Revisão e atualização técnicas
Hilton Moreno Engenheiro eletricista pela Escola Politécnica da USP Professor universitário, universitário, consultor, membro de comissões técnicas técnicas da ABNT
José Aquiles Baesso Grimoni Professor associado da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo — EPUSP Diretor do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo — IEEUSP
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara (Câma ra Brasileira Brasileira do do Livro, Livro, SP SP,, Brasil Brasil)) Cotrim, Adem Cotrim, Ademaro aro A.M. A.M.B., B., 1939- . Instalações elétricas / Ademaro A.M.B. Cotrim ; revisão e adaptação técnica José Aquiles Baesso Gromoni e Hilton Moreno. -- 5. ed. -- São Paulo : Pearson Pea rson Prentice Prentice Hall, 2009. Bibliografia ISBN 978-85-7605-208-1 1. Instalações elétricas I. Título.
08-10784
CDD-621.3192
Índice para catálogo sistemático: 1. Instalações elétricas : Engenharia 621.3192
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Sumário Capítulo 1
Fundamentos 1.1 Sistemas Sistemas e instalaç instalações ões elétrica elétricass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1.2 Norma NBR NBR 5410 5410 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1.3 Componente Componentess das instalaçõe instalaçõess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 1.4 Tensões ensões elétricas elétricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1.5 Choque Choque elétrico elétrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 1.6 Instalação Instalação de de baixa tensão tensão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 1.7 Equipamento Equipamentoss de utilização utilização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 1.8 Circuitos Circuitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 1.9 Influência Influênciass externas externas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Capí Capítu tulo lo 2
Conc Concei eito toss fund fundam amen enta tais is 2.1 Potência Potência em corren corrente te alternada alternada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 2.2 Cálculos Cálculos práticos práticos de circuito circuitoss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 2.3 Princípio Princípio da compen compensação sação da da energia energia reativa reativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41 2.4 Componente Componentess simétricos simétricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43 2.5 Valores alores por unidade unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53 2.6 Análise Análise de um circuito circuito RL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59 2.7 Transformado ransformadores res de potência potência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Capítu Capítulo lo 3
Prote Proteção ção contra contra choque choquess elé elétri tricos cos — fund fundame amento ntoss 3.1 A corrente corrente elétric elétricaa no corpo corpo humano humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 3.2 Fundamento Fundamentoss da proteção proteção contra contra choques choques elétrico elétricoss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75 .75 3.3 Aterrament Aterramentoo e eqüipotencia eqüipotencialização lização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78 3.4 As isolações isolações e os graus graus de proteçã proteçãoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93 3.5 Proteção Proteção básica básica (contra (contra contatos contatos diretos) diretos) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102
VI
Instalações elétricas
Capí Capítu tulo lo 4
Plan Planej ejam amen ento to da inst instal alaç ação ão 4.1 Demanda Demanda e curva de carga carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 4.2 Fatores Fatores de projeto projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104 .104 4.3 Potência Potência de alimentaçã alimentaçãoo e corrente corrente de projeto projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108 .108 4.4 Corrente Corrente de projeto projeto em em circuitos circuitos terminais terminais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122 .122 4.5 Conservação Conservação e uso raciona racionall de energia energia elétrica elétrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 .123 4.6 O projeto projeto de instalaçõe instalaçõess elétricas elétricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125 4.7 Simbologia Simbologia gráfica gráfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131 .131 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
Cap Capítul ítulo o5
Linh Linha as elétr létric icas as 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9
Aspectos Aspectos gerais gerais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133 .133 Materiais Materiais condutore condutores, s, condutores condutores e suas suas caracterís características ticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139 .139 Isolações Isolações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151 .151 Blindagens Blindagens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154 Proteção Proteção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155 .155 Níveis de isolament isolamentoo dos cabos cabos de potênc potência ia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156 .156 Perdas dielétr dielétricas icas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160 .160 Comportament Comportamentoo dos cabos cabos em condições condições de fogo fogo e incêndio incêndio . . . . . . . . . . . . . . . . . .161 Designação Designação dos dos condutor condutores es e dos dos cabos cabos isolados isolados (de acordo com a NBR 9311) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162 5.10 Normas brasilei brasileiras ras de cabos cabos de potência potência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167 .167 5.11 Tipos de linhas linhas elétric elétricas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .188
Capítu Capítulo lo 6
Dispos Dispositi itivos vos de manobr manobra, a, prote proteção ção,, coma comando ndo e seccionamento não automático 6.1 Generalidad Generalidades es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189 .189 6.2 Grandezas Grandezas caracterí características sticas dos dos dispositiv dispositivos os de proteção proteção e de manobra manobra . . . . . . . . . . .193 .193 6.3 Dispositivos Dispositivos fusíve fusíveis is de baixa tensão tensão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .195 6.4 Disjuntores Disjuntores de de baixa tensão tensão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204 6.5 Dispositivos Dispositivos a corrent correntee diferencial diferencial-resi -residual dual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214 .214 6.6 Seccionamen Seccionamento to não automáti automático co e comando comando . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222 .222 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225
