Curso Técnico em Eletromecânica
Eletricidade II
Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidentee da Confeder President Confederação ação Nacional da Indústria
José Manuel de Aguiar Marns Diretor do Departamento Nacional do SENAI
Regina Maria de Fáma Torres Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI
Alcantaro Corrêa Presidentee da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina President
Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC
Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC
Marco Antônio Docia Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC
Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidentee da Confeder President Confederação ação Nacional da Indústria
José Manuel de Aguiar Marns Diretor do Departamento Nacional do SENAI
Regina Maria de Fáma Torres Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI
Alcantaro Corrêa Presidentee da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina President
Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC
Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC
Marco Antônio Docia Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC
Confederação Nacional das Indústrias Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
Curso Técnico em Eletromecânica
Eletricidade II
Patrick de Souza Girelli
Florianópolis/SC 2010
É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consenmento do editor. Material em conformidade com a nova ortograa da língua portuguesa.
Equipe técnica que parcipou da elaboração desta obra Coordenação de Educação a Distância
Beth Schirmer
Design Educacional, Ilustração, Projeto Gráco Editorial, Diagramação
Revisão Ortográca e Normazação
Equipe de Recursos Didácos SENAI/SC em Florianópolis
Contextual Serviços Editoriais Autor Coordenação Projetos EaD
Patrick de Souza Girelli
Maristela de Lourdes Alves
Ficha catalográca elaborada por Luciana Eng CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis G524e Girelli, Patrick de Souza Eletricidade II / Patrick de Souza Girelli. – Florianópolis : SENAI/SC, 2010. 65 p. : il. color ; 28 cm. Inclui bibliografias. 1. Instalações prediais – Normas regulamentadoras. 2. Dispositivos eletromecânicos. 3. Circuitos elétricos - Projetos. 4. Descargas elétricas – Proteção. I. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. II. Título. CDU 537
SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Rodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SC CEP: 88034-001 Fone: (48) 0800 48 12 12 www.sc.senai.br
Prefácio Você faz parte da maior instituição de educação prossional do estado. Uma rede de Educação e Tecnologia, formada por 35 unidades conecta das e estrategicamente instaladas em todas as regiões de Santa Catarina. No SENAI, o conhecimento a mais é realidade. A proximidade com as necessidades da indústria, a infraestrutura de primeira linha e as aulas teóricas, e realmente práticas, são a essência de um modelo de Educação por Competências que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, desenvolver habilidade e garantir seu espaço no mercado de trabalho. Com acesso livre a uma eciente estrutura laboratorial, com o que existe de mais moderno no mundo da tecnologia, você está construindo o seu futuro prossional em uma instituição que, desde 1954, se preocupa em oferecer um modelo de educação atual e de qualidade. Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos de ensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movimento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processos de educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as neces sidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Edu cação por Competências, em todos os seus cursos. É nesse contexto que este livro foi produzido e chega às suas mãos. Todos os materiais didáticos do SENAI Santa Catarina são produções colaborativas dos professores mais qualicados e experientes, e contam com ambiente virtual, mini-aulas e apresentações, muitas com anima ções, tornando a aula mais interativa e atraente. Mais de 1,6 milhões de alunos já escolheram o SENAI. Você faz parte deste universo. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indústria do Conhecimento.
Sumário 9
Conteúdo Formavo
48
Unidade de estudo 4
Automação Predial Apresentação
12
11
Unidade de estudo 1
Normas Técnicas
49
Seção 1 – Automação predial
50
Seção 2 – Tecnologias de
automação predial 50
Seção 3 – Automação resi-
dencial 13
Seção 1 – Normas Regula-
mentadoras 14
Seção 2 – Normas Brasileiras
Regulamentadoras 15
16
Seção 3 – Norma Concessio-
nária
Unidade de estudo 2
51
Seção 4 – Relés de impulso
54
Seção 5 – Central de alarme
54
Seção 6 – Sensor infraver-
melho 55
56
Circuitos elétricos
17
20
Componentes Elétricos 21
Seção 1 – Condutores
27
Seção 2 – Eletrodutos
31
Seção 3 – Iluminação
36
Seção 4 – Interruptores
38
Seção 5 – Tomadas
39
Seção 6 – Disposivos de
proteção 42
Seção 7 – Quadros de distri-
buição 44
Seção 8 – Esquemas de ins-
talações elétricas
Unidade de estudo 5
Sistemas de Aterramento e Sistemas de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA)
Seção 1 – Circuitos elétricos
Unidade de estudo 3
Seção 7 – Sensor magnéco
57
Seção 1 – Sistemas de ater-
ramento 59
Seção 2 – Sistemas de
proteção contra descargas atmosféricas
Finalizando
63
Referências
65
8
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Conteúdo Formativo Carga horária da dedicação Carga horária: 45 horas
Competências Interpretar projetos elétricos e automação predial para montagem e manutenção de sistemas elétricos prediais. Dimensionar, selecionar e instalar componentes e acionamentos para montagem e manutenção de sistemas elétricos prediais.
Conhecimentos ▪
Normas técnicas: NBRs, normas da concessionária para instalações prediais.
Materiais e componentes elétricos para instalações elétricas prediais: condutores, disjuntores, interruptores, fusíveis, tomadas, relés, lâmpadas, eletrodutos, sensores, etc. ▪
▪
Automação predial.
▪
Ferramentas em geral.
▪
Circuitos monofásicos e polifásicos.
▪
Projetos elétricos prediais e sistemas de aterramento.
▪
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas.
▪
Catálogos e tabelas técnicas.
Habilidades Interpretar e aplicar normas técnicas, regulamentadoras e de preservação ambiental. ▪
Interpretar e aplicar normas da concessionária para instalações elétricas prediais. ▪
▪
Interpretar projetos e diagramas unilares.
▪
Interpretar catálogos, manuais e tabelas técnicas.
▪
Idencar os disposivos de sistemas de automação.
▪
Ulizar técnicas de matemáca aplicada.
▪
Aplicar sowares de simulação.
▪
Selecionar e aplicar instrumentos de medição.
▪
Dimensionar, selecionar disposivos aplicados aos sistemas elétricos.
▪
Executar instalação de disposivos aplicados aos sistemas elétricos.
ELETRICIDADE II
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Atudes ▪
Zelo no manuseio dos equipamentos e instrumentos de medição.
▪
Cuidados no manuseio de componentes eletromecânicos.
▪
Adoção de normas de segurança do trabalho.
▪
Pró-avidade e trabalho em equipe.
Desno correto aos resíduos (conforme orientação de responsabilidade socioambiental). ▪
▪
10
Organização e conservação do laboratório e equipamentos.
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Apresentação Durante o Curso Técnico em Eletromecânica você irá desenvolver competências e habilidades fazendo uso de inúmeros conhecimentos. Ao terminar esta unidade curricular de Eletricidade II você terá o conhe cimento sobre interpretação de projetos elétricos e automação predial, bem como seleção, dimensionamento e instalação de componentes e acionamentos para montagem e manutenção de sistemas elétricos pre diais.
Patrick de Souza Girelli Patrick de Souza Girelli é licenciado em Física pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS), cursando atualmente especialização em Gerenciamento de Águas e Euentes no SENAI/SC em Blumenau. Trabalha na unidade do SENAI/ SC em Jaraguá do Sul como especialista em eletroeletrônica, lecionando disciplinas de sica, geometria e cálculos para os cursos superiores de Tecnologia em Automação Industrial e Tecnologia em Fabricação Mecânica.
ELETRICIDADE II
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Unidade de estudo 1 Seções de estudo Seção 1 – Normas Regulamentadoras Seção 2 – Normas Brasileiras Regulamentadoras Seção 3 – Norma Concessionária
Normas Técnicas Antes de iniciar os estudos dessa Unidade é importante ler as dicas e regras apresentadas. Dicas e regras (segurança elétrica) 1. Considere cuidadosamente o resultado de cada ação a ser executada. Não há razão, em absoluto, para um indivíduo correr riscos
ou colocar em perigo a vida do seu semelhante. substitua componentes nem faça ajustamento dentro de equipamento com alta tensão ligada.
Estabelece os requisitos e as condições mínimas objevando a implementação de medidas de controle e sistemas prevenvos, de forma a garanr a segurança e a saúde dos trabalhadores que, direta ou indiretamente, interajam em instalações elétricas e serviços com eletricidade. (BRASIL, 2004).
2. Afaste-se de circuitos alimentados. Não
A NR-10 abrange:
3. Não faça reparo sozinho. Tenha
sempre ao seu lado uma pessoa em condições de prestar primeiros socorros.
a. segurança em instalações elétricas nos locais de trabalho;
4. Não confe nos interloques nem dependa deles para a sua proteção. Desligue sempre o equipamento. Não remova, não coloque
b. segurança em serviços em ele tricidade.
em curto-circuito e não interra com a ação dos interloques, exceto para reparar a chave. 5. Não deixe o seu corpo em potencial de terra. Certique-se
de que você não está com o seu corpo em potencial de terra, isto é, com o corpo em contato direto com partes metálicas do equipamento, particularmente quando estiver fazendo ajustagens ou medições. Use apenas uma das mãos quando estiver reparando equipamento alimentado. Conserve uma das mãos nas costas.
6. Não alimente qualquer equipamento que tenha sido molhado.
O equipamento deverá estar devidamente seco e livre de qualquer resíduo capaz de produzir fuga de corrente antes de ser alimentado. As regras acima, associadas com a ideia de que a tensão não tem favo ritismo e que o cuidado pessoal é a sua maior segurança, poderão evitar ferimentos sérios ou talvez a morte.
Conhecer e, principalmente, aplicar a NR-10 é de extrema impor tância, pois dessa forma o pros sional realizará suas atividades de forma correta e segura. Vale ressaltar que a NR-10 se limita a estabelecer alguns princípios gerais de segurança ou complementares às Normas Técnicas Brasileiras (normas da ABNT) especícas, deixando para a norma técnica as prescrições especícas de instalações elétricas.
