contra choques elétricos As pessoas e animais devem ser protegidos contra choques elétricos, seja o risco associado a contato acidentalmente com parte viva perigosa, seja afalhas que possam colocar uma massa acidentalmente sob tensão. Contato direto: o DR pode ajudar muito. Contato indireto: Sistema de aterramento conforme NBR 5410. 32 ABNT NBR 5410 – Proteção contra efeitos térmicos A instalação elétrica deve ser concebida e construída de maneira a excluir qualquer trisco de incêndio de materiais inflamáveis, devido a temperatura elevadas ou arcos elétricos. Além disso, em erviço normal, não deve haver riscos de queimaduras para as pessoas e os animais. 33 ABNT NBR 5410 – Proteção contra sobrecorrentes As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra os efeitos negativos de temperatura ou solicitações eletromecânicas excessivas resultantes de sobrecorrentes a que os condutores vivos possam ser submetidos. Os condutores vivos devem ser protegidos, por um ou mais dispositivos de seccionamento automático contra sobrecargas e contra curtos-circuitos. 34 ABNT NBR 5410 – Proteção contra sobretensões As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra as consequências prejudicais de ocorrência que possam resultar em sobretensões, como faltas entre parte vivas de circuitos sob diferente tensões, fenômenos atmosféricos e manobras. 35 ABNT NBR 5410 – Principio do Seccionamento A alimentação da instalação elétrica, de seus circuitos e de seus equipamento deve poder ser seccionada para fins de manutenção, verificação, localização de defeitos e reparos O seccionamento representa o ato de promover a descontinuidade elétrica total, com afastamento adequado entre um circuito ou dispositivo e outro. 36 ABNT NBR 5410 – Desligamento de emergência Sempre que forem previstas situações de perigo em que se faça necessário desenergizar um circuito, devem ser providos dispositivos de desligamento de emergência, facilmente identificáveis e rapidamente manobráveis. 37 ABNT NBR 5410 – Prevenção de efeitos danosos ou indesejados Na seleção dos componentes, devem ser levados em considerações os efeitos danosos ou indesejados que o componente possa apresenta, em serviço normal (incluído operações de manobra), sobre outros componentes ou na rede de alimentação. Entre as características e fenômenos suscetíveis de gerar perturbações ou comprometer o desempenho satisfatório da instalação podem ser citados: O fator de potência; As correntes iniciais ou de energização; O desequilíbrio de fases; As harmônicas. 38 ABNT NBR 5410 – Independência da instalação elétrica A instalação elétrica deve ser concebida e construída livre de qualquer influência mútua prejudicial entre instalações elétricas e não elétricas. 39 ABNT NBR 5410 – Acessibilidade dos componentes Os componentes da instalação devem ser dispostos de modo a permitir espaço suficiente tanto para a instalação inicial quanto para a substituição posterior de partes, bem como acessibilidade para fins de operação, verificação, manutenção e reparos. 40 ABNT NBR 5410 – Verificação da instalação As instalações elétricas devem ser inspecionadas e ensaiadas antes de sua entrada em funcionamento, bem como após cada reforma, com vista a assegurar que elas foram executadas de acordo com esta Norma. 41 ABNT NBR 5410 – Qualificação profissional O projeto, a execução, a verificação e a manutenção das instalações elétricas devem ser confiados somente a pessoas qualificadas a conceber e executar os trabalhos em conformidade com esta Norma. 42 ABNT NBR - Instalações elétricas de baixa tensão 1.2.2 Esta Norma aplica-se: a) aos circuitos elétricos alimentados sob tensão nominal igual ou inferior a 1000 V em corrente alternada, com frequências inferiores a 400 Hz, ou a 1500 V em corrente contínua; b) aos circuitos elétricos, que não os internos aos equipamentos, funcionando sob uma tensão superior a 1000 V e alimentados através de uma instalação de tensão igual ou inferior a 1000 V em corrente alternada (por exemplo, circuitos de lâmpadas a descarga, precipitadores eletrostáticos etc.); c) a toda fiação e a toda linha elétrica que não sejam cobertas pelas normas relativas aos equipamentos de utilização; e d) às linhas elétricas fixas de sinal (com exceção dos circuitos internos dos equipamentos). 