Proteção de Instalações Elétricas Industriais

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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 
INDUSTRIAIS 
AULA 5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Juliano de Mello 
 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Após algumas aulas, com certeza já assimilamos que são muito 
importantes os aspectos que descrevemos até agora, como: distribuição de 
energia, iluminação, motores elétricos e automação de processos (que será vista 
em aulas futuras). 
Entretanto, é de extrema importância proteger esses equipamentos. São 
vários os problemas que podem causar danos aos equipamentos no chão de 
fábrica, sobre tensão, sobre corrente ou interferências externas, como IEM 
(interferência eletromagnética), ou seja, além do sistema que controla essas 
cargas, devemos dimensionar o sistema de proteção do nosso circuito elétrico e 
estender a proteção às pessoas que operam esses determinados circuitos. 
Nesta aula, falaremos sobre os seguintes assuntos: proteção e controle 
de cargas, conceitos para proteção de instalações elétricas, fusíveis, disjuntores 
e dispositivo diferencial residual. Bons estudos. 
TEMA 1 – PROTEÇÃO E CONTROLE DE CARGAS 
As principais premissas do controle de um motor elétrico são: 
 Partida: um motor começa a se movimentar quando o momento de carga 
a ser vencido for menor do que seu conjugado de partida. 
 Parada: em vários tipos de aplicações há a imposição de uma 
desaceleração do motor de forma rápida. No momento que o motor é 
desligado da energia, pode-se utilizar um dispositivo de inversão de 
rotação com o motor ainda rodando. 
 Sentido de rotação: a maioria dos motores elétricos podem ser utilizados 
nos dois sentidos de rotação dependendo apenas de um controle 
adequado. 
 Regulagem da velocidade: excetuando-se os motores universais, os 
motores de corrente alternada são maquinas de velocidade constante, 
porém há a possibilidade de religarmos os enrolamentos do estator de um 
motor de indução de tal jeito duplicando o número de polos e desta forma 
reduzindo a velocidade à metade. Nesse momento, os estatores podem 
ser criados com duas bobinas independentes, projetados para o número 
de polos que se acha necessário, obtendo assim, por meio de polos 
 
 
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reversíveis e com número reduzido de conexões, variação da velocidade 
síncrona do motor. 
Cada um desses enrolamentos pode então ser acoplado de forma a 
possibilitar duas velocidades, na razão de 2:1, obtendo-se assim quatro 
velocidades síncronas independentes; contudo, não poderão proporcionar 
quaisquer velocidades intermediárias. 
No caso de motores de indução em que o rotor é bobinado temos a 
possibilidade de obter qualquer velocidade desde parado até a velocidade de 
sincronismo da rede mediante a alteração de uma simples resistência acoplada 
ao bobinado do rotor. 
Outra técnica de regulagem de velocidade nos motores de corrente 
alternada é a qual permite obter no eixo uma velocidade que pode ir desde 
parado até duas vezes a velocidade nominal, é a decalagem das escovas 
(mudança de posição das escovas). 
Outro método de controle de velocidade nos motores de indução é através 
do uso de um inversor de frequência, o qual possibilita o controle do motor CA 
variando a frequência. Na Figura 1 vemos um exemplo de inversor de frequência. 
Nos motores de corrente contínua, a velocidade pode ser regulada pela conexão 
de um reostato no circuito de campo, para proporcionar ajustes no fluxo. 
Figura 1 – Inversor de frequência da WEG 
 
Fonte: <http://www.weg.net/catalog/weg/BR/pt/Automa%C3%A7%C3%A3o-e-Controle-
Industrial/Drives/Inversores-de-Frequ%C3%AAncia/OEM-Uso-Geral-e-Sistemas/Inversor-de-
Frequ%C3%AAncia-CFW11/INVERSOR-BRCFW110002B2OWZ/p/13285447> 
 
 
 