SEÇÃO 1 Normas Regulamentadoras Toda e qualquer Norma Regulamentadora (NR) tem força de Lei, pois são instituídas pelo Ministério do Trabalho e Emprego (MTE), servindo dessa forma para scalização por órgãos responsáveis pelas áreas espe cícas. Com relação à área elétrica, tem-se a NR-10, um regulamento de segu rança em instalações e serviços em eletricidade, que de forma geral:
ELETRICIDADE II
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SEÇÃO 2 Normas Brasileiras Regulamentadoras Nesta seção você verá as NBRs relativas à eletricidade. As Normas Técnicas Brasileiras (NBR) estabelecidas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) servem para orientação em di ferentes procedimentos de áreas diversas e, muitas vezes, são citadas como orientadoras em NRs, passando assim a ter força de Lei de forma indireta. Na área de eletricidade as NBRs relacionadas são: ▪
NBR 5112: porta-lâmpadas de rosca Edison;
▪
NBR 5259: símbolos grácos de instrumentos indicadores e medi -
dores; ▪
NBR 5261: símbolos grácos de eletricidade: princípios gerais para
desenho de símbolos grácos; NBR 5280: símbolos literais de identicação de elementos de circuitos; NBR 5311: código de cores para resistores; NBR 5410: instalações elétricas de baixa tensão; NBR 5413: iluminância de interiores; NBR 5444: símbolos grácos para instalações elétricas prediais; NBR 5453: sinais e símbolos literais para eletricidade (será substitu ída em breve); NBR 5456: eletrotécnica e eletrônica: eletricidade geral; NBR 5471: condutores elétricos; NBR 5597: eletroduto rígido de aço-carbono e acessórios com revestimento protetor; NBR 5598: eletroduto rígido de aço-carbono com revestimento ▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
protetor ▪
NBR 5624: eletroduto rígido de aço-carbono com costura;
▪
NBR 6014: marcação impressa para resistores xos;
▪
NBR 6148: condutores isolados com isolação extrudada de PVC
para tensões até 750 V – sem cobertura; NBR 6150: eletrodutos de PVC rígido; NBR 6513: eletrotécnica e eletrônica: resistores; NBR 6880: condutores de cobre mole para cabos isolados; NBR 8346: bases e receptáculos de lâmpadas; NBR 12519: símbolos grácos de elementos de símbolos, símbolos qualicativos e outros símbolos de aplicação geral; NBR 12520: símbolos grácos de condutores e dispositivos de conexão; NBR 12521: símbolos grácos de componentes passivos; NBR 12522: símbolos grácos de produção e conversão de energia elétrica; ▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
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CURSOS TÉCNICOS SENAI
▪
NBR 12523: símbolos grá-
cos de equipamentos de manobra e controle e de dispositivos de proteção; NBR 13057: eletroduto rígido de aço-carbono, com costura, zincado; NBR IEC 50 (826): vocabulário eletrotécnico internacional. ▪
▪
O conhecimento e a aplicação das NBRs são de extrema importância, assim como as NRs, pois uma vez seguidas, tanto na fase de projeto como na fase de execução, garantem ao prossional a realização de suas atividades baseadas em orientações técnicas preesta belecidas e reconhecidas. Dentre as NBRs acima citadas, aquela que se destaca no contex to deste material é a NBR 5410, sendo esta inclusive a base de referência para a escrita deste ma-
terial.
SEÇÃO 3 Norma Concessionária Nesta seção você irá estudar quem é responsável por elaborar e vistoriar as Normas Concessionárias em Santa Catarina. A empresa concessionária responsável pela distribuição de energia elétrica no Estado de Santa Catarina é a Celesc Distribuição S.A., sendo esta a responsável pela elaboração da Norma de Especicação E-321.0001: padronização de entrada de energia elétrica de unidades consumidoras de baixa tensão , que por sua vez tem por nalidade deter-
minar os requisitos técnicos para a execução das instalações de entrada de energia elétrica de unidades consumidoras de baixa tensão na área de concessão da Celesc. Conhecer essa especicação e aplicá-la é de fundamental importância, pois caberá à Celesc vistoriar a entrada de energia elétrica, inclusive o trecho visível do ramal de carga. Uma vez vericadas situações que di virjam da norma, a Celesc não realizará a ligação com a rede elétrica até a devida regularização. Esta norma pode ser encontrada na íntegra no site da empresa Celesc Distribuição S.A., disponível em “www.celesc.com.br”. Depois de conhecer as normas aplicadas na eletricidade, você irá conhe cer o que é circuito elétrico e estudar os tipos de tensão e as denições existentes na NBR 5410 em relação aos vários circuitos.
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Unidade de estudo 2 Seções de estudo Seção 1 – Circuitos elétricos
Circuitos Elétricos SEÇÃO 1 Circuitos elétricos Aqui você irá conhecer o que é circuito elétrico, os tipos de tensão, a explicação e as denições existentes na NBR 5410 em rela ção aos vários circuitos. Segundo Moreno (2002), denese instalação elétrica como um conjunto de componentes elé tricos associados e com carac-
terísticas coordenadas entre si constituído para uma nalidade determinada. Em geral, quando falamos de instalação elétrica, associamos à utilização de energia elétrica. As instalações elétricas podem ser classicadas de acordo com a sua tensão nominal (UN ) utilizada para designar a instalação como:
A NBR 5410 leva em consideração, para a alimentação da instalação, di versos esquemas de condutores vivos, tanto em corrente alternada (CA) como em corrente contínua (CC). Para CA temos: ▪
▪
▪
▪
▪
monofásico a dois condutores (fase – neutro ou fase – fase); monofásico a três condutores (2 fases – neutro); bifásico a três condutores (2 fases – neutro); trifásico a três condutores (3 fases); trifásico a quatro condutores (3 fases – neutro).
Para a CC temos: ▪
▪
dois condutores; três condutores.
de baixa tensão (BT) – com UN £ 1.000 V em corrente alter ▪
nada (CA), ou com UN £ 1.500 V em corrente contínua (CC); de alta tensão (AT) – com UN > 1.000 V em CA, ou com UN > 1.500 V em CC; de extrabaixa tensão (EBT ou ELV, de extra-low voltage) – com UN £ 50 V em CA, ou com UN £ 120 V em CC. ▪
▪
As instalações de BT, em sua maioria, encontram-se total ou parcialmente no interior de edicações, sendo elas de uso comer cial, industrial ou residencial. Em geral, quando se fala em “instalação predial” refere-se apenas às instalações residenciais ou comerciais, mas na verdade esse termo se refere a qualquer tipo de instalação contida em um prédio, sendo ele destinado a uso residencial, comercial ou industrial.
Figura 1 - Esquemas de Condutores Vivos, em CA e em CC, de Acordo com a NBR 5410 Fonte: Moreno (2002, p. 16).
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Para as unidades consumidoras alimentadas pela concessionária diretamente em baixa tensão – a chamada “tensão secundária de distribuição” –, o esquema de condutores vivos é determinado em função do sistema de distribuição (rede pública com transformadores com secundário em delta ou em estrela) da potência instalada e da potência máxima, indivi dual, para motores e outros equipamentos, conforme indicam os “manuais de ligação” das diversas concessionárias. Uma instalação de baixa tensão pode ser alimentada: ▪
diretamente em baixa tensão – por rede pública em baixa tensão
da concessionária (pequenas edicações residenciais e comerciais) e até mesmo industriais (pequenas ocinas) ou por transformador exclusi vo da concessionária (edicações residenciais e comerciais de maior porte); em alta tensão – por meio de subestação de transformação do usuário (edicações de uso industrial de médio e grande porte); por fonte própria em baixa tensão – é o caso típico dos chamados “sistemas de alimentação elétrica para serviços de segurança”, ou mesmo de instalações em locais não atendidos por concessionária. ▪
▪
Em uma instalação de baixa tensão, podem-se distinguir dois tipos bá sicos de circuitos: ▪
circuito de distribuição – alimenta um ou mais quadros de distri -
buição; ▪
circuito terminal – é ligado diretamente a equipamentos de utiliza -
ção e/ou tomadas de corrente. Segundo a NBR 5410, uma instalação deve ser dividida em vários circui tos (terminais e, em muitos casos, de distribuição) de acordo com suas necessidades, sendo que cada circuito deve ser concebido de forma a poder ser seccionado sem risco de realimentação inadvertida por meio de outro circuito. A existência de vários circuitos permite: limitar as consequências de uma falta, que provocará apenas o seccionamento do circuito atingido sem prejuízos para outras partes da instalação; facilitar as vericações e os ensaios que se façam necessários; realizar manutenções e eventuais ampliações sem afetar outras par tes da instalação. ▪
▪
▪
18
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Uma falta elétrica é o contato ou o arco acidental entre partes vivas sob potencias diferentes: entre parte viva e a terra ou entre parte viva e massa, num circuito ou equipamento elétrico energizado. Seccionamento é a ação de desligar completamente um equipamen to ou circuito de outros equipamentos ou circuitos, provendo afastamentos adequados que garantam condições de segurança especi cadas.
Na Unidade 3 você verá os elementos elétricos: o que é um condu tor, a denição de eletrodutos, as normas de iluminação, os tipos de interruptores, a estandardização das tomadas, os tipos de dispositivos de proteção e o quadro de distribuição que reparte o circuito elétrico. Para nalizar, você verá uma exemplicação de instalações elétricas por meio de imagens.
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Unidade de estudo 3 Seções de estudo Seção 1 – Condutores Seção 2 – Eletrodutos Seção 3 – Iluminação Seção 4 – Interruptores Seção 5 – Tomadas Seção 6 – Disposivos de proteção Seção 7 – Quadros de distribuição Seção 8 – Esquemas de instalações elétricas
Componentes Elétricos SEÇÃO 1 Condutores Nesta seção você irá estudar a de nição de cada tipo de condutor e conhecerá as cores usadas em sua identicação e as vantagens e des vantagens dos materiais usados na fabricação desse componen te elétrico. Também serão apre sentados os dois critérios de dimensionamentos de condutores, como é feita a isolação e os tipos de emendas e derivações. Os condutores podem ser do tipo
condutor isolado, cabo unipolar e cabo multipolar. ▪
Os condutores isolados são
aqueles que possuem condutor e isolação. É preciso diferenciá-los, pois existem cabos cobertos ou protegidos, em que a camada de
Figura 2 - Condutor Isolado e Cabos uni e Mulpolar Fonte: Moreno (2002, p. 104).
Os condutores podem ser idencados para cada função por meio de cores, sendo a cor azul-clara ulizada por qualquer po de condutor cuja função seja a de ser neutro. Para a função de condutor de proteção (PE), o mesmo apresentará a cor verde-amarela, ou apenas verde. Vale ressaltar que a norma não obriga o uso de cores para idencação dos condutores.
revestimento não possui função
de isolação elétrica, apenas proteção mecânica. ▪
Os cabos unipolares são
aqueles que possuem um único condutor, isolação e uma segunda camada de revestimento, denominada cobertura, para proteção mecânica. Os cabos multipolares , por sua vez, são aqueles que possuem dois ou mais condutores isolados sob a mesma cobertura. ▪
DICA O condutor de fase poderá ser de qualquer cor, exceto as cores azulclara, verde ou verde-amarela.
