Instalações elétricas: circuitos, lâmpadas e projeto residencial

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
ORGANIZAÇÃO:
SAMUEL TAVARES ANSELMO

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SUMÁRIO 1 INTRODUÇÂO À ELETRICIDADE ....................................................................... 05 1.1 Fontes de energia............................................................................................... 08 1.2 O átomo .............................................................................................................. 08
1.3 Cargas elétricas ................................................................................................. 10
1.4 Circuito elétrico ................................................................................................... 10 1.4.1 Circuito ............................................................................................................ 10
1.4.2 Circuito elétrico ................................................................................................ 11
1.4.3 Elementos dos circuitos elétricos .................................................................... 12 1.4.3.1 Fonte geradora de energia elétrica............................................................... 12 1.4.3.2 Aparelho consumidor (carga elétrica) ........................................................... 12 1.4.3.2.1 Trenzinho elétrico ...................................................................................... 13 1.4.3.2.2 Ferro de soldar .......................................................................................... 13 1.4.3.2.3Televisor ..................................................................................................... 13 1.4.3.2.4 Lâmpada ................................................................................................... 13 1.5 Variações do circuito elétrico .............................................................................. 13 1.5.1 Circuito aberto ................................................................................................. 13 1.5.2 Circuito fechado............................................................................................... 14 1.5.3 Circuito desligado ............................................................................................ 14 1.5.4 Circuito desenergizado .................................................................................... 14 1.6 Condutores elétricos, isolantes e semicondutor ................................................. 14 1.6.1 Condutores ...................................................................................................... 14
1.6.2 Isolantes .......................................................................................................... 15
1.6.3 Semicondutores............................................................................................... 15 1.7 Aplicação do condutor elétrico ........................................................................... 16 1.8 Função do condutor............................................................................................ 17
1.9 Potência elétrica ................................................................................................. 17
22 EEMMEENNDDAASS OOUU CCOONNEEXXÕÕEESS EEMM IINNSSTTAALLAAÇÇÕÕEESS EELLÉÉTTRRIICCAASS .................................................... 2211 2.1 Emenda de fios .................................................................................................. 22 2.2 Tabelas de fios e cabos ...................................................................................... 23 2.3 Isolamento dos condutores ................................................................................ 24

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2.3.1 Fita isolante ..................................................................................................... 24 2.3.2 Isolação elétrica............................................................................................... 24 2.3.3 Conectores ...................................................................................................... 25 2.3.4 Corrente de fuga.............................................................................................. 25 2.4 Solução em conexão .......................................................................................... 25
33 SSÍÍMMBBOOLLOOSS GGRRÁÁFFIICCOOSS PPAARRAA IINNSSTTAALLAAÇÇÕÕEESS EELLÉÉTTRRIICCAASS ........................................................ 2266 3.1 Simbologia de instalações elétricas.................................................................... 26
44 CCOONNDDUUTTOORREESS EELLÉÉTTRRIICCOOSS .............................................................................................................................................................. 3311
55 UUTTIILLIIZZAAÇÇÃÃOO DDEE EESSQQUUEEMMAASS .......................................................................................................................................................... 3333 5.1 Esquemas .......................................................................................................... 33 5.2 Esquema multifilar .............................................................................................. 34 5.3 Esquema unifilar ................................................................................................. 34 5.4 Esquema funcional ............................................................................................. 35 5.5 Representações gráficas das instalações elétricas ............................................ 35 5.6 Esquemas de ligações mais utilizados ............................................................... 36
66 LLUUMMIINNOOTTÉÉCCNNIICCAA ................................................................................................................................................................................................ 4422 6.1 Histórico das lâmpadas ...................................................................................... 42 6.2 Conceitos e grandezas fundamentais ................................................................ 43 6.3 Conceitos ........................................................................................................... 43 6.3.1 Definição da luz ............................................................................................... 44 6.3.2 Radiação (energia radiante) ............................................................................ 44 6.3.3 Fluxo luminoso ................................................................................................ 45 6.3.4 Eficiência luminosa (Watt/ Lumem) ................................................................. 45 6.3.5 Intensidade luminosa (I) .................................................................................. 45 6.3.6 Iluminamento (E) ............................................................................................. 46 6.3.7 Lâmpadas ........................................................................................................ 47 6.3.8 Iluminação ....................................................................................................... 48
77 IINNIICCIIAAÇÇÃÃOO DDEE PPRROOJJEETTOO EELLÉÉTTRRIICCOO RREESSIIDDEENNCCIIAALL .............................................................................. 4499