43 ABNT NBR - Instalações elétricas de baixa tensão 1.2.3 Esta Norma aplica-se às instalações novas e a reformas em instalações existentes. NOTA Modificações destinadas a, por exemplo, acomodar novos equipamentos elétricos, inclusive de sinal, ou substituir equipamentos existentes, não caracterizam necessariamente uma reforma geral da instalação. 44 ABNT NBR - Instalações elétricas de baixa tensão 1.3 Esta Norma não se aplica a: a) instalações de tração elétrica; b) instalações elétricas de veículos automotores; c) instalações elétricas de embarcações e aeronaves; d) equipamentos para supressão de perturbações radioelétricas, na medida que não comprometam a segurança das instalações; e) instalações de iluminação pública; f) redes públicas de distribuição de energia elétrica; g) instalações de proteção contra quedas diretas de raios. No entanto, esta Norma considera as consequências dos fenômenos atmosféricos sobre as instalações (por exemplo, seleção dos dispositivos de proteção contra sobretensões); h) instalações em minas; i) instalações de cercas eletrificadas (ver IEC 60335-2-76). 45 ABNT NBR - Instalações elétricas de baixa tensão 3 Definições 3.2 Proteção contra choques elétricos 3.2.6 SELV (do inglês “separated extra-low voltage”): Sistema de extrabaixa tensão que é eletricamente separado da terra, de outros sistemas e de tal modo que a ocorrência de uma única falta não resulta em risco de choque elétrico. 3.2.7 PELV (do inglês “protected extra-low voltage”): Sistema de extrabaixa tensão que não é eletricamente separado da terra mas que preenche, de modo equivalente, todos os requisitos de um SELV. 46 ABNT NBR - Instalações elétricas de baixa tensão 3.4 Linhas elétricas 3.4.1 linha (elétrica) de sinal: Linha em que trafegam sinais eletrônicos, sejam eles de telecomunicações, de intercâmbio de dados, de controle, de automação, etc. 3.4.2 linha externa: Linha que entra ou sai de uma edificação, seja a linha de energia, de sinal, uma tubulação de água, de gás ou de qualquer outra utilidade 47 ABNT NBR - Instalações elétricas de baixa tensão 3.4.3 ponto de entrega: Ponto de conexão do sistema elétrico da empresa distribuidora de eletricidade com a instalação elétrica da(s) unidade(s) consumidora(s) e que delimita as responsabilidades da distribuidora, definidas pela autoridade reguladora. 3.4.4 ponto de entrada (numa edificação): Ponto em que uma linha externa penetra na edificação. 48 ABNT NBR - Instalações elétricas de baixa tensão NOTAS 1 Em particular, no caso das linhas elétricas de energia, não se deve confundir “ponto de entrada” com “ponto de entrega”. A referência fundamental do “ponto de entrada” é a edificação, ou seja, o corpo principal ou cada um dos blocos de uma propriedade. No caso de edificações com pavimento em pilotis (geralmente o térreo) e nas quais a entrada da linha elétrica externa se dá no nível do pavimento em pilotis, o “ponto de entrada” pode ser considerado como o ponto em que a linha penetra no compartimento de acesso à edificação (hall de entrada). 2 Além da edificação em si, outra referência indissociável de “ponto de entrada” é o “barramento de equipotencialização principal” (BEP), localizado junto ou bem próximo do ponto de entrada (ver 6.4.2.1). 49 ABNT NBR - Instalações elétricas de baixa tensão 3.4.5 ponto de utilização: Ponto de uma linha elétrica destinado à conexão de equipamento de utilização. 50 ABNT NBR - Instalações elétricas de baixa tensão 3.4.6 ponto de tomada: Ponto de utilização em que a conexão do equipamento ou equipamentos a serem alimentados é feita através de tomada de corrente. NOTAS 1 Um ponto de tomada pode conter uma ou mais tomadas de corrente. 2 Um ponto de tomada pode ser classificado, entre outros critérios, de acordo com a tensão do circuito queo alimenta, o número de tomadas de corrente nele previsto, o tipo de equipamento a ser alimentado (quando houver algum que tenha sido especialmente previsto para utilização do ponto) e a corrente nominal da ou das tomadas de corrente nele utilizadas. 51 Referências Bibliográficas [1] – INSTALAÇÕES elétricas. 15. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 428 p., il. ISBN 9788521615675; [2] – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410: Instalações elétricas de baixa tensão. Versão Corrigida:2008 ed. Rio de Janeiro, 2004. 209 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14136: plugues. Plugues e tomadas para uso doméstico e análogo até 20A/250V em corrente alternada: padronização. São Paulo, 2008. MEDEIROS, Francisco de Paula. Eletricista: módulo I. Curitiba: SENAR-PR, 2004. 80p. OCCIDENTAL SCHOOLS. Curso de eletrotécnica e refrigeração. São Paulo, 1982. 52 Condutores Condutores (Tipos, Normas, Conexão e Aplicação) O termo condutor significa aquilo ou qualquer corpo que é suscetível na transmissão de calor, principalmente a eletricidade, um bom exemplo de condutividade são os metais, fios ou substâncias com capacidade de conduzir energia. Os materiais condutores são classificados em três grupos distintos, os condutores metálicos, condutores eletrolíticos e condutores gasosos. Por hora falaremos apenas dos condutores metálicos, que compõem os cabos de responsáveis pela transmissão de energia 54 Condutores (Tipos, Normas, Conexão e Aplicação) Fios e cabos são encontrados em diferentes bitolas, indicadas para funções específicas em instalações elétricas. Uma obra pode utilizar fios maciços, cabos e cabos flexíveis, dependendo do tipo de projeto e instalação onde se pretende utilizar. Cada fio ou cabo possui uma seção nominal, expressa em milímetros quadrados, que está relacionada à resistência elétrica do condutor, medida em laboratório. Quanto maior a necessidade de corrente em uma instalação elétrica, maior deve ser a seção nominal. 55 Condutores (Tipos, Normas, Conexão e Aplicação) A escolha por fios, cabos ou cabos flexíveis depende do projetista ou instalador. Numa residência, por exemplo, um fio, um cabo ou um cabo flexível de seção nominal 2,5mm² terão exatamente a mesma transmissão de corrente elétrica a única diferença entre eles é a flexibilidade. 56 Tipos de condutores elétricos Fio ou fio sólido é um material maciço, formado de um único condutor, o cobre, o que faz dele um produto bem menos flexível. O fio sólido não deve ser dobrado e muito manuseado, porque o condutor de cobre pode se partir e perder a funcionalidade. Seu uso restringe-se às instalações mais simples, como sistemas de iluminação, tomadas simples e chuveiros elétricos, limitado por sua seção nominal máxima de 10 mm². 57 Tipos de condutores elétricos Cabo é um condutor de energia elétrica formado por vários fios de cobre ou alumínio encordoados (torcidos). O objetivo do encordoamento é facilitar o manuseio do produto, possibilitando dobras sem danificar sua estrutura. Por conter diversos fios, possui mais flexibilidade que o fio sólido. Normalmente, o cabo é formado por sete fios (seção nominal de até 35 mm²), 19 fios (50 mm² até 95 mm²) e 37 fios (120 mm² em diante). 58 Tipos de condutores elétricos Cabo flexível é um condutor elétrico de fios de cobre bem finos, também encordoados. É mais maleável, por isso faz curvas com mais facilidade, agilizando o processo de instalação. 59 Tipos de condutores elétricos É importante definir também os conceitos de cabos unipolares e cabos multipolares. Cabos unipolares são cabos constituídos por um único condutor isolado e dotado de cobertura. Um cabo multipolar é constituído por dois ou mais condutores isolados e dotado de cobertura. 60 Tipos de condutores elétricos Cabos PP são cabos geralmente de classe de isolação 750V, com dupla isolação em PVC, compostos por mais de uma via (multipolares). Vale ressaltar que todo cabo PP é multipolar, mas nem todo cabo multipolar é PP, pois, normativamente, cabos multipolares possuem características construtivas superiores aos PP, como maior temperatura de operação, maior nível de isolação e material construtivo superior. 61 Tipos de condutores elétricos Cabos Paralelos é o nome comum dado a condutores de duas vias, utilizados geralmente em pequenas instalações residenciais ou na ligação de pequenos equipamentos. Possuem classe de isolação 300V e não podem ser utilizados em instalações de maior complexidade ou na alimentação de circuitos elétricos. 62 Tipos de condutores elétricos Cordoalhas são cabos muito flexíveis, formados por um grande número de fios trançados num único condutor. São empregadas em máquinas móveis, cabos de bateria e solda elétrica. 