Em um circuito, o condutor é o componente que conduz a corrente elétrica, sendo mais ecaz quanto maior for a sua capacidade de facilitar a passagem da corrente. Assim, os condutores elétricos são fabricados com materiais cuja formação atômica lhes permite alta condutibilidade. Os materiais comumente mais utilizados como condutores elétricos são o cobre e o alumínio. Ambos apresentam vantagens e desvantagens em sua utilização, como podem ser observadas na tabela a seguir.
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Cobre
Alumínio
Resisvidade (0,017W /mm2)/m
Resisvidade (0,028W /mm2)/m
Boa resistência mecânica
Baixa resistência mecânica
Soldagem das emendas com estanho
Requer soldas especiais
Custo elevado
Custo mais baixo
Densidade 8,9 Kg/dm3
Densidade 2,7 Kg/dm3
Quadro 1 - Comparavo entre condutores de cobre e alumínio Fonte: SENAI ([200-?], p.1).
Ao compararmos a resisvidade do alumínio com a do cobre, vericamos que a resisvidade do alumínio é 1,6 vezes maior que a do cobre, de forma que ao substuirmos um condutor de alumínio por um de cobre, podemos diminuir a seção deste em 1,6 vezes com relação ao condutor de alumínio, para que conduza a mesma corrente nas mesmas condições.
Para instalações industriais, comerciais e residenciais, o condutor de cobre é o mais utilizado. Já o condutor de alumínio é mais empregado em linhas de transmissão de eletricidade. Isso ocorre devido à sua menor densidade e, consequentemente, menor peso. Esse é um fator de econo mia, pois as torres de sustentação podem ser menos reforçadas. Dimensionamento de condutores
O dimensionamento de condutores tem por objetivo a determinação do valor da sua seção nominal (bitola), de modo que possa transportar a corrente necessária ao funcionamento do circuito sem que haja sobrea quecimento nos condutores. A NBR 5410 especica os condutores em mm 2 e estabelece as seções mínimas dos condutores de um circuito em função do seu uso, confor me mostra a tabela abaixo. A seção mínima foi estabelecida de forma a atender as condições mínimas de utilização e de segurança contra esforços mecânicos.
Tipo de instalação
Função do circuito
Circuito de iluminação Instalações xas em geral
Condutores isolados
Circuito de tomadas (TUE e TUG) Circuito de sinalização e circuito de controle
Tabela 1 - Seção mínima de condutores em função do uso Fonte: SENAI ([200-?], p.2).
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CURSOS TÉCNICOS SENAI
Seção mínima do condutor (mm2) - material 1,5 Cu 10 Al 2,5 Cu 10 Al 0,5 Cu
Para o dimensionamento dos condutores, a NBR 5410 estabe lece basicamente dois critérios, sendo eles: dimensionamento pelo critério da máxima condução de corren te; dimensionamento pelo critério da queda de tensão admissível nos condutores. Dentre esses critérios, o mais utilizado é o da máxima condução de corrente. Para o dimensionamento dos condutores é necessá rio seguir as seguintes etapas:
Seções nominais (mm2)
Corrente do condutor (A)
1,5
15,5
2,5
21
4,0
28
6,0
36
10,0
50
16,0
68
25,0
89
35,0
110
50,0
134
70,0
171
▪
▪
calcular a corrente elétrica de cada circuito (corrente de projeto); determinar o fator de agrupamento de cada circuito; calcular a corrente corrigida de cada circuito;
Tabela 2 - Valores nominais de capacidade de condução de corrente Fonte: SENAI-SP ([200-?], p.7).
▪
▪
▪
▪
determinar o condutor em
função da máxima capacidade de condução de corrente. Para dimensionar corretamente os condutores a serem empregados na instalação é necessário conhe cer qual é a corrente elétrica que os condutores suportam, sem que haja sobreaquecimento suciente para danicar a sua isolação. A NBR 5410 estabelece os valores
Isolação
Para a proteção dos condutores é utilizada uma capa de material isolante denominada isolação, com determinadas propriedades destinadas a isolá-los entre si. A isolação deve suportar a diferença de potencial entre os condutores e a terra, e proteger o condutor de choques mecânicos, umidade e corrosivos. Alguns condutores são fabricados com duas ca madas de materiais diferentes, porém completamente aderidas entre si. A camada interna é constituída por um composto com propriedades elétricas superiores, sendo que a externa é constituída por um material com características mecânicas excelentes.
de corrente para os condutores em função do modo como serão
instalados. Os valores nominais de capacidade de condução de corrente para condutores isolados, instalados no interior de ele-
trodutos plásticos embutidos em alvenaria ou eletrodutos metálicos aparentes, são apresentados na ta bela a seguir: Figura 3 - Condutor com Isolação e Condutor com Isolação e Cobertura Fonte: Adaptado de SENAI-SP ([200-?], p. 3).
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Emendas e derivações
Quando é necessário unir as extremidades de condutores de modo a assegurar uma resistência mecânica adequada e um contato elétrico perfeito, usam-se emendas e derivações. Os tipos de emendas mais empregados são: ▪
▪
▪
em linhas abertas; em caixas de ligação; com os grossos.
As emendas em linhas l inhas abertas são feitas enrolando a extremidade do condutor à ponta do outro e vice-versa. Este tipo de emenda é denomi nado de prolongamento de prolongamento.
Figura 4 - Emenda em Linha Aberta do Tipo Prolongamento Fonte: SENAI ([200-?], p. 5).
Para uma execução de maneira correta deste tipo de emenda, os condu tores devem ser desencapados com o auxílio de um canivete em aproximadamente 5 vezes seu diâmetro. O o sem isolação deve ser cruzado, e as primeiras espiras enroladas com os dedos. Então, Então, prossegue-se com o alicate universal, dando o aperto nal com dois alicates. Esse procedimento pode ser observado na gura a seguir.
Figura 5 - Procedimento para Emenda do Tipo Prolongamento Fonte: Adaptado de SENAI ([200-?], p. 6).
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CURSOS TÉCNICOS SENAI
As emendas de condutores em caixas de ligações são denominadas rabo de rato. Para este tipo de emenda, os condutores são desencapados da mesma forma e comprimento do processo anterior. Os os devem estar fora da caixa e a emenda deve ser iniciada torcendo os condutores com os dedos. O aperto nal deve ser dado com o alicate. Dobrando a emenda no meio, faz-se o travamento. Esse procedimento pode ser observado na gura a seguir.
Figura 6 - Procedimento para Emenda do Tipo Rabo de Rato Fonte: Adaptado de SENAI ([200-?], p. 6-7).
Quando é necessário derivar um condutor em uma rede elétrica, inde pendentemente do tipo de ligação, lig ação, usa-se a derivação . O condutor a ser derivado deve ser desencapado num comprimento de aproximadamente 50 vezes seu diâmetro. A região do outro condu -
tor onde se efetuará a emenda deve ser desencapada num comprimento aproximado de 10 vezes o seu diâmetro. Deve-se Deve-se cruzar o condutor em um ângulo de 90° em relação ao condutor principal, segurando-os com o alicate universal. O condutor derivado deve ser enrolado com os de dos sobre o principal mantendo as espiras uma ao lado da outra e um mínimo de seis espiras. Utilizando dois alicates, dá-se o aperto nal e o arremate.
Figura 7 - Emenda do Tipo Derivação Fonte: SENAI ([200-?], p. 8).
ELETRICIDADE II
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A conexão de condutores pode também ser feita por meio de conecto res especiais, denominados bornes ou conectores bornes, que unem os ou cabos por meio de parafusos.
Figura 8 - Conectores Bornes Fonte: SENAI ([200-?], p. 10).
Isolação de emendas e derivações
Toda emenda e derivação Toda derivação devem ser protegidas por uma isolação restabelecendo as condições de isolação dos condutores. Essa isolação é feita por meio da fta isolante. A ta isolante é fabricada com materiais plásticos e borracha. É apresentada comercialmente em rolos com diferentes comprimentos e larguras, adequadas a cada tipo de condutor que se queira isolar. Independentemente do tipo de emenda ou derivação derivação,, esta deve ser iso lada com, no mínimo, duas camadas de ta sem que ela seja cortada, procurando deixá-la bem esticada e com a mesma espessura do isola mento do condutor.
Figura 9 - Isolação de Emendas Fonte: SENAI ([200-?], p. 11).
Depois de estudar os condutores elétricos você irá conhecer a denição, os tipos, os métodos de instalação e as dimensões dos eletrodutos.
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CURSOS TÉCNICOS SENAI
SEÇÃO 2 Eletrodutos Nesta seção você irá estudar os quatro tipos de eletrodos existentes: rígido de aço-carbono, rígido de PVC, metálico exível e PVC exível. Também conhecerá as dimensões usadas e como eles devem ser insta lados. Eletrodutos são tubos de metal ou plástico, rígidos ou exíveis, utilizados com a nalidade de proteger os condutores contra umidade, ácidos ou choques mecânicos. Os eletrodutos podem ser classicados em: ▪
▪
▪
▪
rígidos de aço-carbono; rígidos de PVC; metálicos exíveis; de PVC exíveis. Tipos de eletrodutos
Os eletrodutos rígidos de aço-carbono são tubos de aço com ou sem costura longitudinal (solda), com diâmetros e espessuras de paredes di -
ferenciadas, e com acabamento externo e/ou interno de superfície, que pode ser brunido, decapado, fosfatizado, galvanizado, pintado, polido, revestido ou trelado. São usados normalmente em instalações expostas. Comercialmente são adquiridos em barras de três metros, cujas extremidades são roscadas e providas de uma luva.
Para a xação dos eletrodutos em instalações aparentes são utilizadas braçadeiras apropriadas para cada ocasião e que são encontra das em catálogos de fabricantes. Os eletrodutos metálicos não de vem ser utilizados em ambientes corrosivos ou com excessiva umidade. Além disso, eles devem ser curvados a frio, pois o calor des trói sua proteção de esmalte, o que causará a posterior oxidação do eletroduto. Os eletrodutos rígidos de PVC
são fabricados com derivados de petróleo, sendo isolantes elétricos, não sofrem corrosão nem são ata-
cados por ácidos. São fabricados em barras de três metros e têm, também, suas ex tremidades roscadas. Seus diâ metros e espessura de parede são
determinados pela NBR 6150. Os eletrodutos rígidos de PVC são normalmente utilizados em instalações embutidas ou instalações externas em ambientes úmidos. Contudo não devem ser utilizados em ambientes onde a temperatura seja superior a 50 ºC. Os eletrodutos metálicos exí veis são formados por uma cinta
de aço galvanizada, enrolada em espirais meio sobrepostas e encai xadas de tal forma que o conjunto proporcione boa resistência mecânica e grande exibilidade.