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Proteção mecânica 
Os motores têm a necessidade de serem protegidos tanto para a proteção 
do operador como contra influências danosas externas para o próprio motor, 
sendo de extrema importância satisfazer as premissas de segurança, prevenção 
de acidentes e incêndios. 
A carcaça do motor tem a função de fixação no lugar de trabalho conforme 
as condições ambientais onde será fixada. 
A primeira proteção que devemos levar em consideração é o motor 
necessitar ser a prova de pingos e respingos, ou seja, todas as partes rotativas, 
ou sob tensão, devem estar protegidas contra água gotejante de todas as 
direções, não permitindo a entrada indireta ou direta de gotas ou partículas de 
líquidos ou objetos sólidos que se derramem ou incidam sobre o motor. 
A segunda proteção significativa é o motor totalmente fechado que é de 
tal forma construído que não há comutação entre o meio externo com o interno. 
Esses motores podem ter refrigeração interna, dependendo do uso. 
Já terceira proteção que podemos levar em consideração é o motor a 
prova de explosão que são idealizados para operar em ambientes cheios de 
gases e poeiras, que são susceptíveis ao perigo de inflamação. Esses motores 
não podem gerar faíscas nem aquecimento elevado. 
Proteção elétrica: Qualquer motor tem a possibilidade de sofrer variações 
no quesito elétrico. Existe, portanto, uma necessidade de protegê-lo. Na maioria 
das vezes, as proteções principais são contra: curto-circuito, sobrecarga, baixa 
tensão, fase aberta, reversão de fase, defeitos internos, entre outros. 
Na indústria você verá vários tipos de maquinas e processos que serão 
controlados por comandos elétricos. Na figura 2, temos o exemplo de painel 
elétrico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 2 – Painel elétrico 
 
Fonte: <http://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/eletricidade-e-eletronica/twe-
montagens/produtos/energia_e_meio_ambiente/painel-eletrico-industrial> 
Dentro do painel elétrico estão localizados os elementos de um circuito de 
acionamento e proteção dos motores elétricos, mas antes devemos analisar as 
premissas de um painel elétrico, que são: proteger o operador e propiciar uma 
lógica de comando. 
Começando nossa análise do ponto de vista da proteção do operador, 
existe uma sequência global dos componentes necessários à partida e à 
manobra de motores. Essa sequência é exemplificada na Figura 3. Nessa 
sequência, podemos identificar os seguintes elementos: 
 Seccionamento: é extremamente importante que este componente seja 
operado sem carga. Ele é normalmente acionado na manutenção e na 
verificação do circuito. 
 Proteção contra correntes de curto-circuito: destina-se a proteção dos 
condutores do circuito terminal. 
 Proteção contra correntes de sobrecarga: para proteger as bobinas do 
enrolamento do motor. 
 Dispositivos de manobra: destinam-se a ligar e desligar o motor de forma 
segura, ou seja, sem que haja o contato do operador no circuito de 
potência, onde circula a maior corrente. 
 
 
 
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Figura 3 – Sequência genérica para o acionamento de um motor 
 
Fonte: https://docente.ifrn.edu.br/heliopinheiro/Disciplinas/maquinas-e-acionamentos-eletricos-
ii/apostila-basica 
TEMA 2 – CONCEITOS PARA PROTEÇÃO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 
Dentro do painel elétrico, que pode estar dentro ou fora da máquina que 
vai ser controlada, existem vários componentes que devem ser conhecidos não 
só de proteção, mas sim de manobra. Num circuito elétrico é que via de regra 
temos a divisão deste mesmo circuito em circuito de comando e circuito de 
potência possibilitando em primeiro lugar a segurança do operador e, em 
segundo lugar, a automação do circuito. 
A seguir conheceremos vários conceitos sobre esses componentes de 
segurança e manobra. 
Em comandos elétricos, vamos trabalhar muito com um componente que 
é o contato. A partir desse elemento é que se forma toda a lógica de um circuito, 
e também através desseelemento se dá a passagem ou não da corrente elétrica. 
São dois tipos básicos: 
 Contato normalmente aberto (NA): não há o fluxo de corrente elétrica 
na posição inicial ou também chamada de repouso, conforme descrito na 
figura 4a. 
 Contato normalmente fechado (NF): há o fluxo de corrente elétrica na 
posição inicial. Esse tipo de contato está exemplificado na figura 4b. Se 
 
