Instalações Elétricas Prediais Alunos 1

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10/08/2015
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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
PREDIAIS
Profa. Fabiola Pálinkás
EMENTA
� 1. Teoria básica
� 1.1 Eletricidade
� 1.2 Lei de Ohm
� 1.3 Leis de Kirchhoff
� 1.4 Tensão continua e alternada
� 1.5 Potencia ativa e reativa
� 1.6 Medidas elétricas
� 1.7. Distribuição de energia elétrica
� 2. Normas de instalações elétricas
� 2.1 Principais normas envolvidas nos 
projetos de instalações elétricas
� 3. Símbolos de instalações prediais, 
materiais elétricos, dispositivos de 
proteção, dimensionamento de 
condutores e eletrodutos, aterramento 
e proteção contra choques elétricos. 
Forma para apresentação do projeto 
de instalações elétricas.
� 3.1 Como iniciar um projeto de instalações 
elétricas
� 3.2 Distribuição de cargas e lâmpadas
� 3.3 Cálculo da entrada com a concessionária
� 3.4 Quadro de distribuição
� 3.5. Utilização do dispositivo DR
� 3.6. Planilha de distribuição de circuitos 
elétricos
� 3.7. Dimensionamento de fios e eletrodutos
� 3.8. Forma de apresentação do projeto final 
conforme NBR5410
� 4. Luminotécnica
� 4.1 Aplicação das outras técnicas de 
iluminação conforme norma
� 4.2 Teoria básica. Lumens, candela.
� 4.3 Método dos lumens
� 4.4 Outros métodos de luminotécnica
� 5. 5. Proteção contra descargas 
atmosféricas
� 5.1 Norma de SPDA
� 5.2 Para raios estrutural
� 6. Desenvolvimento de um projeto elétrico 
residencial.
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ELETRICIDADE:
A eletricidade é a área da Física responsável pelo
estudo de fenômenos associados a cargas
elétricas. O termo eletricidade originou-se da
palavra eléktron, que é derivada do nome grego
âmbar. Este, por sua vez, é uma resina fóssil que,
quando atritada em algum tecido, pode passar a
atrair pequenos objetos.
ELETRICIDADE:
� Eletrostática: Refere-se ao comportamento das 
cargas elétricas em repouso e seu estudo engloba os 
processos de eletrização, campo elétrico, força 
eletrostática e potencial elétrico.
� Eletrodinâmica: É a parte da eletricidade 
responsável pelo estudo das cargas elétricas em 
movimento. O foco dessa área é a corrente elétrica e os 
componentes de circuitos elétricos, como capacitores e 
resistores.
� Eletromagnetismo: Estuda a relação entre os 
fenômenos elétricos e magnéticos, tais como campo 
magnético produzido por cargas elétricas em 
movimento e campo elétrico produzido pela variação 
de fluxo magnético.
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NOÇÕES DE ELETROSTÁTICA
� Átomos e sua estrutura
A unidade fundamental da matéria é o átomo, sendo
assim, constitui-se da menor partícula de um
elemento. O átomo é composto de um núcleo central
contendo prótons (carga positiva) e nêutrons (carga
nula). A região ao redor do núcleo, chamada de
eletrosfera, orbitam os elétrons (carga negativa).
CARGA ELÉTRICA
O módulo da carga elétrica de um próton, ou de um elétron, é a 
menor quantidade de carga possível de se encontrar na 
natureza, por isso, essa carga é denominado de carga elétrica 
elementar, que é dada por:
e=1,6 x 10−19 [C] (coulomb)
Como o valor da carga elétrica do próton e do elétron são 
diferentes apenas em polaridade (sinal), tem-se que a carga 
elétrica de um próton é + e e do elétron é − e .
Desta forma, conhecendo-se a quantidade de prótons ou elétrons 
que um corpo qualquer tem em excesso, pode-se calcular o 
valor da carga elétrica deste corpo:
Q = ±e × n [C]
sendo n a quantidade de prótons ou elétrons excedentes no corpo.
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EXERCÍCIO DE CARGA ELÉTRICA:
� Um corpo que inicialmente tem carga elétrica
equilibrada (carga nula) é submetido a um
processo de eletrização no qual perde 5 elétrons.
