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Eletrotécnica – Instalações Elétricas

1. Introdução

Instal Instalaçã ação o elétric elétrica a é proces processo so utiliz utilizado ado para para levar levar a eletri eletricid cidade ade para para vários vários pontos pontos em residências, comércios e indústrias, para que a instalação seja segura deve-se seguir um conjun conjunto to de normas normas que foi determ determina inado do pela pela ABNT ABNT (Assoc (Associaç iação ão Brasil Brasileir eira a de Norma Normass Técnicas) e a norma que regulamenta todas as instalações elétricas no Brasil é a NBR 5410. Mas nem todos os estabelecimentos e técnicos aplicam os conceitos indicados pela norma o que resulta num elevado consumo de energia, acidentes e diversos outros fatores. E a conservação de energia hoje em dia em épocas de racionamento é bastante importante. Bom vamos agora conhecer um pouco desta norma. 2. Características de um projeto

Um projeto de uma instalação elétrica é um conjunto de documentos deve conter no mínimo quatro tópicos que são de fundamental importância na execução do mesmo. • Memória – é a parte em que o projetista escreve e justifica a sua solução; • Esquemas – é o conjunto de plantas, esquemas e detalhes do projeto a ser executado; • Material – Onde se descreve e especifica os materiais a serem utilizados e as normas de aplicação; • Orçamento – Nesta etapa são levantados aa quantidade, o custo do material e a mãode-obra utilizada. 3. Simbologia

Imagine se todas as pessoas criam ou projetam esquemas elétricos tivessem cada um uma simbologia diferente para identificar os componentes elétricos, seria um grande problema e é por isso a ABNT criou uma tabela de símbolos de forma que abrangem a todos os segmentos da instalação elétrica padronizando os esquemas elétricos onde qualquer técnico pode analisar e realiza-lo. Além da simbologia da ABNT temos também uma simbologia de caráter mais USUAL que é também bastante utilizada pelos técnicos. A seguir apresentaremos uma tabela com todos a símbolos dos componentes elétricos e sua utilização. 4. Esquemas Elétricos

Os esquemas ou diagramas elétricos são os meios mais simples de identificar os componentes num circuito elétrico. Existem três tipos ti pos de diagramas elétricos que são: • Diagrama Unifilar; • Diagrama Multifilar; • Diagrama Funcional. 4.1 Diagrama Unifilar

O diagra diagrama ma unifila unifilarr aprese apresenta nta as parte partess da instal instalaç ação ão com como numa uma situ situa ação rea real mostr ostran and do núme númerros de condutores e onde eles terão de passar, mas esse sistema tem tem uma uma desv desvan anta tage gem m que que não não perm permitite e acom acompa panh nhar ar completo o sistema. O diagrama unifilar e o mais utilizado nos esquemas de instalações elétricas.

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Veja o modelo de um diagrama unifilar ao lado 4.2 Diagrama Multifilar

O diagrama multifilar é o diagrama que mostra todos os detalhe dos componentes da instalação. O seu traçado informa um eventual relacionamento entre os componentes da instalação, mas com a desvantagem de não mostrar a posição entre os componentes do circuito. O Multifilar é empregado em instalações elétricas e também na etapa principal dos comandos elétricos. Ao lado um modelo de um diagrama multifilar: 4.3 Diagrama Funcional

No diagrama funcional através de sua representação consegue indicar todos os caminhos percorridos pela corrente, em todos os seus detalhes informando a seqüência funcional de cada componente da instalação, não se preocupando com a posição física dos componentes. O diagrama funcional é utilizado com maior freqüência em comandos elétricos Veja o modelo ao lado: Observações:

Quando usamos um diagrama as representações devem indicar os componentes de circuito na posição desligada, sem tensões ou correntes. Os símbolos podem ser traçados em qualquer posição, de acordo com as conveniências procurando sempre facilitar a visualização e o entendimento. Terminais e blocos não são necessários serem representados. Havendo erros na instalação admite-se a reforçar os traços na etapa defeituosa. Derivações, painéis ou armários de uma instalação podem eventualmente, serem identificados por números, os quais caracterizam outros elementos ligados ao mesmo circuito. 5. Componentes da Instalação elétrica

Os componentes utilizados em instalação elétrica são inúmeros vamos citar aqui os principais que são: • Interruptores; • Lâmpadas; • Tomadas; • Disjuntores • e outros. 5.1 Interruptores Os interruptores são dispositivos utilizados para interromper o fluxo de corrente elétrica, numa determinada parte circuito. Os mesmos devem ser escolhidos que acordo com sua capacidade de suportar a tensão e corrente nele aplicado. Os interruptores podem ser unipolar, bipolar, paralelo ou intermediário e devem sempre ser ligados ao condutor fase da ligação e nunca no condutor neutro, pois evitará possíveis choques numa eventual troca de lâmpadas, por exemplo.