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7.1 Medidor de energia elétrica ................................................................................ 60 7.1.1 Leitura do medidor de energia ......................................................................... 60 7.1.1.1 Unidade consumidora ................................................................................... 61 7.1.1.2 Classe de consumo ...................................................................................... 61 7.1.1.3 kWh (quilowatt-hora) .................................................................................... 61 7.1.1.4 Consumo de energia .................................................................................... 61 7.1.1.5 Tarifa de energia .......................................................................................... 62 7.1.1.6 Eficiência energética ou eficiência luminosa ................................................ 62
7.2 PPoossiicciioonnaammeennttoo ddooss ppoonnttooss ddee iilluummiinnaaççããoo ee ttoommaaddaass ((TTUUGG ee TTUUEE)) .................................. 6644 7.3 O uso dos dispositivos DR ................................................................................. 68 7.4 Disjuntor termomagnético ................................................................................... 70 7.4.1 Características técnicas – disjuntor ................................................................. 72 7.4.1.1 Corrente nominal (In) .................................................................................... 72 7.4.1.2 Corrente convencional de não atuação (Int) ................................................. 73 7.4.1.3 Corrente convencional de atuação (It)(I2) .................................................... 73 7.4.1.4 Tempo convencional .................................................................................... 73 7.4.1.5 Temperatura de calibração ........................................................................... 73 7.4.1.6 Curvas de disparo ........................................................................................ 73 7.4.1.7 Capacidade de interrupção (Icn) .................................................................. 74 7.4.1.8 Normas técnicas ........................................................................................... 74 7.4.1.9 Especificação ............................................................................................... 74 7.5 Definições ........................................................................................................... 75 7.5.1 Corrente nominal ............................................................................................. 75 7.5.1.1 Sobrecorrente ............................................................................................... 75 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 79

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1 INTRODUÇÂO A ELETRICIDADE De acordo com o dicionário Michaelis, eletricidade é uma forma de energia natural, ligada aos elétrons que se manifesta por atrações e repulsões, e fenômenos luminosos, químicos e mecânicos. Existe em estado potencial (eletricidade estática) como carga (tensão), ou em forma cinética (eletricidade dinâmica) como corrente. Vamos falar um pouco a respeito da eletricidade: Figura 01 – Utilização da energia elétrica 1 Você já parou para pensar que está cercado de eletricidade por todos os lados?

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Figura 02 – Utilização da energia elétrica 2 Figura 03 – Utilização da energia elétrica 3 Pois é! Estamos tão acostumados com a energia elétrica que nem percebemos que ela existe.

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Figura 04 – Utilização da energia elétrica 4 Na realidade a eletricidade é invisível, o que percebemos são seus efeitos, como: Figura 05 – Transformação da eletricidade

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1.1 Fontes de energia
A energia elétrica é uma forma secundária de energia, apresentando poucas possibilidades de aplicação direta. Porém, ela é uma forma intermediária muito importante devido a sua facilidade de transporte, bem como suas possibilidades de conversão. Entre todas as possibilidades de transformação, a forma eletromecânica desempenha um papel de grande importância. Ver figura 06 abaixo. Mais de 99% da produção de energia elétrica resulta da conversão energia mecânica em elétrica. A conversão eletromecânica desempenha um importante papel em nossa vida: tração ferroviária ou urbana, máquinas ferramentas, aparelhos domésticos, etc. Os atributos de rendimento de conversão, “maleabilidade” e ausência de poluição são os elementos que fazem da energia elétrica um produto muito difundido. Figura 06 – Formas de conversão de energia 1.2 O átomo É a menor porção de um elemento. Nos primórdios da física, realmente pensou-se que o átomo não fosse divisível, mas a física moderna mostrou que o ele é formado por um número enorme de partículas. Dentre as quais podemos destacar:

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elétron – parte do átomo que se convencionou possuir carga elétrica negativa (-); próton – parte do átomo que se convencionou possuir carga elétrica positiva (+); nêutron – parte do átomo que se convencionou não possuir carga elétrica (carga total neutra).
Essas partículas ou cargas estão dispostas da seguinte forma: prótons e nêutrons – no núcleo; elétrons – movimento de rotação ao redor do núcleo, em órbitas concêntricas. Ao redor do núcleo é translação, ao redor de si mesmo é rotação (spin).
Figura 07 - Figura atômica de um elemento Um átomo sem carga elétrica é chamado de átomo balanceado (carga total neutra). Caso contrário, numa situação instável, ele é chamado de átomo desbalanceado ou íon: íon positivo – átomo que perdeu elétrons, logo há mais cargas positivas (p); íon negativo – átomo que ganhou elétrons, logo há mais cargas negativas (e).

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1.3 Cargas elétricas
Lei das cargas: cargas de mesmo nome (sinal) se repelem, cargas de
nomes (sinais) contrários se atraem.
De acordo com a Lei das Cargas, qualquer carga tem energia potencial
para realizar o trabalho de mover outra carga, seja por atração, seja por repulsão.
Figura 08 – Princípio da atração e repulsão.
Como unidade de carga, utilizaremos o Coulomb [C]. Um Coulomb é a
carga devida à aproximadamente 628x1016 elétrons.
2
1 2
d
q .q
F k (1.1)
A equação (1.1) representa o módulo da força elétrica (Lei de Coulomb)
em Newton [N], onde k é a constante que depende do meio e d é a distância entre
as cargas em metros [m]. Os sentidos das forças de atração e repulsão estão
representados na figura 08.
1.4 Circuito elétrico
1.4.1 Circuito
É todo percurso que representa um caminho fechado. Vamos
acompanhar o percurso da corrente elétrica ao ligar um aparelho?

