Instalacoes eletricas 4 edicao - julio niskier

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Diversas razoes justificam esta quarta edicao. A nova Norma daABNT NBR 5410/1997, publicada em 1998, trouxe algumas inovacoes que procuramos transmitir, em linguagemclara e acessivel. Outro faro que acentuamos foi a privatizacao de empresas de eletricidade e de telecornunicacoes, que lembramos em alguns capltulos desta quarta edicao, pois foram criadas as Agencias reguladoras, tais como a ANEEL (eletricidade) e aANATEL (telefonia),
com a extincao do Departamento Nacional de Aguas e Energia Eletrica.
Os conceitos e 0 uso permanente das Normas Brasileiras -NBR 54101 97, atualizados, sao, sempre que possfvel, citados quando concernentes ao assunto que esta sendo desenvolvido.

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Instalacoes eletricas 4 edicao - julio niskier

  1. 1. r e e r• Z ty• z n N i s k Mac I i 0 ]. LTC ]u A. Instala~5es Eletricas ,;. ISBN 85-216-1250-8 911738521 11612506 Por que uma nova edicao? Diversas razoes justificam esta quarta edicao. A nova Norma daABNT NBR 5410/1997, publicada em 1998, trouxe algumas inovacoes que procuramos transmitir, em linguagemclara e acessivel. Outro faro que acentuamos foi a privatizacao de empresas de eletricidade e de telecornunicacoes, que lembramos em alguns capltulos desta quarta edicao, pois foram criadas as Agencias reguladoras, tais como a ANEEL (eletricidade) e aANATEL (telefonia), com a extincao do Departamento Nacional de Aguas e Energia Eletrica. Mantivemos, da edicao anterior, os avances no capitulo de luminotecnica, bern como a profusao de exemplos e figuras dos materiais utilizados, alern de numerosos exercicios resolvidos. Os conceitos e 0 uso permanente das Normas Brasileiras - NBR 54101 97, atualizados, sao, sempre que possfvel, citados quando concernentes ao assunto que esta sendo desenvolvido. LTC LIVROSTECNICOS ECIENTiFIcos EDITORA .,-:-;'.'.,;~'
  2. 2. ;··,->'I".~":l ;-,'. - I"~, .:"" ,~ ..,.:,..~_., ~:~' " Instalacoes Eletricas Julio Niskier Engenheiro Eletricista pela UFRJ. Mestrado pela UFRJ. Ex-professor da Escola de Engenharia da UFRJ. P6s-graduado em Engenharia de Seguranca pela UERJ. Inspetor de Riscos Graduado pela Escola Nacional de Seguros do 1RB. Diretor da IEC1L - Instalacoes e Engenharia. ArchibaldJoseph Macintyre Membro da Academia Nacional de Engenharia. Professor do Centro Tecnico-Cientifico da PUC-RJ, do Instituto Militar de Engenharia (1ME)e do Niicleo de Treinamento Tecnol6gico (NIT), Professor inativo das Escolas de Engenharia da UFRJ e da UERJ. Quarta ediciio LTC EDITORA ~
  3. 3. a: Dan Palatnik .itos exclusivos para a lingua portuguesa yrigh; © 1996,2000 by Julio Niskier e A. J. Macintyre =- Livros Tecnicos e Cientificos Editora S,A. /essa do Ouvidor, II de Janeiro, RJ - CEP 20040-040 : 21-221-9621 : 21-221-3202 ervados todos os dircitos, Eproibida a duplicacao ou oducao deste volume, no todo ou em parte, quaisquer form as ou por quaisquer meios tronico, mecanico, gravacao, fotoc6pia ou outros) perrnissao express a da Editora. Prefdcio da Quarta Bdicao Este livro ja cumpriu parte importante de seus objetivos tracados inicialmente: a divulgacao da tee­ nica de instalacoes prediais para urn mimero crescente de interessados, de maneira sistematica, apoiada nos conhecimentos mfnimos e indispensaveis da teoria. Agora, ao atravessar 0 seculo, aparece atualiza­ do, com os novos materiais surgidos e refletindo as exigencias da NBR 5.410: 1997, editada em 1998, a mais recente publicacao da Associacao Brasileira de Normas Tecnicas para as Instalacoes de Baixa Tensao. Foram importantes 0 auxflio da equipe tecnica da IECIL - Instalacoes, Engenharia, Comercio e Industria Ltda., sob a direcao da Arq. Marcia Balsam Niskier, e a colaboracao dedicada da Arq. Gabriela Hue Moraes. Agradecemos a acolhida de engenheiros, professores e profissionais de instalacoes, sem os quais nao chegarfarnos a esta Quarta Edicao. 0 convivio estimulante com a LTC - Livros Tecnicos e Cientfficos Editora deu-nos a forca indispensavel para entregarmosa generosidade de todos a sfntese de uma longa experiencia acumulada em projetos e obras. OS AUTORES Rio, agosto de 2000 t;: t -­ --._. --_. , • • , . • • • ~ __ ~ . r __ "-,-.-, '.,:" '; ~;.;~:;:.~ .._, .- ': .v": '" ""-,. ~:J;~'" --..7"::~-- -.
  4. 4. " c~ .:~ .; ':.;:. ~'."".:.;~~ Prefdcio da Primeira Edifao A redacao de urn livro sobre instalacoes eletricas oferece a seus autores urn duplo risco e uma dupla tentacao. Pode-se enfatizar 0 aspecto te6rico - transformando a obra em urn tratado de eletrotecnica ou de sistemas eletricos -, rninimizando 0 lado pratico, ou desprezar a indispensavel teoria e criar urn texto que se tome apenas urn receituario basico para a solucao de problemas de ocorrencia mais co­ mum. Tivemos sempre 0 cuidado de fugir a esses dois caminhos, procurando a dosagem correta entre os aspectos te6ricos e praticos que proporcionam ao estudante e ao profissional uma obra que atenda as necessidades da boa formacao academica e da profissao de engenheiros, arquitetos, projetistas, tecni­ cos e desenhistas. Portanto, 0 criterio que nos orientou na escolha dos assuntos abordados e do conteudo de cada capi­ tulo foi oferecer aos leitores uma obra que aliasse os conhecimentos exigiveis em urn livro-texto ao conjunto de informacoes indispensaveis aqueles que trabalham com instalacoes, A pr6pria natureza da obra pressupoe sua subordinacao as normas da ABNT·e aos regularnentos das empresas concessionarias e de services ptiblicos. 0 desconhecimento dessas exigencias toma inviaveis a elaboracao de qualquer projeto e ate mesmo a obtencao da Iigacao de urn ramal de energia eletrica ou cabo telefonico. Assim, fomecemos ao leitor as mais recentes e atualizadas norm as e regularnentos em vigor. Eimperioso que facamos urn agradecimento a quantos, pelas suas publicacoes, trabalhos, obras, ensinamentos e sugestoes, nos perrnitirarn reunir em urn livro aquilo que com eles aprendemos. Foram muitos os que, ao longo dos anos, nos deram, direta ou indiretamente, sua parcel a de colaboracao. Pro­ fessores, autores, engenheiros, industriais, projetistas, desenhistas e operarios eletricistas, cada qual a seu modo, fizeram-nos conhecer a realidade dos problemas ligados as instalacoes eletricas e as solu­ '¥oesque sua experiencia e pratica diaria apontavam para cada caso. A eles creditamos os eventuais meritos que possam ser encontrados neste trabalho. Esperamos que os leitores possam queimar etapas na obtencao dos conhecimentos e informacoes atraves do que Ihes estamos transmitindo e foi adquirido com longo, perseverante e entusiastico traba- Iho em instala'¥oes eletricas. . Os Autores ft Ii
  5. 5. l'Ii H:ij [i t'l"q, ill rtl ,:~' ill inSumdrio III i~iiI~1 Conceitos Basicos de Eletricidade com Vistas a Instalacoes, 1 1.1 Constituicao da Materia, 1 !~it1.2 Grandezas Eletricas, 2 1~' 1.3 Producao de uma Forca Eletromotriz, 12 jf:, 1~1.4 Geracao de Corrente em urn Altemador, 14 if'1.5 Potencia Fomecida pelos Altemadores, 20 /1 1.6 Ligacao dos Aparelhos de Consumo de Energia Eletrica, 23 gl 1.7 .Emprego de Transformadores, 25 2 Fornecimento de Energia aos Predios, Alimentadores Gerais, 29 2.1 Privatizacoes, 29 2.2 0 que Muda com a Portaria n." 466, 30 2.3 Modalidades de Ligacoes, 31 2.4 Ramais, 34 2.5 Ligacao Provis6ria de Energia, 37 2.6 Ligacao Definitiva de Energia, 37 3 Instalacoes para Iluminacao e Aparelhos Domesticos, 42 3.1 Norma que Rege as Instalacoes em Baixa Tensao, 42 3.2 Elementos Componentes de uma Instalacao Eletrica, 42 3.3 Simbolos e Convencoes, 45 3.4 Esquemas Fundamentais de Ligacoes, 45 3.5 Estimativa de Carga, 60 3.6 Potencia Instalada e Potencia de Demanda, 63 3.7 Intensidade da Corrente, 63 3.8 Fomecimento as Unidades Consumidoras, 67 3.9 Calculo da Carga Instalada e da Demanda Segundo Prescricoes da Light, 69 4 Condutores Eletrlcos - Dimensionamento e Instalacao, 98 4.1 Consideracoes Basicas, 98 4.2 Secoes Minimas dos Condutores, 102 4.3 Tipos de Condutores, 103 4.4 Dimensionamento dos Condutores, 103 4.5 Nrimero de Condutores Isolados no Interior de urn Eletroduto, 127 4.6 Calculo dos Condutores pelo Criterio da Queda de Tensao, 130 i I.'~: --;','- -----­ ..,,- ,. '-"-_ .. ,','. -·~·!ii~~:rJ~~;:";·-;':"
  6. 6. X Sumario 4.7 Aterramento, 135 4.8 Cores dos Condutores, 144 5 Comando, Controle e Protecao dos Circuitos, 145 5.1 Introdu9ao, 145 5.2 Dispositivos de Comando dos Circuitos, 145 5.3 Dispositivos de Protecao dos Circuitos, 149 5.4 Reles de Subtensao e Sobrecorrente, 159 5.5 Dispositivo Diferencial-Residual, 160 5.6 Reles de Tempo, 162 5.7 Master Switch, 162 5.8 Re1e de Partida, 164 5.9 Comando por Celulas Fotoeletricas, 166 5.10 Seletividade, 168 5.11 Variador da Tensao Eletrica, 171 6 Instalacoes para Motores, 173 ."6.1 Classificacao dos Motores Eletricos, 173 6.2 Variacao de Velocidade do Motor, 176 6.3 Escolha do Motor, 177 6.4 Potencia de Motor Eletrico, 178 6.5 Fator de Potencia, 178 6.6 Corrente no Motor Trifasico, 181 6.7 Resumo das F6nnulas para Determinacao de I (Amperes), P (cv, kW e kVA) e Graus de Protecao, 182 6.8 Conjugado do Motor Eletrico, 183 6.9 Corrente de Partida no Motor Trifasico, 185 6.10 Letra-codigo, 186 6.11 Dados de Placa, 187 6.12 Ligacoes dos Terrninais dos Motores, 188 6.13 Circuitos de Motores, 189 6.14 Dimensionamento dos Alimentadores dos Motores, 192 6.15 Dispositivos de Ligacao e de Desligamento, 197 6.16 Dispositivos de Protecao dos Motores, 203 6.17 Dispositivos de Protecao do Ramal, 205 6.18 Centro de Controle de Motores, 207 6.19 Curto-circuito, 207 7 Tubulacoes Teleforricas - Sequencia Basica para Elaboracao do Projeto, 216 7.1 Introducao, 216 7.2 Tubulacao Secundaria, 216 7.3 Tubulacao Prirnaria, 226 7.4 Tubulacao de Entrada, 229 7.5 Ediffcios Constitufdos de Varies Blocos, 237 7.6 Privatizacoes do Sistema de Telefonia, 240 8 Lurninotecnica, 241 8.1 Conceitos e Grandezas Fundamentais, 241 8.2 Lampadas, 246 . 8.3 Cor da Luz, 266 8.4 Vida "Qtil e Rendimento Lurninoso das Lampadas, 266 ,­ ·._;··:t,:;~·.::J·.~' •• :' ~J '~':':; .' " 8.5 Emprego de Ignitores, 267 8.6 Luminarias, 269 8.7 Projeto de Iluminacao, 269 8.8 Iluminacao pelo Metodo de "Ponto a Ponto", 296 8.9 Diagramas Fotometricos, 299 9 Correcao do Fator de Potericia, 307 9.1 Fundamentos, 307 9.2 Nova Legislacao, 308 -9.3 Correcao do Fator de Potencia, 312 9.4 Aumento na Capacidade de Carga pela Melhora do Fator de Potencia, 314 9.5 Equipamentos Empregados, 319 9.6 Prescricoes para Instalacao de Capacitores, 320 9.7 Associacao de Capacitores, 325 9.8 Determinacao do Fator de Potencia, 327 10 Para-raios Prediais, 329 10.1 Eletricidade Atmosferica, 329 10.2 . Classificacao dos Para-raios, 331 10.3 Sistema de Protecao contra Descargas Atrnosfericas (SPDA), 332 10.4 Resistencia de Terra, 336 1.0.5 Dimensionamento de urn SPDA, 338 10.6 Metodos de Calculo da Protecao contra Descargas Atmosfericas, 338 11 Sinaliza~ao, Cornurricacao e Comandos, 342 11.1 Sinalizacao, 342 11.2 Porteiro Eletronico, 347 11.3 Sinalizacao Acustico-Visual em Hospitais, 348 11.4 Comunicacao Intema, 351 11.5 Abertura e Fechamento de Portoes, 351 11.6 Iluminacao de Emergencia, 351 11.7 Portas Automaticas, 352 11.8 Rel6gios de Controle, 353 11.9 Emergencia e Sistema No-Break, 356 12 Eletrotermia, 362 12.1 Introducan, 362 12.2 Processos Empregados em Eletrotermia, 362 12.3 Aquecimento Resistivo, 364 12.4 Aquecedores Eletricos de Agua, 367 12.5 Caldeiras Eletricas para Geracao de Vapor, 368 12.6 Fomos Eletricos, 380 13 Subesta~oes Abaixadoras de Tensao, 383 13.1 Fomecimento de Energia em Tensao Primaria de Distribuicao, 383 13.2 Modalidades de Subestacoes, 385 13.3 Subesta9ao ate 13,8 kV, 385 13.4 Predios com Mais de uma Subestacao, 400 13.5 Medicao, 404 13.6 Prote9ao do Sistema Eletrico, 405 ~:~:"i:;..>' Sumario xi l
  7. 7. Surnario Ramal de Alimentacao. Medi~aode Energia e Prescrlcoes do Corpo de Bombeiros, 406 Conceitos Basicos de Eletricidade 1 14.1 Consideracoes Preliminares, 406 com Vistas a Instaiacoes14.2 Solicita~ao de Fomecimento de Energia em Tensao Secundaria de Distribuicao, 406 14.3 Normas para a Apresenta~ao do Projeto de Instalacoes, 408 14.4 Sistema Eletrico de Emergencia em Predios Alimentados em Baixa Tensao, 444 14.5 Tabelas Auxiliares, 452 Sistemas de Seguran~ae Centrais de Controle, 454 15.1 Ediflcio Inteligente, 454 1.1 CONSTITIJIy.O DA MATERIA 15.2 Sistemas de Alarme contra Roubo, 455 15.3 Sistemas de Alarme contra Fogo, Fumaca e Gases, 456 A compreensao dos fenonernos eletricos supoe urn conhecimento basico da estrutura 15.4 Central de Supervisao e Controle, 461 da materia, cujas nocoes fundamentais serao resumidas a seguir. Toda materia, qualquer que seja seu estado ffsico, e formada por partfculas denomi­ Materiais Empregados e Tecnologia de Aplica~ao,466 nadas moleculas. As moleculas sao constitufdas par combinacoes de tipos diferentes de particulas extremamente pequenas, que sao os atomos. Quando uma determinada mate­16.1 Introduc;:ao,466 ria e composta de atomos iguais, e denominada elemento quimico. E0 caso, por exem­ 16.2 Definicoes Gerais, 466 plo, do oxigenio, hidrogenio, ferro etc., que sao alguns dos elementos que existem na16.3 Condutos,469 natureza. A molecula da agua, como sabemos, e uma combinacao de dois atomos de 16.4 Instala~ao em Dutos, 482 hidrogenio e urn de oxigenio, 16.5 Instalacao em Calhas e Canaletas, 483 16:6 Dutos, 490 16.7 Molduras, Rodapes e Alizares, 493 16.8 Espacos Vazios e Pocos para Passagem de Cabos, 495 Atomode oxigenio 16.9 Instalacoes sobre Isoladores, 495 16.10 Instalacoes em Linhas Aereas, 497 16.11 Caixas de Embutir, Sobrepor e Multiuse, 498 16.12 Caixas de Dlstribuicao Aparente (Conduletes), 500 16.13 Quadros Terminais de Comando e Distribuicao, 505 7 Exemplo de Proieto de tnstalacoes Eletricas, 506 17.1 Introducao, 506 17.2 Elementos Constitutivos de urn Projeto, 506 17.3 Projeto de urn Predio de Apartamentos, 508 Atomos de hidrogenio 8 Unidades e Conversoes de Unidades, 532 Fig. 1.1 Molecula da iigua. 18.1 as mais diretamente relacionadas com os fen6menos eletricos basicos sao as seguintes: Unidades Basicas do Sistema Intemacional de Unidades - SI. Segundo a Resoluc;:ao- Conmetro 01182, 532 _ Os atomos sao constituidos por partfculas extraordinariamente pequenas, das quais 18.2 Prefixos no Sistema Intemacional (Os Mais Usuais), 532 18.3 Unidades Eletricas e Magneticas, 532 • protons, que possuem carga eletrica positiva; 18.4 Tabela de Fatores de Conversao, 533 18.5 Equivalencias Importantes, 539 • eletrons, possuidores de carga negativa; 18.6 Alfabeto Grego, 540 • neutrons, que sao eletricamente neutros. Uma teoria bem-fundamentada afmna que a estrutura do atomo tern certa semelhan­ ca com a do sistema solar. 0 nucleo, em sua analogia com 0 sol, e formado por pr6tonsJibliografia, 541 e neutrons, e em redor do mesmo giram, com grande velocidade, eletrons planetarios. Tais eletrons sao numericamente iguais aos pr6tons, e este mimero influi nas caracterfs­ lndice Alfabetico, 545 ticas do elemento qufmico, Os eletrons, que giram segundo 6rbitas mais exteriores, sao atrafdos pelo micleo com uma forca de atracao menor do que a exercida sobre os eletrons das 6rbitas mais pr6xi­ l . ;x•.,-, .•;-:," -'::,":; :;-;~~.qp.;:! -",'~~-'".'