Calcule a carga elétrica deste corpo após a
eletrização.
ELÉTRONS LIVRES
Os elétrons orbitam o núcleo atômico. Acontece que
os elétrons mais afastados podem ganhar energia
do meio externo e desprender-se do átomo de
origem, passando–se chamar elétrons livres.
E são os elétrons livres que constituem a corrente
elétrica.
Materiais condutores possuem grande quantidade
de elétrons livres: metais (ex.: cobre).
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CORRENTE ELÉTRICA
O deslocamento de cargas elétricas para uma determinada
direção e sentido é o que se chama de corrente elétrica. A
corrente elétrica origina-se por meio de uma tensão
elétrica aplicada entre dois pontos distintos no espaço.
Normalmente utiliza-se a corrente causada pela
movimentação de elétrons em um condutor, mas também
é possível haver corrente de íons positivos e negativos
(em soluções eletrolíticas ou gases ionizados).
CONTINUAÇÃO DE CORRENTE ELÉTRICA
Em outras palavras, corrente elétrica é a
quantidade de carga elétrica que atravessa a
secção transversal de um condutor em um
intervalo de um segundo. Portanto, o cálculo da
intensidade de corrente elétrica (I) é dado por:
Sendo Q a carga total que atravessa o corpo e ∆t o
intervalo de tempo considerado (Obs: o tempo
deve ser considerado em segundos).
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EXERCÍCIO 1 DE CORRENTE ELÉTRICA
Por um fio condutor metálico passam
2,0x10² elétrons durante 4s. Calcule a
intensidade de corrente elétrica que atravessa
esse condutor metálico.
(Dada a carga elementar do elétron e = 1,6.10-19
C).
EXERCÍCIO 2 DE CORRENTE ELÉTRICA
Uma corrente elétrica de intensidade igual a 5 A
percorre um fio condutor. Determine o valor da
carga que passa através de uma secção
transversal em 1 minuto.
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EXERCÍCIO 3 DE CORRENTE ELÉTRICA
Pela secção reta de um condutor de eletricidade 
passam 12,0 C a cada minuto. Nesse condutor, a 
intensidade da corrente elétrica, em ampères, é 
igual a:
a) 0,08
b) 0,20
c) 5,00
d) 7,20
e) 120
EXERCÍCIO 4 DE CORRENTE ELÉTRICA
Uma corrente elétrica com intensidade de 8,0 A percorre um
condutor metálico. A carga elementar é e = 1,6.10-19 C.
Determine o tipo e o número de partículas carregadas que
atravessam uma secção transversal desse condutor, por
segundo, e marque a opção correta:
a) Elétrons; 4,0.1019 partículas
b) Elétrons; 5,0.1019 partículas
c) Prótons; 4,0.1019 partículas
d) Prótons; 5,0.1019 partículas
e) Prótons num sentido e elétrons no outro; 5,0.1019 partículas
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POTENCIAL ELÉTRICO
Uma carga elétrica gera em seu redor um campo elétrico. Potencial
elétrico é a medida associada ao nível de energia potencial de um
ponto de um campo elétrico. Colocando uma carga de prova q em
um ponto P de um campo elétrico, essa carga adquire uma energia
devido ao potencial elétrico deste ponto. A unidade de medida do
potencial elétrico é o volt (V).
TENSÃO ELÉTRICA OU DIFERENÇA 
DE POTENCIAL ELÉTRICO (DDP)
A tensão elétrica (V) é medida em volt (V) e é a diferença de potencial
elétrico entre dois pontos. A tensão elétrica indica o trabalho que
deve ser feito, por unidade de carga, contra um campo elétrico
para se movimentar uma carga qualquer.
Separando um corpo neutro em duas regiões com cargas opostas cria-
se uma tensão elétrica entre essas regiões.
Toda fonte de tensão é estabelecida com a simples criação de uma
separação de cargas positivas e negativas.
Quando uma carga de prova é submetida a uma tensão elétrica, ela 
move-se da região de maior potencial para a região de menor 
potencial. A tensão elétrica é a grande responsável pelo 
surgimento da corrente elétrica.