63 Tipos de condutores elétricos Fibras óticas são utilizadas em muitas atividades do setor eletroeletrônico para transmissões de dados, telecomunicações, aparelhos médicos, informática, e outros. 64 Cores de fios elétricos Fio elétrico azul-claro O azul-claro utilizado para a identificar os fios condutores estão operando em função sem tensão de carga (neutra). Segundo as diretrizes da ABNT, os condutores dos tipos isolado, unipolar ou veia de cabo multipolar, que forem utilizados enquanto condutores neutros, devem ser distinguidos de acordo com essa função. Nesses casos, o azul-claro é utilizado tanto como cor de capa externa nos cabos unipolares, como cor de isolação do condutor no caso de cabos multipolares. 65 Cores de fios elétricos Fio elétrico azul-claro Atenção, pois há algumas exceções em relação ao uso da cor: a veia de um cabo multipolar com identificação em azul-claro pode ser usada para outras funções, que não a neutra, nas seguintes situações: – Se o circuito elétrico não possuir um condutor neutro; – Se o cabo tiver um condutor periférico utilizado como neutro. 66 Cores de fios elétricos Fio elétrico verde ou verde e amarelo O verde ou o verde e amarelo é geralmente utilizado para identificar fios elétricos utilizados com a função de condutores de proteção (PE), conhecidos popularmente como “fio-terra”. Dessa forma, quando usados enquanto condutores de proteção, os condutores isolados, cabos unipolares e veias de cabos multipolares devem ser isolados ou protegidos por materiais nas colorações de verde, ou verde e amarelo. 67 Cores de fios elétricos Fio elétrico vermelho, marrom e preto Quando os fios elétricos são usados como condutores do tipo fase, eles são geralmente identificados a partir das colorações de vermelho, marrom e preto. As demais cores também podem ser utilizadas para a identificação de fios condutores isolados, cabo unipolar ou veias de cabos multipolares quando esses exercerem função condutora do tipo fase (com tensão 110V — 220V, ou com diferença de potencial — DDP). 68 Cores de fios elétricos Fio elétrico vermelho, marrom e preto As restrições de colorações são as citadas anteriormente. Sendo assim, por questões de segurança, não se deve utilizar as cores azul-claro, verde ou verde e amarelo para identificação de condutores na função fase. 69 Cores de fios elétricos Tabela de exemplo com as cores Para ficar mais claro, preparamos uma tabela com as indicações de cores e funções! Consulte-a sempre que precisar! 70 Isolantes Isolantes São chamados isolantes os materiais de baixa condutividade que apresentam os elétrons de valência rigidamente ligados aos seus átomos, dificultando a passagem de corrente elétrica. Tais materiais têm a propriedade da alta rigidez dielétrica e por isso, são também chamados materiais dielétricos. 72 Isolantes Materiais isolantes de uso industrial mais frequente: Conforme a aplicação, alguns isolantes apresentam, em certos casos, nítida superioridade sobre outros, sendo inteiramente inadequados em casos diferentes. O exemplo da porcelana é típico: sendo material excelente para isolamento de linhas aéreas, pelas suas propriedades dielétricas, químicas e mecânicas, é inteiramente inadequada paraisolação de cabos, pela falta de flexibilidade. 73 Isolantes Materiais isolantes de uso industrial mais frequente: A borracha apresenta excelentes qualidades químicas, mecânicas e elétricas, de modo que é geralmente utilizada nos fios e cabos, mas não é completamente a prova de água, não resiste a temperaturas elevadas, é atacável pelos óleos e por alguns gases como o ozônio. 74 Isolantes Uma primeira classificação dos isolantes pode ser feita de acordo com o seu estado como será visto a seguir. o Isolantes Gasosos; o Isolantes Líquidos, o Isolantes Sólidos; o Isolantes Pastosos e ceras; 75 Isolantes Isolantes gasosos: Ar – amplamente utilizado como isolante em redes elétricas de transmissão e distribuição. É o isolante de maior uso geral. O afastamento entre condutores não é, porém, apenas função das características elétricas, mas também das características mecânicas e de agentes, tais como ventos e outros, que vão determinar, em conjunto, a menor distância entre dois cabos. 