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As capacidades dos interruptores utilizados em residências são de 5A – 250V, o que permite comandar cargas de até 550W, em 110V, ou 1100W, em 220V. 5.2 Lâmpadas São dispositivos capazes de fornecer luz, existem dois tipos de lâmpadas que são as incandescentes e as fluorescentes e podem ser fornecidas com várias potências e tensões. Estudaremos as lâmpadas mais detalhadamente em luminotécnica. 5.3 Tomadas São dispositivos utilizados para fornecer corrente elétrica para algum dispositivo externo como TV’s, Rádios, entre outros. 5.4) Disjuntores e fusíveis São dispositivos conhecidos como dispositivos de proteção. 6. Cargas dos pontos de utilização

Os aparelho de utilização consome uma determinada energia ou carga especifica em watts que o projetista deve conhecer. A tabela a seguir mostra alguns aparelhos com as respectivas potências médias. Aparelho

Aquecedor de ambiente Aquecedor tipo boiler Aspirador de Pó Barbeador Batedeira Chuveiro Circulador de Ar Enceradeira Esterilizador Exaustor Ferro de passar – comum Ferro de passar – regulável Fogão elétrico – 4 chapas Fogão elétrico – 2 chapas Forno de microondas

Potência (W)

1000 1500 200 50 100 2500 150 300 200 300 500 1000 5000 2500 1200

Aparelho

Geladeira comum Geladeira duplex ou freezer Grill Liquidificador Maquina de costura Máquina de lavar roupa Projetor de slides Rádio Relógio Secador de cabelo Secador de roupa Televisor Torneira térmica Torradeira Ventilador

Potência (W)

200 500 1000 200 100 500 100 50 5 1000 600 200 2500 1000 150

Para se determinar às cargas de iluminação em unidades residenciais, pode ser adotado o seguinte critério: Em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m² deve ser prevista carga • mínima de 100VA; • Em cômodos ou dependências com área superior a 6 m² deve ser prevista uma carga mínima de 100VA para os primeiros 6 m², acrescido de 60VA para cada aumento de 4m² inteiros. 7. Tomadas de Corrente

De acordo com a norma NBR 5410 em instalações elétricas residenciais, comerciais, etc. Devem ser previstas tomadas de corrente com as seguintes exigências mínimas: 3


Uma tomada de 100VA para cada cômodo ou dependência de área igual ou inferior a 6m²;  Uma tomada para cada 5m (ou fração) de perímetro de cômodos ou dependências de área superior a 6m², espaçadas igualmente quantas for possível, exceto em banheiros, onde apenas uma tomada perto da pia deve ser prevista obrigatoriamente;  Uma tomada para cada 3,5m (ou fração) de perímetro, em cozinhas, copas, ou copascozinhas, sendo que, acima de cada bancada com largura igual ou superior a 30 cm, deve ser pelo menor prevista uma tomada;  Uma tomada, em subsolos, sótãos, garagens e varandas. As tomadas para utilização especifica devem ser instaladas, no máximo, a 1,5m do local previsto para o aparelho. Devem ser atribuídas, no mínimo, as cargas para as tomadas de corrente: ⇒ Para utilização especifica: carga nominal de utilização ⇒ Para copas, cozinhas, copas-cozinhas e áreas de serviço: 600VA, até 3 tomadas, e 100VA por tomada, para as excedentes; Para utilização geral 100VA ⇒ 

8. Divisão dos circuitos das instalações

Circuito é conjunto de pontos de consumo, alimentados pelos mesmos condutores e ligados ao mesmo dispositivo de proteção (chave ou disjuntor). Cada circuito deve ter no máximo em carga o valor de 1600VA. Quando o valor for acima do indicado cada circuito deverá ser independente. Toda a instalação deve ser dividida em vários circuitos, de modo a: o Limitar as conseqüências de uma falta de energia, qual provocará apenas o seccionamento do circuito defeituoso; Facilitar as verificações, os ensaios e a manutenção; o Evitar os perigos que possam resultar da falha de um único circuito, como, por exemplo, o a iluminação. Os circuitos de iluminação devem ser separados dos circuitos de tomadas. Em unidades residenciais, hotéis, motéis e similares são permitidos pontos de iluminação e tomadas em um mesmo circuito, exceto nas cozinhas, copas e áreas de serviço, que devem construir um ou mais circuitos independentes. Os circuitos de segurança são aqueles que garantirão o abastecimento, mesmo quando houver falha na concessionária. Como exemplo de circuitos de segurança, podemos citar os circuitos de alarme, de proteção contra incêndio etc. Nos sistemas polifásicos é importante que os circuitos sejam distribuídos entre as fases para que haja o equilíbrio de cargas. Em instalações residenciais, hotéis, motéis e similares às existem algumas restrições que devem ser observadas. a. Circuitos independentes devem ser previstos para os aparelhos de potência igual ou superior a 1500VA (como aquecedores de água, fogões e fornos elétricos, máquinas de lavar, aparelhos de aquecimento etc.) ou para aparelhos de ar condicionado, sendo permitida alimentação de mais de um aparelho do mesmo tipo através de um só circuito; b. As proteções dos circuitos de aquecimento ou condicionamento de ar de uma residência podem ser agrupadas no quadro de distribuição da instalação elétrica geral ou num quadro separado;