  8. 8. 2 .' , ..:':".,;JJL:'~:~'" _.:-.1:':,~/~~,~, c,:.;. '--. Instalacoes Elctricas Eletron DOplanetario Carga total do micleo: +4 Carga total doseletrons: -4 Fig. 1.2 Atomo com duas camadas de eletrons. mas do micleo. Como os eletrons mais exteriores podem ser retirados de suas orbitas com certa facilidade, sao denominados eletrons livres. . 0 acumulo de eletrons em urn corpo caracteriza a carga eletrica do mesmo. Apesar . de 0 mimero de eletrons livres constituir uma pequena parte do mimero de eletrons pre­ sentes na materia, eles sao, todavia, numerosos. 0 movimento desses eletrons livres se realiza com uma velocidade da ordem de 300.000 kmls e se denomina "corrente eletri­ ca''. Em certas substancias, a atracao que 0 micleo exerce sobre os eletrons epequena; estes eletrons tern maior facilidade de se libertar e deslocar. E 0 que ocorre nos metais como a prata, 0 cobre, 0 alumfnio etc., denominados, por isso, condutoreseletricos. Quando, ao con­ trario, os eletrons extemos se acham submetidos a forcas interiores de atracao que dificul­ tam consideravelmente sua Iibertacao, as substancias em que isso ocorre sao denominadas isolanteseletricos. Eo caso do vidro, das ceramicas, dos plasticos etc. Pode-se dizer que urn condutor eletrico e urn material que oferece pequena resistencia 11 passagem dos eletrons, e urn isolante eletrico e0 que oferece resistencia elevada 11 corrente eletrica. Assim como em hidraulica, a unidade de volume de lfquido e0 m'; em eletricidade pratica exprime-se a "quantidade" de eletricidade em coulombs:" 1.2 GRANDEZAS ELETRICAS 1.2.1 POTENCIAL ELETRICO Quando, entre dois pontos de urn condutor, existe uma diferenca entre as concentra­ yoes de eletrons, isto e, de carga eletrica, diz-se que existe urn potencial eletrico ou uma tensiio eletrica entre esses dois pontos. Consideremos uma pilha cornum. A ayao qufrnica obriga as cargas positives a se reu­ nirem no terminal positivo e os eletrons ou cargas negativas a se reunirem no terminal negativo. Desta forma cria-se uma pequena diferenca de potencial energetico (d.d.p.) entre estes terminais, que estabelecera urn deslocamento dos eletrons entre 0 terminal negati­ vo C 0 positivo. Este deslocamento de eletrons deve-se 11 a<;ao de uma forca chamada [orca eletromotriz (f.e.m.). Se estabelecermos urn circuito fechado, ligando urn terminal ao outro por urn condutor, a tensao a que os eletrons livres estao submetidos desloca-se ao longo do condutor, estabelecendo-se assim uma corrente eletrica, cujo senti do ede- Conceitos Basicos de EIetricidade com Vistas a Instalacoes 3 finido por convencao (do polo positivo [+] para 0 polo negativo [- J, no circuito exter­ no), como se ve na Fig. 1.3, embora se saiba que 0 sentido real da corrente e do polo negativo para 0 polo positivo. Se em vez de uma pilha ou bateria tivermos urn gerador eletrico rotativo, realizar-se-a fenomeno semelhante. Desenvolve-se no gerador urria tensao interna do polo negativo (-) para 0 positivo (+), que ea forca eletromotriz, gracas 11 qual 0 gerador fomece cor­ rente a urn condutor ligado aos seus terminais, orientada do polo negativo (-) para 0 polo positivo (+). Voltfmetro (mede VAB) B A Resistencia Amperimetro A (mede l) Corrente C Voltfmetro (mede Ventre C c D) Fig. 1.3 Circuito eletrico com resistencia6hmica. A tensao e medida em volts, cuja definicao sera apresentada mais adiante e determi­ nada com 0 voltfrnetro, Convenciona-se empregar as letras E para designar a f.e.m. gerada ou induzida nos ter­ minais de urn gerador ou bateria. Usa-se, em geral, a letra V para representar a tensao ou diferenca de potencial entre dois pontos de urn circuito pelo qual a corrente passa. Uma parte da f.e.m. eaplicada em veneer a resistencia intema do proprio gerador quando fornece a corrente. Esta perda interna e a diferenca entre E e V, como sera visto no item 1.2.2. 1.2.2 INTENSIDADE DA CORRENTE ELETRICA Os eletrons livres dos atomos de uma certa substancia normalmente se deslocariam em todas as direcoes. Quando, em urn condutor, 0 movimento de deslocamento de ele­ trons livres e mais intenso em urn detenninado sentido, diz-se que existe uma corrente eletrica ou umfluxo eletrico no condutor. A intensidade da corrente ecaracterizada pelo mimero de eletrons livres que atravessa uma detenninada secao do condutor na unidade de tempo. A unidade de intensidade da corrente eletrica e0 ampere. Ampere (A)* ea corrente eletrica invariavel que, mantida em dois condutores retilf­ neos, paralelos, de comprimento infinito e de area de secao transversal desprezivel e si­ tuados no vacuo a 1 metro de distancia urn do outro, produz entre esses condutores uma forca igual a 2 X 10-7 newtons** por metro de comprimento desses condutores (Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia). •AMPERE, Andre Marie ­ ffsico e matematico frances (1775-1836). *CO!JLOMB, Charles de ­ fisico frances (1736·1806). ;-: uNEWTON, Sir Isaac ­ cientista e matematicc ingl€s (1642-1727). i'. l
  9. 9. Instalacoes Eletricas A medicao da intensidade da corrente efetua-se com 0 auxflio de um amperimetro, ligado em serie no circuito. Define-se, na pratica,0 ampere como a illtensidade de esco­ amento de 1 coulomb em I segundo. Por analogia, a corrente eletrica se assemelha avaziio em hidraulica, expressa em m3/s, por exemplo. 1.2.3 RESISTENCIA ELETRICA Existe uma forca de atracao entre os eletrons e os respectivos micleos atomicos e que resiste aliberacao dos eletrons para 0 estabelecimento da corrente eletrica, Abreviada­ mente, designa-se essa oposicao ao fluxo da corrente como resistencia. Nos materiais ditos condutores, a corrente eletrica circula facilmente, porque a resistencia que neles se verifica epequena. Nos materiais isolantes, ocorre 0 contrario. A unidade de resistencia eletrica e0 ohm (11),* que corresponde aresistencia de um fio de mercuric a OT, com um comprimento de 1,063 m e uma secao de 1 mm', Equiva­ Ie aresistencia eletrica de um elemento de circuito tal que uma diferenca de potencial constante, igual a 1 volt, aplicada aos seus terminais, faz circular nesse elemento uma corrente invariavel de 1 ampere. 111=~ (1.1) IA A resistencia de um condutor depende de quatro fatores: material, comprimento, area da se<;ao e temperatura. A resistividade ou resistencia especifica de um material homogeneo e isotropo e tal que um cuba com 1 metro de aresta apresenta uma resistenciaeletrica de 1 ohm entre faces opostas. Seu simbolo eo p (ro), 0 Inmetro indica como unidade de resistividade 0 ohm X metro (11 X m). A resistencia de urn condutor de secao uniforme, expressa em ohms, e dada por: I (1.2)R=PS sendo: 1- comprimento do condutor (m) S- se<;aoreta do condutor (nr') p - resistividade do condutor (11 X m) Pode-se usar a formula com: S em mm-; p em 11 X mmvm Valores da resistividade p a 15'C 1 Cobre - 0,Ql78 11 X mmvrn, ou 56 11 X mmvm Aluininio - 0,028 11 X mrn//m Prata-liga - 0,300 11 X mm//m Denominam-se resistores os elementos de circuito eletricoque se caracterizam por sua resistencia. • Exemplo 1.1 Calcular a resistencia de urncondutor de cobre a IS'C, sabendo-seque a secao do mesmo ede 3 mm-e que seu comprimentoede 200 m. l;; 'OHM, Georg Simon - fisico alemao (1787-1854). i L I:Concertos Basicos de Eletricidade com Vistasa Instalacoes 5 1'li]I' II"!ISolm;ao [f l iPara 0 cobre,P = 0,0178 11 x mmvrn A resistenciaedada por: ~ J :'J"·:I... [mm']R = P S:.R = P n x ---;;- ,sendo I(m) e S (mrn');I Ii r '1 1 portanto, i.1if[1 1 (.fl 0,0178 x 200 = 1,l86ohms '1R = 3 lj If it Yariacdo de resistiincia com a temperatura I~A resistenciado condutordependeda temperaturaa queele se acha subrnetido. Denomina-secoeficiente de temperatura (a) a variacaodaresistencia de urncondutor, quando ".} Ita temperatura varia de IT. t' Para0 cobre, a = 0,OO39'C-' a O'C e 0,004'C-r a 20'C. Para0 alurnfnio, a = 0,OO38'C-' a 20'C. A variaeao de resistencia corna temperaturae expressapor: R, = Ro (l + at) (1.3) sendo Ro'- resistencia a OT (11) R,- resistencia a uma temperaturade rc (11) Se a temperatura variar de t, para t" a resistencia variara do valor R para 0 valor R" segundo ao expressiio: R, = Ro[I + a (I, - t,)] (1.4) • Exemplo 1.2 Urncondutorde cobre tem umaresistencia de 12011 a 20'C. Qual serasua resistencia se a tem­ peraturafor de SO'C? Dado: a,.b', = 0,004'C-' a 20'C Solm;ao R, = Ro[I + a (I, - t,)] R,o = 120 [l + 0,004 (SO - 20)] = 134,4 ohms 1.2.4 LEI DE OHM A intensidade da corrente I que percorre um condutor e diretarnente proporcional a f.e.m. E, que a produz, e inversamente proporcional aresistencia R do condutor, isto e: 1= §. (1.5) R onde 1- intensidade da corrente (A) E - tensao ou f.e.m. (V) R - resistencia (11) -J,'fl::;~~-~·;~-1-,.",.·.:,.· _.-,-',,","-.CO·',•..·"_ _ " __ ._.""""""'.~_'" '~"('0~~·,~ ,~j.::,tl.'l2"~
  10. 10. 6 Instalacoes Eletricas A lei de Ohm eaplicavel, sob esta forma simples, para: a) circuitos de corrente continua contendo apenas uma f.e.m; b) condutores ou resistencias de corrente continua; c) qualquer circuito contendo apenas resistencias. Para circuitos envolvendo elementos mais complexos que serao vistos adiante, a lei de Ohm nao se aplica sob essa forma simples. • Exemplo 1.3 Qual a resistencia da larnpada incandescente ligada a urn circuito de 120 V, sabendo-se que 0 amperfrnetro indica 0,5 A e que a resistencia dos fios edesprezivel? a,SA Fig. 1.4 Esquemado circuito eletrico, indicando a resistencia a ser determinada. 120V I t---~ I Solu..ao A diferenca de potencial existente entre os parafusos do soquete da Himpada ede 120 V, de modo que temos: U R=J=O:S120 =240.0. -. 1.2.5 POTENCIA ELETRICA A potencia e definida como sendo 0 trabalho efetuado na unidade de tempo. Assim como a potencia hidraulica e dada pelo produto do desnivel energetico pela vazao, a potencia eletrica, para urn circuito puramente resistivo, e obtida pelo produto da tensiio U pela intensidade da corrente 1: (1.6)p= UX 1 A unidade de potencia e 0 watt (W), sendo 1 kW = 1.000 W. Pela lei de Ohm, sabemos que: U=Rx1 de modo que podemos escrever: P=RXP (1.7) e R = u /' sendo P = P if U x t e [= ij; logo, R = P i _ .__._ • _ •. _.o....i ,~••;~. i..io-'_._. ~.;~; ·:t-:~~i!. Conceitos Basicos de E1etricidade com Vistas a Instalacoes • Exemplo 1.4 Urn chuveiro eletrico indica na plaqueta 3.000 W e 220 V. Quais os valores da corrente que e absorve e da resistencia do mesmo? Solu..ao P _ 3.000 = I3,6A 1=C;- 220 e U? _ 220' = 16,1.0. R=p- 3.000- . _ 1.2.6 ENERGIA E TRABALHO A energia consumida, ou 0 trabalho eletrico T efetuado, e dada pelo produto da pc tencia P pelo tempo t, durante 0 qual 0 fenomeno eletrico ocorre. As formulas que pel mitem calcular este valor sao: T = P X t = watt X hora (Wh) (1.9 ou T = U X 1 X t = watt X hora (Wh) (1.10 R X [' X t T 1.000 = quilowatt x hora (kWh) (1.11 u x [X t . T 1.000 = quilowatt x hora (kWh) (1.12 o consumo de energia e medido em kWhpelos aparelhos das empresas concessions rias, e a tarifa ecobrada em tennos de consumo, expresso na mesma unidade. 1.2.7 QUEDA DE TENSAO A tensiio representa nivel energetico eletrico, A corrente eletrica, ao percorrer ur circuito constituido por condutores e outros elementos resistivos, despende a energia d que esta dotada, a fim de veneer as resistencias que !he sao opostas, Portanto, a tensa vai se reduzindo a partir da fonte geradora ate 0 retorno da corrente amesma fonte. Diz se, pois, que ocorre uma queda de tensiio ou perda de earga energetica ao longo do cir cuito. A tensao nos tenninais do gerador, U, e igual ao produto da corrente que dele part pela resistencia externa, isto e, a resistencia do eircuito. U = s, X 1 (1.13 A f.e.m. dogerador e aplicada em veneer a resistencia interna R;do pr6prio gerador em veneer a resistencia extema R, do circuito, da resistencia do condutor e das resistencia dos apare!hos de consumo nele intercaladas. Portanto, R, = Rcondutor + R.parelho de ccnsumt E = f.e.m. = U + 1R;= U + LlUgerador (1.14 Pela Fig. 1.5, vimos que uma parte da tensao gerada foi transfonnada em energia uti devido ao consumo das resistencias dos aparelhos instalados /::,. UR (nota..ao usada na Fig 1.5), consumo este que nao pode a rigor.ser considerado uma perda de energia.