Capítu Capítulo lo 7
Medid Medidas as de pro proteç teção ão contra contra choq choques ues elét elétric ricos os (I) — bási básica ca e suple supletiv tiva a 7.1 Introdução Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..227 227 7.2 Medida de de proteção proteção por limitação limitação da tensão tensão de alimentação alimentação — uso uso de extrabaixa tensão de segurança . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227 7.3 Extrabaixa Extrabaixa tensão tensão funcional funcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229 .229 7.4 Proteção Proteção pelo emprego emprego de equipament equipamentos os classe classe II ou por isolação isolação equivalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .230 7.5 Proteção Proteção em locais locais não conduto condutores res . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231 7.6 Proteção Proteção por ligações ligações eqüipot eqüipotenciai enciaiss locais não não aterradas aterradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232 7.7 Proteção Proteção por separaçã separaçãoo elétrica elétrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .234
Capítu Capítulo lo 8
Medid Medidas as de prote proteção ção contra contra choque choquess elét elétric ricos os (II) (II) — seccionamento automático 8.1 Fundamento Fundamentoss da proteção proteção por por seccionamento seccionamento automático da alimentação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .235
Sumário
VII
8.2 Esquema Esquema TN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237 .237 8.3 Esquema Esquema TT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .249 .249 8.4 Esquema Esquema IT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .252 .252 8.5 Aplicação Aplicação dos esquema esquemass de aterramento aterramento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .258 8.6 Aplicação Aplicação dos dispositivos dispositivos DR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .261 .261 8.7 Condutores Condutores de proteção proteção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .268 .268 8.8 Locais especiais especiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .271 .271 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .278
Capítu Capítulo lo 9
O aque aquecim ciment ento o dos dos condut condutore oress e a qued queda a de de tens tensão ão 9.1 Introdução Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .281 . 281 9.2 Equilíbrio Equilíbrio térmico térmico e corren corrente te em regime regime permanen permanente te nos condutores condutores e cabos cabos isolados isolados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .281 9.3 Capacidades Capacidades de de condução condução de corren corrente te . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .286 .286 9.4 Critério Critério da capacidade capacidade de de condução condução de corrente corrente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .296 .296 9.5 Condutores Condutores em paralelo paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .297 .297 9.6 Transitório ransitório térmico térmico e tempo tempo de sobrecar sobrecarga ga admissível admissível . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .298 .298 9.7 Transitório ransitório térmico térmico rápido rápido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .304 9.8 Queda de de tensão tensão nos circuitos circuitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .305 9.9 Seção do condutor condutor neutro neutro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .311 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .314
Capí Capítu tulo lo10 10 Cálc Cálcul ulo o de corr corren ente tess de falt falta a 10.1 Introdução Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .315 .315 10.2 As fontes fontes de correntes correntes de de falta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .315 10.3 Análise Análise da corrente corrente de curto-cir curto-circuito cuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .316 10.4 Fundamentos Fundamentos dos dos cálculos cálculos de corren corrente te de falta falta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .318 .318 10.5 Impedância Impedância de curto-circuit curto-circuitoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .322 .322 10.6 Cálculo Cálculo das corrente correntess de falta presum presumidas idas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .324 .324 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .334
Capítulo Capítulo 11 Proteção Proteção contra contra sobrecorre sobrecorrentes ntes 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6
Caracterizaçã Caracterizaçãoo das sobrecor sobrecorrente rentess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .335 .335 Limitação Limitação da duração duração de uma corren corrente te de sobrecar sobrecarga ga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .336 A integral integral de Joule Joule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .337 Critérios Critérios gerais gerais da proteção proteção contra contra sobrecor sobrecorrente rentess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .346 .346 Proteção Proteção contra contra correntes correntes de sobreca sobrecarga rga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .349 .349 Localização Localização dos disposi dispositivos tivos de proteç proteção ão contra contra correntes correntes de sobrecargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .356 11.7 Omissão Omissão da proteção proteção contra sobrecarga sobrecargass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .356 11.8 Proteção Proteção contra contra correntes correntes de curto-cir curto-circuito cuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .358 .358 11.9 Localização Localização dos dos dispositi dispositivos vos de proteção proteção contra contra correntes de curto-circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .360 11.10 Omissão Omissão da proteção proteção contra contra curtos-circ curtos-circuitos uitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .361 .361 11.11 Proteção Proteção dos conduto condutores res de fase fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .361 11.12 Proteção do condutor neutro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .362 11.13 Coordenação seletiva seletiva da proteção contra sobrecorrentes sobrecorrentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . .363 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .368