Figura 10 - Eletrodutos de Aço-Carbono Fonte: adaptado de SENAI ([200-?], p. 12).
ELETRICIDADE II
27
Também são fabricados com um revestimento de plástico a m de proporcionar maior resistência e durabilidade. São utilizados em instalações expostas de máquinas e motores elétricos. Estes eletrodutos são comerciali zados em rolos de 100 metros que contêm a indicação do diâmetro externo.
Figura 11 - Eletroduto Metálico Flexível Fonte: adaptado de SENAI ([200-?], p. 17).
Existem eletrodutos exíveis de material plástico , geralmente de PVC exível, utilizados somente em instalações embutidas. Como não existe uma norma da ABNT a respeito deste tipo de eletroduto, para sua correta especicação e utilização, deve-se utilizar a norma IEC 614. No comércio, os eletrodutos exíveis de PVC são adquiridos em rolos de 50 ou 100 metros.
Figura 12 - Eletroduto Flexível de PVC Fonte: SENAI ([200-?], p. 17).
Métodos de instalação de eletrodutos
Existem basicamente dois métodos de instalação. Veja cada um deles a seguir. 1. Com eletroduto embutido em que os eletrodutos são instalados dentro de paredes, pisos ou lajes e, posteriormente, cobertos com massa de cimento, cando embutidos e, portanto, invisíveis em vir tude do acabamento nas paredes e pisos. O eletricista só tem acesso a eles em seus pontos de partida e chegada nas caixas de passagem.
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CURSOS TÉCNICOS SENAI
Figura 13 - Eletroduto Embudo Fonte: SENAI ([200-?], p. 2).
2. Com eletroduto aparente em casos em que é mais fácil realizar a instalação aparente dos eletrodutos, como em casas já prontas ou em galpões comerciais ou industriais. Este método utiliza canaletas, eletrodutos, perlados ou eletrocalhas que são instalados diretamente sobre paredes ou pisos de maneira que não há a necessidade de quebrá-los.
Figura 14 - Eletroduto Aparente Fonte: SENAI ([200-?], p. 2).
Não se deve esquecer que, por razões de segurança, é imprescindível uti lizar eletrodutos nas instalações prediais, pois facilitam quaisquer manu tenções ou acréscimos posteriores que sejam necessários. O emprego de eletrodutos evita riscos de acidentes ou interrupção do circuito que acon tecem quando alguém tropeça ou se enrosca em cabos largados em pisos ou forros.
ELETRICIDADE II
29
Dimensionamento de eletrodutos
Para que se faça um dimensionamento correto dos eletrodutos de uma instalação elétrica, é necessário denir a taxa de ocupação do eletroduto a ser utilizado. A taxa de ocupação se refere ao percentual máximo da área do eletroduto que pode ser ocupada pelos condutores. Essa taxa pode variar entre 40% e 53% em função da quantidade de condutores que serão instalados. Em geral, a taxa de ocupação mais utilizada é a de 40%, pois é utilizada quando serão instalados três ou mais condutores no interior do eletroduto. Para tornar o dimensionamento mais simples, utiliza-se uma tabela, que partindo do número de condutores e da seção do maior condutor de
cada trecho, fornece o tamanho nominal do eletroduto.
Seção nominal
Número de condutores no eletroduto 2
3
4
(mm²)
5
6
7
9
10
Tamanho nominal do eletroduto em mm
1,5
16
16
16
16
16
16
20
20
20
2,5
16
16
16
20
20
20
20
25
25
4
16
16
20
20
20
25
25
25
25
6
16
20
20
25
25
25
25
32
32
10
20
20
25
25
32
32
32
40
40
16
20
25
25
32
32
40
40
40
40
25
25
32
32
40
40
40
50
50
50
35
25
32
40
40
50
50
50
50
60
50
32
40
40
50
50
60
60
60
75
70
40
40
50
60
60
60
75
75
75
95
40
50
60
60
75
75
85
85
85
120
50
50
60
75
75
75
85
85
XXX
Tabela 3 - Tamanho nominal em função do número de condutores Fonte: SENAI ([200-?], p. 12).
Na próxima seção você estudará as normas usadas na iluminação, a simbologia utilizada e os dois tipos de lâmpadas: incandescentes e de des cargas.
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CURSOS TÉCNICOS SENAI
SEÇÃO 3 Iluminação Nesta seção você conhecerá as normas, a simbologia utilizada e os tipos de lâmpadas. Quando se faz um projeto de instalação predial, é preciso, inicialmen te, estabelecer a quantidade mínima de pontos de iluminação a serem considerados por ambiente. Para denir qual deve ser a quantidade de pontos e a potência a ser instalada, é primordial seguir as recomendações da NBR 5410 e da NBR 5413. De acordo com a NBR 5410, “pontos” são as localizações de aparelhos xos de consumo destinados à iluminação e a tomadas de corrente que são os locais onde são alimentados os aparelhos eletrodomésticos, ele troindustriais e as máquinas e equipamentos de escritórios. Como alternativa ao uso da NBR 5413, e especicamente em unidades residenciais, a NBR 5410 apresenta os seguintes critérios: cada ambiente deve possuir pelo menos um ponto de luz no teto, controlado por um interruptor de parede; nos banheiros, as arandelas devem car a 60 cm, no mínimo, do limite do boxe; em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m 2, deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA; em cômodos ou dependências com área superior a 6 m 2, deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA para os primeiros 6 m2, acrescida de 60 VA para cada aumento de 4 m 2 inteiros. ▪
▪
▪
▪
Vale ressaltar que a norma adverte que os valores indicados são para efeito de dimensionamento dos circuitos, não havendo qualquer vínculo, portanto, com potência nominal de lâmpadas. Devem ser considerados a potência nominal dos aparelhos xos de iluminação, a descarga elétrica e o valor total, isto é, incluindo potência das lâmpadas, perdas e fator de potência dos equipamentos auxiliares. Observe o exemplo seguinte.
ELETRICIDADE II
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Exemplo
Consideremos um quarto com a largura (L) de 2,2 m e o comprimento (C) de 3,5 m. A área (A) desse cômodo é obtida multiplicando a largura (L) pelo comprimento (C), ou seja: A=LxC
Substituindo os valores na expressão, tem-se: A = 2,2 x 3,5 A = 7,7 m²
Portanto, a área a ser considerada é de 7,7 m 2. Porém se observarmos, esse valor ultrapassa os 6 m2.
A NBR 5410 determina que para os primeiros 6 m² são considerados os 100 VA. Mas restam ainda 1,7 m². Como esse valor não chega a 4 m², não são acrescentados os 60 VA, cando previsto para a sala apenas 100 VA, o que corresponde ao valor mínimo estabelecido pela norma.
É preciso observar que esse valor estimado de 100 VA não é neces sariamente o valor total da potência de uma lâmpada. Para iluminar o ambiente, duas lâmpadas de 50 VA podem ser instaladas, ou até mesmo quatro lâmpadas de 25 VA, pois elas estarão perfeitamente dentro do valor mínimo previsto pelas normas. Para melhor compreensão dos projetos, faz-se necessário o entendimento dos símbolos representativos para cada m. Segue abaixo um qu adro com os símbolos relacionados com iluminação: Símbolo
Signicado
Observações
Ponto de luz incandescente no teto. Indicar o nº. de lâmpadas e a potência em was.
A letra minúscula indica o ponto de comando e o número entre dois traços, o circuito correspondente.
Ponto de luz incandescente na parede (arandela).
Deve-se indicar a altura da arandela.
Ponto de luz incandescente no teto (embudo). Ponto de luz uorescente no teto (indicar o nº. de lâmpadas e na legenda o po de parda e reator). Ponto de luz uorescente no teto (embudo). Quadro 2 - Símbolos representavos relacionados com iluminação Fonte: SENAI ([200-?], p. 6).
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CURSOS TÉCNICOS SENAI
A letra maiúscula indica o ponto de comando e o número entre dois traços, o circuito correspondente.
Tipos de lâmpadas As lâmpadas fornecem a energia luminosa e com o auxílio de luminárias é possível aumentar o rendimento luminoso. As lâmpadas podem ser divididas em dois pos: incandescentes e de descargas (CREDER, 2000).
Lâmpadas incandescentes “A luz desse po de lâmpada é proveniente de um lamento metálico (tungstênio) alojado no interior de um bulbo de vidro sob vácuo ou com gases quimi camente inertes em seu interior.” (CAVALIN, 2006, p. 68).
Lâmpadas de descarga A luz emida por uma lâmpada de descarga é produzida pela passagem da corrente elétrica em um gás ou vapor ionizado que, ao se chocar com a pintura uorescente ou cristais de fósforos (‘phósphor’ ) no interior do tubo, emite luz visível. (CAVALIN, 2006, p. 77).
A gura a seguir mostra um tipo de lâmpada uorescente compacta, aplicada normalmente para substituir lâmpadas incandescentes.
Em ambos os pos de lâmpadas, incandescentes ou de descarga, há a passagem de corrente elétrica para gerar energia luminosa. A diferença é que na lâmpada incandescente a corrente elétrica atravessa um o metálico condutor e na lâmpada de descarga a corrente elétrica atravessa um gás, quando submeda a uma alta tensão em suas extremidades.
A tabela a seguir relaciona as principais variações de lâmpadas e suas características.
A gura a seguir mostra um tipo de lâmpada incandescente co mum em residências para iluminação geral.
Figura 16 - Lâmpada Fluorescente Compacta Figura 15 - Lâmpada Incandescente
Fonte: Philips (2009b).
comum Fonte: Philips (2009a).
Variações das lâmpadas incandescentes (CAVALIN, 2006):
Variações das lâmpadas de descargas: ▪
▪ ▪
incandescentes para uso geral;
▪
incandescentes para uso espe-
cíco; lâmpadas decorativas; lâmpadas reetoras/deetoras ou espelhadas; halógenas; infravermelhas.
▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
▪
uorescentes; luz mista; vapor de mercúrio; lâmpada de néon; vapor metálico; multivapor metálico; vapor de sódio; lâmpada de indução.