  11. 11. stalacoes Eletricas Conceitos Basicos de Eletricidade com Vistas a Instalacoes 9 R; D tlUCI so., Nfvel energetico no gerador B R, (Aparelho de consumo de energia) c .. A tlUcl Queda de tensao do !tlUR condutor, de A a B.';.­ ~ Queda de tensao na resistencia, de B a C L;.Uc, Queda de tensao no condutor, de CaD Fig. 1.5 Balance energetico em urn circuito eletrico, U tl Ug queda de tensao devido a perdas no gerador (Ri)- Dll: J xemplo 1.5 A tensao nominal (sem ligacao de carga) de uma bateria ede 24 V, e sua resistencia interna e de 0,5.n. Ligou-se urn aparelho de consumo it bateria e mediu-se num voltfmetro, colocado nos bornes da bateria, uma tensao de 22 V. Qual a intensidade da corrente fornecida? Solu~ao f.e.m. (E) = 24 V; R; = 0,5.n; U = 22 V Sabemos que: E = U + I X R; Logo: 1= E-U=24-22=4A Ri 0,5 xemplo 1.6 Urn circuito de corrente continua consome 20 A, e a queda de tensao no ramal que 0 alimenta nao deve exceder 5 V. Qual a maxima resistencia que pode ter esse ramal? Solu~ao R = !!. 2. = 0,25 .n para os dois condutores. Cada urn devera ter 0,125 .n. I 20 I I __ t--T I R=? I I Fig. 1.6 Esquema do circuito eletrico, indicando a resistencia a ser calculada. 1.2.8 CIRCUITOS COM RESISTENCIAS ASSOCIADAS 1.2.8.1Circuitos com Resistencias em Serle Diz-se que existem resistencias (resistores) associadas em sene quando as mesmas sao ligadas, extremidade com extremidade, diretarnente ou por meio de trechos de con­ dutores. A Fig. 1.7 mostra que a mesma corrente I percorre todas as resistencias e que a ten sao Use divide pelos diversos elementos que constituem 0 circuito. Assim: UBE = UBC + Uco + UDE (1.15) e a resistencia total equivalente sera a soma das resistencias em sene no circuito. R = R, + R, + R3 (1,16) • Exemplo 1.7 Na Fig. 1.7 as resistencias sao R, = 42,9.n, R, = 36,4 n e R3 = 18,5 n. Se aplicarmos entre os pontos BeE uma tensao de 220 volts, qual sera a corrente que percor­ rera 0 circuito? . Solucdo A resistencia equivalente R sera: f.e.m. (E) gerador ~~ r­ ;:,:; L R = 42,9 + 36,4 + 18,5 = 97,8 n UDE UCD UDC r -~ 'I- -IR. R. R, E D c B ~U~B£!________ . I-: .1 F ~ + I Fig. 1.7 Circuito com resistencias em serie.
  12. 12. .I '.;.~;~:t. . ,~,. _'.";- ..,:.)~;~ .;;, ;~,;.,:i',·..(~~ 10 Instalacoes Eletricas Conceitos Basicos de Eletricidade com Vistas a Instalacoes 11 A intensidade de corrente I sera: V 1 t I.1=~= _ _V 220 = 2,249 A R RI+R,+R, 97,8 • Exemplo 1.8 Considerando 0 circuito do Exemplo 1.7, conhecidas as resistencias RI , R2 e R, e a intensidade da corrente acima determinada (2,249 A), calcular os valores da diferenca de potencial nos terminais de cada uma das resistencias enos terminais BeE do circuito. C R. R2 12 I B I, RI , ~ I I ~ ~ I + ISolueao Apliquemos a lei de Ohm, V = R X I, a cada urn dos trechos do circuito. Fig. 1.8 Circuito com resistencias em paralelo. Para: RI , VI = I X RI = 2,249 X 42,9 = 96,482 V R" V2 = I X R2 = 2,249 X 36,4 = 81,863 V Solu~ao R" V, = I X R, = 2,249 X 18,5 = 41,606 V Temos: a diferenca de potencial entre BeE sera: 1 + + + + 0,40 + 0,25 + 0,16 0,81 VBE = VI + V2 + V, = 219,95 = 220 V R R, R2 R3 2,5 4 6 R = _1- = 1,234 n1.2.8.2. Circnitos.cem Resistencias em Paralelo 0,81 No circuito em paralelo, as extremidades das resistencias estao ligadas a urn ponto Mas, comum. As diversas resistencias estao submetidas a mesma diferenca de potencial, e a intensidade de corrente total edividida entre os elementos do circuito, de modo inversa­ V = R, X t, (1) mente proporcional as resistencias. V=RX/ (II) " Se urn certo mirnero de resistencias RI , R2, R3, ... , R;estiver associado em paralelo, a resistencia efetiva au equivalente do conjunto podera ser calculada por: Dividindo-se (I) por (II), fica R, X II = R X I~=l-+l-+l-+ ... +l­ (1.17) R R] Rz R3 e; logo, e I R, /, R1_11+.f:I+Pj+ ..·+Pn (1.18) "R- V Z donde, sendo PI' P2' P3, ••• , P;as potencias dos aparelhos correspondentes, respectivamente, as IXR _ 25xI,234 =12,34Aresistencias R" R2, R3 , ... , Rn• As correntes serao dadas por: Il=~- 2,5 V V V V II =/.?;Iz =R;h=/.?; ...;In=R (1.19) I X R _ 25 X 1,234 = 7,71 Al­ ] z 3 n I,=~- 4 ~.; r~ IXR 25 X 1,234 =5,14A • Exemplo 1.9 I,=~ 6 l ~ '·:;; Uma corrente de 25 A percorre urn circuitocom tresresistenciasRI = 2,5D., R2 = 4,0 ne R, = 6,0n Verificacao: em paralelo (Fig. 1.8).Determinar as parcelas de corrente total que percorrem cada uma das resis­ tencias. , I = II + 12 + I. = 12,34 + 7,71 + 5.14 = 25.19 A = 25 A •. ·'h;'iic..... . ~~
  13. 13. - ------ Instalacoes Eletricas 3 PRODUC;XO DE UMA FORC;A ELETROMOTRIZ Como vimos no infcio deste capitulo, para que circule uma corrente eletrica eneces­ sario haver uma diferenca de tensao eletrica entre dois pontos. Estabelece-se 0 movi­ mento de eletrons !ivres, do ponto de maior tensao para 0 de menor tensao ou tensao nula. A tensao eletrica eproduzida em dispositivos ou maquinas adequados, e quando medida nos tenninais destes geradores de eletricidade e, como vimos, denominadajorcz eletromotriz (f.e.m.). Portanto, enecessario recorrer-se a urn gerador de forca eletromo­ triz para criar urn desnfvel energetico capaz de promover 0 deslocamento dos eletrons livres, isto e, a corrente eletrica ao lange dos condutores e dos aparelhos e equipamentos eletricos de utilizacao. A obtencao da forca eletromotriz pode realizar-se de varias maneiras: • por atrito do vidro contra 0 couro, e da ebonite contra ala; • pela actio da lu: sobre uma pelfcula de selenic ou tehirio, depositada sobre uma chapa de ferro (celulas fotoeletricas); • pela ac;:ao de compressiio e traciio sobre cristais como 0 de quartzo (efeito piezele­ trico); • por aquecimento do ponto de soldagem entre dois metais diferentes (efeito termele­ trico); • por aciio quimica de solucoes de sais, acidos e bases, na presenca de dois metais diferentes ou de metal e carvao (pilhas e baterias); • por inducdo eletromagnetica, no caso dos geradores rotativos. Vejamos como se estabelece uma f.e.m, por efeito de inducao eletromagnetica. Tres sao os processos pelos quais se pode obte-la: 1.0 Pelo movimento de um condutor num campo magnetico. Dado urn campo magnetico(fonnado por urn rna,por exemplo), se deslocarmos, com movimento de rotacao, urn condutor (uma espira), de modo que corte as linhas de forca do campo rnagnetico, origina-se uma f.e.m. entre os dois extremos do condu­ tor. Se este estiver ligado a urn circuito extemo, circulara uma corrente eletrica pelo mesmo; este e0 princfpio do metodo empregado na producao da f.e.m. de urn gera­ dor de corrente eletrica, eo fenomeno se denornina inducdo eletromagnetica. Espiral girat6ria N Condutores Fig. 1.9 Rotacao de urn condutor em urn campo magnetico, 2.0 Pelo movimento de um campo magnetico no interior de um solenoide. Se deslo­ carmos urn Ima no interior de urn solen6ide, de tal modo que as linhas de forca do . campo magnetico sejam cortadas pelas espiras do mesmo, estabelecer-se-a entre Conceitos Basicos de Eletrictdade com Vistas a Instalacoes 13 os tenninais do solen6ide uma f.e.m. Se os terminais estiverem ligados a urn cir­ cuito extemo, circulara no mesmo uma corrente eletrica. ./ _ _ - - - - Linha fje forca / ~ ~-' ---------3----­ / /,/ ----- - -- --..~ I ( /,/ - Solen6ide - - ~ <, f~)JI _.~~~ I . + F- I- _- 2._s­ ......._--------­___C~duto.:__ 302!-dutor ........ ...... Fig. 1.10 Deslocamento longitudinal de urn Irna no interior de urn solenoide. 3.0 Pela variaciio da intensidade de um campo magnetico a cuja acdo se acha sub­ metido um condutorcom espiras helicoidais. Este, a rigor, nao e propriamente urn metodo de geracao de f.e.m., pois a variacao de intensidade do campo magnetico por uma corrente sup6e a existencia deste campo. Suponhamos que 0 micleo re­ presentado na Fig. 1.11 seja constitufdo por urn material capaz de ser magnetiza­ do temporariamente (p. ex., 0 aco-silfcio) e que em tome do anel enrolemos dois condutores independentes urn do outro, constituindo duas bobinas. f ~-I, B, n2 espiras - 12_ / ~ M // M -- fC-----t :-0- ----...--- -- -- L./----r B2 -- ~ --- y""" R2 ,.- , U2 u.{ R, ~ Prirnario n, espiras Fig. 1.11Esquema basico de urn transformador monofasico, Se fizennos passar uma corrente eletrica em uma das bobinas envolvendo 0 nucleo de aco-silfcio, teremos fonnado urn eletroima e, em consequencia, urn campo magneti­ co. Se esta corrente for altemada, a intensidade do campo rnudara a cada variacao da intensidade da corrente. Esta variacao do fluxo magnetico atraves da segunda bobina de­ terminara, em seus terminais, 0 aparecimento de uma f.e.m. Se esta segunda bobina es­ - - -_ .• "C:" .-;~.- ',',::/-,:-:', ',' :'F"~($";i.~.~.:-··..;,'~
  14. 14. 14 Instalacoes Eletricas tiver ligada a urn circuito extemo, circulara, na mesma, uma corrente eletrica, Este prin­ cipio e empregado nos transformadores. A primeira bobina constituira 0 primdrio, e a segunda, 0 secundario do transformador. 1.4 GERA(:AO DE CORRENTE EM UM ALTERNADOR 1.4.1 GERADOR MONOFAsICO Vejamos de uma forma simples como se estabelece uma f.e.m. em umalternador monofasico. Para isso, consideremos a Fig. 1.12, onde vemos uma espira de material born condutor de eletricidade que gira, com velocidade angular constante, em tomo do seu eixo longitudinal, no espaco compreendido entre os dois polos de urn Ima perrnanente (supondo campo magnetico uniforrne). Na posicao 1, a f.e.m. gerada e igual a zero, porque nesta posicao nenhum dos dois lados da espira corta as linhas magneticas e nao ha rnodificacao do campo magnetico na espira. Na posicao 2, h:i uma grande modificacao no campo magnetico, e a f.e.m. que ocorre e maxima. Na posicao 3, nao ha corte das linhas de fluxo magnetico pela espira, e a f.e.m. e no­ vamente nula. A partir de 3, verifica-se a inversao no sentido da f.e.m. no condutor, por­ que cada condutor se encontra agora sob 0 polo de sinal oposto ao que correspondia as posicoes entre 1 e 3. De 3 ate 4, a f.e.m. cresce com sinal negativo, e de 4 ate 5 0 valor da mesma descresce ainda negativamente ate zero. Continuando 0 movimento da rotacao, a f.e.m. ira variando, repetindo-se 0 cicio. Na Fig. 1.12 acham-se representados, no eixo das abscissas, as posicoes sucessivas da bobina, e nas ordenadas, os valores da f.e.m. induzida, resultando uma curva senoidal. f.e.m. Induzida na espira Fig. I.J2 Gerador de corrente eletrica monofasica e variacao da f.e.rn.em urn periodo. ·;.7~';"~.i-' .;. ...-;.-,:;.~. • .••• j ~'~~ ,: ; '.': •• .i.~:.~.,A~tf.··."0' Conceitos Basicos de EIetricidade com Vistas a Instalacoes 15 Na Fig. 1.13 vemos que a f.e.m. pode ser aplicada ao fornecimento da corrente eletri­ ca a urn circuito por meio de dois aneis I e II. Cada anel tern sua superficie externa conti­ nua e e isolado eletricamente do outro e do eixo da espira. Uma lamina metalica ou "es­ cova" de carvao apoia-se sobre cada urn dos aneis e conduz a corrente para 0 circuito externo. . Para 0 - circuito Extemo Fig. 1.13 Espira de gerador monofasico com aneis e escovas (representacao esquematica), 1.4.2 GERADOR TRIFASICO ELEMENTAR Urn alternador trifasico elementar e constituido por tres bobinas, gerando tensoes de­ fasadas entre si de 120·. f.e.m, N + ~O~3 Ec- 2 • '~~N ~......-l / ~.- £1 I L!J E, ~ V Fig. 1.14 Variacao da f.e.m. em uma volta completa do sistema. Valores eficazes. Intensidade eficaz de uma corrente a1ternada e definida como a quantidade de uma corrente continua equivalente, isto e, com urn valor capaz de produ­ zir os mesmos efeitos termicos que a primeira. Demonstra-se que ela e igual a raiz qua­ drada da media dos quadrados dos valores das intensidades instantaneas. Seu valor e medido com 0 amperfmetro ou calculado por: 4 I 15 NI A N o +1 ".r I -.............. Periodo 360· £1 £2 120· I 120· ", . / <"......-/,,.­ .-/ i.