 
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usarmos esse contato para acionar uma carga sem ligar o circuito, ele 
estará acionado. 
Figura 4 – Representação dos contatos NA e NF 
 
Fonte: <https://docente.ifrn.edu.br/heliopinheiro/Disciplinas/maquinas-e-acionamentos-eletricos-
ii/apostila-basica> 
Depois que vimos os conceitos dos contatos, agora veremos os conceitos 
sobre os outros elementos que compõem um painel elétrico que proporciona 
segurança ao manipulador da máquina e também dita a lógica a ser seguida pela 
automação da máquina. 
 Botoeira ou botão de comando: podemos pensar que ligar um motor 
elétrico seja a mesma coisa que ligar um interruptor em nossa casa, mas 
não funciona assim. No caso, é usada uma botoeira, conforme figura 5, 
que, quando acionada, liga o circuito, mas volta para a posição inicial por 
motivo de segurança. Na maioria das vezes, uma botoeira tem dois 
contatos, um aberto e um fechado (podendo ter mais), como mostra na 
figura 5a. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 5 – Esquema de uma botoeira (a); exemplos de botoeira (b) 
 
Fonte: <https://docente.ifrn.edu.br/heliopinheiro/Disciplinas/maquinas-e-acionamentos-eletricos-
ii/apostila-basica> 
 Relés: os relés são componentes extremadamente importantes na 
manobra de cargas elétricas, permitindo a combinação de lógicas, bem 
como a separação dos circuitos de força e de comando. Na figura 6a, 
temos o esquemático de um relé. Nos pinos (1) e (2) temos a alimentação 
do relé, que é feita através de um circuito qualquer, e os pinos (3), (4) e 
(5), que são os contatos aberto e fechado que devemos ligar na carga que 
queremos controlar. Note que o relé é magnético, o que significa que se 
um lado entrar em curto, o outro não é afetado, uma grande vantagem 
desse componente. Na figura 6b temos um exemplo prático de relé. 
Figura 6 – Esquemático de um relé (a) – exemplo de um relé auxiliar 
 
Fonte: https://docente.ifrn.edu.br/heliopinheiro/Disciplinas/maquinas-e-acionamentos-eletricos-
ii/apostila-basica 
 
 
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Existem também relés de tempo, que são componentes que temporizam 
alguma ação. Contatores são componentes acionados de forma 
eletromagnética, concebidos para ligarem e desligarem com alta frequência. 
Como pode ser observado na figura 7, o contator consiste basicamente de um 
núcleo magnético (bipartido, uma parte móvel e a outra fixa) e uma bobina que, 
quando alimentada por um circuito elétrico, forma um campo magnético, o qual 
se concentrando na parte fixa do núcleo atrai a parte móvel. 
Quando não circula corrente pela bobina de excitação, essa parte do 
núcleo é repelida por ação de molas. Contatos elétricos são distribuídos 
solidariamente a esta parte móvel do núcleo, constituindo um conjunto de 
contatos móveis. Solidário à carcaça do contator existe um conjunto de contatos 
fixos. Cada jogo de contatos fixos e móveis pode ser do tipo normalmente aberto 
(NA) ou normalmente fechados (NF). 
Figura 7 – Diagrama esquemático de um contator com 2 terminais NA e um NF 
 