▪
ELETRICIDADE II
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Tipo
Incandescente
Halógena
Dicróica
(lm/W)
17
25
25
Reprodução de cores (IRC)
100
100
100
Vida úl (h)
Aplicação
Observações
1.000
Iluminação residencial, emergência, comercial e locais com grande qualidade de luz, sem se preocupar com a eciência.
Para uso em luminárias fechadas ou com difusores de luz para evitar ofuscamento direto.
2.500
Iluminação decorava e de destaque em ambientes comerciais (lojas, vitrines e joalherias) e ambientes residenciais.
Para uso em luminárias compactas e iluminação indireta.
4.000
Iluminação decorava e de destaque em ambientes comerciais (lojas, vitrines e joalherias) e ambientes residenciais.
Ideal para luminárias compactas.
Não necessita de equipamento auxiliar para seu funcionamento.
Mista
25
62
10.000
Locais que necessitem de grande quandade de luz, não se preocupando com a eciência do sistema.
Vapor de mercúrio
55
44
24.000
Iluminação de galpões industriais, iluminação pública.
Necessita de um reator para seu funcionamento.
28.000
Iluminação pública e locais que priorizem a alta eciência do sistema.
Necessita de um reator para seu funcionamento.
Vapor de sódio
34
Rendimento
135
CURSOS TÉCNICOS SENAI
25
Tipo
Vapor metálico
Fluorescente
Fluorescente especial
Fluorescente compactas
LEDs
Rendimento (lm/W)
Reprodução de cores (IRC)
80
65
80
65
210
88
70
95
80
90
Vida úl (h)
Aplicação
Observações
12.000
Iluminação comercial (lojas e vitrines), áreas externas (fachadas, monumentos, outdoors) galpões industriais e estádios esporvos.
Necessita de um reator para seu funcionamento.
12.000
Iluminação comercial, industrial, residencial, garagens, depósitos, etc.
Necessita de um reator para seu funcionamento.
12.000
Iluminação comercial, industrial, residencial, escritórios, lojas, grácas e indústrias têxteis.
Necessita de um reator para seu funcionamento.
10.000
Iluminação residencial (hotéis, teatros, escritórios, escolas, shoppings, etc.).
Necessita de um reator para seu funcionamento.
Letreiros, displays, sinalização, iluminação decorava (destaque de aspectos arquitetônicos).
Redução do custo de manutenção, fontes compactas, baixa tensão, não emite radiações ultravioleta ou infravermelha.
50.000
Tabela 4 - Lâmpadas e suas caracteríscas Fonte: Walenia (2008, p. 96).
Depois de aprender sobre iluminação você conhecerá como os interruptores são constituídos e os tipos existentes.
ELETRICIDADE II
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SEÇÃO 4 Interruptores Nesta seção você irá conhecer do que se constituem os interruptores e os tipos de interruptores. Os interruptores são dispositivos de manobra que permitem abrir, fe char ou comutar um circuito elétrico. Em geral, são usados nas instala ções elétricas prediais em circuitos de iluminação, constituídos basica mente de duas partes: corpo – feito de baquelite, porcelana ou plástico, serve para alojar as partes metálicas compostas pelos contatos e pelos sistemas de molas; contatos – feitos de latão cadmiado, ferro cadmiado e ferro. Quando acionados, eles têm a função de abrir, fechar ou comutar um circuito elétrico. Normalmente, esses contatos são construídos para suportar uma cor rente máxima de 10 A, valor este que vem impresso no corpo do inter ruptor. Os interruptores são fabricados basicamente de três tipos: ▪
▪
▪
▪
▪
simples; paralelo; e intermediário.
O interruptor simples é o tipo de interruptor mais usado em instalações
elétricas e sua única função é interromper ou restabelecer o circuito.
Figura 17 - Circuito Ulizando um Interruptor Simples Fonte: SENAI ([200-?], p. 2).
Em circuitos com interruptor simples, existe a possibilidade de substituição do interruptor por um dispositivo controlador de luminosidade denominado dimmer. Esse dispositivo possui dois terminais de ligação e deve ser ligado da mesma forma que o interruptor simples. O dimmer apresenta duas vantagens em relação ao interruptor : controle de luminosidade e economia de energia elétrica, pois pode ser regulado para proporcionar menos luminosidade do que a que seria fornecida se o comando da iluminação fosse realizado apenas por meio de um interrupto simples.
36
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Figura 18 - Dimmer do Tipo Deslizante e do Tipo Rotavo Fonte: Adaptado de SENAI ([200-?], p. 2).
Os interruptores paralelos são
aqueles que permitem o comando de uma lâmpada a partir de dois pontos diferentes. Eles possuem três bornes: um é comum e os outros dois são responsáveis pela comutação do circuito, o que permite que se ligue ou desligue o circuito a partir de dois pontos diferentes. Trata-se de um componente muito usado para comandar iluminação de escadarias, corredores e dormitórios.
Figura 19 - Circuito Ulizando Interruptores Paralelos Fonte: SENAI ([200-?], p. 3).
Se os dois interruptores estiverem na mesma posição (posição I ou po sição II), a lâmpada estará acesa. Por outro lado, se os interruptores estiverem em posições diferentes, a lâmpada se apagará. Dessa forma, independentemente da posição de um dos interruptores, é possível co mandar a lâmpada a partir de qualquer um dos pontos. Quando é preciso comandar uma lâmpada ou um circuito a partir de vários pontos diferentes (três ou mais pontos), é necessário utilizar dois interruptores paralelos e interruptores intermediários entre eles.
ELETRICIDADE II
37
Os interruptores intermediários possuem
quatro bornes de ligação, responsáveis pela comutação dos circuitos. Por meio deles é possível fazer a comutação do circuito em quantos pontos forem necessários, pois a sua construção permite dois tipos de ligações que possibilitam essa comutação.
Figura 20 - Esquema de Ligação de Interruptores Intermediários Fonte: SENAI ([200-?], p. 4).
SEÇÃO 5 Tomadas Nesta seção você conhecerá a padronização das tomadas, tanto os mo delos xos quanto os móveis. Em julho de 2001, com a aprovação da versão revisada da NBR 14136: plugues e tomadas para uso domésco e análogo até 20 A, 250 VCA: padronização, foi dado grande passo para que o Bra-
sil tenha, nalmente, uma padronização de tomadas prediais (MORENO, 2002).
A cercação compulsória dos plugues e das tomadas “doméscas” se aplica a diversas versões desses produtos, inclusive montagens como eles são confeccionados, como cordões conectores, cordões prolongadores e tomadas múlplas móveis (barras de tomadas). Ela abrange plugues e tomadas não desmontáveis (por não desmontáveis entende-se, picamente, os produtos injetados); tomadas desmontáveis, em que se enquadram as tomadas prediais picas (as de embur, mais conhecidas e usadas, mas também as de sobrepor e as semiembudas); e plugues desmontáveis, companheiro das tomadas prediais nas prateleiras de encartelados do comércio (MORENO, 2002).
A NBR 14136 é composta essen cialmente de folhas de desenho, com a indicação de dimensões. São disponibilizados dois modelos de plugues e cinco de tomadas, disponíveis em duas versões de corrente nominal, 10 e 20 A. Os dois modelos de plugues são: 2P + T, para aparelhos classe I; 2P, para aparelhos classe II. A padronização prevê dois modelos de tomadas xas e três modelos de tomadas móveis. As tomadas xas são: ▪
Após muitos anos convivendo com padrões de tomadas e plugues das mais diversas origens – alemão, norte-americano, italiano e outras inú meras variações –, o Brasil nalmente migra para um padrão de refe rência.
▪
de embutir; de semiembutir ou de sobrepor, ambas 2P + T. As tomadas móveis são: ▪
▪
2P + T; 2P, ambas para equipamentos classe II; 2P, com superfície protetora, para equipamentos classe II. ▪
▪
▪
Figura 21 - Plugue com Pino “terra” Denido na Padronização Brasileira Fonte: Moreno (2002, p. 265).
38
CURSOS TÉCNICOS SENAI
10±2 mm (tomada com superfície protetora) 12±1 mm (tomada sem superfície protetora) Orifícios de entrada
m m 1 5 , 2 1
. n i m , m m 5 , 3 2
) * ( m m 5 , 0 ± 8 1
Ø = 4,3+0,2 mm (tomada de 10 A) = 5+0,2 mm (tomada de 20 A)
Superfícia protetora m m 5 1 , 0 ± 3
Tomada com superfície protetora e rebaixo. Versões construtivas possíveis ou previstas: tomada fixa, de embutir; tomada móvel.
Tomada com superfície protetora e misto de rebaixo e colarinho. Versões construtivas possíveis ou previstas: tomada fixa semi-embutida; tomada fixa de sobrepor; tomada móvel.
N
19±0,2 mm 37+0,5 mm 33 mm, min.
(*) 15,5±0,5 mm nas tomadas sem contato "terra"
Tomada com colarinho, sem superfície protetora.. Versões construtivas possíveis ou previstas: tomada fixa de sobrepor; tomada móvel.
Figura 22 - Tomadas Segundo a NBR 14136 Fonte: Moreno (2002, p. 267).
Visando à proteção contra contatos acidentais e contra o risco
de inserção monopolar, a NBR 14136 prevê: para as tomadas de embutir, face rebaixada e superfície protetora; para as tomadas semiembu tidas e de sobrepor, colarinho (dispensa superfície protetora) ou combinação de rebaixo e colari nho (com superfície protetora); para as tomadas móveis, colarinho (dispensa superfície protetora), rebaixo (com superfície protetora) ou combinação de rebaixo e colarinho (com superfície protetora). Todas devem ▪
▪
▪
apresentar contatos recuados em
relação à face de contato com o corpo do plugue.
A NBR 14136 esclarece que “as tomadas de 20 A devem permir a inserção de plugues de 10 A e de 20 A”, mas que “as tomadas de 10 A não devem permir a inserção de plugues de 20 A.” (MORENO, 2002, p. 268).
Em seguida você verá os tipos de dispositivos de proteção, os tipos de disjuntores e seu princípio de funcionamento.
SEÇÃO 6 Disposivos de proteção Nesta seção você irá conhecer os tipos de dispositivos de proteção, os tipos de disjuntores, quando usá-los e o princípio de funciona mento do dispositivo diferencial.
circuitos elétricos podem ser di vididos em quatro tipos: ▪
interruptores de corrente de
fuga; fusíveis; disjuntores; relês térmicos. ▪
▪
▪
Disposivo Diferencial Residual (DR) Desde dezembro de 1997, é obrigatório, em todas as instalações elétricas de baixa tensão no Brasil, o uso do chamado disposivo DR nos circuitos elétricos que atendam aos seguintes locais: banheiros, cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço e áreas externas (SENAI-SP, [200-?], p. 1).