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Para facilitar, vamos observar um “rádio de pilha” aberto, para você ver o caminho por onde passa a corrente.
AAggoorraa ssee oobbsseerrvvaa oo ppeerrccuurrssoo ddaa ccoorrrreennttee eemm uummaa llaanntteerrnnaa::
Note que a corrente tem que percorrer o mesmo caminho, continuamente. É um caminho fechado; é um circuito elétrico. 1.4.2 Circuito elétrico É um caminho fechado por condutores elétricos ligando uma carga elétrica a uma fonte geradora (pilhas). No exemplo da lanterna, você pode observar os diversos componentes do circuito elétrico: 1 - fonte geradora de eletricidade, pilha; 2 - aparelho consumidor de energia (carga elétrica), lâmpada;

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3 - condutores, tira de latão. 1.4.3 Elementos dos circuitos elétricos 1.4.3.1 Fonte geradora de energia elétrica É a que gera ou produz Energia Elétrica, a partir de outro tipo de energia. A pilha da lanterna, a bateria do automóvel, um gerador ou uma usina hidrelétrica são fontes geradoras de energia. Pilha Bateria Gerador 1.4.3.2 Aparelho consumidor (carga elétrica) Aparelho consumidor é o elemento do circuito que emprega a energia elétrica para realizar trabalho. A função do aparelho consumidor no circuito é transformar a energia elétrica em outro tipo de energia. Estamos nos referindo a alguns tipos de Consumidores Elétricos. Eles utilizam a energia elétrica para realizar trabalhos diversos; ou seja, eles transformam a energia elétrica, recebida da fonte geradora, em outro tipo de energia.

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1.4.3.2.1 Trenzinho elétrico Transforma a energia elétrica em energia mecânica (imprime movimento). 1.4.3.2.2 Ferro de soldar Transforma a energia elétrica em energia térmica (gera calor). 1.4.3.2.3Televisor Transforma a energia elétrica em energia luminosa e sonora (gera sons e imagens). 1.4.3.2.4 Lâmpada Transforma a energia elétrica em energia luminosa e energia térmica (gera luz e calor). 1.5 Variações do circuito elétrico 1.5.1 Circuito aberto É o que não tem continuidade; onde o consumidor não funciona.

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1.5.2 Circuito fechado É o circuito que tem continuidade. Por ele a corrente pode circular. 1.5.3 Circuito desligado É aquele em que o dispositivo de manobra está na posição desligado. 1.5.4 Circuito desenergizado É aquele em que a fonte geradora está desconectada do circuito ou não funciona. 1.6 Condutores elétricos, isolantes e semicondutores 1.6.1 Condutores São os materiais que permitem o fluxo de elétrons. Possuem ALTA condutividade e BAIXA resistência ao movimento dos elétrons. Exemplos: metais (prata, cobre, alumínio e demais metais);

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soluções salinas, ácidas e bases são condutores eletrolíticos; o ar e vários gases quando mantidos em condições especiais de pressão.
1.6.2 Isolantes
São os materiais que NÃO permitem o fluxo de elétrons. Possuem BAIXA condutividade e ALTA resistência ao movimento dos elétrons. Exemplos:
bastão de vidro, borracha, plástico, madeira, etc.
1.6.3 Semicondutores São materiais básicos utilizados nas construções de dispositivos eletrônicos semicondutores, não é um bom condutor, nem um bom isolante. Comparem no quadro abaixo vários materiais classificados quanto à condutividade: Tabela 01 - Classificação dos materiais pela condutividade elétrica O silício e o germânio, pertencentes ao grupo IV da tabela periódica, são muito utilizados na construção de dispositivos eletrônicos.

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O silício é o mais utilizado devido as suas características serem melhores em comparação ao germânio e também por ser mais abundante no território terrestre.
III
IV
V
B
C
N
Al
Si
O
Ga
Ge
As
In
Sn
Sb
Tabela 02 – Localização na tabela periódica dos elementos semicondutores
Em comparação com os metais ou com os isolantes, as propriedades elétricas dos semicondutores são afetadas por variação de temperatura, exposição à luz e acréscimos de impurezas. 1.7 Aplicação do condutor elétrico Observe as ilustrações abaixo: O condutor elétrico faz a ligação entre o consumidor e a fonte geradora, permitindo a circulação da corrente. Cada tipo de condutor pode ser preparado com características variadas, dependendo de sua aplicação. Podem ser rígidas ou flexíveis, isolados ou não, com proteção adicional (além da isolação) ou outras características.

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Rede externa: condutor elétrico rígido, Furadeira: condutor elétrico com ou sem proteção. flexível, com adicional. Ferro elétrico: condutor elétrico flexível, com isolação de plástico e proteção térmica. Como você vê, cada aplicação exige tipos diferentes de condutores elétricos. Mas sua função no circuito será sempre a mesma. 1.8 Função do condutor O condutor liga os demais componentes do circuito elétrico, conduzindo a corrente: da fonte ao consumidor e de retorno à fonte.
1.9 Potência elétrica
É o resultado do trabalho produzido pela energia elétrica num intervalo de tempo. A potência elétrica é determinada pelo produto da tensão e pela corrente fornecida por um gerador (potência fornecida) ou o produto das mesmas em um receptor (potência recebida ou consumida)

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A tensão elétrica faz movimentar os elétrons de forma ordenada, dando origem à corrente elétrica.