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RESISTÊNCIA ELÉTRICA
A resistência elétrica está associada a oposição do
fluxo de carga (corrente) em um determinado
circuito. Essa oposição é chamada de resistência.
Um resistor, é um componente eletroeletrônico que
cuja função é adicionar resistência elétrica ao
circuito.
CONTINUAÇÃO RESISTÊNCIA 
ELÉTRICA
A unidade de medida de resistência elétrica é dada
em ohms (Ω).
Basicamente, a resistência surge devido as colisões
e fricção entre os elétrons livres e outros elétrons,
íons e átomos.
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FATORES QUE INFLUENCIAM A
RESISTÊNCIA ELÉTRICADE UM CORPO
� MATERIAL
� o Condutores: Alumínio (Al), cobre (Cu), 
ouro (Au), etc.
� o Isolantes: Madeira (seca), borracha, etc.
CONTINUAÇÃO FATORES QUE INFLUENCIAM A
RESISTÊNCIA ELÉTRICA DE UM CORPO
COMPRIMENTO: 
Quanto mais comprido é o corpo, maior será a 
sua resistência, pois aumenta a quantidade de 
colisões de elétrons.
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CONTINUAÇÃO FATORES QUE INFLUENCIAM A
RESISTÊNCIA ELÉTRICA DE UM CORPO
ÁREA DO CORTE TRANSVERSAL:
Quanto maior a área do corte transversal,
menor será a resistência, pois isso diminui a
quantidade de colisões de elétrons.
SEGUNDA LEI DE OHM
A 2ª lei de Ohm é a equação básica para o cálculo de
resistência elétrica de um corpo.
sendo R a resistividade do material, l o comprimento 
do corpo e A a área do corte transversal. 
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EXERCÍCIO 1 DA SEGUNDA LEI DE OHM
EXERCÍCIO 2 DA SEGUNDA LEI DE OHM
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1ª LEI DE OHM, POTÊNCIA E 
ENERGIA ELÉTRICA
A 1ª lei de Ohm revela como as 3 quantidades
básicas da eletricidade (tensão, corrente e
resistência) se relacionam.
Nota-se que conhecendo duas grandezas da
equação acima pode facilmente se determinar a
terceira grandeza, bastando apenas manipular
algebricamente a equação:
POTÊNCIA ELÉTRICA
A potência é um indicativo da quantidade de
conversão de energia que pode ser realizado em
um certo período de tempo.
A unidade de potência é dada em watts (W).
A potência consumida por um sistema elétrico pode
ser determinada em função dos valores de
corrente, tensão e resistência:
A potência fornecida por uma fonte de tensão é
dado por:
sendo E o valor de tensão da fonte
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ENERGIA ELÉTRICA
A energia elétrica é a capacidade de uma corrente
elétrica realizar trabalho. A principal função da
energia elétrica é a transformação desse tipo de
energia em outros tipos, como, por exemplo, a
energia mecânica e a energia térmica.
A energia elétrica é dada por:
A unidade de medida de energia é joule (J),
entretanto, ao se tratar em energia elétrica é
mais comum mensurá-la em quilowatt-hora
(kWh), sendo a potência P dada em kW e o
intervalo de tempo Dt em h (hora).
EXERCÍCIO 1 - 1ª LEI DE OHM, 
POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA
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EXERCÍCIO 2 - 1ª LEI DE OHM, 
POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA
EXERCÍCIO 3 - 1ª LEI DE OHM, 
POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA
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EXERCÍCIO 4 - 1ª LEI DE OHM, 
POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA
EXERCÍCIO 5 - 1ª LEI DE OHM, 
POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA
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EXERCÍCIO 6 - 1ª LEI DE OHM, 
POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA
CIRCUITO SÉRIE
Um circuito é dito série quando todos os elementos
estão conectados no mesmo ramo, ou seja, a
corrente que flui no circuito é a mesma para
todos os elementos.
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RESISTÊNCIA EQUIVALENTE DE UM
CIRCUITO SÉRIE
Resistência equivalente é igual a associação dos 
resistores R1 e R2.