  15. 15. Instalacoes Eletricas Ief = I:Ji =Ima,XO,707,sendo .5=0,707 (1.20) e Vef = V -Ex = Vmax X 0,707, sendo fi1 = 0,707 (1.21) 1.4.3 GRANDEZAS A SEREM CONSIDERADAS EM UM CIRCUITO DE CORRENTEALTERNADA 1.4.3.1 Somente com Resistencia Numa resistencia, a variacao da forma de onda da corrente que a atravessa e da ten­ sao aplicada acontece simultaneamente, significando que a tensao e a corrente estao em fase: tp = O. --.ANVVv­ R '" Fig. 1.15 Vanacao de Vel quando a carga eOhmica (resistencia pura), 1.4.3.2 Reatancia Indutiva Entende-se por reauincia indutiva a oposicao apassagem da corrente alternada em uma bobina; isto se deve ao fato de existir em uma bobina 0 fenomeno de auto-inducao, que ea capacidade da bobina de induzir tensao em si mesma, quando a corrente varia. A reatancia indutiva erepresentada por XL' Os enrolamentos dos motores e transformadores representam cargas indutivas, ao passo que os ferros eletricos, chuveiros, torradeiras, aquecedores e lampadas incandes­ centes representam simplesmente cargas reativas. A reatiincia indutiva XLdepende dajreqiienciaj(hertz)* da corrente e da indutdncia L (expressa em henrys,** H). XL=27fXjXL (1.22) Quando a carga de urn circuito e indutiva, existe uma diferenca entre a tensao e a corrente porque esta ultima sofre urn atraso em seu deslocamento, devido ao efeito da auto-inducao. Quando a resistencia ohmica edesprezivel, isto e, s6 se considera a indu­ [;tancia, a defasagem entre I eVe de 90', conforme mostra a Fig. 1.16. ~*HERTZ, Heinrich Rudolf - fisico alemao (1857-1894). ~ ..**HE':!RY, Joseph - fisico norte-americano (1797-1878). Conceitos Basicos de EletIicidade com Vistas a Instalacoes 1 7 '(J' V '1'=900 360" ~ XL Fig. 1.16 Variacao de Vel quando a carga eindutiva, apenas. 1.4.3.3 Impedancia Indutiva Quando existe uma resistencia ohmica R no mesmo circuito que uma reatancia indu­ tiva Xv temos a impedancia indutiva Z, onde Z=~R2 +Xi (1.23) 1.4.3.4 Reatancla Capacitiva Um capacitor eurn dispositivo eletrico que acumula eletricidade, ou seja, concentra eletrons, Os capacitores oferecem certa resistencia apassagem da corrente alternada, que ,--­ V 360" ~ R XL Fig. 1.17 Variacao de Vel quando hi! R e XL' XL=wXL Fig. 1.18Triangulode impediincias. ·-~,'t"~fi~I'/:·:"".'.. :­
  16. 16. 18 Instalacoes Eletricas se denomina reauincia capacitiva e se designa por X;, calculada por: X = _ _1 (1.24)c 2X7rX!XC sendofa frequencia da corrente em hertz e C a capacitancia emfarads.* Quando existe reatancia capacitiva, a corrente se apresenta adiantada de 90' em rela­ ~iio atensao: tp = -90'. Quando existe resistencia ohmica no mesmo circuito onde existe urn capacitor, a im­ pedancia capacitiva ecalculada por: Z = -JR2 + X; (1.25) / ­ / _~jU t;70" 360" / o-H-­x, Fig. 1.19 Variacao de Ue I quando existir urn capacitor. ~} Fig. 1.20 Representacao da impedancia capacitiva Z, quando ha X, e R. 1.4.3.5 Impedancia Ha circuitos em que temos resistencia ohmica (R), reatancia indutiva (XJ e reatancia capacitiva (X,). Neste caso, a impedancia Z sera a soma vetorial destas tres grandezas. Xd]Xc z 'I' Fig. 1.21 Representacao da impedancia Z. . ":;,0' ; ....'.,. -: -~; J'I,;;' Conceitos Basicos de EIetricidade com Vistas a Instalacoes 19 1.4.4 LIGAGOES DOS ENROLAMENTOS DOS GERADORES TRIFAsICOS o a1temadortrifasico possui urn induzido, dotado de Iresenrolamentos defasados de 120', de modo que tudo se passa como se nele houvesse tres circuitos monofasicos associados. Quando os tres enrolamentos do induzido tern urn ponto de ligacao comum 0, chama­ do ponto neutro, dizemos que 0 altemador se acha montado ou Iigado em estrela (ou Y). Se pelos tres fios-fase A, Bee passar corrente com a mesma intensidade, isto e, se 0 sistema estiver equilibrado, no ponto 0 nao passara corrente, donde seu nome de ponto neutro. Acontece que, normalmente, poderao ocorrer correntes de intensidades diferentes nas tres fases e, neste caso, usa-se urn quarto condutor, Iigado ao ponto 0, e que serve como condutor de retorno da corrente de compensaciio, Este condutor e 0 condutor neutro ou simplesmente 0 neutro, como se costuma dizer. Pelo neutro nao passara corrente se pe­ las tres fases estiverem passando correntes de mesma intensidade, isto e, se estiverem equilibradas. A Fig. 1.22 representa esquematicamente 0 induzido de urn alternador trifasico em estrela e 0 esquema grafico da rede que 0 alternador alimenta. c I=i C' ~::! :::,"o Ponto -I=i neutro U B B ls::! ::! :::," < ,-, I I ' A' ::! ' - ' - - 0 A Fig. 1.22 Ligacao de altemador em estrela. Nao cabendo aqui 0 estudo dos alternadores, diremos apenas que, se chamarmos de i a intensidade eficaz da corrente que atravessa uma bobina do induzido, e de u a tensao eficaz entre 0 borne da bobina e 0 ponto neutro, teremos uma intensidade de corrente eficaz I nos condutores da Iinha, tal que I = i (1.26) e uma diferenca de potencial entre os fios-fase igual a U, tal que U=u.J3 (1.27) Quando os enrolamentos do induzido sao ligados entre si, de modo a constitufrem urn circuito fechado, diz-se que a ligacao eem tridngulo ou delta (6.). As tres linhas de ali­ mentacao (fases) partem dos pontos de juncao A, Bee das bobinas. Esta disposicao nao comporta ponto neutro nemjio-neutro. Neutro l ,­ A Fig. 1.23 representa esquematicamente 0 gerador e a rede, segundo a ligacao em •FAR~AY. Michael - fisico e quimico ingles (J791-1867). triangulo. iL
  17. 17. ') lnstalacoes Eletricas Conceitos Basicos de Eletricidade com Vistas a Instalacoes 21 B B'_I=iV3 1.5.2 FATOR DE POTENCIA Num circuito de corrente alternada onde existem apenas resistencias ohmicas, a poten­ . cia lida no wattimetro e igual ao produto da intensidade de corrente I (lida no amperime­ tro) pela diferenca de potencial U (lida no voltimetro). Isto se deve ao fato de a corrente e a tensao terem 0 mesmo angulo de fase (cp = 0). Quando neste circuito inserirrnos uma bobina, notaremos que a potencia lida no wattimetro passaraa ser menor que 0 produto V X A; u A U=u isto se explica pelo fato de que a bobina causa 0 efeito de atrasar a corrente em relacao a tensao, criando uma defasagem entre elas (cp {= 0), como mostrado na Fig. 1.16. A potencia lida no wattimetro denomina-se potencia ativa Pee expressa em watts (W). A potencia total dada pelo produto da tensao U pela corrente I denomina-se poten­ cia aparente P, e e expressa em volt-amperes (VA) Pa=,f3XUXI (1.31) C C' De posse da potencia aliva e da potencia aparente, podemos definir fator de potencia Fig. 1.23 Ligacao de alternador em triangulo (delta). como sendo a relacao entre estas duas potencies. D d -' Prator e potencia = - = cos 'f! (1.32) r;Na ligacao ern triangulo, temos: o fator de potencia pode apresenrar-se sob duas formas: Tensao de linha I) em circuitos puramente resistivos:U=u (1.28) sendo u a tensao entre fases. . [cos cP =}] Corrente de linha 2) em circuitos com indutancia: I=i.f3 (1.29) Icos .CP.0J sendo i a corrente de fase. Na Fig. 1.24 acha-se representado urn circuito monofasico no qual 0 amperime­ tro indica I = 10 A e 0 voltimetro U = 220 V. A potencia aparente ou total e dada Ligaciio de alternador em triangulo (delta) por Pa = U X I = lOX 220 = 2.200 VOlt-amperes (VA), mas 0 wattimetro indica 1.870 watts, para a potencia real ou ativa. A ligacao em delta e raramente empregada em alternadores por causa da corrente de cir­ culacao que se estabelece no circuito ABC do induzido, quando as forcas eletromotrizes geradas nos tres enrolamentos nao se equilibram. Essa corrente nao e desejavel, uma vez que ela provoca efeitos de aquecirnento e interferencias, sobretudo onde houver circuitos. I !...J .. U ..5 POTENCIA FORNECIDA PELOS ALTERNADORES U/ U=220V - 1.5.1 EXPRESSAO DA POTENCIA A potencia trifasica ativa, tanto para a disposicao de alternador em estrela quanto em tri­ angulo, e a mesma, e vern a ser a soma das potencias das tres fases. Calcula-se pela formula: Fig. 1.24 Circuitocom indntancia, P = U X I x -J3 X cos 'f! (1.30) o fator de potencia para este circuito monofasico sera:sendo: U a tensiio eficaz entre dois fios-fase e Potencia ativa W I. 870 I a corrente eficaz na linha. Potencia total = VA = 2.200 = 0,85 ou 85% tp eo dngulo de defasagem de I em relacao a Una representacao vetorial dessas gran­ dezas. isto e, cos cp = 0,85. Logo, 0 angulo de defasagem de I em relacao a U sera de 32°. l ':".-',.." '.... '" ~.•-..q~~.~'J)'; ;':.-;',
  18. 18. 22 Instalacoes Eletricas Vemos que, quando 0 fator de potencia e inferior aunidade, existe urn consumo de energia nao-medida no wattfrnetro, consumo aplicado na producao da inducao magneti­ ca. Uma instalacao com baixo fator de potencia, para produzir uma potencia ativa P, re­ quer uma potencia aparente Pomaior, 0 que onera essa instalacao com 0 custo mais ele­ vado de cabos e equipamentos. A parte da potencia consumida pelos efeitos de inducao e denominada potencia rea­ tiva, e demonstra-se que esta potencia, somada vetorialmente com a potencia ativa (em watts), fornece 0 produto volt-ampere (VA, kVA). A potencia reativa emedida em V A,. Y • 'ltil e,<;>e, • 'b-~'b-<' "te,SJ "U,'b- .«I.