Fonte: https://docente.ifrn.edu.br/heliopinheiro/Disciplinas/maquinas-e-acionamentos-eletricos-
ii/apostila-basica 
TEMA 3 – FUSÍVEIS 
Em certos dias chuvosos podemos ter muita incidência de raios, que 
podem ser prejudiciais às instalações elétricas, mas esse é somente um dos 
motivos que podem gerar sobrecarga em equipamentos elétricos. Por isso, a 
 
 
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importância dos itens de segurança em uma instalação elétrica ou até mesmo 
num determinado equipamento. 
Um dos dispositivos mais usados para proteger equipamentos eletrônicos 
e maquinas automatizadas é o fusível – veja vários exemplos de fusível na figura 
8. 
Figura 8 – Exemplos de fusível 
 
Fonte: <https://www.sabereletrica.com.br/tipos-de-fusiveis/> 
 Os fusíveis são construídos com um involucro isolante, mas que 
internamente possui um elo fusível, ou seja, um fio de chumbo ou de cobre 
recoberto por zinco. Esse elo calculado de forma sistemática se rompe se passar 
uma corrente maior, desconectando a energia elétrica do circuito. 
Com o elo queimado, os fusíveis queimam, o equipamento ou circuito 
elétrico, por sua vez, fica aberto e deixa de funcionar. Por consequência, a 
função principal dos fusíveis é a proteção da instalação elétrica de uma casa ou 
de várias na indústria atuando como um interruptor de segurança. Sem ele, é 
bem provável que um circuito sobrecarregado danifique um aparelho elétrico ou 
até provoque um incêndio. 
 
 
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Os circuitos devem ser equipados com fusíveis cujos valores máximos de 
corrente elétrica sejam menores que os valores tolerados pelos fios da 
instalação. 
 Existem fusíveis de efeito rápido que são usados em circuitos que não 
possuem considerável variação de corrente entre a ligação do circuito no 
equipamento e seu funcionamento normal, ou seja, quando acionamos o 
equipamento, ele não gera um pico de corrente alta, por exemplo: luminárias, 
fornos etc. Já existem fusíveis de tipo chamado de efeito retardado, que são 
utilizados em circuitos em que as correntes na partida alcança valores superiores 
aos da corrente normal de funcionamento ou em circuitos que tenham 
sobrecarga por pequenos períodos, como motores elétricos e cargas capacitivas 
em geral. 
Por último, os de efeito ultrarrápido são apropriados para instalações 
industriais na proteção de semicondutores, tiristores, GTO’S e diodos 
(equipamentos com circuitos eletrônicos) que precisam de corte rápido em caso 
de curto para não danificar esses circuitos eletrônicos 
A grande desvantagem do fusível é que quando há queima do elo, temos 
que substituir o componente por outro, porque o fusível fica inutilizado. 
 
Precauções a serem tomadas nas substituições de fusíveis: 
 De forma alguma utilize um fusível com capacidade superior ao que foi 
especificado para a instalação nem que seja por um curto período. 
 Na falta do fusível, no momento da troca, não faça nenhum tipo de ajuste 
técnico colocando moedas ou pedaços de sucata supondo que não terá 
problemas. 
 No lugar do fusível queimado, pode ser colocado um de menor 
capacidade de corrente em vez de tentar o que foi descrito no item 
anterior. 
 Se o rompimento do fusível é frequente e se deu por sobrecarga, faça um 
levantamento de carga do circuito, que pode ser recalculado para 
redimensioná-lo. 
 Se a causa do rompimento for um curto-circuito, realize o reparo na 
instalação ou no equipamento antes de substituir o fusível. 
 