Os dispositivos de proteção dos
ELETRICIDADE II
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O dispositivo DR é um interruptor de corrente de fuga automático que desliga o circuito elétrico caso haja uma fuga de corrente que coloque em risco a vida de pessoas e animais domésticos e a instalação elétrica. Dessa forma, garante a segurança contra choques elétricos e incêndios. Apesar de se ter a sensação de choque em caso de contato do o fase com o corpo humano, não há risco de vida, caso o circuito seja protegido por esse dispositivo.
Observação O DR não desobriga o uso das proteções contra sobrecorrentes nem dispensa o aterramento das massas.
Princípio de funcionamento
O DR mede permanentemente a soma vetorial das correntes que percorrem os condutores de um
Figura 23 - Interruptor diferencial bipolar e tetrapolar, disjuntor diferencial, tomada diferencial e relé diferencial Fonte: Moreno (2002, p. 64).
O interruptor de corrente de fuga possui um transformador de corrente, um disparador e um mecanismo liga-desliga. Ele funciona comparando a corrente de entrada com a de saída. Essa diferença é chamada de Corrente Diferencial Residual (IDR). Tipos de disjuntores ou interruptores DR
Alta sensibilidade: < 30 mA. Baixa sensibilidade: > 30 mA. Ele deve ser ligado de modo que todos os condutores do circuito, inclusive o neutro, passem pelo interruptor. Isso permite a comparação entre as correntes de entrada e de saída e o desligamento da alimentação do circuito em caso de fuga de corrente. ▪
▪
Aplicações ▪
▪
▪
▪
▪
▪
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Falha em aparelhos elétricos (eletrodomésticos). Falha na isolação de condutores. Circuitos de tomadas em geral. Campings , laboratórios, ocinas, áreas externas. Proteção contra riscos de incêndios de origem elétrica. Canteiros de obra.
CURSOS TÉCNICOS SENAI
circuito. Enquanto o circuito se mantiver eletricamente, a soma vetorial das correntes nos seus condutores é praticamente nula. Ocorrendo falha de isolamento em um equipamento alimentado por esse circuito, irromperá uma corrente de falta à terra – ou, numa linguagem rudimentar, haverá “vazamento” de corrente para a terra. Devido a esse “va zamento”, a soma vetorial das correntes nos condutores moni-
torados pelo DR não é mais nula e o dispositivo detecta justamente essa diferença de corrente. A situação é análoga se alguma pessoa vier a tocar uma parte viva
do circuito protegido: a porção de corrente que irá circular pelo corpo da pessoa provocará igualmen te um desequilíbrio na soma vetorial das correntes — diferença então detectada pelo dispositivo diferencial, tal como se fosse uma corrente de falta à terra. Quando essa diferença atinge um determinado valor, é ativado um relé. Via de regra, o relé irá pro mover a abertura dos contatos principais do próprio dispositivo ou do dispositivo associado (contator ou disjuntor). Poderia, even-
tualmente, como observado no início, apenas acionar um alarme visual ou sonoro. Mas estamos tratando de proteção; e proteção, no caso mais geral, signica desligamento do circuito afetado pelo incidente detectado.
Portanto, um dispositivo diferencial é composto, basicamente, dos se guintes elementos: um TC de detecção, toroidal, sobre o qual são enrolados, de forma idêntica, cada um dos condutores do circuito, e que acomoda também o enrolamento de detecção, responsável pela medição das diferenças entre as correntes dos diferentes condutores; um elemento de “processamento” do sinal e que comanda o disparo do DR, geralmente designado relé diferencial ou relé sensível. ▪
▪
O disjuntor é composto das se guintes partes: caixa moldada feita de material isolante na qual são montados os componentes; alavanca liga-desliga por meio da qual se liga ou desliga manualmente o disjuntor; extintor de arco ou câmara de extinção, que secciona e extingue o arco que se forma entre os contatos quando acontece sobre carga ou curto-circuito; mecanismo de disparo que desliga automaticamente o disjuntor em caso de anormalidade no circuito; relê bimetálico que aciona o mecanismo de disparo quando há sobrecarga de longa duração; relê eletromagnético que ▪
▪
▪
▪
▪
▪
aciona o mecanismo de disparo
quando há um curto-circuito. Figura 24 - Esquema de Funcionamento de um DR Fonte: Moreno (2002, p. 62).
Disjuntores
Disjuntores são dispositivos de manobra e proteção com capacidade de ligação e interrupção de corrente quando surgem no circuito condições anormais de trabalho, como curto-circuito ou sobrecarga.
DICA Havendo uma sobrecarga de longa duração no circuito, o relê bimetálico atua sobre o mecanismo de disparo abrindo o circuito. Da mesma forma, se houver um curtocircuito, o relê eletromagnéco é que atua sobre o mecanismo de disparo abrindo o circuito instantaneamente.
Quando ocorrer o desarme do
disjuntor, basta acionar a alavanca de acionamento para que o dispo sitivo volte a operar, não sendo necessária sua substituição como ocorre com os fusíveis. O tempo de disparo da proteção
Figura 25 - Adaptado Disjuntor Fonte: SENAI ([200-?], p. 10).
térmica (ou contra sobrecarga) se torna mais curto quando o disjuntor trabalha em temperatura ambiente elevada. Isso ocorre normalmente dentro do quadro de distribuição. ELETRICIDADE II
41
Por isso, é necessário dimensionar a corrente nominal do disjuntor, de acordo com as especicações do fabricante, e considerar também essa situação.
Observação O disjuntor deve ser colocado em série com o circuito que irá proteger.
Na próxima seção você estudará o quadro de distribuição ou quadro de luz, responsável pela distribuição da energia elétrica para um ou mais circuitos.
SEÇÃO 7 Quadros de distribuição Nesta seção você conhecerá o que é um quadro de distribuição, ou de luz, e o que compõe esse quadro. De acordo com a NBR IEC 60050 (826), quadro de distribuição é o “equipamento elétrico desnado a receber energia elétrica através de uma oumais alimentações, e distribuí-la a um ou mais circuitos, podendo também desempenhar funções de proteção, seccionamento, controle e/ou medição” (MORENO, 2002, p. 250).
É por meio do quadro de distribuição, também chamado de quadro de luz, que se faz a distribuição dos circuitos da instalação elétrica. O quadro geral de força e luz é o centro de distribuição, pois: recebe os condutores que vêm do medidor; contém os dispositivos de proteção; distribui os circuitos terminais que farão a alimentação de toda a instalação. ▪
▪
▪
Figura 26 - Quadro de Distribuição Fonte: SENAI ([200-?], p. 15).
O quadro de distribuição deverá: conter um dispositivo de proteção Diferencial Residual contra cho ques elétricos; ser instalado em lugar de fácil acesso, com proteção adequada às inuências externas e o mais próximo possível do centro de cargas da residência (local onde haja maior concentração de cargas de potências elevadas: cozinha, área de serviço, banheiro, etc.); possuir identicação dos circuitos. ▪
▪
▪
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CURSOS TÉCNICOS SENAI
Em cada quadro de distribuição deverá ser prevista uma capacidade de reserva que permita ampliações futuras. Essa capacidade deverá ser compatível com a quantidade e o tipo de circuitos efetivamente previs tos inicialmente. De acordo com a NBR5410/04, essa previsão de reserva deverá obedecer aos seguintes critérios: ▪
quadros com até 6 circuitos – prever espaço reserva para, no
mínimo, 2 circuitos; ▪
quadros de 7 a 12 circuitos – prever espaço reserva para, no míni -
mo, 3 circuitos; ▪
quadros de 13 a 30 circuitos – prever espaço reserva para, no
mínimo, 4 circuitos; ▪
quadros acima de 30 circuitos – prever espaço reserva para, no
mínimo, 15% dos circuitos.
Figura 28 - Ligação de uma Lâmpada Comandada por Interruptor Simples Fonte: Moreno (2003, p. 74).
ELETRICIDADE II
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SEÇÃO 8 Esquemas de instalações elétricas Nesta seção você será apresentado a alguns esquemas de instalações elé tricas de diferentes componentes elétricos. Ligação de uma lâmpada comandada por interruptor simples Observação ▪
▪
▪
Ligar sempre: a fase ao interruptor; o retorno ao contato do disco
central da lâmpada; ▪
o neutro diretamente ao
contato da base rosqueada da lâmpada; ▪
Figura 28 - Ligação de uma Lâmpada Comandada por Interruptor Simples Fonte: Moreno (2003, p. 74).
Ligação de mais de uma lâmpada com interruptores simples
Figura 29 - Ligação de mais de uma Lâmpada com Interruptores Simples Fonte: Moreno (2003, p. 75).
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CURSOS TÉCNICOS SENAI
o o terra à luminária metálica
Ligação de lâmpada comandada de dois pontos (interruptores paralelos)
Figura 30 - Li gação de Lâmpada Comandada de Dois Pontos (interruptores paralelos) Fonte: Moreno (2003, p. 76).
Ligação de lâmpada comandada de três ou mais pon tos (paralelos + intermediários)
Figura 31 - Li gação de Lâmpada Comandada de Três ou mais Pontos (Paralelos + Intermediários) Fonte: Moreno (2003, p. 77).
ELETRICIDADE II
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Ligação de lâmpada comandada por interruptor simples, instalada em área externa
Figura 32 - Ligação de Lâmpada Comandada por Interruptor Simples, Instalada em Área Externa Fonte: Moreno (2003, p. 78).
Ligação de tomadas de uso geral (monofásicas)
Figura 33 - Ligação de Tomadas de Uso Geral (Monofásicas) Fonte: Moreno (2003, p. 79).
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CURSOS TÉCNICOS SENAI
Ligação de tomadas de uso especíco
Figura 34 - Ligação de Tomadas de Uso Especíco Fonte: Moreno (2003, p. 80).