<le, Potencia reativa P, =UJsen tp -ooe,r>' , ~o' 'v,,,,<' (=VA, = volt-amperes reativos) Potencia ativa P= VI cos cp (watts) Fig. 1.25 Potencia a considerarquandoha indutancia. Pela Fig. 1.25 temos: p. = ~p'2 _ p2 (1.33)r 0 Devido ao inconveniente causado por urn baixo fator de potencia, as empresas con­ cessionarias de energia eletrica exigem urn fator de potencia igual ou maior do que 0,92. Essa obrigatoriedade segue as determinacoes do Departamento Nacional de Agua e Energia Eletrica - DNAEE em sua Portaria n," 1569-1993.0 nao-cumprimento desse limite sujeita 0 consumidor ao pagamento de urn ajuste pelo baixo fator de potencia. Todas as instalacoes de lampadas ou tubos de iluminacao a vapor de merctirio, neo­ nio, f]uorescente, ultravioleta, cujo fator de potsncia seja inferior a 0,90, deverao ser providas dos dispositivos de correcao necessaries para que seja atingido 0 fator de po­ tencia de 0,90, no mfnirno, valor este obtido junto ao medidor da instalacao, Nos casos de instalacoes com baixo fator de potencia, consegue-se corrigi-las (eleva­ 10) intercalando-se urn capacitor em urn circuito com indutancia, pois 0 capacitor faz com que a corrente avance em relacao atensao, e este efeito "anula" 0 efeito da indu­ tancia (ver Fig. 1.19). Urn outro recurso tambem muito usado para melhoria do fator de potencia em instalacoes industriais e0 uso de motores sfncronos superexcitados, que tern a propriedade de fomecer a componente natural ou deswattada da potencia. Tabela 1.1 Valores do Fator de Potencia (cos cp) cos cp ApareIhos de ilumina~ao incandescente ...................................... Aparelhoscom liimpadas fluorescentes De altofator de potencia .............................................................. De baixofator de potencia ........................................................... Motores eletricos trifdsicos, de gaiola ate600W ................................................................................ dela4cv ................................................................................ de 5 a 50cv .............................................................................. de maisde 50 cv ...................................................................... 1,00 0,90 0,50 0,50 0,75 0,85 0,90 ,: ;'.,'.'~~ >-. .- ;. ~ •.,!~-, .', Conceitos Basicos de Eletricidade com Vistas a Instalacoes 23 Para urn desenvolvirnento maior do assunto, leia 0 Cap. 9 - Correcao do Fator de Po­ tencia. 1.5.3 RENDIMENTO Entende-se por rendimento de uma maquina eletrica a razao entre sua potencia de safda e sua potencia de entrada. P, 7'/=-- (1.34) Pent Por esta expressao notamos que num born aproveitamento de potencia pela maquina teremos o-reedimento proximo de I. • Exemplo 1.10 A potencia de urnmotor eletrico, trifasico, alimentadoem 220 V, medida com urnwattimetro,e de 18,5cv. 0 fator de potencia e 0,85. Calcular a correntede alimentacao do motor,as potencias aparentee reativae 0 rendimento. I cv = 736W Dados: P = 18,5cv = 18,5 x 736 = 13.616W V = nov cos <p = 0,85 Solucao I) Intensidade da corrente Da equacao 1.30,tiramos: P 13.6161=---- 42.04 A U -J3 cos <p 220 -J3 x 0,85 2) Potencia aparente Da equacao 1.31, tem-se que: Fa = 220 x 42.04 x.J3 = 16.019,4 VA = 16 kVA 3) Potencia reativa Da equacao 1.33tiramos: I 2 2 Pr = "1/16,019 - 13,616 = 8,439 kVAr 4) Rendimento: Pela equacao 1.34calculamos 1]: 13.616 = 0,85 1] = 16.019 1.6 UGA(:AO DOS APARElliOS DE CONSUMO DE ENERGIA EUTRICA Os circuitos dos receptores de energia eletrica de corrente alternada trifasica, do mes­ mo modo que os dos altemadores ou dos transformadores, podem ser ligados em trian­ gulo ou em estrela. Vejamos os dois casos .j 1
  19. 19. ~ Instalacoes Eletricas Conceitos Basicos de Eletricidade com Vistas a Instalacoes 25 1.0 Caso. Ligaciio dos receptores em triiingulo (delta). Consideremos a Fig. 1.26, onde se acha representada uma Iigacao de lampadas em triangulo. A corrente que passa em cada lampada e dada por i = ~, sendo 1 a corrente em cada fase, A, B ou C. A tensao entre os tenninais das Iampadas e a mesma que a existente entre as fases da rede (nao levando em conta a queda de tensao), A potencia P' consumida em cad a uma das lampadas e P' = U X i, e a potencia total P con sumida nas tres lampadas e: P=UXIx-!3 A ' " ... :> 0 N N >:::> I I 1 B' B • :> :> . I 1= v'30gl N N >:::> I C • ! ! ~ Fig. 1.26 Ligacao de Iampadas em triangulo. 2.0 Caso. Ligaciio dos aparelhos em estrela. A Fig. 1.27 indica tres Iampadas (ou aparelhos) ligadas em estrela, com fio-neutro. A tensaou que existe entre os parafusos ou bomes de cada receptor e igual 11 que exis­ te entre urn fio-fase e 0 neutro aos quais se acha ligado, e e dada por ~, sendo U a tensao entre as fases da rede. J A'A . , • .. ~ I I I I C C' I r; t,....JN ~ :> o :>1 ~ J E >:::> >:::> :> ?':N :>1 J >:::>1 ~B'/ B-?':~ rr-; N ______ .Neutro [ Fig. 1.27 Ligacao de aparelho (no caso, Iampadas) entre fases e 0 ponto neutro. L Na prdtica, para iluminaciio, 0 que se verifica quase sempre ea distribuicao em es­ trela com fio-neutro. No item 4.7.4. sera mostrado como e quando devera ser aterrado 0 neutro. A :> 0 N N B :> 0 i ~umpadasN > N I ,....C I N > Ir- I ~ I N --l--~- Fig. 1.28 Diagramade ligacao de aparelhosentre fase e neutro.As lampadas acham-seIigadasem paralelo, havendo,entre os parafusos do receptaculo de cada uma, a tensao de 127 V. 1.7 EMPREGO DE TRANSFORMADORES 1.7.1 CONCEITO DE TRANSFORMADOR Dernonstra-seque, para uma mesma potencia, a tensao eletrica em urn condutor e inversamente proporcional aarea da secao transversal deste condutor. Isto quer dizer que, para uma mesma potencia a transmitir, quanta maior a tensao, menor precisara ser a secao do condutor, e, portanto, menor sera seu custo. Assim, se a potencia for trans­ mitida sob uma tensao de 6.000 V, os condutores terao secao transversal muito me­ nor do que se a tensao for de 220 V, havendo, pois, na primeira hip6tese, economia de material. Suponhamos uma potencia de 100 kW a ser transmitida, sendo 0,850 fator de potencia. Se projetarmos a transmissao de energia sob 6.000 V, a corrente no condutor sera: P 100.000 1 U X -J3 X cos 'P 6.000 -J3 X 0,85 = 11,3 A Transmitida sob 220 V, a corrente sera de 308,7 A. Para se elevar a tensao de modo a transmitir a corrente com economia nas linhas de transmissao e depois baixar a tensao, para que a energia possa ser utilizada com segu­ ranca nos ediffcios ou aparelhos, emprega-se 0 chamado transformador. o transformador eo dispositivo que realiza a transformacao de uma corrente altema­ da, sob uma tensao, para outra corrente altemada, sob uma nova tensao, sem praticamente alterar 0 valor da potencia. 0 tipo mais comumente empregado e 0 transformador estd­ tico. Consta essencialmente de urn micleo de chapas de aco-silfcio MM em tomo do qual sao enroladas duas bobinas fixas, B, e B2, confonne a Fig. 1.11. A bobina B, tern n, es­ piras e acha-se ligada aos p610s do altemador A. Essa bobina constitui 0 indutor ou pri­ mario do transformador, e a corrente altemada que 0 atravessa engendra no circuito magnetico MM urn fluxo de inducao altemativo. A segunda bobina B2 possui n2 espiras e acha-se ligada ii rede de distribuicao intema; tern 0 nome de induzido ou secunddrio do transformador, e a corrente que passa por suas espiras e gerada pela inducao a que se acham submetidas. I !
  20. 20. 26 ~ ~-'. ""-'~~~':~:'~'!,: ,~.~ lnstalacoes Eletricas Denomina-se relaciio de transformaciio de um transformador a relacao entre a ten­ sao nos bornes do primario e a existente nos bornes do secundario. A relacao de trans­ formacao e a mesma que a existente entre os numeros das espiras e inversa 11 relacao entre as correntes que por elas passam: Conceilos Basicos de Eletricidade com Vistas a lnstalacoes 27 Representemos, na Fig. 1.30, uma instalacao de transformador para elevar 5.000 V a 55.000 V, usando urn transformador com primario em triangulo e secundario em estrela. Primario Secundario U, _ n, _ /, .. 1 A(1.35)V,-t.z,-T, A' § U, = 55.000 V Nos casos mais comuns, a energia e fornecida pelas concessionarias aos predios em ;5" Bbaixa tensao (220/127 V) ou (380/220 V). Entretanto, em industrias e predios de grande B' potencia, pode vir a ser necessario 0 suprimento em media tensao, devendo ser construi­ u _ V I V, da uma estacao abaixadora de tensao pelo consumidor. ... / z - . 1'>3= 32.000 V , V.J IOs transformadores podem ser monofasicos ou trifasicos. C' C 1.7.2 LIGAl;AO DE TRANSFORMADORES TRIFASICOS Fig. 1.30 Ligacao de transformador em IiY. Urn transfonnador trifasico e, em sintese, urn agrupamento de tres transformadores monofasicos cujos circuitos eletricos (enrolamentos) sao distintos e independentes mas Entre fase e neutro do transfonnador, a tensao nao sera mais de 55.000 V. Sera, ape­ tern em comum 0 micleo de ferro-silfcio. nas, de Em fun'rao do sistema de distribuicao adotado e das tens6es a serem transfonnadas, os tres enrolamentos rnonofasicos que constituem a unidade trifasica podem ser ligados u, _ 55.000 = 32.000 V de varias maneiras, duas das quais, em especial, merecem referencia: U, = ..J3 - 1,73 a) ligacao em triangulo ou delta; o que conduz a urn isolamento de menor custo nas espiras.b) ligacao em estrela. Nas redes de distribuicao para iluminacao, 0 secundario, em baixa tensao, exigindo a distribuicao com tres fases e neutro, obriga 0 emprego de transfonnador com secundario1.7.2.1 Ligacao em Triangu]« em estrela. Emuito empregada pela economia de material condutor utilizado na fabricacao dos transfonnadores. De fato, se chamannos de i a corrente nas espiras do secundario, a cor­ rente / nas linhas de distribuicao sera notavelmente maior, porque: Rede em alta tensao /=iv'3 (1.36) Alta tensao Acha-se representado na Fig. 1.29 urn esquema de ligacao t:.t:. (triangulo-triangulo), isto e, primario e secundario ligados em triangulo. I T 1 . Prirnario -, I k::Ji iI I I I I I Primario Secundario AA' Secundario BB' ~=~I t > - -j - - ,- -=:L Terra C' A B' IN cIF C B ~ ~I> J I T;a I =iv'3 Rede em C ~ ~t l--­ baixa tensao Fig. 1.29 Ligacao de transforrnadorem lili. Baixa tensao Fig.1.31 Liga~ao de transforrnador em IiY utilizadaparadistribuicaode iluminacaoem 220/127V ou 3801220 V. 1.7.2.2 Ligacao de Transformador com Seeundario em Estrela Emuito empregada quando se deseja que 0 secundario tenha tens6es muito elevadas. ~ Em alguns casos, e necessario prever uma alimentacao em baixa tensao com 0 secun­ a fim de diminuir a tensao em cada transformador, nas suas respectivas bobinas, e, por ~ dano do transfonnador em /1,havendo urn condutor neutro que sai do tap central de uma P: das bobinas.conseguinte, facilitar e baratear seu isolamento e construcao, ;I;i-.,L.,;_..