 
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TEMA 4 – DISJUNTORES 
Os disjuntores são componentes elétricos muito úteis. As pessoas que 
não estão familiarizadas chamam os disjuntores de “chaves”, que são usadas 
para ligar e desligar o padrão de energia da casa, ou mesmo chaves de 
segurança dentro dos painéis e quadros de distribuição. 
Um disjuntor tem a função de proteger o circuito no caso de uma 
sobrecarga ou de um curto-circuito. Você deve estar se lembrando do fusível, ou 
seja, qual é a diferença de se usar um disjuntor e um fusível? A primeira diferença 
é que um fusível vai se danificar se a corrente ultrapassar o limite dele; já o 
disjuntor somente se desarma e, depois de frio, arma-se novamente e volta a 
poder ser usado. A outra diferença é que não podemos colocar um disjuntor em 
todos os equipamentos: em umafonte de computador, que deve ter os 
componentes mais reduzidos possível, deve ser usado um fusível. 
Os disjuntores são componentes termomagnéticos para a proteção de 
instalações e equipamentos elétricos contra curto-circuitos e sobrecargas. Eles 
são equipados com um disparador térmico que chamamos de bimetálico, o qual 
atua nas situações de sobrecarga, e com um disparador eletromagnético que 
atua nos casos de curto-circuito. 
Na figura 9, temos o esquemático desse componente. 
Figura 9 – Esquemático do disjuntor 
 
Fonte: <https://docente.ifrn.edu.br/heliopinheiro/Disciplinas/maquinas-e-acionamentos-eletricos-
ii/apostila-basica> 
 
 
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Os dois sistemas são ajustados individualmente para valores adequados 
à proteção de cargas especificas, quais sejam: pequenos motores, circuitos de 
comando, entre outros. 
Devido a um dispositivo de corte ultrarrápido, a separação dos contatos 
efetua-se em menos de 1 ms. O arco elétrico é fortemente reduzido por câmaras 
de extinção de construção especial onde se interrompe a corrente de curto-
circuito alternada antes de sua passagem pelo zero. 
Os contatos são construídos com o emprego de ligas especiais à base de 
prata, o que oferece uma elevada segurança contra a colagem dos contatos e 
uma elevada durabilidade elétrica. O disjuntor precisa ser especificado através 
de algumas grandezas bem definidas, tais como: tensão de isolamento, tensão 
nominal, corrente nominal, capacidade de interrupção e tipo de acionamento. 
Na figura 10 temos um disjuntor tripolar, o que significa que ele protege 
três fases. 
Figura 10 – Disjuntor tripolar 
 
Fonte: 
<http://www.elfanet.com.br/site/component/virtuemart/?page=shop.product_details&flypage=&p
roduct_id=103&category_id=82> 
Assim como o fusível, o disjuntor precisa ser bem dimensionado: se 
dimensionado abaixo da corrente que passa por ele, o disjuntor vai desarmar 
sempre; se dimensionado muito a mais, ele nunca desarmará e poderá deixar 
pegar fogo na instalação elétrica a que estiver conectado. 
 
 
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Na tabela a seguir, podemos analisar e ver a tensão de trabalho, a 
potência do chuveiro, qual fio deve ser usado para essa instalação e, por fim, 
temos o disjuntor que deverá ser acoplado a esse circuito do chuveiro. 
Tabela 1 – Disjuntores para chuveiro 
 
 
Vamos ver um exemplo: temos a primeira linha onde a tensão do chuveiro 
é 127V e a potência é de 2500W. 
A fórmula da corrente é: 
 
𝐼 =
𝑃
𝑉
=
2500𝑊
127𝑉
= 19,68𝐴 
 
Como a corrente deu 19,68, escolhe-se um disjuntor de 25A como uma 
tolerância adotada em conjunto com o valor comercial do disjuntor, que resulta 
em 25A. 
TEMA 5 – DISPOSITIVO DIFERENCIAL RESIDUAL 
O disjuntor diferencial residual (DR) é um componente que detecta fugas 
de corrente. Imagine um vazamento de agua: acontece de forma similar. A causa 
mais provável é um tipo de curto-circuito que pode ser provocado por qualquer 
 