Quadro de distribuição e circuitos terminais Disjuntor diferencial residual geral
(F + N + PE)
Fases (F + N + PE)
(2F + N + PE)
(2F + PE)
Neutro
(2F + N + PE)
Quadro de distribuição Proteção (PE) (F + N + PE)
(2F + PE)
Figura 35 - Quadro de Distribuição e Circuitos Terminais Fonte: Moreno (2003, p. 38). ELETRICIDADE II
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Unidade de estudo 4 Seções de estudo Seção 1 – Automação predial Seção 2 – Tecnologias de automação predial Seção 3 – Automação residencial Seção 4 – Relés de impulso Seção 5 – Central de alarme Seção 6 – Sensor infravermelho Seção 7 – Sensor magnéco
Automação Predial SEÇÃO 1 Automação predial Nesta seção você verá a denição de automação predial, o que esse sistema controla, o que precisa ser feito para utilizar esse tipo de controle e as funções do controle de ar-condicionado. Inicialmente, foram os “edifícios inteligentes” surgidos a partir da necessidade de controle do sistema de ar-condicionado que se ex pandiu e se transformou em um
Sistema de Supervisão e Controle Predial que, visando à racionalização do uso dos recursos (energia e água) disponíveis aos usuários do edifício, controla: o sistema de ar-condicionado, ventilação e exaustão; as instalações elétricas, incluindo controle de demanda; as instalações hidráulicas; a iluminação; os elevadores, escadas e estei ras rolantes. ▪
▪
▪
▪
▪
Para fazer isso, o Sistema de Su pervisão e Controle Predial: ▪
centraliza as informações
referentes ao funcionamento dos diversos sistemas vitais à opera-
ção do edifício; reduz os custos operacionais, com a consequente economia de energia por meio da utilização racional dos recursos disponíveis; executa as lógicas de intertra vamento necessárias ao controle automático de equipamentos; ▪
▪
▪
realiza a comunicação do es-
tado dos sistemas por meio de in-
terface homem-máquina, visando prever os problemas e facilitar a tomada de decisões; fornece subsídios para a pro gramação da manutenção preventiva de diversos equipamentos; aumenta a segurança da instalação por meio da imediata detecção de situações anormais e consequente agilização na tomada de providências. ▪
O controle de energia reduz o consumo de energia e, conse quentemente, os custos de fornecimento de eletricidade, mantendo o conforto e a segurança dos usuários do edifício por meio de: ▪
▪
▪
O controle do sistema de arcondicionado representa a maior
parte do Sistema de Supervisão e Controle Predial e tem as seguintes funções: otimizar o funcionamento de todo o sistema de ar-condicio▪
nado; regular as condições ambientais em resposta às variações de condições internas e externas; manter as condições gerais de conforto nas áreas de escritório; prover limites rígidos de temperatura e umidade em áreas produtivas, onde isso é necessá rio, como em laboratórios; ajustar temperaturas e pressão ▪
▪
▪
▪
programação horária; controle de demanda; monitoração constante de
consumo e demais grandezas elétricas; ligamento e desligamento otimizado de equipamentos. ▪
O controle de iluminação auxilia na redução dos custos gerados pelo consumo de energia. Os al goritmos de controle de iluminação podem ser baseados em ocupação, horário, nível de ilumi nação externa, liga/desliga ou até em compensação pelo desgaste natural de lâmpadas uorescentes.
A automação predial dos “edicios inteligentes” atende às necessidades dos usuários, torna a gestão mais racional e econômica e integra equipamentos e serviços nas áreas operacionais.
▪
automaticamente para reduzir a
demanda de energia quando as áreas não estão ocupadas; regular refrigeração e aquecimento para prover condições confortáveis mesmo em regime de limite de energia.
Em seguida você verá os três ti pos de controle eletrônico.
▪
ELETRICIDADE II
49
SEÇÃO 2
SEÇÃO 3
Tecnologias de automação predial
Automação residencial
Nesta seção você irá estudar os três tipos de sistemas de controle eletrônico. Todos os sistemas de controle utilizados em automação predial são eletrônicos. Dependendo do grau de integração, existem três tipos básicos de sistemas de controle eletrônico. 1. Controle local, no qual não existe nenhuma integração entre o processo e o restante do edifício. Exemplo: contro-
le de temperatura em quartos de hotéis, nos quais o hóspede determina o grau de conforto interno.
Nesta seção você ir conhecerá como podemos usar esse sistema de au tomação em uma residência para facilitar o dia a dia. A automação vem se sosticando e se tornando cada vez mais um sistema capaz de proporcionar aos moradores conforto, economia, seguran ça e entretenimento ao integrar todos os aparelhos elétricos e eletrôni cos existentes na residência. Essa integração consiste em programar circuitos lógicos que possam gerenciar automaticamente equipamentos de aquecimento, ar-condicionado, iluminação, circuito fechado de TV, interfones, fornecimento de gás, geladeira, fogão, micro-onda, irrigação de jardim, equipamentos de manutenção de piscina, hidromassagem, sauna e torneiras, abertura e fechamento de cortinas, persianas, fechaduras e trancas, controle de som ambiente, sistema de alarme, enm, qualquer aparelho que possua uma chave liga-desliga. A gura abaixo apresenta uma casa que possui algumas inovações tecnológicas:
2. Controle regional, no qual um único controlador é responsá vel por um conjunto de equipamentos que não têm relação com os demais subsistemas. Exemplo: centrais de água gelada; alimentadores de energia elétrica que supervisionam e comandam a energia elétrica de vários equipamentos. 3. Controle distribuído, no qual todos os subsistemas são individualmente controlados e interligados por uma rede de comunicação, que realiza as trocas de informações, reportando à central do sistema o “status ” de cada um dos subsis temas. O Controlador Lógico Programá vel (CLP), de aplicação industrial, está começando a ser usado em automação predial para solucionar demandas especícas, como por exemplo, o controle de subestações. Na próxima seção você verá a au tomação residencial. 50
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Figura 36 - Casa com Sistema de Automação Residencial Fonte: SENAI ([200-?], p. 5).
Muito do projeto de automação residencial deve ser pensado e projetado já no momento da construção de uma casa, e mesmo considerando os cabos que irão transportar os sinais de TV a cabo, telefonia e internet, em função da evolução tecnológica e da automação residencial, se um cliente quiser uma casa com um nível de automação elevado, o projeto deverá prever também os seguintes itens: ponto de alimentação próximo às persianas para o controle de abertura e fechamento; pontos de alimentação e xação das câmeras de monitoramento e sensores na garagem; ▪
▪
ponto de alimentação para o comando do portão e também para o sistema de monitoramento; pontos para a instalação de relés de impulso e temporizadores, que realizam o controle da iluminação; sistema de alarme com circuito fechado de TV (CFTV). ▪
▪
▪
Além disso, também existem outras possibilidades para facilitar o dia a dia: Quadro 3 - Possibilidades de automação residencial Som ambiente
CDs, estações de rádio, canais musicais e músicas de internet disponíveis simultaneamente em qualquer cômodo da casa ou até mesmo nas áreas externas.
Rede domésca
Gerenciamento e monitoramento da empresa em casa, além de videoconferências, comparlhamentos de dados, hardware ou impressoras e internet de alta velocidade em todos os cômodos desejados.
Piscina
Custos reduzidos com a automação da limpeza da piscina e água mais saudável com menores níveis de cloro. Temperatura de água agradável em todas as estações, além de efeitos de iluminação mulcolorida.
Cozinha
Café e pão preparados na hora desejada ou ao acordar. Reposição automáca de estoques da geladeira ou dispensa. Exaustor acionado pela presença de fumaça. Segurança contra vazamentos de gás.
Banheiro
Banheira e sauna com acionamento por controle remoto por celular ou internet. Espelhos desembaçadores mesmo após um banho quente. Toalhas sempre quentes e secas prontas para o uso. Piso aquecido a uma temperatura agradável após o banho.
SEÇÃO 4 Relés de impulso Nesta seção você estudará a de nição de relé de impulso e as vantagens que os relés proporcionam para seus usuários e como funcio na esse sistema serão mostradas
em tópicos. O relé de impulso é um disposi tivo auxiliar no comando de sis temas de iluminação e controle automático da abertura e fecha mento de equipamentos. A sua função é mudar a posição do seu contato de saída quando recebe um pulso de tensão em sua bo bina. O pulso de tensão pode ser proveniente de um pulsador ou de um sensor acionado por um con-
trole remoto. A utilização do relé de impulso proporciona as seguintes vantagens para seus usuários: ▪
simplicação da instalação
devido ao número reduzido de
condutores; economia devido à redução de condutores e diminuição da bitola dos condutores de comando; versatilidade, pois é possível que a tensão seja diferente entre o circuito da carga e o circuito do comando, seja a tensão CA ou CC; exibilidade em função do acionamento e da quantidade de pontos de controle da iluminação. ▪
▪
Jardins
Jardins, gramados e canteiros irrigados automacamente com a quandade de água ideal para cada planta oferecendo redução de custos e tempo com cuidados manuais.
Fonte: SENAI ([200-?], p. 7).
Em seguida você verá a denição e o funcionamento dos relés de im pulso.
▪
ELETRICIDADE II
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A gura a seguir apresenta um diagrama de ligação de relé de impulso:
O funcionamento desse sistema
segue a seguinte sequência: agora um outro pulsador é acionado e liberado pelo usuário; com o pulso de tensão gerado pelo pulsador, a bobina é alimentada e faz com que o contato de saída derivado do borne A1/1 abra, tirando a alimentação do borne 2; as duas lâmpadas (carga) apagam e permanecem apagadas até que um pulsador seja acionado novamente. ▪
▪
▪
Figura 37 -Diagrama de Ligação de Relé de Impulso Fonte: SENAI ([200-?], p. 8).
No diagrama acima, o relé está identicado pela linha tracejada e a sua bobina está ligada através dos bornes A1/1 e A2. O funcionamento desse sistema segue a seguinte sequência: um dos pulsadores é pressionado e liberado pelo usuário; com o pulso de tensão gerado pelo pulsador, a bobina é alimenta da e faz com que o contato de saída derivado do borne A1/1 feche, alimentando o borne 2 com a tensão proveniente do o fase; as duas lâmpadas (carga) acendem e permanecem acesas mesmo que a bobina do relé não tenha mais energia. ▪
▪
▪
▪
A seguir é apresentado o diagrama com as lâmpadas acesas:
Figura 38 - Diagrama de Ligação de Relé de Impulso com Lâmpadas Acesas Fonte: SENAI ([200-?], p. 9).