  21. 21. lnstalacoes Eletricas A Fornecimento de Energia 2 aos Predios. Alimentadores Gerais. Fig. 1.32 Secundario em tl.com neutro. Na Fig. 1.33 acha-se representada uma rede de distribuicao tfpica, como descrito aci­ rna. Linha de distribuicaoU = 500 Y Linha de transrnissao em B.T. ~2 emA~~ U2 '000Y - ~Ul U1=6.000Y' ~6 U,=U,Y3 U 2 - =220Y dor ~ . = 127 Y U2=U2Y3 " • =220Y Transformador elevador de tensao -r -r -r­ ""Motor IluminacaoU2=220Y u2=127Y Fig. 1.33 Rede de distribuicao usual nas instalacoes eletricas de edificacoes. Ocorreram profundas modificacoes no sistema eletrico brasileiro. A privatizaciio das empresas de eletricidade, a criacao da ANEEL (Agencia Nacional de Energia Eletrica), bern como a edicao da Portaria n." 466, de 12 de novembro de 1997, do Departamento Nacional de Aguas e Energia Eletrica - DNAEE, foram responsaveis pelas inovacoes que descrevemos a seguir. A Norma Brasileira de Baixa Tensao NBR 5410, Revisao de 1997, e a Norma Brasileira de Alta Tensao (de 1,0kV a 36,2 kV) NBR 14.039, marco de­ 1998, tambem influenciam 0 sistema eletrico de nosso pais. Amedida que se desenvol­ yam os assuntos seguintes deste Iivro, apresentaremos as interferencias dos documentosN citados, especialmente nos capitulos: N.O do Capitulo 3 4 5 6 7 13 Titulo Instalacoes para Iluminacao e Aparelhos Domesticos, Condutores Eletricos, Dimensionamento e Instalacao. Comando, Controle e Protecao dos Circuitos. Instalacao para Motores, Correcao do Falor de Potencia. Subestacoes Abaixadoras de Tensao, Este Capitulo 2, Fomecimento de Energia ao Predios. Alimentadores Gerais, tambern foi revisto, como veremos. 2.1 PmvATIZA(:OES r b As principais concessionarias de energia eletrica de Sao Paulo (Eletropaulo, CESP e CPFL), Rio de Janeiro (Light e CERJ), Espfrito Santo (Escelsa), foram privatizadas.~Ii De julho de 1995 a abril de 1998, 0 govemo brasileiro transferiu do controle publico.r. ;:" para as ernpresas privadas dezesseis distribuidoras de energia eletrica, :1'~:';~~7:: '..:
  22. 22. .:-,,:'<..-<,-::~;;,_:,: . ";.t!.:; L,_;';'.; ~_' "" .0' ,~. ~ ",,-.,:.; -~-::..~~;..;,;• ---~. ~-"-' ""'<'::: 30 lnstalacoes Eletricas Privatizacoes do Setor Eletrico Empresa Data Composicao Acionaria Eseelsa - Espirito Santo Centrais 12/07/95 Iven S.A., GTD Partie.,Eletrobras, Funcionarios, Eletricas SA Estados do ES, Prefeituras,Banco Pactual, Outros Light - Services de Eletrieidade S.A. 21105/96 Eletricite de France (Franca), Houston Industries Energy (EVA), AES Corporation(EVA), Eletrobras, BNDESpar, Funcionarios, CSN, Outros Cerj - Cia. de Eletrieidadedo Estado 20/11196 Chiletra (Chile), EDP (Eletricidadede Portugal), do Rio de Janeiro Endesa Desarollo (Espanha),Outros Coelba - Cia. de Eletricidade do 31/07/97 Banco do Brasil, Iberdrola(Espanha), BB-DTVM, Estado da Bahia Previ Cachoeira Dourada 05/09/97 Endesa Desarollo (Espanha),Edgel (Peru), Fundos de Investimentos ­ Cia. Norte-Nordestede Distribuicao 21110/97 AES Corporation (EVA) de Energia Eletrica (RS) Cia. Centro-Oeste de Distribuicao 21110/97 AES Corporation (EVA) de Energia Eletrica (RS) CPFL - Cia. Paulista de Forca e Luz 0511 1197 VBC Energia (Votorantin,Bradesco e Camargo Correa), Previ, CornunityAlternative (EVA) Enersul - ErnpresaEnergetica de 19111/97 Consorcio Magistra Participacoes (liderado pela Mato Grosso do SuIS.A. Escelsa) Cernat - Centrais Eletricas 27/11197 RedefInepar Matogrossenses S.A. Energipe - ErnpresaEnergetica de Sergipe SA 03/12/97 Cataguases-Leopoldina Cosern - Cia. Energetics do 12/12/97 Cons6rcioCoelbafIberdrola(Espanha) Rio Grande do Norte Coelce ­ Cia. Energetica do Ceara 02/04/98 CeIj Metropolitana- Eletricidade de 15/04/98 Light Sao Paulo S.A.* Celpa - Centrais Eletricas do Para 09/07/98 RedefInepar Elektro- Eletricidade e Services S.A.** 16/07/98 Enron International "Empresa de distribuicao da Eletropaulc que.atende aGrande Sao Paulo. **Subsidi<'iriada Cesp (Companhia Energetics de Sao Paulo) que assumiu 0 serer de distribuicao desta empresa. 2.2 0 QUE MUDA COM A PORTARIA N.!! 466 A Portaria n." 466, em vigor desde 1.0de janeiro de 1998, regu1amenta as relacoes entre consumidores e concessionarias, 0 DNAEE - Departamento Naciona1 de Aguas e Energia Eletrica, foi extinto em 2 de dezembro de 1997 com a criacao da ANEEL­ Agencia Naciona1 de Energia Eletrica, que assumiu suas funcoes para fortalecer 0 Esta­ do regu1ador e fixar "as condicoes gerais de fomecimento de energia eletrica". A ANEEL, .apoiada tarnbem no C6digo de Defesa do Consumidor, ja esta fisca1izando as empresas concessionarias privatizadas, em suas atividades de distribuicao e comercializacao da eletricidade no pais. Fornecirnento de Energia aos Predios, Alimentadores Gerais 31 2.2.1 PRINCIPAlS DEFINI<;OES DA PORTARIA N. o 466 a) Tensao de fornecimento - consumidor e concessionana podem ajustar a tensao de fornecimento; b) Subestacao compartilhada - dois ou mais consumidores podem construir uma tinica subestacao; c) Conservacao de energia - quando 0 consumidor tiver ganhos no usa da energia ele­ trica (eficiencia e conservacao), a concessionana e obrigada a renegociar 0 contrato de demanda e con sumo. 2.2.2 LIMlTES DE FORNECIMENTO o concessionario deve estabelecer inforrnar ao interessado a tensao de fomecimento para a unidade consumidora, observando os seguintes limites: 1- tensao secundaria de distribuicao - (Grupo B), quando a carga instalada for igua1 ou inferior a 50 kW. A Light - Services de Eletricidade S.A. admite ate 75 kW. II - tensao primaria de distribuicao - (Grupo A), quando a carga instalada na unida­ de consumidora for superior a 50 kW (75 kW para a Light) e a demanda de potencia quando 0 fomecimento for igual ou inferior a 2.500 kW. Ohservacao: Grupos A e B referern-se a classes de tarifa. 2.2.3 PONTO DE ENTREGA DA ENERGIA (PE). Sera a conexao do sistema do concessionario com as instalacoes do consumidor, de­ venda situar-se no limite da via publica com 0 im6vel em que se localiza a unidade con­ sumidora. Em area servida atraves de rede aerea, havendo interesse do consumidor em ser atendido por ramal subterraneo, 0 ponto de entrega (PE) sera situado na conexao deste ramal com a rede aerea. Havendo conveniencia tecnica, 0 ponto de entrega (PE) podera situar-se dentro do im6vel em que se localizar a unidade consumidora. Do mesmo modo, o ponto de entrega podera situar-se ou nao no local onde forem instalados os equipa­ mentos de rnedicao. 2.2.4 RESPONSABILIDADES o concessionario e responsavel pe1aprestacao de service adequado a todos os consu­ midores quanta aregularidade, generalidade, continuidade, modicidade das tarifas e cortesia na prestacao do service e de informacoes para a defesa de interesses individuais e coletivos. 0 consumidor e responsavel pela adequacao tecnica e seguranca das instala­ ,<oesintemas situadas alern do ponto de entrega (PE). 2.3 MODALIDADES DE UGA«;;:OES As principais concessionarias de energia eletrica situadas em Sao Paulo (Eletropau­ 10, CESP e CPFL), Minas Gerais (Cemig) e Rio de Janeiro (Light) trabalham em con­ junto para uniforrnizar os criterios de fomecimento para os usuaries em tensao secunda­ ria. Assim, possufrnos hoje os seguintes regulamentos: 1)CESP, Eletropaulo, CPFL - Fomecimento de Energia Eletrica em Tensao Secun­ ~i: dana a Edificacoes Individuais, editado em 1989. E~~ 2) Cemig - Fomecimento de Energia Eletrica em Tensao Secundaria, editado em ~ 1993. 3) Light - Regulamentacao para Suprimentos de Consumidores - Baixa Tensao!. i (RECONIBT) editado em 1987. ~~
  23. 23. ? lnstalacoes Eletricas Para desenvolver este capitulo, utilizamos 0 manual da Light em sua edicao mais re­ cente. As ligacoes da instalacao predial arede de distribuicao da concessionaria se clas­ sificam em: 2.3.1 PROVISORIAS o concessionario podera considerar, como fomecimento provisorio, 0 que se desti­ nar ao atendimento de eventos temporaries como: festividades, circos, parques de diver­ soes, exposicoes, obras ou similares. E0 que acontece com as ligacoes deforr;a proviso­ ria para 0 funcionamento das maquinas para construcao, durante a fase de execucao das obras de urn ediffcio. 2.3.2 DEFINITIVAS Quando se destinam a instalacoes de carater permanente. Podem-se tambem classifi­ car as modalidades de alimentacao predial de energia em: NonnaI. Quando a energia e fomecida de maneira permanente ainstalacao, No caso mais gera!, 0 suprimento de energia e feito pela concessionaria, Nao existindo rede pu­ blica, a energia e gerada no proprio estabelecimento (em geral, industrial). 0 fomeci­ mento pode ser uma combinacao destes dois tipos. De seguranca e subsntuicao. Eproporcionada por fontes independentes da alimen­ tacao normal. E0 caso do suprimento para bombas de incendio, iluminacao de emergen­ cia, detectores de fumaca, alarme contra roubos, salas de operacao em hospitais etc. Relativamente atensao sob a qual a energia e fomecida ao consumidor, as alimenta­ ~5es se dividem em: Allmentacao em balxa tensao. No Brasil; as redes de distribuicao das companhias distribuidoras de energia operam com as seguintes tensoes: ·220 Y/127 V - neutro aterrado, sendo 127 V para iluminacao e 220 V para moto­ res. A Light admite tambem suprimento em 2301115 V em aplicacoes exclusivas para fomecimento a consumidores rurais. ·380V/220 V - neutro aterrado, sendo normalmente 220 V para iluminacao e 380 V para motores. Exemplos: predios com grandes densidades de carga, atividades comerciais e shoppings. As tensoes acima mencionadas aplicam-se a ligacoes individuais de baixa tensao com cargas de iluminacao e tomadas ate 75 kW. Em zonas de distribuicao subterranea da Light supridas por sistema reticulado (Net­ work), nao ha limite de carga instalada para fomecimento em baixa tensao, Portanto, nesse tipo de configuracao, 0 fomecimento a entradas coletivas residenciais e/ou comerciais e efetuado sempre em baixa tensao, independendo do valor da carga instalada. Afimentacao em alta tensao. Segundo as caracterfsticas e a capacidade da rede da concessionaria, bern como da carga demandada, 0 suprimento tern sido realizado nas tensoes de 13.800 V, 34.500 V, com ligacao Jj.no primario, Y no secundario do transfor­ mador e neutro acessivel. 0 assunto esta desenvolvido no Cap. 13. Caso as extensoes das linhas em baixa tensao, dentro dos limites do terreno do consu­ midor, sejam longas ou as cargas consideraveis, podera vir a ser necessaria uma ou mais subestacoes intermediarias, dentro dos limites do terreno particular, localizadas em ge­ ral nos "centros de gravidade" das cargas. A Fig. 2.1 mostra, esquematica e simplifica­ I' r­ damente, uma alimentacao em alta tensao, com uma subestacao abaixadora nos terrenos ,L do consumidor. Nao foi representado 0 equipamento de medicao da energia. h Vemos, na Fig. 2.2, 0 diagrama unifilar de uma alimentacao em alta tensao, com l· ,. uma subestacao primaria e quatro subestacoes secundarias, para distribuicao em baixa ~ tensao, e na Fig. 2.3, em outras representacoes, Esta modalidade, que tern sido usada t~ ~ em fabricas, ha muito tempo, vern sendo empregada em predios de grande porte, com. . ~ 1;,," Rede da concessionaria 13.800 V - t1 /// . ;Chave de faca 13.800 V - t1 Transfonnador ~ 2201127 V - Y eDisjuntor geral Barramento de baixa tensao X X X X X!! x-!y) y) y) y) y) y) y) y) y) y) Disjuntor - circuito de iluminacao 120 V Disjuntores - circuito luz (220 V) e e forca 220 V motores (380 V) Fig. 2.1 Alimentacao em A.T. (alta tensao) 34.500 V - t1 Rede da concessionaria 711 fA Chave de faca (ou porta-fusfvel limitador ou disjuntor, conforme carga) 34.500 V 13.800 V A13.800 V 220/127 V p80/220V . y) y) TTTTT I I I I Distribuicao em B.T. , Transfonnador I 3801220 V - Y r:-l)Disjuntor geral Barramento de baixa tensao 13.800 V 13.800 V 13.800 V 7) Disjumcr 3801220 V 6 2201127V Barramento em alta tensao y) ') !!!! TTTTT I I I I Q) 0) Q) Q) Distribuicao em B.T. Fig. 2.2 Alimentacao em A.T. com uma S.E. primaria e quatro secundarias ~ 6) CD ---([)---orr-; S.E. primaria ) CD ~ JJ8r<>'"' ~ ~ 1-0'"' S.E. secundaria -0'"' -0'"' U0 ~ Fig. 2.3Arquiteturaunifilar de sistema de fomecimento composto de quatro subestacoes instaladas nos centros de carga i ' .•. ':". ~:-'; ;',.t;';",'t;'(p:.-,
  24. 24. '~~;:::':;: .. "...~> -: ",;~~~),~~,:~, 34 Instalacoes Eletricas cargas consideraveis, a fun de reduzir 0 custo da instalacao, pela economia na se<;:ao dos condutores, que, para qualquer carga, e tanto menor quanto maior a tensao da rede intema de distribuicao. 0 projetista devera, inicialmente, consultar a concessionaria de fomecimento de energia, pois as tensoes no primario variam de regiao para regiao do pafs. 2.4 RAMAIs A ligacao de uma instalacao arede de distribuicao de energia e feita por urn ramal de ligaciio. Este e constitufdo de duas partes: Ramal externo. E0 trecho compreendido entre a rede de distribuicao e 0 limite da propriedade particular com a via publica. Ramal intemo. E0 trecho situado na propriedade particular, desde 0 limite da via publica ate 0 equipamento de medicao, r Existem tres modalidades de ramais de ligacao em baixa tensao: a) Ramal de ligaciio aereo, no qual a parte extema, aerea, e ligada arede aerea da concessionaria. b) Ramal de ligaciio subterrtineo, cuja parte externa, subterranea, e ligada arede sub­ terranea da concessionaria. c) Ramal de entrada subterrtineo com rede aerea da concessionaria. Em qualquer dos casos referidos, 0 ramal interno podera ser aereo ou subterraneo, conforrne a conveniencia do consumidor, que leva em consideracao 0 aspecto estetico da fachada e a entrada do predio e por raz5es econ6rnicas do custo da ligacao quando houver. o Regulamento para Suprimento de Energia, da Light, apresenta algumas definicoes que alteram a conceituacao acima e que convern sejam conhecidas por aqueles que pro­ jetarem em area servida por esta concessionaria. a) Entrada de service E0 conjunto de equipamentos, condutores e acess6rios instalados entre 0 ponto de derivaciio da rede da concessionaria e a medicao ou protecao, inclusive. Nada tern aver com 0 que se costuma chamar de "entrada de service" de urn predio, para diferencia-la da "entrada social". Divide-se em ramal de ligaciio e ramal de entrada. b) Ponto de entrega (PE) E0 ponto ate 0 qual a concessionaria se obriga a fornecer energia eletrica, particlpan­ do dos investimentos necessaries e responsabilizando-se pela execucao dos services, pela operacao e manutencao, nao sendo necessariamente 0 ponto de medicao. c) Ramal de ligacdo (RL) E0 conjunto de condutores e acess6rios instalados entre 0 ponto de derivaciio da concessionaria e 0 ponto de entrega. d) Ramal de entrada (RE) E0 conjunto de equipamentos condutores e acess6rios instalados entre 0 ponto de entrega e a medicao ou protecao, inclusive. e) Entrada individual Etodo ramal de entrada com a finalidade de suprir uma edificacao com uma rinica unidade consumidora (consumidor unico com medicao individualizada). f) Entrada coletiva Etodo ramal de entrada com a finalidade de suprir uma edificacao com mais de uma unidade consumidora e com area de serventia comum. As Figs. 2.4 a 2.9 apresentam as diversas modalidades de ligacao, achando-se nelas indicados os trechos das ligacoes acima citadas. A Regulamentacao para Suprimento de Consurnidores, da Light, con tern grande nu­ ~ero de desenhos e detalhes iiteis ao projetista. Terreno Passagern de veiculos o .§ ~ "t _..- _.n. L-----.....:::.Ju.-....:::.:.:..=::;P:;;l-o-n-:-to---~oste ,5 E E oIF) "<to ~ G.::':J Corte e"'30m em ligacoes bifasicas au trifasicas e~ 50 m em ligacoes monofasicas Fig. 2.4 Ramal aereocom poste no passeio em frente ao predio (Cortesia Manual RSC Light.) Corte Rua Condutores instalados pela concessionana Arrnacao vertical com isoladores tipo roldana Travessia .Io logradouro ­ 6,00 In Passeio de pedes­ tres- 3,50 m Passeio com vei­ culos ­ 4,50 rn Det.A o u:: 6 ~I. I'i11 § I i. ~i 6JE; Planta Fig. 2.5 Ramal aereo com poste no interior da propriedade e poste da concessionaria na mesma calcada (Cortesia Manual RSC Light.) Grampo "U" ou armacao com ~urn isolador tipo roldana Ramal de entrada E: 8 v5 fA Pianta Corte Rua Fig. 2.6 Ramal aereo com poste na calcada oposta apropriedade (Cortesia Manual RSC Light.)