 
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isolação que não seja feita de forma adequada, conexões malfeitas, material 
antigo ou desgastado ou até mesmo condutores que perderam sua isolação. 
Para identificar uma fuga de corrente, podem ser seguidos os estes 
passos: 
 Tirar os equipamentos das suas respectivas tomadas (alguns 
equipamentos têm a função stand by) e desligar todas as lâmpadas, ou 
seja, verificar se não terá nenhum consumo, por menor que seja. 
 Verificar se o disco do medidor de energia está girando ou, no caso dos 
medidores que atuam de forma digital, se os valores estão se aumentando 
no marcador. 
 Se o medidor acusar consumo, significa que há algo de errado com a 
instalação. 
 Desligue o disjuntor geral e volte a verificar da mesma forma o medidor 
de energia. 
 Se o medidor parar, chega-se à conclusão de que a instalação tem fuga 
de corrente. 
 Se ele não parar, provavelmente o problema está no próprio medidor e a 
concessionária deve ser avisada. 
O disjuntor DR detecta essas fugas e se desarma quando está ocorrendo 
o problema, evitando que uma pessoa leve um choque. A utilização de um DR 
tem suas premissas descritas na NBR 5410, norma em que é mencionado que 
o DR deve ser utilizado em locais com chuveiros e torneiras elétricas, por 
exemplo, tomadas externas ou tomadas internas que alimentam aparelhos na 
parte externa da construção e circuitos que contenham aparelhos energizados. 
A norma diz também que nunca se deve usar um disjuntor geral, uma vez que a 
ideia é dividir as pontas da construção e assim deixar um DR para cada parte da 
casa, ou seja, quando um disjuntor desarmar, fica mais fácil localizar de onde 
vem o problema. 
A investigação da rede elétrica deve ser feita por uma pessoa que seja 
competente e capacitada, pois um descuido pode provocar um choque elétrico. 
Luvas especiais e material isolado, como alicate, chave e até calçado, são itens 
de segurança básicos para o serviço. Para qualquer reparo na fiação, a chave 
de energia daquela área, ou até mesmo a chave geral, deve ser desligada. Toda 
instalação elétrica deve estar protegida por disjuntores. 
 
 
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Na figura 11, temos um exemplo desse tipo de disjuntor. 
Figura 11 – Disjuntor diferencial residual 
 
Fonte: <https://www.sabereletrica.com.br/funcionamento-do-disjuntor-dr/> 
Na figura 12, temos um exemplo desse tipo de disjuntor instalado e 
podemos ver que é simples entender que se o DR desarmar, a instalação elétrica 
dali em diante ficará desconectada. 
Figura 12 – Exemplo de conexão do DR 
 
Fonte: http://www.portaleletricista.com.br/como-se-instala-um-disjuntor-dr-diferencial-residual/ 
 
 
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FINALIZANDO 
Quando planejamos um processo produtivo que se baseia numa máquina 
automatizada ou uma instalação elétrica que nos proverá infraestrutura de 
funcionamento, não se pode esquecer dos parâmetros e características de 
segurança que a instalação exige. 
Nesta aula vimos, os principais componentes que compõem um painel 
elétrico e ainda reforçamos o quesito segurança com os principais componentes 
para esse fim. 
Revise sempre as definições e pesquise um pouco mais sobre essas 
normas mencionadas. Bons estudos. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
SADIKU, M. N. O.; ALEXANDER, C. K. Fundamentos de circuitos elétricos. 
McGraw-Hill, 2013. 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410:2004: 
Instalações Elétricas de Baixa Tensão. Rio de Janeiro, 2010. 
CAVALIN, G.; CERVELIN, S. Instalações elétricas prediais. 10. ed. São Paulo: 
Érica, 2010. 
COTRIM, A. Instalações elétricas. 5. ed. Rio de Janeiro: Prentice Hall, 2014. 
CREDER, H. Instalações elétricas.15. ed. São Paulo: LTC, 2013. 
IOTTO, P. Análise de circuitos elétricos. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 
2003.