E um circuito em série a resistência equivalente é 
calculada pela somatória de todas as resistências 
envolvidas:
Req = R1+R2+R3+...Rn
ANÁLISE DE UM CIRCUITO EM SÉRIE
Passos:
1. Descobrir o valor da 
resistência equivalente
2. Calcular a corrente 
fornecida pela fonte
3. Calcular a queda de 
tensão sobre cada resistor 
(em circuitos série a 
corrente que passa pelos 
elementos é a mesma)
4. Calcular a potência 
dissipada em cada resistor
5. Potência fornecida pela 
fonte
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ANÁLISE DE UM CIRCUITO EM SÉRIE
Passos:
1. Descobrir o valor da 
resistência equivalente
2. Calcular a corrente 
fornecida pela fonte
3. Calcular a queda de 
tensão sobre cada resistor 
(em circuitos série a 
corrente que passa pelos 
elementos é a mesma)
4. Calcular a potência 
dissipada em cada resistor
5. Potência fornecida pela 
fonte
ANÁLISE DE UM CIRCUITO EM SÉRIE
Passos:
1. Descobrir o valor da 
resistência equivalente
2. Calcular a corrente 
fornecida pela fonte
3. Calcular a queda de 
tensão sobre cada resistor 
(em circuitos série a 
corrente que passa pelos 
elementos é a mesma)
4. Calcular a potência 
dissipada em cada resistor
5. Potência fornecida pela 
fonte
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ANÁLISE DE UM CIRCUITO EM SÉRIE
Passos:
1. Descobrir o valor da 
resistência equivalente
2. Calcular a corrente 
fornecida pela fonte
3. Calcular a queda de 
tensão sobre cada resistor 
(em circuitos série a 
corrente que passa pelos 
elementos é a mesma)
4. Calcular a potência 
dissipada em cada resistor
5. Potência fornecida pela 
fonte
ANÁLISE DE UM CIRCUITO EM SÉRIE
Passos:
1. Descobrir o valor da 
resistência equivalente
2. Calcular a corrente 
fornecida pela fonte
3. Calcular a queda de 
tensão sobre cada resistor 
(em circuitos série a 
corrente que passa pelos 
elementos é a mesma)
4. Calcular a potência 
dissipada em cada resistor
5. Potência fornecida pela 
fonte
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EXERCÍCIO DE ANÁLISE DE UM CIRCUITO
EM SÉRIE
LEIS DE KIRCHHOFF PARA TENSÕES (LKT)
Considerando um circuito série, a soma de todas as
quedas de tensões nos resistores deve ser igual a
tensão fornecida pela fonte.
Na figura acima observa-se que a soma algébrica 
de V1, V2 e V3 é igual a 20 V, o mesmo valor da 
fonte de tensão do circuito considerado.
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CIRCUITO PARALELO
Dois ou mais elementos, ramos ou circuitos estão
ligados em paralelo quando possuem dois pontos
em comum.
Em um circuito com resistores conectados em
paralelo, a resistência equivalente é calculada
por:
CONTINUAÇÃO CIRCUITO PARALELO
Fórmula simplificada para calcular associação em
paralelo entre apenas duas resistências
(diferentes entre si):
Fórmula simplificada para calcular associação em
paralelo entre apenas duas resistências (iguais
entre si):
sendo n a quantidade de resistência iguais.
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ANÁLISE DE CIRCUITOS EM PARALELO
Etapas:
1-Descobrir o valor da
resistência equivalente.
2-Calcular a corrente
fornecida pela fonte.
3-Calcular a corrente elétrica
que passa por cada resistor.
4-Calcular a potência
dissipada em cada resistor
e a potência fornecida pela
fonte.
ANÁLISE DE CIRCUITOS EM PARALELO
Etapas:
1-Descobrir o valor da
resistência equivalente.
2-Calcular a corrente
fornecida pela fonte.
3-Calcular a corrente elétrica
que passa por cada resistor.
4-Calcular a potência
dissipada em cada resistor
e a potência fornecida pela
fonte.
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ANÁLISE DE CIRCUITOS EM PARALELO
Etapas:
1-Descobrir o valor da
resistência equivalente.
2-Calcular a corrente
fornecida pela fonte.
3-Calcular a corrente elétrica
que passa por cada resistor.