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Podemos dizer que a “potência aparente” é a potência de projeto. A “potência ativa” é a parcela efetiva transformada em:

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Podemos dizer que a “potência ativa” é a potência que é transformada em trabalho ou ainda podemos falar que é a potência de consumo. A unidade de medida da potência ativa no MKS é o Watt (W). A “potência reativa” é a parcela transformada em campo magnético necessário ao funcionamento de: A unidade de medida da potência reativa é o Volt – Ampère Reativo (VAr). 1 watt (1W) = 1 volt x 1 ampère 1 quilowatt (kW) = 1000 W 1 Horse Power (1HP) = 746 W 1 Cavalo Vapor (1cv) = 736 W
Outras unidades de potência Transformar potência ativa em potência aparente:

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P(W) = potência ativa; P(VA) = potência aparente; F.P. = fator de potência.
Com relação ao "fator de potência" é possível observar:
22 EEMMEENNDDAASS OOUU CCOONNEEXXÕÕEESS EEMM IINNSSTTAALLAAÇÇÕÕEESS EELLÉÉTTRRIICCAASS
Nas instalações elétricas em geral, as emendas ou conexões são, na maioria das vezes, inevitáveis. A sua execução pode trazer tanto problemas elétricos como mecânicos e por isso, sempre que possível, deve-se evitá-las. Outros agravantes na execução das emendas é uma perda em torno de 20% da força de tração e de 20% da capacidade de condução de corrente elétrica. Por isso, para eliminar os problemas com as emendas ou conexões é necessário executa-las obedecendo a certos critérios, os quais permitam a passagem da corrente elétrica sem perda de energia (perda por efeito joule) e evitando também, problemas inerentes à elevada densidade de corrente. Joule: unidade de medida de energia, igual à energia transportada (potência em Watts) por 1 segundo em uma corrente elétrica invariável

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de 1 ampére, sob uma diferença de potencial constante igual a 1 Volt. Símbolo J. Essa grandeza é referencial para emissão de calor.
2.1 Emenda de fios Para evitar que os condutores se aqueçam ou se soltem, as emendas devem ser bem feitas e isoladas em seguida. A seguir como fazer emendas: Figura 09 - Emenda de prolongamento Figura 10 - Emenda de derivação e prolongamento

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2.2 Tabelas de fios e cabos
Segue abaixo uma forma segura e prática de relacionar as bitolas dos condutores e as capacidades de corrente limites para cada um, além de um conversão aproximada dos padrões AWG (EUA) para série métrica, padrão adotado no Brasil. AWG: sigla de American Wire Gauge, denominação norte-americana utilizada para bitola (espessura) de fios e cabos elétricos. Utiliza-se no Brasil no momento o padrão de série métrica em mm².
Tabela Prática de Condutores
AWG Série Métrica mm² Corrente Limite Ampéres 22 0,30 3,5 20 0,50 6,0 18 0,75 9,0 16 1,0 12,0 14 1,5 15,5 12 2,5 21,0 10 4,0 28,0 8 6,0 36,0 6 10,0 50,0 4 16,0 68,0 2 25,0 89,0

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2.3 Isolamento dos condutores
Em diversos pontos se faz necessário partir os condutores e refazer a conexão para compor uma instalação de forma adaptada. Essas emendas devem ser bem feitas e apertadas e em seguida devem ser revestidas com fitas isolantes ou conectores de emenda apropriados. Elas devem proteger contra correntes de fuga que podem entrar em contato com elementos condutores alheios ao circuito, causando perdas de energia elétrica e aumento do consumo, ou até provocando choques elétricos. Portanto, a isolação elétrica bem feita é essencial para evitar transtornos no futuro. Não utilize fita "durex", esparadrapo ou quaisquer outros adesivos, pois as características de construção destes produtos não têm por finalidade realizar isolamento elétrico. 2.3.1 Fita isolante
Fita adesiva com revestimento apropriado para utilizar em isolamento elétrico de emendas ou ligações de fios e cabos. Ver Isolação Elétrica e Conectores. 2.3.2 Isolação elétrica Impedir a condução de corrente entre duas partes condutoras por meio de materiais isolantes entre elas. O material isolante forma uma banda de espessura, largura e comprimento, tais que impedem a passagem de elétrons entre as partes isoladas até um determinado limite de resistência.

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2.3.3 Conectores Dispositivos de aplicação rápida, utilizados para realizar emendas ou ligações elétricas através de meio mecânico (parafusos, compressão, travas etc). 2.3.4 Corrente de fuga Corrente de condução que, devido a isolamento imperfeito, percorre um caminho diferente do previsto, e flui para elementos condutores estranhos a instalação. Note que os isolamentos, mesmo os mais perfeitos, proporcionam alguma corrente de fuga, mas a qualidade do serviço de isolamento manterá esta corrente em níveis aceitáveis. As distorções de corrente de fuga, devido a trabalhos mal feitos, causam perdas de energia, gerando consumo desnecessário que refletirá na conta de energia. 2.4 Solução em conexão Figura 11 - Solução tradicional: fitas isolantes Observação: atualmente existem conectores em formato de barras, cones, ou blocos que garantem uma qualidade de emenda, e são muitos seguros e de fácil instalação.