76 Isolantes Isolantes gasosos: Hexafluoreto de enxofre (SF6) – usado em isolamentos de cabos subterrâneos e disjuntores de alta potência (subestações); Sua RD é 2,5 vezes melhor que a do ar. Rigidez Dielétrica (RD) - Exprimir numericamente a capacidade de um determinado material isolante suportar tensões elevadas. 77 Isolantes Isolantes Sólidos (Isolantes Fibrosos) Fibras isolantes podem ser orgânicas ou inorgânicas. As orgânicas mais encontradas são a celulose, o papel, o algodão, a seda e outras fibras sintéticas ou naturais. Já as inorgânicas são representadas sobretudo pelo amianto e fibra de vidro. 78 Isolantes Isolantes Sólidos (Papel) A matéria-prima básica do papel é a celulose. É muito frequente até os dias atuais seu uso para finalidades elétricas, sobretudo devido à grande flexibilidade, capacidade de obtenção em espessuras pequenas, preço geralmente razoável e estabilidade térmica boa. higroscopia, o que condiciona seu uso na eletricidade e uma impregnação adequada com óleos ou resinas. 79 Isolantes Isolantes Sólidos (Fibras Sintéticas) Grande parte dos produtos fibrosos naturais, como o algodão e a seda natural, estão sendo sistematicamente substituídos por fibras sintéticas, de variedade cada vez maior, sempre que o preço e suas propriedades justificarem essa substituição. 80 Isolantes Isolantes Sólidos (Cerâmicas) Reúne-se sob a designação de cerâmicas um grupo de materiais de elevado ponto de fusão, que em geral, são manufaturados a frio na forma plástica e que sofrem processos de queima até temperaturas de 2000° C. Apenas após a queima, o material adquire as características que permitem seu uso técnico 81 Isolantes Isolantes Sólidos (Resinas plásticas) Poliéster, polietileno, PVC (Poli Cloreto de Vinila), Teflon, etc. – aplicados em revestimentos de fios e cabos, capacitores e peças isolantes. 82 Isolantes Isolantes Sólidos (Vidro) O vidro é a solução mais moderna para diversos problemas anteriormente só resolvidos com porcelana, e que hoje já encontram também soluções mediante o uso de resinas (epóxi) e aglomerados de resina com borracha. O vidro é encontrado em duas formas: a normal e a temperada. Principal emprego em isoladores de linhas de transmissão. 83 Isolantes Isolantes Sólidos (Madeira) Grande utilização em cruzetas dos postes de distribuição, transformadores Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 84 Isolantes Os materiais isoladores para redes elétricas são: castanhas pimentões roldanas externas tipo carretel secionadores de cerca roldanas internas cleats conduítes ou eletrodutos canaletas caixas de passagem Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 85 Isolantes Castanhas: são isoladores usados em fins de linhas, chamados também de isoladores de tensão. São empregadas nas redes de baixa tensão, principalmente em locais de difícil acesso. As castanhas são fabricadas com porcelana vitrificada ou com plástico. Além das redes, são muito empregadas para secionar cercas de arame debaixo das redes elétricas. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 86 Isolantes Pimentões: também chamados de “isoladores de olhal”, são utilizados nas redes de baixa tensão em pequenos lances. Geralmente são parafusados em beirais de casas ou chumbados nas paredes de alvenaria. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 87 Isolantes Roldanas externas tipo carretel: são isoladores fabricados em porcelana vitrificada e podem ter 1 ou 2 canais para a fixação dos cabos. São usadas em redes de baixa tensão externas e fixadas em armações de metal (latão) chamadas “Rex” ou “armação presbow”. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 88 Isolantes Secionadores de cercas: são isoladores empregados em secionamento (interrupção) de cercas, que passam por baixo de redes elétricas. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 89 Isolantes Roldanas internas: também chamadas de “roletes”, são fabricadas em porcelana vitrificada ou em plástico e empregadas na sustentação de redes internas. Podem ser encontradas em diversos tamanhos, como: 25 x 25 mm, 30 x 30 mm, 40 x 40 mm, 50 x 50 mm, etc. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 90 Isolantes Cleats: são isoladores próprios para redes internas que ficam expostas, fabricados em porcelana ou em plástico. São chamados também de “isoladores de pressão”. Podem ser encontrados para 2 ou 3 condutores. A fixação é feita por parafusos ou pregos. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 91 Isolantes Conduítes ou eletrodutos: são canos “rígidos ou flexíveis” empregados na proteção de redes elétricas, que podem ser de plástico ou metal. Encontrados em diversas bitolas, de ½” a 6”. Além dos canos podem ser encontradas, curvas e conexões. Para redes embutidas em paredes de alvenaria são empregados os conduítes anelados de plástico Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 92 Isolantes Canaletas: são tubulações retangulares, normalmente fabricadas de material plástico, utilizadas para a proteção de redes que ficam expostas. Fixadas nas paredes, forros ou rodapés, podem ser encontradas em diversas bitolas. O comprimento é de 3 metros. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 93 Isolantes Caixas de passagem: também chamadas de “caixas de derivação”, são usadas para esconder as emendas dos fios, fixar interruptores e tomadas, etc., e para dividir os circuitos canalizados em setores. Podem ser feitas de PVC, polietileno e ferro estampado, zincado ou esmaltado. As dimensões são em polegadas. Ex: caixas retangulares 2 x 4”, quadradas ou octogonais 4 x 4”. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 94 Isolantes Fitas isolantes: são utilizadas para cobrir emendas, derivações e fios desencapados. Possuem a propriedade antichama e podem ser encontradas em diversas cores e metragens. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 95 Materiais de Proteção Materiais de Proteção Os materiais de proteção são todos aqueles utilizados na segurança dos usuários de energia elétrica. Além de proteger pessoas contra choques elétricos, muitos destes materiais são empregados para proteger contra incêndios, equipamentos, instalações elétricas e construções. Os materiais de proteção são: fusíveis disjuntores aterramento para-raios Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 97 Materiais de Proteção Fusíveis do tipo rolha de porcelana: são compostos por um corpo isolante de porcelana, com contatos de rosca E-27 de latão ou bronze (do tipo lâmpada incandescente), com elo fusível de chumbo. O outro contato (central) fica isolado da rosca. A corrente máxima de ruptura para estes fusíveis é 30A e a isolação é de 250V. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 98 Materiais de Proteção Fusíveis do tipo cartucho de papelão: possuem corpos cilíndricos de papelão envernizados para a isolação. Os contatos são cilíndricos e feitos de latão, cobre ou bronze. O elo fusível é fabricado de “estanho”, com capacidade máxima para 60A de corrente e isolação para 250V. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 99 Materiais de Proteção Fusíveis de corpo devidro: são fusíveis sensíveis para aplicações especiais, como em equipamentos eletrônicos, painéis, circuitos de alarmes, instrumentos de medições, etc. O corpo de vidro cilíndrico e os contatos são de metal cromado. O elemento fusível é feito de chumbo ou estanho. A corrente máxima de ruptura é de 30A com isolação para 250V, podendo ser encontrados no comércio fusíveis de vidro a partir de 0,01A (10mA). Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 100 Materiais de Proteção Fusíveis NH: são fusíveis para circuitos de altas potências. Normalmente são empregados nas entradas de quadros de distribuição e painéis para acionamento de grandes motores. São fabricados em porcelana vitrificada ou esteatita. A capacidade máxima da corrente pode chegar a 1.250A e 500V de isolação. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 101 Materiais de Proteção Disjuntores: são dispositivos que podem ser usados para proteção, fechamento e abertura de circuitos. O funcionamento baseia-se na elevação da temperatura nos seus elementos de desarme, causada pela circulação de correntes elétricas, acima daquelas para as quais foram fabricados para suportar. Os disjuntores devem ser adquiridos de acordo com a corrente de desarme. A tensão de isolação da sua carcaça é de 250V Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 102 Materiais de Proteção Disjuntores termomagnéticos: são dispositivos que oferecem proteção aos circuitos, desligando-os automaticamente quando ocorre uma sobrecorrente provocada por um curto-circuito ou sobrecarga. Eles permitem a manobra manual semelhante a uma chave ou interruptor, ligando e desligando equipamentos elétricos. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 103 Materiais de Proteção Aterramento Diz-se que um equipamento elétrico está aterrado, quando ele está ligado à terra. O aterramento é importante para evitar choques ao tocar em aparelhos defeituosos. Todos os equipamentos elétricos, que estão sobre pisos de concreto, de cerâmicas, úmidos ou sobre terra, devem ser aterrados. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 104 Materiais de Proteção Para-raios A descarga atmosférica, popularmente chamada de raio, é um fenômeno natural que ocorre em todas as regiões da terra. Em todo o mundo ocorrem mais 360 mil raios por hora (100 raios por segundo). A maior quantidade de raios do planeta cai no Brasil. Os raios causam prejuízos materiais e muitas mortes de pessoas e animais. É importante ter proteções nas construções e instalações elétricas. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 105 Materiais de Proteção Chaves do tipo faca: são chaves que possuem contatos móveis em forma de facas e contatos fixos em forma de fendas. Podem ter porta-fusíveis do tipo rolha ou cartucho. A corrente máxima dos seus contatos é de 60A e a isolação do seu corpo é 250V. Estas chaves devem ser instaladas na posição vertical, de maneira que a alavanca fique desligada para baixo. Podem ser monopolares, bipolares ou tripolares. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 106 Materiais de Proteção Chaves de contato blindadas: a alavanca de acionamento é equipada com molas que asseguram a rápida abertura do circuito e, consequentemente, redução do arco voltaico (faísca). Normalmente, as chaves de contato são blindadas (fechadas) com fusíveis internos ou externos. A capacidade máxima de corrente é de 30A com isolação de 250V. Podem ser monopolares, bipolares ou tripolares. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 107 Materiais de Proteção Chaves rotativas: são chaves para manobras de equipamentos cujo comando é manual, realizado por uma manopla que gira para a esquerda ou direita, sobre um eixo. Podem ser secas ou banhadas a óleo isolante. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 108 Materiais de Proteção Contactores: são chaves de acionamento eletromagnético, que possuem contatos para ligar motores elétricos. Quando a manobra de motores for feita a distância, é preciso utilizar contactores, que são dispositivos próprios para esta operação. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 109 Materiais de Proteção Relês térmicos de sobrecarga: são chamados também de relês bimetálicos. São dispositivos de proteção utilizados para interromper o fornecimento de corrente para o contactor em caso de sobrecargas no circuito. Desarma pela ação térmica da corrente de sobrecarga. O relê térmico deve ser instalado sempre em conjunto com um contactor, principalmente em sistemas de comando automático. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 110 Materiais de Proteção Interruptores São os dispositivos de manobra mais comuns nas instalações elétricas. Ao adquirir um interruptor, deve-se verificar o tipo e a sua aplicação, a corrente em amperes (A) dos seus contatos, e a isolação da sua carcaça em volts (V). Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 111 Materiais de Proteção Interruptores parafusados: normalmente são embutidos e parafusados em caixões de portas e janelas. São próprios para o disparo de alarmes, quando se abrem portas ou janelas. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 112 Materiais de Proteção Interruptores de bocais rosqueados: são conhecidos como interruptores “NIP” do inglês “niple”. São usados geralmente em eletrodomésticos e painéis. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 113 Materiais de Proteção Interruptores de encaixe: são interruptores de fixação por encaixe, usados em diversos equipamentos elétricos e em eletrodomésticos em geral. Isolantes Líquidos e tintas e vernizes 114 Dimensionamento de condutores Rede energética no Brasil 116 Dimensionamento O dimensionamento de uma instalação elétrica alimentada sob tensão nominal igual ou inferior a 1000V, em corrente alternada é a 1500V em corrente contínua, deve cumprir com todas as prescrições da norma NBR 5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão: E uma forma de garantir a segurança de pessoas e animais, o funcionamento adequado da instalação e a conservação dos bens. 117 Dimensionamento A seção dos condutores deve ser determinada de forma que sejam atendidos, no mínimo, todos os seguintes critérios: a) a capacidade de condução de corrente dos condutores deve ser igual ou superior à corrente de projeto do circuito, incluindo as componentes harmônicas, afetada dos fatores de correção aplicáveis; b) a proteção contra sobrecargas; c) a proteção contra curtos-circuitos e solicitações térmicas; d) a proteção contra choques elétricos por seccionamento automático da alimentação em esquemas TN e IT,quando pertinente; e) os limites de queda de tensão; f) as seções mínimas dos condutores de acordo com a utilização do circuito (tabela 47 da NBR 5410) 118 Dimensionamento 119 Dimensionamento Chamamos de dimensionamento técnico de um circuito à aplicação dos diversos itens da NBR 5410/2004 relativos à escolha da seção de um condutor e do seu respectivo dispositivo de proteção. Os seis critérios da norma são: - Seção mínima; conforme 6.2.6; - Capacidade de condução de corrente; conforme 6.2.5; - Queda de tensão; conforme 6.2.7; - Sobrecarga; conforme 5.3.3; - Curto-circuito; conforme 5.3.5; - Proteção contra choques elétricos; conforme 5.1.2.2.4 (quando aplicável). 120 Dimensionamento Para considerarmos um circuito completo e corretamente dimensionado, é necessário realizar os seis cálculos acima, cada um resultando em uma seção e considerar como seção final aquela que é a maior dentre todas as obtidas. Ao lado podemos observar uma tabela de dimensionamento, que nos traz uma ideia de capacidade de condução de corrente existe em cada condutor. O material utilizado para esta tabela é o cobre. 121 Dimensionamento 122 Dimensionamento Qual a corrente do circuito do Aparelho? Como os cabos serão instalados? Quantidade de cabos por circuito? Qual o tipo de isolação terá o cabo? Quantos cabos irão passar dentro do mesmo eletroduto? 123 Dimensionamento Qual a corrente do circuito do Aparelho? Duas formas de calcular a corrente: I= Corrente Elétrica (Ampère) V= Tensão Elétrica (Volts) R= Resistência (Ohms) P=Potência (Watts) 124 Dimensionamento Qual a corrente do circuito do Aparelho? 2500W 127V 125 Dimensionamento Qual a corrente do circuito do Aparelho? 2500W 127V I = 2500W/127V I=19,68503937 A 126 Dimensionamento Como os cabos serão instalados? Instalação em alvenaria 127 Dimensionamento Como os cabos serão instalados? Instalação em alvenaria Tabela 33 – Método B1 128 Dimensionamento Quantidade de cabos por circuito? Monofásico a dois condutores 129 Dimensionamento Quantidade de cabos por circuito? Monofásico a dois condutores Tabela 46 – Número de condutores 2 130 Dimensionamento Qual o tipo de isolação terá o cabo? Cabo de PVC/70º 131 Dimensionamento Qual o tipo de isolação terá o cabo? Cabo de PVC/70º Tabela 36 132 Dimensionamento Quantos cabos irão passar dentro do mesmo eletroduto? 3 circuitos 133 Dimensionamento Quantos cabos irão passar dentro do mesmo eletroduto? 3 circuitos Tabela 42 – 0,7* *Correção do agrupamento de circuitos *Fator de correção de temperatura também deve ser aplicado dependo do caso, usar tabela 40. 134 Dimensionamento 135 Dimensionamento Calculando: Cabo de 2,5 mm² suporta 24 A e o aparelho tem corrente de 19,68 A. 136 Dimensionamento Calculando: Cabo de 2,5 mm² suporta 24 A e o aparelho tem corrente de 19,68 A. Nas condições: Amperagem do cabo x Fator de correção do agrupamento 24 x 0,7 = 16,8 A. 137 Dimensionamento Calculando: Cabo de 2,5 mm² suporta 24 A e o aparelho tem corrente de 19,68 A. Nas condições: Amperagem do cabo x Fator de correção do agrupamento 24 x 0,7 = 16,8 A. Concluímos que o cabo que deve ser usado é o de 4 mm² 138 Dimensionamento de Disjuntor Para escolher o disjuntor deve considerar a amperagem do aparelho e do cabo. Amperes (Aparelho)> DJ DJ DJ