4-Calcular a potência
dissipada em cada resistor
e a potência fornecida pela
fonte.
ANÁLISE DE CIRCUITOS EM PARALELO
Etapas:
1-Descobrir o valor da
resistência equivalente.
2-Calcular a corrente
fornecida pela fonte.
3-Calcular a corrente elétrica
que passa por cada resistor.
4-Calcular a potência
dissipada em cada resistor
e a potência fornecida pela
fonte.
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LEI DE KIRCHHOFF PARA A CORRENTE
A soma algébrica das correntes que entram e saem
de uma região, sistema ou nó é igual a zero.
Ao se considerar um nó do circuito, a somatória das
correntes que entram nesse nó deve ser igual a
somatória das correntes que deixam esse mesmo
nó. Observa-se na Figura que a corrente
fornecida pela fonte (4,5 A) é igual a somatória
das correntes I1 e I2.
CIRCUITO MISTO
Contém componentes ligados em série e em paralelo.
Passos para o Cálculo pelo Método de redução e retorno:
1. Reduzir o circuito a um único componente
equivalente ligado à fonte
2. Determinar a corrente fornecida pela fonte
3. Repetir o processo no sentido inverso até chegar no
valor da grandeza desconhecida.
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CÁLCULODO CIRCUITO MISTO
Passos:
1. Reduzir o circuito a
um único
componente
equivalente ligado à
fonte
2. Determinar a
corrente fornecida
pela fonte
3. Calcular a tensão
da associação em
paralelo
4. Calcular a corrente
de cada um dos
resistores em
paralelo
CÁLCULO DO CIRCUITO MISTO
4Ω
Passos:
1. Reduzir o circuito a
um único
componente
equivalente ligado à
fonte
2. Determinar a
corrente fornecida
pela fonte
3. Calcular a tensão
da associação em
paralelo
4. Calcular a corrente
de cada um dos
resistores em
paralelo
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CÁLCULO DO CIRCUITO MISTO
4Ω
Passos:
1. Reduzir o circuito a
um único
componente
equivalente ligado à
fonte
2. Determinar a
corrente fornecida
pela fonte
3. Calcular a tensão
da associação em
paralelo
4. Calcular a corrente
de cada um dos
resistores em
paralelo
CÁLCULO DO CIRCUITO MISTO
Passos:
1. Reduzir o circuito a
um único
componente
equivalente ligado à
fonte
2. Determinar a
corrente fornecida
pela fonte
3. Calcular a tensão
da associação em
paralelo
4. Calcular a corrente
de cada um dos
resistores em
paralelo
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CÁLCULO DO CIRCUITO MISTO
Passos:
1. Reduzir o circuito a
um único
componente
equivalente ligado à
fonte
2. Determinar a
corrente fornecida
pela fonte
3. Calcular a tensão
da associação em
paralelo
4. Calcular a corrente
de cada um dos
resistores em
paralelo
CÁLCULO DO CIRCUITO MISTO
Passos:
1. Reduzir o circuito a
um único
componente
equivalente ligado à
fonte
2. Determinar a
corrente fornecida
pela fonte
3. Calcular a tensão
da associação em
paralelo
4. Calcular a corrente
de cada um dos
resistores em
paralelo
9mA
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EXERCÍCIO 1
EXERCÍCIO 2
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EXERCÍCIO 3
TENSÃO CONTÍNUA E ALTERNADA
Geradores e Receptores
Definicao de Gerador
Gerador e um dispositivo capaz de criar e manter uma d.d.p.
entre dois pontos de um circuito. E essa d.d.p. que permite o
movimento de cargas eletricas que constituem a corrente
eletrica. Para “transportar” uma carga de um ponto a outro, o
gerador realiza um trabalho sobre ela. A razao entre o
trabalho realizado e a carga transportada mede a capacidade
do gerador de levar cargas dos potenciais mais baixos para
potenciais mais altos. Essa razao e a Forca Eletromotriz
(fem) do gerador representado pela letra “E”. Assim:
� A forca eletromotriz do gerador e sempre constante, pois ela 
não depende da corrente eletrica que atravessa.
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CORRENTE OU TENSÃO CONTÍNUA
CORRENTE OU TENSÃO ALTERNADA
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