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Figura 12 - Solução mais moderna: conectores
33 SSÍÍMMBBOOLLOOSS GGRRÁÁFFIICCOOSS PPAARRAA IINNSSTTAALLAAÇÇÕÕEESS EELLÉÉTTRRIICCAASS
3.1 Simbologia de instalações elétricas Os símbolos gráficos usados nos diagramas unifilares são definidos pela norma NBR5444, para serem usados em planta baixa (arquitetônica) do imóvel. Neste tipo de planta é indicada a localização exata dos circuitos de luz, de força, de telefone e seus respectivos aparelhos. As tabelas a seguir mostram a simbologia do sistema unifilar para instalações elétricas prediais (NBR5444).

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4 CONDUTORES ELÉTRIICOS
Conceito ilustrativo:

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55 UUTTIILLIIZZAAÇÇÃÃOO DDEE EESSQQUUEEMMAASS 5.1 Esquemas É a representação de uma instalação ou parte dela, por meio de símbolos gráficos. Todos ou qualquer projeto será desenvolvido através de símbolos, e para tanto, serão utilizados os esquemas unifilar, multifilar e funcional.

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5.2 Esquema multifilar Este esquema representa todo o sistema elétrico, em seus detalhes com todos os condutores, sendo que nesta representação, cada traço é um fio que será utilizado na ligação dos componentes. Figura 13 - Representação de um esquema multifilar 5.3 Esquema unifilar Representa um esquema elétrico simplificado, que identifica o número de condutores e representa seus trajetos por um único traço. Na figura a seguir temos um diagrama de um circuito elétrico composto de interruptor simples, tomada, lâmpadas incandescentes, rede de eletrodutos e fiações, todos representados na forma unifilar.

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Figura 14 - Representação unifilar 5.4 Esquema funcional Apresenta todo o sistema elétrico e permite interpretar com clareza e rapidez o funcionamento ou sequência funcional dos circuitos. 5.5 Representações gráficas das instalações elétricas Figura 15 - Condutores no eletroduto

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Figura 16 – Identificação dos condutores 5.6 Esquemas de ligações mais utilizados Figura 17 – Representação funcional

37
Figura 18 – Representação funcional

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Para o acionamento automático de iluminações podemos optar por: rreelléé ffoottooeellééttrriiccoo NNFF (contatos normalmente fechados): este é o produto tradicional que desliga ao amanhecer e liga ao anoitecer. Como está permanentemente ligado à rede, as lâmpadas permanecem acesas de dia no caso de qualquer falha nos equipamentos do ponto de luz;
Relé fotoelétrico sensor de presenças: sensor de presença frontal (de parede) e de embutir para qualquer tipo de lâmpada.

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66 LLUUMMIINNOOTTÉÉCCNNIICCAA 6.1 Histórico das lâmpadas
O trecho abaixo é cópia e não foi escrito em forma de citação: http://www.discoverybrasil.com/guia_tecnologia/marcos_tecnologia/lampada_incandescente/index.shtml : A lâmpada incandescente, e lá estava a luz! Vários inventores tiveram a ideia de criar uma luz com fios iluminados relativamente cedo. Experimentos com fios de platina e pedaços de carvão, que eram feitos para iluminar com o auxílio da eletricidade já estavam sendo produzidos em 1830 e 1840. Em parte, lâmpadas de vidro evacuadas já estavam sendo usadas nesta época para evitar oxidação. Entretanto, a platina queimava rapidamente e as bombas de vácuo não eram capazes de criar uma aspiração suficiente. O fornecimento de eletricidade também era um problema já que somente as pilhas estavam disponíveis naquele tempo. Em 1866, Werner Von Siemens descobriu o princípio do dínamo e construiu máquinas que forneciam eletricidade constante. Em 1854, o mecânico alemão Heinrich Goebel construiu a primeira lâmpada capaz queimar por um período sustentável de tempo. Ele usou fios de bambu carbonizados como filamento e esvaziou a lâmpada de vidro enchendo-a com mercúrio permitindo que este saísse e detonasse o fechamento da lâmpada. O americano Thomas Alva Edison desenvolveu a primeira lâmpada de luz incandescente de sucesso comercial em 1879, uma lâmpada de carbono que entrou em produção de massa. Ele também forneceu os acessórios necessários, como interruptores, distribuidores e dínamos. Como a publicidade já era importante naquela época, Edison mostrou uma instalação admirável de sua lâmpada para milhares de pessoas na Paris Electrical Exhibition, em 1881.
Em 1900, o primeiro filamento foi desenvolvido de metal ósmio. Este tipo de lâmpada consumia metade da energia de uma lâmpada de fio de carbono produzindo a mesma quantidade de luz. Em 1903, a primeira lâmpada elétrica com um filamento tântalo foi desenvolvida em Berlim e logo depois filamentos feitos de tugstênio, o metal com o nível mais alto de derretimento foi testado. A lâmpada de