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c. Quando um mesmo alimentador abastece vários aparelhos individuais de ar condicionado, deve haver uma proteção para o alimentador geral e uma proteção junto a cada aparelho caso ente não possua proteção interna própria. Cada circuito deverá ter seu próprio condutor neutro. Em lojas, residências e escritórios os circuitos de distribuição devem obedecer às seguintes prescrições mínimas: - Residências: um circuito para cada 60m² ou fração; - Lojas e escritórios: um circuito para cada 50m² ou fração. 9. Condutores Utilizados

Os condutores são responsáveis pelo transporte da corrente elétrica e podem ser construídos de cobre, alumínio ou ouro, pois são excelentes condutores de eletricidade, onde o melhor condutor é o cobre devido a sua resistência. Além disso, os condutores são isolados por uma capa de isolamento de PVC (cloreto polivinil), ou por outros materiais previstos na norma. Antes de decidir como abastecer os pontos de utilização de energia. Devemos escolher a maneira de instalar os condutores elétricos conforme a tabela a seguir: Ref. A

B

Descrição 1 2 3 1 2 3 4

Condutores isolados, cabos unipolares ou cabo multipolar embutido em parede termicamente isolante. Cabos unipolares ou cabo multipolar embutido(s) diretamente em parede isolante. Condutores isolados, cabos unipolares ou cabo multipolar em eletroduto contido em canaleta fechada. Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente. Condutores isolados em cabos unipolares em calha. Condutores isolados ou cabos unipolares em moldura. Condutores isolados, cabos unipolares ou cabo multipolar em eletroduto contido em canaleta aberta ou ventilada. Condutores isolados, cabos unipolares ou cabo multipolar em eletroduto embutido em alvenaria. Cabos unipolares ou cabo multipolar contido(s) em blocos alveolados. Cabos unipolares ou cabo multipolar diretamente fixados em parede ou teto. Cabos unipolares ou cabo multipolar embutido(s) (diretamente) em alvenaria. Cabos unipolares ou cabo multipolar em canaleta aberta ou ventilada. Cabo multipolar em eletroduto aparente. Cabo multipolar em calha Cabos unipolares ou cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo. Cabos unipolares ou cabo multipolar enterrado(s) (diretamente) no solo. Cabos unipolares ou cabo multipolar em canaleta fechada. Cabo multipolar ao ar livre. Condutores isolados e cabos unipolares agrupados ao ar livre. Condutores isolados e cabos unipolares espaçados ao ar livre. Cabos multipolares em bandeja não perfuradas ou em prateleiras. Cabos multipolares em bandejas perfuradas. Cabos multipolares em bandejas verticais perfuradas. Cabos multipolares em escadas para cabos em suportes Cabos unipolares em bandejas não perfuradas ou em prateleiras Cabos unipolares em bandejas perfuradas. Cabos unipolares em bandejas verticais perfuradas. Cabos unipolares em escadas para cabos em suportes

5 6 1 2 C 3 4 5 1 D 2 3 E F G H J K L M N P Q Fonte: tab.27 da NBR 5410 1990

9.1 Dimensionamento dos condutores por Critério da Capacidade de Corrente (Ampacidade)

Uma vez escolhida a maneira de instalar e conhecida a potência dos pontos de utilização devemos calcular a corrente em ampères. As formulas que fornecem a corrente (ampères) em função de tensão, potência e fator de potência: 5


I=

P K x U x fator de potência

Onde: I – Corrente em ampères na linha (exceto neutro) P – Potência em watts. U – Tensão em volts entre fase e neutro, e se não há neutro, entre fases. K = 1 – Para circuitos de corrente contínua ou monofásicos a dois fios. K = 1,73 – Para circuitos trifásicos a três fios. K = 2 – Para 2 fases + neutro de um circuito trifásico K = 3 – Para circuitos trifásicos a quatro fios. I=

N KxU

N – Potência aparente em volt-ampères Simplificando podemos calcular usando a fórmula da potência também veja: P U

I=

Observação: Nos circuitos de iluminação, o fator de potencia pode ser considerado como igual a 1. Assim estamos em condições de escolher a bitola do condutor pela capacidade de corrente usando tabelas de padrões de correntes suportadas pelos fios. Seção nominal (mm²)