  25. 25. 6 Instalacoes Eletricas Planta o Rua . Rua Ramal de ligacao Ramal externo subterraneo II II <hI' 811 ~ sII ,~ ~ II ~ ~II :0 ]11 a e<: II r;:-ll=-t ,- -1, Cx. de passagem =-------L--------=--=--=--:::..-:::..========I-=-~L J1daconcessiomiria c:::rc--J Meio-fioMuro ~-== _1lJ-2~o,g~..g~~a~l!J?I~t~o======== r­ ,, I .,j,­ Corte T Fig. 2.7 Ramal de Iigacao subterranea (dirnensoes em mm) (Cortesia Manual RSC Light.) ~ ,600'mm ~o ~ ~ ~ Planta Corte C.P.- caixa de passagem Fig. 2.8 Entrada aerea e ramal interne subterraneo, com caixa de passagem (Cortesia Manual RSC Light.) vota: As colas indicad~ variam conforme as normas das concessionarias, que devem portanto ser previamente consultadas. Fornecimento de Energia aos Predios. Alimentadores Gerais 37 Ramal de entrada subterraneo Ramal interno I I I I~-c-4 " Duto it-L , 0 """ Curva de· '.. . Caixa de passagem T raio longo ----SOOmm X 600mm(mfnimo)..../" Corte subterraneo Ramal externo 'O';1l: . l80 ! Fig. 2.9 Ramal de ligacao mistatdimensoes em mm) (Cortesia Manual RSC Light.) 2.5 LIGAc,;:XO PROVISORIA DE ENERGIA Embora cada concessionaria tenha seu pr6prio esquema administrative para aprovar uma ligacao provis6ria de forca para obras, em geral eexigidoum offcio ou carta, acorn­ panhado de uma planta de situacao do terreno. Nesta planta serao definidas a area proje­ tada do predio a ser construfdo e a indicacao dos motores, com suas caracteristicas ele­ tricas e as maquinas que eles irao acionar. Deve ser marcado 0 local considerado como o mais adequado para a instalacao de caixa ou arrnario para dispositivos de protecao, medidores e chaves. 2.6 llGAc,;:XO DEFINITNA DE ENERGIA Repetindo que cada concessionaria possui suas pr6prias norrnas, indicaremos algu­ mas prescricoes adotadas pela Light - Services de Eletricidade S/A - Regiao Rio. Atualmente, s6 se executa urn ramal iinico de ligacao, para servir tanto ailuminacao e pequenos aparelhos quanta achamada "forca para os motores". 2.6.1 NUMERO DE FASES DO RAMAL, CONFORME A CARGA Carga instalada e0 somat6rio das potencias nominais de todos os equipamentos ele­ [. tricos e dos pontos de luz instalados na unidade consumidora, Como nem toda a carga instalada econsumida simultaneamente, havendo uma diversificacao por tipo de utiliza­! c;:ao, considera-se uma demanda maxima com base em hip6teses de probabilidade de f~ utilizacao simultanea das diversas cargas. ~ Sao tres os tipos de atendimento do fomecimento de energia conforrne 0 mimero de I fases, e que usualmente sao designados por: .~ •Monofdsico: uma fase e neutro (dois fios) - e usado medidor monofasico (ate 4.400 W) . • Bifrisico: duas fases e neutro (tres fios) - pode ser usado para dois medidores mo­ .s nofasicos ou urn unico bifasico. .~~.. -,"/ ';~1H('f~;'-"1;_·:':'
  26. 26. 38 Instalacoes Eletricas • Trifdsico: tres fases e neutro (quatro fios) - para tres medidores monofasicos ou urn monofasico e urn bifasico, para urn unico trifasico, ou ainda, para mais de dois consumidores. Nos casos de suprimento a 380/220 V, eexigida a instalacao de urn flO TERRA in­ dependente. 2.6.2 ESQUEMAS BAsICOS UNIFILARES DAS PRINCIPAlS MODALIDADES DE LIGA<;AO Representaremos, apenas, os esquemas, sem os detalhes construtivos que sao forne­ cidos pela concessionaria em manuais pr6prios. 2.6.2.1 Ligac;ao Aerea o fusivel da concessionaria fica na rede externa Aerea- M'l Medidor ,~ ~r) r) r1) Fig. 2.103 Ligacao aerea ate tres medi­ Fig. 2.10 Ligacao aerea ate 100 A dores monofasicos, ou urnmono e dais bifasicos Para ligacao aerea, deve ser usada caixa terminal quando acarga exigir disjuntor > 100A ou fusivel NH > 63 A. 2.6.2.2 Ligac;ao Subterranea Deve existir uma caixa terminal (T) que contenha, quando necessario, fusfveis para protecao do ramal. t, ! t l) ~ "f,M ~ M :Cx. T. '-" Caixa Caixa de terminal I I I distribuicao I.1 Fig. 2.113 Ligacao subterranea Fig. 2.11 Entrada subterranea ate 100 A para tres medidores ..... ~, .',_.t:,'" -.<_ t;_.~. :~~. ':.-. , . .".. ':~-:i~..:(:: .~ ..•. ;:.::" ..~·.l~;) ,. '~.-,--:" Fornecimento de Energia aos Predios, Alimentadores Gerais 39 2.6.2.3 Ligacao Aerea ou Subterranea Entrada aerea Aerea Cx.T Caixa terminal Fig. 2.12 Entrada aerea au subter­ raneacorneaixa terminal(noexern­ Fig. 2.123 Ligacao aerea au subter­ plo, entrada aerea) ranea para quatro medidores 2.6.2.4 Emprego de Transformadores de Corrente Quando a carga egrande, usa-se uma caixa TR, isto e, com transformadores de cor­ rente, uma vez que pelo medidor naopode passar corrente de grande intensidade. Trata­ se da caixa de transformadores de corrente. A concessionaria fixa 0 valor da carga a partir da qual a TR deve ser usada. e TR 200 a400A ® Medidor Caixa T Ate 600 AVerndarede Ate400A Fig. 2.13 Entrada subterranea, com caixa T (terminais), caixa TR (de transforrnadoresde corren­ te) e medidor 2.6.2.5 Caixa de Dlstribulcao Com varies consumidores independentes no predio, ha necessidade de utilizar urn me­ didor para cada consumidor. A fim de distribuir a energia em circuitos, a partir de urn barramento ate cada urn dos medidores, emprega-se uma caixa de distribuicdo (D). Nesta caixa de distribuicao e colocado, em certos casos, urn bloco geral com fusfveis, a partir do qual saem os barramentos das tres fases. 0 neutro nao passa pelo fusfvel. A Fig. 2.14 esquematiza uma ligacao com caixa de distribuicao, contendo fusfveis gerais e barra­ mentos, alimentando diversos medidores. Quando 0 mimero de consumidores e grande, tambem e grande a quantidade de me­ didores, e em substituicao IIcaixa de distribuiciio usa-se urn gabinete de distribuiciio, que vern a ser urn armario com quadro de barramentos para ligacao dos terminais dos circuitos dos diversos consumidores.
  27. 27. Instalacoes Eletricas Fornecimento de Energia aos Predios. Alimentadores Gerais 41 Aerea ,----, r - - - - - - - - L1fM- I I I:V" LojaA I ,-----­I rfM- Ir - J ~ ~ e=~~~J I I____ ..I I Subterranea Fig. 2.14 Caixa de distribuicao a!imentando seis medidores. A caixa de distribuicao e os equiparnentos de medicao e protecao sao colocados no centro de mediciio (ver subitem 14.3.3.2). 2.6.2.6 Caixa Seccionadora Quando a caixa de distribuicao ficar situ ada a mais de 5 metros do acesso (principal ou de service) de urn ediffcio, enecessario colocar-se uma caixa seccionadora, distante, no maximo, 5 metros da entrada do predio. Tern por objetivo proteger 0 ramal, desligan­ do 0 fomecimento de energia em casos de emergencia, como seria 0 de urn incendio. A caixa seccionadora contem fusiveis ou barras, facilmente removfveis, na eventualidade de ser necessaria a interrupcao no fomecimento da corrente eletrica ao predio, Da caixa seccionadora, 0 cabo (ou os cabos) vai para a caixa (Fig. 2.15) ou as caixas (Fig. 2.16) de distribuicao, localizada (ou localizadas) no terreo, no subsolo ou em varies pavimentos. Mais detalhes serao vistos no subitem 14.3.3.3. Cx. de distribuicao M h Cx. seccionadora I' ~ IiMedidores Fig. 2.15 Entrada com caixa seccionadora e caixa de distribuicao ~ & r:k ~: Cx, de distr, Cx. de distr, Cx. de distr, ~~ ; r; ~ ~ tfe Fig. 2.16 Entrada com caixa secci­ onadora e tres caixas de distribui­ <;:ao 2.6.3 MEDH;AO DE ENERGIA EM PREDIO COM MAIS DE CINCO PAVIMENTOS Ii perrnitida a instalacao do equiparnento de medicao, por pavimento, em qualquer dos seguintes casos: ­ a) Desde que haja sete ou mais equipamentos de medicao por pavimento, agrupando­ os em urn s6 ponto. b) Desde que, agrupando os equiparnentos de dois ou mais pavimentos em urn s6 ponto, seja atendido 0 minima de sete unidades. As caixas dos pavimentos se denominam caixas de distribuiciio subsididrias. 2.6.4 MEDI<;:AO DA ENERGIA EM LOJAS Ii perrnitida a instalacao de medidores nas lojas, ligados acaixa de distribuicao geral do predio e colocados 0 mais pr6ximo possivel da entrada e nunca em vitrines (Fig. 2.14). (Ver subitem 14.3.4.7.) Paine! Paine! com medidores e caixa de distribuicao em urn pavimento. Deta!be A Fig. 2.17 Entrada com caixa seccionadora e caixa de distribuicao no pavimento Desligamento a distancia Cx. de distr. Cx. de distr, Cx. de distr. Paine! de distribuicao Disjuntor Cbave de faca AIimenta<;:ao Cx. de distr. Cx, de distr. Fig. 2.18 Paine! de distribuicao comandado a distancia. Representacao esquematica unifilar ex. de distr. Cx. de distr. Cx. de distr. Cx. de distr. Cx. de distr. Cx. de distr. 4" Pavimento 3" Pavimento 5"Pavimento 6" Pavimento 7" Pavimento
  28. 28. 3 Instalacoespara Iluminacdo eAparelhos Domesticos 3.1 NORMA QUE REGE AS INSTALA<:OES EM BAIXA TENSAO A norma fundamental sobre a qual este capitulo se baseia e a Norma Brasileira NBR 5410/1997 da ABNT, nova designacao da NB-3, da Associacao Brasileira de Normas Tecnicas. 3.2 ELEMENTOS COMPONENTES DE UMA INSTALA<=AO ELETRICA Para que se possa elaborar um projeto de instalacoes eletricas, e necessario que fi­ quem caracterizados e identificados os elementos ou partes que compoem 0 mesmo. Eo que sera feito a seguir. 3.2.1 DEFINI<;OES Ponto. E 0 termo empregado para designar aparelhos fixos de consumo, centros de luz, tomadas de corrente, arandelas, interruptores, botoes de campainha. Um centro de luz com seu respectivo interruptor constituem dois pontos. Ponto uti! ou ponto ativo. E 0 dispositivo onde a corrente eletrica e realmente utili­ zada ou produz efeito ativo (ex.: receptaculo onde e colocada uma Himpada ou uma to­ mada na qual se liga um aparelho eletrodomestico). Ponto de comando. E 0 dispositivo por meio do qual se govema um ponto ativo. E constitufdo por um interruptor de alavanca, botoes, disjuntor ou chave. Os principais pontos ativos sao os seguintes: a) PONTOSIMPLES. Corresponde a um aparelho fixo (ex.: um chuveiro eletrico). Cons­ titufdo tambem por uma s6 lampada ou um grupo de lampadas funcionando em conjun­ to, em um lustre, por exemplo. ~~b) PONTODE DUASSEc;ClES. Quando constituidas por duas lampadas ou dois grupos de lampadas que funcionam por etapas, ligadas independentemente uma da outra. L ~c) TOMADA SIMPLES. Quando nela se pode ligar somente um aparelho. Em geral, ~ sao de 15 A - 220/127 V. ;"': r Existem tomadas para usa industrial, de 30 A - 440 V. '. L' d) TOMADA DUPLA. Quando nela podem ser ligados simultaneamente dois aparelhos. i ~ e) TOMADACOMBlNADA. Quando, embora reunida numa s6 caixa, pode servir a fi­ nalidades diversas (corrente ou TV - antena e terra). Para isso, possui fendas adequa­ das a pinos de forrnatos diferentes. ~ f) TOMADACOMTERRA.Quando a tom ada de corrente tern uma ligacao auxiliar para '":;i' aterramento (0 potencial da terra e zero em relacao as pessoas), de modo a evitaros efei­ tosdo choque eletrico. Os pontos de comandos podem ser constitufdos por: a) INTERRUPTOR SIMPLES OUUNIPOLAR. Acende ou apaga uma s6 Iampada ou urn grupo de lampadas funcionando em conjunto. Em geral sao de 10 A e 220 V. .~.: ~-' .:,,,:,..- . ;'.z-:»~~, . Instalacoes para lluminacao e Aparelhos Domesticos 43 o dimmer ou variador de tensao e um regulador de tensao intercalado entre urn cir­ cuito alimentador de tensao constante e urn circuito receptor, para variar gradualmente a tensao aplicada a este. Permite, por exemplo, variar a luminosidade de uma ou varias lampadas incandescentes, utilizando a variacao de tensao, Existem dois tipos: variador rotativo simples e variador deslizante simples. b) INTERRUPTOR DE DUAS SEc;OES. Acende ou apaga separadamente duas lampa­ das ou dois conjuntos de lampadas funcionando em conjunto. c) INTERRUPTOR DE TRES SEc;OES. Acende ou apaga separadamente tres lampadas ou tres conjuntos de lampadas funcionando em conjunto. d) INTERRUPTOR PARALELO (THREE-WAY). Aquele que, operando com outro da mes­ rna especie, acende ou apaga, de pontos diferentes, 0 mesmo ponto util (lOA - 220 V). Emprega-se em corredores, escadas ou salas grandes. _ e) INTERRUPTOR INTERMEDIARIO (FOUR-WAY). E urn interruptor, colocado entre in­ terruptores paralelos, que acende e apaga, de qualquer ponto.,omesmo ponto ativo, for­ mado por uma lampada ou grupo de Iampadas. E usado na iluminacao de halls, corredo­ res e escadas de urn predio. Com relacao a disjuntores e chaves eletricas, trataremos oportunamente do assunto no capitulo sobre protecao e controle de circuitos. Os interruptores e tomadas de embutir sao guamecidos por placas ou espelhos. 3.2.2 FIA<;AO No tracado do projeto de instalacoes, e necessaria a rnarcacao dos fios contidos na tubulacao, para determinar-se 0 diametro da mesma e para orientar 0 trabalho da futura enfiacao. Para tanto, e necessario conhecerem-se os esquemas de ligacao e a denominacao dos fios, segundo a funcao que desempenham. Definamos primeiramente os condutores que transportam a energia dos pontos de co­ mando aos de utilizacao. Os condutores de alimenta..ao podem ser divididos em: • Condutores de circuitos terminais, que saem do quadro terminal de chaves de urn apartamento ou andar, por exemplo, e alimentam os pontos de luz, as tomadas e os aparelhos fixos. • Condutores de circuitos de distribuiciio. que ligam 0 barramento ou chaves do qua­ dro de distribuicao geral ao quadro terminallocalizado no apartamento, no andar de escrit6rios ou no quadro de service. • Condutores de circuitos de distribuiciio principal, que ligam a chave geral do pre­ dio ao quadro geral de distribuicao ou ao medidor. Os condutores de alimentaciio que constituem os circuitos terminais classificam-se em: a) FlOS DIRETOS. Sao os doiscondutores (fase e neutro) que, desde a chave de circui­ to no quadro terminal de distribuicao, nao sao interrompidos, embora fornecam deriva­ ,,6cs ao longo de sua extensao. ofio neutro vai, sem excecao, diretamente a todos os pontos ativos. ofio fase vai diretamente apenas as tomadas e pontos de luz que nao dependem de comando, aos interruptores simples e a somente urn dos interruptores paralelos, quando ha comando cornposto (caso dos three-way e four-way, cuja fiacao sera ilustrada mais adiante nas Figs. 3.11 a 3.15). b) FlO DE RETORNO. E 0 condutor-fase que, depois de passar por urn interruptor ou jogo de interruptores, "retorna", ou melhor, "vai" ao ponto de luz. c) FlOS ALTERNATIVOS. Sao os condutores que existem apenas nos comandos com­ postos e permitem, altemativamente, a passagem da corrente ou a ligacao de urn inter­ ruptor paralelo (three-way) com outro interruptor interrnediario (jour-way).