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tugstênio consumia apenas um terço da potência necessária para uma lâmpada de fio de carbono alcançar à mesma iluminação, o material havia sido encontrado e é usado até hoje. A invenção da lâmpada incandescente inaugura uma nova era: a da utilização da eletricidade como energia economicamente viável. Antes da invenção da lâmpada incandescente, as necessidades de utilização da energia elétrica eram pequenas, embora houvesse certa aplicação nas comunicações e na metalurgia. A lâmpada incandescente de Edison era apenas a ponta de um complexo sistema, integrando tecnologia e aspectos financeiros, comerciais e políticos. Ele criou uma rede elétrica para os centros urbanos, na mesma escala que as de gás. A Edison General Electric foi fundada para explorar as patentes das tecnologias inventadas e produzir todos os elementos do sistema de energia elétrica, de dínamos a lâmpadas. Associado aos irmãos Siemens, instalou a primeira rede de iluminação pública da Europa. 6.2 Conceitos e grandezas fundamentais 6.3 Conceitos Faz parte integrante de um projeto para compor qualquer ambiente, externo ou interno uma iluminação compatível com a utilização dos mesmos. Isso exige do projetista a elaboração de um estudo para o qual são necessários conhecimentos básicos de luminotécnica. A escolha da forma de iluminação, dos tipos de lâmpadas e luminárias, sua potência, quantidade, distribuição, comando e controle acham-se unidos ao projeto de instalações elétricas. Para iniciação ao estudo da luminotécnica trataremos este assunto em dois focos principais, quais sejam: luz; iluminação.

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6.3.1 Definição da luz
É uma modalidade de energia radiante que um observador verifica pela
sensação visual de claridade determinada pelo estímulo da retina sob a ação da
radiação, ao processo de percepção sensorial visual.
6.3.2 Radiação (energia radiante)
É a transmissão de energia sob a forma de ondas eletromagnéticas. Essa
sensação visual é traduzida na prática pela “ luminosidade e pela cor”.
A faixa de radiações das ondas eletromagnéticas perceptíveis ao olho
humano está entre 380 a 780 nanômetros (1 mm = 0.0000000001 = 1 Angstrôms),
correspondendo ao menor valor ao limite dos raios ultravioletas, e o maior, ao dos
raios infravermelhos.
As cores são determinadas pela reação do mecanismo de percepção
sensorial aos diversos comprimentos de ondas.
A maior sensibilidade do olho humano, como captor de sensações que
são transmitidas ao cérebro, ocorre para o amarelo - esverdeado, correspondendo
ao cumprimento de onda de 555 mm.
A sensação psicofisiológica produzida pelas radiações visíveis traduz-se
por uma impressão subjetiva de luminosidade e uma impressão de cor, as quais
somente um processo de abstração mental poderá separar e avaliar.
?
!
Não vimos à luz que é incidente - figura de cima.
Vimos à luz refletida – figura de baixo.

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6.3.3 Fluxo luminoso
É a quantidade total de radiação emitida por uma fonte de luz, em sua
tensão nominal de funcionamento, capaz de produzir uma sensação de
luminosidade no ser humano através do estimulo de retina. Unidade – Lumem (Lm).
6.3.4 Eficiência luminosa (Watt/ Lumem)
É a relação entre o fluxo luminoso total emitido pela fonte e a potência
elétrica por ela absorvida. Exemplo:
lâmpada incandescente de 180 W / 1380 Lm;
lâmpada fluorescente de 40 W luz do dia / 2550 Lm.
6.3.5 Intensidade luminosa (I)
É a quantidade de luz emitida por uma fonte de luz em uma dada direção,
pois fontes de luz não emitem igual potência luminosa em todas as direções. O valor
está diretamente ligado à direção desta fonte de luz. Unidade = candela (cd).

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6.3.6 Iluminamento (E)
É o fluxo luminoso que incide sobre uma superfície situada a uma certa distância da fonte, ou seja, é a quantidade de luz que está chegando em um ponto. Esta relação é dada entre a intensidade luminosa e o quadrado da distância. O iluminamento corresponde a um valor médio, pois na prática o fluxo luminoso não se distribui de forma uniforme sobre a superfície. E =  / S; E = Lúmem/m2 = Lux.

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6.3.7 Lâmpadas A escolha da iluminação correta para cada divisão, tendo em conta o tipo de atividades que se realizam em cada espaço, é muito importante para um maior conforto e um consumo mais racional de energia, traduzindo-se numa redução da fatura da energia. A utilização de lâmpadas mais eficientes é cada vez menos restringida, pois existe uma variedade cada vez maior de lâmpadas fluorescentes compactas que têm o mesmo sistema de rosca das lâmpadas incandescentes e também as lâmpadas a LED que estão sendo apresentadas ao mercado.

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6.3.8 Iluminação A iluminação numa casa é responsável por cerca de 10 a 15% do consumo de eletricidade total da habitação, o que corresponde a uma emissão anual de 450 Gg de CO2 equivalente (450 000 000 000 g). A escolha da iluminação correta para cada divisão, tendo em conta o tipo de atividades que se realizam em cada espaço, é muito importante para um maior conforto e um consumo mais racional de energia, traduzindo-se numa redução da fatura da energia. O uso de lâmpadas tecnologicamente mais eficientes permite poupar dinheiro, por consumir menos energia, e ao poupar energia também preserva-se o ambiente. A mudança do tipo de lâmpadas utilizadas é cada vez menos restringida, graças à adaptação das “novas” lâmpadas ao sistema das incandescentes. Atualmente é obrigatória a presença da etiqueta de eficiência energética nas embalagens das lâmpadas, como formas de distinguir quais delas são mais eficientes, do ponto de vista energético, das que são menos eficientes. É também muito importante reparar na sua classificação quando têm a designação ecológico- econômica, pois existem no mercado lâmpadas com esta designação que têm uma baixa eficiência energética (classe D ou menos). É preciso ter também em atenção à potência de lâmpadas que é indicada para os candeeiros. É preferível utilizar menos lâmpadas, mas com mais potência: uma lâmpada de 100 Watts consome a mesma energia que 4 de 25 Watts, mas produz aproximadamente o dobro da luz. No entanto, a melhor opção é a utilização de uma lâmpada fluorescente compacta que com uma menor potência atinge o mesmo grau de iluminação. Classificação das lâmpadas: lâmpadas incandescentes; lâmpadas de desgargas.