1,0 1,5 2,5 4,0 6,0 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300

Capacidade de condução de Queda de tensão para cós = 0,8(V/A.km) corrente (A). Conduto não-magnético Conduto 2 Condutores 3 Condutores Circuito Circuito Magnético Carregados Carregados Monofásico Trifásico

13,5 17,5 24 32 41 57 76 101 125 151 192 232 269 309 353 415 473

12 15,5 21 28 36 50 68 89 111 134 171 207 239 272 310 364 419

34,00 23,00 14,00 8,70 5,80 3,50 2,30 1,50 1,10 0,83 0,61 0,47 0,39 0,34 0,30 0,26 0,22

29,00 20,00 12,00 7,50 5,10 3,00 1,95 1,27 0,95 0,72 0,53 0,41 0,34 0,30 0,26 0,22 0,20

34,00 23,00 14,00 8,70 5,80 3,50 2,30 1,50 1,10 0,83 0,61 0,47 0,40 0,35 0,31 0,26 0,24 6


400 500

566 651

502 578

0,18 0,16

0,18 0,16

0,22 0,21

A norma NBR 5410 prevê a seção mínima dos condutores conforme o tipo de instalação, a seção do condutor neutro e a seção mínima do condutor de proteção. Veja as tabelas a seguir Seções mínimas dos condutores Tipos de instalação Utilização do circuito Seção mínima do condutor material (mm²) s e õ ç a l a t s n I m e s a x i F l a r e G

s o d a l o s I s o b a C s u n s e r o t u d n o C

Circuitos de iluminação Circuitos de força

Cobre – 1,5 Alumínio – 10 Cobre – 2,5 Alumínio – 10

Circuitos de sinalização e circuitos de controle

Cobre – 0,5

Circuitos de força

Cobre – 10 Alumínio – 10

Circuitos de sinalização e circuitos de controle

Cobre – 4

Ligações flexíveis Para um equipamento especifico Como especificado na norma feitas com cabos do equipamento isolados Para qualquer outra aplicação Cobre – 0,75 Circuitos a extrabaixa tensão para Cobre – 0,75 aplicações especiais Fonte: tab.40 da NBR 5410 1990

Usualmente adotamos os seguintes padrões com relação a seções mínimas do condutor veja a tabela: Utilização

Condutor

Iluminação Tomadas de corrente em quartos, salas e similares. Tomadas de corrente em cozinha, áreas de serviço, garagens e similares. Aquecedores de água em geral Máquina de lavar roupa Aparelhos de ar condicionado Fogões elétricos

1,5 mm² 1,5 mm² 2,5 mm² 2,5 mm² 4 mm² 4 mm² 6 mm²

Seção do Condutor Neutro Seção dos condutores-fase (mm²) Seção mínima do condutor neutro (mm²)

S < 25 35 50 70 95 120

S 25 25 35 50 70 7


150 185 240 300 400

70 95 120 150 185

Seção Mínima do Condutor de Proteção Seção dos condutores-fase da instalação Seção mínima do condutor de proteção (mm²) corresponde SPE (mm²)

S < =16 16 S < = 35 S > 35

S 16 S/2

Depois de escolhido os condutores pelos critérios anteriores, devem verificar se ele satisfaz quanto à queda de tensão admissível em função da distância que está entre 0,5% e 5%, sendo adotado no caso de instalações residenciais e prediais 2% e para instalações de motores o máximo de 5%. Para calcular esta queda de tensão precisamos usar as duas leis de ohm e conhecer a resistência do material (cobre, alumínio). = 0,0172 ρal = 0,0280 ρcu

R=

ρ

xL S

Onde: L – é à distância ou comprimento do fio S – Seção do condutor E=RxI O condutor a ser escolhido é o de maior seção Os condutores de baixa tensão são normalmente comercializados em rolos de 100m em diversas cores que na instalação devem ser as seguintes: - Condutor fase: preto, branco, vermelho ou cinza; - Condutor neutro: azul-claro; - Condutor de proteção: verde ou verde-amarelo. - Retorno: amarelo 10. Dispositivos de proteção e controle

Os circuitos devem ser protegidos contra sobre cargas e sobretensões, essa proteção é feita através dos limitadores de corrente os quais mais comuns são: - Fusíveis • Rolha • Cartucho • Diazed 8

Eletrotécnica – Instalações Elétricas • •

Silized NH

- Disjuntores • Seco • Óleo - Relês • Térmico • Termo-magnético • Magnético Os fusíveis e disjuntores devem satisfazer duas condições simultaneamente: a) IB. < IND < IZ b) I2 < 1,45 IZ Onde: IB = corrente de projeto do circuito IND = Corrente nominal do dispositivo de proteção IZ = capacidade de condução de corrente dos condutores I2 = 1,35 x I ND

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