  29. 29. ,4 lnstalacoes Eletricas esquemas de Iigac;ao Tomada 2P universal Tomada 2P + T 15A Tomada 3P 20A relangular lase rede v­ lase rede v­ '-fa:::s::-e--------l-r-. redev fase ;ieui,;-----r--­I I I I I I 1 - _ 5050 ~ 54313 ~ 54321 Fig. 3.1A Tomadas, fabricacao Pial Legrand "Fig. 3.1B Dimmers, fabricacao Pial Legrand Fig. 3.1C Tomada com pino terra, fabricacao Pial Legrand , ~~ f~ ~ fJ CIRCUITOS ELETRICOS t, ~ o conjunto dos condutores de alimentacao, referidos nos itens anteriores, com suas fiIiramificacoes, constitui urn circuito eletrico terminal. 0 circuito terminal alimenta, por­ ~tanto, diretamente os pontos de utilizacao, os equipamentos e as tomadas de corrente. Urn circuito de distribuiciio alimenta urn ou mais quadros de distribuicao, partindo do quadro geral (Fig. 3.1D). Os circuitos terminais partem dos quadros de distribuicao de- IiiI: Instalacoes para Iluminacao e Aparelhos Dornesticos 45 [!, 11;1; !I.I, I!,: lil:QTQT iiili I:/li QT QT ,!r QT I' 'I"lijLI1" Ii111 Circuitos QT terminais I I! II I' QTQT I!,I I ~Circuitosde ~ - distribuicao /1 Circuito de distri­ buicao principal Quadro de Chave~ distribuicao geral 3F + N + PE I F - Fase N - Neutro Vern da rede PE - Condutor de proie~ao contra choques eletricos QT - Quadro terminal Fig. 3.1D Diagrama basico de instalacao de urn ediffcio residencial ou comercial signados por quadros terminais. Os circuitos de distribuicao dividem-se em "alirnenta­ dor principal" e "subalimentador", quando ha quadros intermediaries. 3.3 SfMBOLOS E CONVENf;;OES Na elaboracao de projetos de instalacoes eletricas, empregam-se sfrnbolos graficos para a representacao dos "pontes" e demais elementos que constituem as circuitos ele­ tricos. Sao apresentados a seguir as sfrnbolos mais usuais, com a representacao consa­ grada pela maioria dos projetistas de instalacoes eletricas prediais. 0 leitor encontrara na ABNT norrnas relacionadas com a simbologia em instalacoes eletricas, entre as quais: NBR-5446/80 - Sfrnbolos graficos de relacionamento usados na confeccao de es­ quemas. NBR-5444/86 - Simbolos graficos para instalacoes eletricas prediais. NBR-5453177 ~ Sinais e sfrnbolos para eletricidade. 3.4 ESQUEMAS FuNDAMENTAlS DE llGAf;;OES as esquemas apresentados a seguir representam trechos constitutivos de urn circuito de iluminacao e tomadas, e poderiam ser designados como "subcircuitos" au circuitos r . -;-"',T~~ :.;;," .;.;:,'~~~;';""-~':;;::.--r
  30. 30. -- . ~-.:~ ;:,-;~.::_;<,.;,:-i"_. >;J~:£f .., ....~;:!~::~...'.:~:- ~ - '.~ •. - ~ '_; ,11,.<./: -.~::-~'.': ~-".;- -,'.' Instalacoes para Ilurninacao e Aparelhos Dornesticos 47 46 Instalacoes Eletricas Cuixa tic centro tic luz roctogonah Tabela 3.1 Simbolos e convencoes para projetos de instalacoes eletricas Fil~e~ neutro A. Dutos e distribuicao N F .,.1511W Circuno 1 ESQUEMA Fig. 3.2 Ponto de luz e interruptor de uma secao -2- -2­ -,­ L -.- --- -+T If Ir I I I J I I L _ ~ __I~I • -2­ Fig. 3.3 Ponto de luz, interruptor de uma se~ao e tomada de 300 VA a 30 em do piso. Circuilo Ver item 3.8. Observar a existencia de circuitos separados para iluminacao e tomadas ~ parciais. 0 condutor-neutro esempre ligado ao receptaculo de uma lampada e 11 tomad o condutor-fase alimenta 0 interruptor e a tomada. 0 condutor de retorno liga 0 inte ruptor ao receptaculo da lampada. 3.4.1 PONTO DE LUZ E INTERRUPTOR SIMPLES, ISTO E, DE UMA SEt;A.O Ao interruptor, vai 0 fio fase F e volta 11 caixa do ponto de luz. Ao vol tar, passa a chamar-se retorno, designado por R. t'e / 3.4.2 PONTO DE LUZ, INTERRUPTOR DE UMA SEt;A.O E TOMADA .Atomada vao os fios FeN, mas ao.interruptor, apenas 0 fio F. trucrruptcr de.'uma secao PL---A-NTA ObservaeoesSignificadoSimbolo Eletroduto embutido no teto OU parede. Todas as dimensoes em mm, Indicar a bitola se nao for 15 mmDiametro 25 mmt a25 Eletroduto embutido no piso Diametro 25 rnm- -t..;;;- Tubulacao para telefone -.--- Tubulacao para informatica _.._..­ (teleproeessamento de dados, por exernplo) Tubulacao para campainha, som, anuncia- Indicar na legenda 0 sistema passante _..._...­ dor ou outro sistema (TVa cabo, antena coletiva) Condutor de fase no interior do eletroduto Cada traco representa um condutor. F Indicar bitola, mimero de condutores, mimero do circuito e a bitola dos Condutor neutro no interior do eletroduto I (F) condutores, exceto se forern de 1,5 mm­ (N) Condutor de retorno no interior do eletroduto (R) I Condutor terra no interior do eletroduto T (Tou PE) Indicar a bitola utilizada; 50· significa 50· Cordoalha de terra-T_T_ 50 mm? -J , Leito de eabos com urn circuito passante, 25· significa 25 rnm' composto de trss fases, cada uma com 10· significa 10 mm? ~ '" dois cabos de 25 mm' e neutro com dois 3 (2 X 25·) + 2 X 10. cabos de 10 mm' I Caixa de passagem no piso Dimensoes em mm ---0--­ex. pass (200 X 200 X 100) Caixa de passagem no teto Dimensoes em mrn ---d>­ex. pass (200 X 200X 100) ~~; ;;: ex.pas. Caixa de passagem na parede Indicar altura e se necessario fazer detalhe'., (200x 200x 100) (dimensoes em mm) ~ iiN.: -2­
  31. 31. is Instalacoes Eletricas Instalacoes para Iluminacao e Aparelhos Dornesticos 49 Tabela 3.1 (cont.) Sfmbolos e convencoes para projetos de instalacoes eletricas .... Dutos e distribuicao Sfmbolo Significado Observaeiies / Circuito que sobe / / Circuito que desce / Circuito que pass a descendo / Circuito que passa subindo JUOI IV sat~ Tomadas ex. pass.c.; Sistema de calha de piso No desenho aparecem quatro sistemas que sao habitualmente: I - Luz e forca II - Telefone III - Informatica, dados IV - Especiais (TV a cabo, antena coletiva) --4­ Condutor bitola 1,0 mm-, fase ou neutro para campainha Se for bitola maior, indica-la , Condutor bitola 1,0 mm', retorno para campainha B. Quadros de distribuicao Simbolo Significado Observacoes 2£;;;, Quadro terminal de luz e forca, aparente Indicar as cargas de luz em watts e de forca em HP ou cv -? 24 Quadro terminal de luz e forca, embutido JIJiJ" Quadro geral de luz e forca, aparente db Quadro geral de luz e forca, embutido ~/ Caixa de telefones Tabela 3.1 (cont.) Sfrnbolos e convencoes para projetos de instalacoes eletricas C.Interruptores [ r I l ~r I k ~ Sfmbolo oficial Acei­ tavel Significado Observacoes cr S Interruptor de uma secao A letra mimiscula indica 0 ponto comandado a COb S, Interruptor de duas secoes As letras mimisculas indicam os pontos comandados a (lyb c S, Interruptor de tres secoes As letras mimisculas indicam os pontos comandados ea s., lnterruptor paralelo ou three-way A letra minuscula indica 0 ponto comandado ()a s., Interruptor intermediario oufour-way A letra mimiscula indica 0 ponto comandado @ Botao de minuteria ~ e Botao de campainha na parede (ou comando a distancia) ~ ® Botao de campainha no piso (ou comando a distancia) 0 Fusfvel Indicar tensao e corrente nominais -Ro- Chave seccionadora com fusfveis. Abertura sem carga Indicar tensao e corrente nominais -R)- Chave seccionadora com fusiveis e abertu­ ra, em carga Indicar tensao e corrente norninais ~o- Chave seccionadora. Abertura sem carga Indicar tensao e corrente nominais ~)- Chave seccionadora. Abertura em carga Indicar tensao, corrente e potencias nominais ~ Disjuntor a oleo Indicar tensao, corrente e potencias nominais -0-------0-- Disjuntor a seco Indicar tensao, corrente e potencias nominais . r~ .,' - , ',:'" , -," .;'1',,, .l?{{,~,;:: ..~,~,:''~~"
  32. 32. 50 Instalacoes Eletricas Tabela 3.1 (cont.) Sfmbolos e convencoes para projetos de instalacoes eletricas D. Luminarias, refletores e lampadas Simbolo Significado Observaeoes a -4-0x tOOW Ponto de luz incandescente no teto. Indicar 0 n." de Iampadas e a potencia em watts A letra mimiscula indica 0 ponto de comando, e n." entre dois traces, 0 eire. corresp. ~a2X60W Ponto de luz incandescente na parede (arandela) Deve-se indicar a altura da arandela .4-©:X tOOW Ponto de luz incandescente no teto (embutido) .4. [IT]a 4 x 20W Ponto de luz fluorescente no teto (indicar o n." de lampadas e na legenda 0 tipo de partida e 0 reator) A letra mimiscula indica 0 ponto de comando, eo mimero entre dois traces, o eire. corresp. .J~J:20W Ponto de luz fluorescente na parede Deve-se indicar a altura da luminaria cma -4­ 4X20W Ponto de luz fluorescente no teto (embutido) '4-~ Ponto de luz incandescente no teto em circuito vigia (ernergencia) '4'~ Ponto de luz fluorescente no teto em circuito vigia (emergencia) ~ Sinalizacao de trafego (rampas, entradas etc.) ® Liimpada de sinalizacao o Refletor Indicar potencia, tensao e tipo de Iampadas 0*0 Poste com duas luminarias para iluminacao externa Indicar as potencias, tipo de Iampadas ® Lampada obstaculo 0 Minuteria .':' ":'.':';'};" <'I"~:.::!:. .- ,'.c":::- ~~;,,,.: .. Instalacoes para Iluminacao e Aparelhos Domesticos 51 Tabela 3.1 (cont.) Sfmbolos e convencoes para projetos de instalacoes eletricas Simbolo Significado Observaeoes tt>~_VA Tornada de luz na parede, baixa (300 mm do piso acabado) A potencia devera ser indicada ao lado em VA (exceto se for de 100 VA), como tambern 0 mimero do circuito correspondente e a altura da tomada, se for diferente da normatizada; se a tomada for de forca, indicar 0 mirnero de HP, cv ou BTU - - Indicar a altura h - - Dentro do cfrculo, indicar 0 mimero de chamada em algarismos romanos 300VA ~.>- Tomada de luz a meia altura (1.300 mm do piso acabado) ~~2.VA Tomada de luz alta (2.000 mm do piso acabado) ~ Tomada de luz no piso - ~ Antena para radio e televisao C9 Rel6gio eletrico no teto K9 Rel6gio eletrico na parede @ Safda de som no teto t@ Safda de som na parede lOouDt Cigarra tOouD Campainha tBo:O Quadro anunciador E. Tomadas i I If li r I f !I r f; r: F. Motores e transformadores ~.' ~ I Sfmbolo Significado Observacoes ~ G Gerador Indicar as caracterfsticas nominais rn Motor Indicar as caracterfsticas nominaisl1JM,Po Transformador de potencia Indicar a relacao de espiras e valores-co­ nominais I Transformador de corrente (urn miclco) -.ls:r- Transforrnador de potencialat ~9 -4- Transforrnador de corrente (dois rnicleos) Indicar a relacao de espiras, classe de exatidao e nfvel de isolamento. A barra de primario deve ter urn trace mais grosso

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