49
77 IINNIICCIIAAÇÇÃÃOO DDEE PPRROOJJEETTOO EELLÉÉTTRRIICCOO RREESSIIDDEENNCCIIAALL

60
7.1 Medidor de energia elétrica 7.1.1 Leitura do medidor de energia
O medidor de energia precisa ser entendido como um dispositivo que mede o consumo de energia elétrica continuamente à partir da sua instalação numa unidade consumidora . Portanto, a medida de consumo em kWh de cada período é lido pela empresa distribuidora de energia elétrica, e se trata apenas de um valor atual de consumo acumulado deduzido do valor do período imediatamente anterior.

61
7.1.1.1 Unidade consumidora
Conjunto de instalações e equipamentos elétricos que recebem energia elétrica em um ponto, com medição individualizada e correspondente a um único consumidor. Ver Classe de Consumo . 7.1.1.2 Classe de consumo Conjunto de consumidores, discriminados na legislação, no quais a utilização de energia elétrica é realizada com características semelhantes. Essa distinção está nas contas de energia e determina o tipo de tarifa cobrada. Exemplo: consumidor residencial, comercial, industrial, iluminação pública, etc. 7.1.1.3 kWh (quilowatt-hora)
Símbolo universal que define a unidade base de medida de consumo de energia elétrica. Corresponde a 1000 Watts de consumo em uma hora. Ver Consumo de Energia; Potência; Tarifa de Energia e Eficiência Energética. 7.1.1.4 Consumo de energia Quantidade de energia elétrica utilizada por um consumidor, que é oferecida e medida pela distribuidora do sistema elétrico num determinado período. A grandeza que a define é o kWh (Quilowatt-hora), e sua unidade base é o Watt.

62
7.1.1.5 Tarifa de energia
É o preço da unidade de energia elétrica expressa em função de kWh consumidos e/ou da demanda de potência ativas que recai sobre uma unidade consumidora. Ver Unidade Consumidora; Consumo de Energia e kWh ( Quilowatt- hora ). 7.1.1.6 Eficiência energética ou eficiência luminosa Genericamente é uma relação entre duas grandezas, que quando comparadas fornecem valores de desempenho distintos. Em iluminação é a relação entre o fluxo luminoso e a potência consumida (lm/W), quanto maior o valor encontrado nessa divisão, mais eficiente é a fonte estudada, pois consome menos watts e produz mais lúmens. Instalações sem a preocupação da eficiência energética geram maior calor no ambiente, e maior custo com ar-condicionado e com a conta de energia elétrica. Leitura do período anterior Leitura do período atual Medidor de Ponteiros: 4 5 9 0 4 8 0 5 Medidor Ciclométrico:
4
5
9
0
4
8
0
5

63
Subtraindo a leitura do mês atual a do mês anterior, obtém-se o valor do período em kWh. Exemplo: consumo = 4805 - 4590 = 215 kWh. Observe que a leitura medida é tomada sempre da esquerda para a direita dos quatro círculos e no sentido crescente da numeração. Anote sempre o último número ultrapassado pelo ponteiro, desprezando a fração do intervalo entre números. Verifique também o valor da constante de seu medidor, se esta for = 1, os valores serão os mesmos da leitura, se for = 10, por exemplo, os valores de leitura devem ser multiplicados pela constante. Tomando o exemplo acima teríamos: constante = 10 * 215 = 2150 kWh. Para maior controle do consumo por período utilize uma tabela para lançar os valores em kWh.

64
7.2 PPoossiicciioonnaammeennttoo ddooss ppoonnttooss ddee iilluummiinnaaççããoo ee ttoommaaddaass ((TTUUGG ee TTUUEE))

67
7.3 O uso dos dispositivos DR Desde dezembro de 1997, é obrigatório no Brasil, em todas as instalações elétricas, o uso do chamado dispositivo Diferencial Residual (DR)nos circuitos elétricos que atendam aos seguintes locais: banheiros, cozinhas, copas- cozinhas, lavanderias, áreas de serviço e áreas externas.

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O dispositivo DR é um interruptor automático que desliga correntes
elétricas de pequena intensidade (da ordem de centésimos de ampère), que um
disjuntor comum não consegue detectar, mas que podem ser fatais se percorrerem o
corpo humano.
Dessa forma, um completo sistema de proteção contra choques, que
proteja as pessoas de uma forma eficaz, deve conter, além do fio terra, o dispositivo
DR.
A figura a seguir mostra a ligação desses dispositivos numa instalação
elétrica.

70
7.4 Disjuntor termomagnético Um sistema mecânico para abrir / fechar o circuito em corrente nominal. Observação: um arco se cria cada vez que se abre ou se fecha um circuito em carga.

71
Um bimetálico para proteger contra as sobrecargas: o aumento da
intensidade da corrente provoca o aquecimento e a deformação do bimetálico, o
qual por sua vez aciona o disparo do mecanismo de abertura dos contatos.
Uma bobina para atuar contra os curtos-circuitos: a variação brusca
da corrente de curto-circuito cria um campo magnético na bobina. A abertura dos
contatos se faz segundo o princípio do solenóide. Observação: o disjuntor
termomagnético internamente:
A figura a cima mostra o esquema simplificado de um disjuntor
termomagnético. Entre os bornes 1 e 2, a corrente passa pela resistência de baixo
valor R (que está próxima da lâmina bimetálica B), pela bobina do eletroímã E e pelo
par de contatos C. Este tende a abrir pela ação da mola M2, mas o braço atuador A
impede com ajuda da mola M1.
O eletroímã E é dimensionado para atrair a extremidade do atuador A
somente em caso de corrente muito alta (curto-circuito) e, nesta situação, A irá girar
no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M2.
De forma similar, R e o bimetal B são dimensionados para que este último
não toque a extremidade de A dentro da corrente nominal do disjuntor. Acima desta,

72
o aquecimento do bimetal o levará a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de forma idêntica à do eletroímã. 7.4.1 Características técnicas – disjuntor 7.4.1.1 Corrente nominal (In) Valor eficaz da corrente de regime contínuo que o disjuntor deve conduzir indefinidamente, sem elevação de temperatura acima dos valores especificados.

73
7.4.1.2 Corrente convencional de não atuação (Int) Valor especificado de corrente que pode ser suportado pelo disjuntor durante um tempo especificado (tempo convencional). 7.4.1.3 Corrente convencional de atuação (It)(I2) Valor especificado de corrente que provoca a atuação do disjuntor dentro de um tempo especificado (tempo convencional). 7.4.1.4 Tempo convencional In £ 63A tc =1h; In > 63A tc =2h. 7.4.1.5 Temperatura de calibração Temperatura na qual o disparador térmico é calibrado. 7.4.1.6 Curvas de disparo B: 3 a 5 x In; C: 5 a 10 x In; D: 10 a 50 x In.

74
7.4.1.7 Capacidade de interrupção (Icn)
Valor máximo de corrente que o disjuntor é capaz de interromper sob
determinadas tensão e condições de emprego. Esse valor deverá ser igual ou
superior à corrente presumida de curto-circuito no ponto de instalação do disjuntor.
7.4.1.8 Normas técnicas
NBR 5361;
NBR IEC 60898;
NBR IEC 60947-2.
7.4.1.9 Especificação
Tensão nominal (Ue);
Corrente nominal (In);
Capacidade de interrupção (Icn);
Curva de disparo;

75
Número de pólos;
Norma técnica.
Este tipo de disjuntor deverá ser dimensionado pelos seguintes quesitos:
corrente de sobrecarga;
corrente de curto-ciircuiito..
7.5 Definições
7.5.1 Corrente nominal
7.5.1.1 Sobrecorrente
É uma corrente cujo valor excede o valor nominal. As correntes podem
ocorrer devido a uma sobrecarga ou a um curto-circuito:

76
corrente de sobrecarga: é uma sobrecorrente, sem que haja falta
elétrica. Habitualmente, é uma corrente com valor algumas vezes
acima do valor nominal;
Exemplo:
corrente de curto-circuito: é uma sobrecorrente que resulta de uma
falta, de impedância insignificante, entre condutores vivos que
apresentam uma diferança de potencial em funcionamento normal.

77
Habitualmente, é uma corrente com valor muitas vezes acima do
nominal;
Icc = depende da fonte, dos condutores.
corrente de projeto: é a corrente máxima prevista em um circuito nas
condições normais de funcionamento. É a corrente utilizada para a

78
maioria dos cálculos (queda de tensão, dispositivo de proteção, condutores). Exemplo:

79
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAVALIN, Geraldo. Instalações Elétricas Prediais. 17 ª ed. São Paulo: Érica, 2007. COTRIN, Ademaro A.M.B. Instalações Elétricas. 2ª ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410/2004: Instalações Elétricas de Baixa Tensão. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14039/2003: Instalações Elétricas de Média Tensão de 0,6kV a 15 kV. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5413/1992: Iluminância de Interiores. ABNT. Disponível em: www.abnt.org.br. Acesso em: 20 set 2009. ANEEL. Disponível em: www.aneel.gov.br. Acesso em: 20 set. 2009. CLAMPER. Disponível em: www.clamper.com.br. Acesso em: 20 set. 2009.
OSRAM. Disponível em: www.osram.com.br. Acesso em: 20 set. 2009. PRYSMIAN. Disponível em: http://www.eprysmian.com.br/pt-br. Acesso em: 20 set. 2009. PHILIPS. Disponível em: www.philips.com.br. Acesso em: 20 set. 2009. TECNOWATT ILUMINAÇÃO. Disponível em: www.tecnowatt.com.br. Acesso em: 20 set. 2009. TERMOTÉCNICA. Disponível em: www.tel.com.br. Acesso em: 20 set. 2009.

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