52
CURSOS TÉCNICOS SENAI
A seguir é apresentada a utilização do relé de impulso na automação de uma persiana:
Nesse caso, o relé utilizado possui dois contatos de saída que obedecem à seguinte sequência de pul sos: ▪
1º pulso – os dois contatos
cam abertos; 2º pulso – fecha o contato vermelho e a persiana desce; 3º pulso – o contato verme lho abre e a persiana para na posição fechada (embaixo); 4º pulso – fecha o contato preto e a persiana sobe; 5º pulso – o contato preto abre e a persiana para na posição aberta (em cima). ▪
▪
▪
▪
Figura 39 - Diagrama de Ligação de Relé de Impulso para Automação de Persiana Fonte: SENAI ([200-?], p. 11).
Na próxima seção você verá o que é e quais são os elementos que compõem a central de alarme.
Figura 40 - Sequência de Pulsos no Relé de Impulso Fonte: SENAI ([200-?], p. 11).
ELETRICIDADE II
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SEÇÃO 5 Central de alarme Nesta seção você conhecerá a de nição e os componentes da cen tral de alarme. A central de alarme é o equipamento responsável por receber as informações dos sensores, co mandar a sirene e efetuar a liga ção telefônica para números pre viamente escolhidos/cadastrados. Uma central de alarme contém, portanto: sirenes – utilizadas para emitir o som quando o alarme é dispa▪
rado, podem ser alimentadas com tensão alternada, mas é comum a sua alimentação em corrente contínua para evitar que ela pare de tocar quando a energia elétrica é cortada; fontes de alimentação – são circuitos eletrônicos que transformam a tensão alternada da rede elétrica em valores apropriados de tensão contínua (normalmente 12 V) de forma a alimen tar a central e seus acessórios e carregar a bateria para o caso de faltar energia elétrica fornecida pela concessionária de energia elétrica; baterias – são os componentes que, por intermédio de processos químicos, armazenam energia elétrica sob a forma de tensão contínua. As baterias utilizadas em sistemas de alarmes são seladas, ou seja, não possuem abertura para reposição de água. A bateria possui a função de manter todo o sistema de alarme funcionando mesmo quando não há energia, sua duração depende do modelo e do fabricante, mas em geral são utilizadas baterias com autonomia de 12 horas;
▪
sensores – são os componentes responsáveis pela detecção das
mudanças no ambiente que poderão acionar o sistema de alarme. Os principais sensores são os infravermelhos e os magnéticos.
SEÇÃO 6 Sensor infravermelho Nesta seção você será apresentado à denição de sensor infravermelho. O sensor infravermelho consegue detectar o calor emitido pelo corpo humano ou pelo corpo de um animal e, por meio do seu circuito ele trônico, envia o sinal para a central. O alcance do sensor depende do modelo e do fabricante. Em geral, se o sensor estiver posicionado a uma altura de 2,2 metros, ele poderá captar um corpo a uma distância de até 12 metros aproximadamente. Existem fabricantes de sensores que pos sibilitam o ajuste de sensibilidade e alcance.
▪
▪
54
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Figura 41 - Posicionamento de um Sensor Monitorando a Entrada de uma Casa Fonte: SENAI ([200-?], p. 17).
Alguns sensores captam a invasão do ambiente e transmitem o sinal para a central através de os, enquanto que outros o fazem através de ondas eletromagnécas, sem a necessidade de os.
SEÇÃO 7 Sensor magnéco Nesta seção você estudará a denição de sensor magnético. Os sensores magnéticos são formados por uma chave magnética e por um ímã. A chave magnética se abre ou se fecha por intermédio de um campo magnético provocado pelo imã, enquanto o imã estiver próximo da chave magnética, ela não enviará o sinal para a central e, caso o imã seja afastado, a chave magnética enviará o sinal através de os para a central que irá disparar o alarme.
Figura 42 - Sensor Magnéco Instalado em uma Porta Fonte: SENAI ([200-?], p. 18).
Existem diversos pos de centrais, e algumas além de serem desligadas por meio do controle remoto, também precisam ser desliga das no interior da casa, pressionando-se um botão desliga ou com a inserção de uma senha.
Na unidade seguinte você estudará as funções e os sistemas compreen didos na NBR-5410, sistemas de aterramento, níveis de proteção e os tipos de prédios que utilizam o sistema de para-raios.
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Unidade de estudo 5 Seções de estudo Seção 1 – Sistemas de aterramento Seção 2 – Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas
Sistemas de Aterramento e Sistemas de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA) SEÇÃO 1 Sistemas de aterramento Nesta seção você conhecerá as três funções do sistema de aterramento e os quatro sistemas que são abrangidos pela NBR-5410. Segundo a ABNT (1996), aterrar signica colocar instalações e equipamentos no mesmo poten cial de modo que a diferença de potencial entre a terra e o equipa mento seja zero. Isso é feito para que, ao se operar máquinas e equi pamentos elétricos, o operador não receba descargas elétricas do equipamento que ele está manuseando. A ausência do aterramento é responsável por muitos aciden tes, principalmente em instalações domésticas. O aterramento elétrico, normalmente, é um assunto que gera um número enorme de dúvidas quanto às normas e aos procedimen tos no que se refere ao ambiente elétrico industrial. Muitas vezes, o desconhecimento das técni cas para realizar um aterramento eciente ocasiona a queima de equipamentos, ou pior, o choque elétrico nos operadores desses equipamentos.
O aterramento elétrico tem como funções principais: proteger o usuário do equipamento das descargas atmosféricas por meio da viabilização de um caminho alternativo de descargas atmosfé ricas para a terra; “descarregar cargas estáticas acumuladas nas carcaças das máquinas ou equipamentos para a terra”; facilitar o funcionamento dos dispositivos de proteção (fusíveis, disjuntores, etc.) por meio da corrente desviada para a terra. Do ponto de vista do aterramento, os sistemas de distribuição de energia em baixa tensão são denominados conforme determina a NBR 5410, ou seja: sistema TN-S, sistema TN-C, sistema TT e sistema IT. ▪
▪
▪
Sistema TN-S
O neutro é aterrado logo na entrada e levado até a carga, enquanto, pa ralelamente, outro condutor identicado como PE é utilizado como o terra e conectado à carcaça (massa) do equipamento.
Figura 43 - Sistema de Aterramento TN-S Fonte: SENAI ([200-?], p. 12).
ELETRICIDADE II
57
Sistema TN-C
Embora este sistema seja normalizado, não é aconselhável, pois o o terra e o neutro são constituídos pelo mesmo condutor. Agora, sua identicação é PEN (e não PE, como no anterior). Podemos observar na gura a seguir que após o neutro ser aterrado na entrada, ele próprio é ligado ao neutro e à massa (carcaça de qualquer equipamento) do equi pamento.
Figura 44 - Sistema de Aterramento TN-C Fonte: SENAI ([200-?], p. 13).
A grande diferença entre o terra e o neutro é que pelo neutro há cor rente circulando e pelo terra não. Quando houver alguma corrente circulando pelo terra, normalmente ela deverá ser transitória, isto é, desviar uma descarga atmosférica para a terra, por exemplo. O o terra, por norma, vem idencado pela letra PE e deve ser de cor verde e amarela.
DICA Observação Com relação ao sistema TN-C, existem restrições quanto ao seu uso, uma vez que oferece riscos, pois em caso de ruptura do condutor PEN a massa do equipamento cará ligada ao potencial da linha.
58
CURSOS TÉCNICOS SENAI
Sistema TT
Este sistema é o mais eciente de todos. Podemos observar na gura a seguir que o neutro é aterrado logo na entrada e segue (como neutro) até a carga (equipamento). A massa do equipamento, por sua vez, é aterrada com uma haste própria, independente da haste de aterramento do neutro.
Na seção seguinte você verá a de nição, a organização dos pararaios, as regras de proteção e os edifícios que se utilizam do SPDA.
SEÇÃO 2 Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas
Figura 45 - Sistema de Aterramento TT Fonte: SENAI ([200-?], p. 11).
Sistema IT
Neste sistema somente a massa é aterrada, não havendo nenhum ponto de alimentação diretamente aterrado.
Figura 46 - Sistema de Aterramento IT Fonte: SENAI ([200-?], p. 14).
Em geral, o próprio fabricante do equipamento especica qual sistema deve ser utilizado para aterramento, mas como regra temos:
Nesta seção você irá conhecer a denição, a constituição dos pa ra-raios, os níveis de proteção e os tipos de edifícios que usam o SPDA. Desde os primórdios da eletricidade o fenômeno de descarga atmosférica vem continuamente sendo estudado. De modo sim ples, podemos dizer que o raio é um curto-circuito entre a nuvem e a terra. Trata-se de um fenôme-
no da natureza, belo e perigoso, imprevisível e aleatório, que acontece quando a energia acumulada em uma nuvem atinge um valor crítico e rompe a rigidez dielétrica do ar.
A instalação de um para-raios – tecnicamente chamado de proteção contra descarga atmosférica (SPDA) – consiste basicamente na prevenção mais adequada para proteção de uma edicação e das pessoas que estejam em seu interior. Para garanr a segurança e eciência do sistema, o projeto deve ser elaborado sempre seguindo as prescrições da NBR 5419.
sempre que possível optar pelo sistema TT em 1º lugar; caso, por alguma razão operacional ou estrutural do local, não seja possível o sistema TT, optar pelo sistema TN-S; somente optar pelo sistema TN-C em último caso, isto é, quando realmente for impossível estabelecer qualquer um dos sistemas anteriores. ▪
▪
▪
ELETRICIDADE II
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Constuição SPDA
de
um
Basicamente, o Sistema de Prote ção Contra Descargas Atmosféricas é constituído pelos seguintes elementos:
tuação, a IE 1024-I determina quatro diferentes níveis de proteção com base nos quais devem ser tomadas decisões de projeto. Quadro 4 - Níveis de proteção para pos de edicações Tipos de edicação
captores (para-raios, terminais, etc.); condutores de interligação ou descida; sistema de aterramento (hastes, cabos, etc.). ▪
▪
▪
Os tipos de captores são: hastes ou pontas Franklin (para-raios do tipo Franklin); Gaiola de Faraday; hastes ionizantes (para-raios radioativos). ▪
▪
Nível de proteção
Edicações de explosivos, inamáveis, indústrias químicas, nucleares, laboratórios bioquímicos, fábricas de munição e fogos de arcio, estações de telecomunicações, usinas elétricas, renarias, indústrias com risco de incêndio, etc.
Nível I
Edicações comerciais, teatros, bancos, museus, locais arqueológicos, hospitais, casas de repouso, prisões, escolas, igrejas e áreas esporvas.
Nível II
Edicios residenciais, indústrias, estabelecimentos agropecuários e fazendas com estruturas em madeira.
Nível III
Galpões com sucata ou conteúdo desprezível.
Nível IV
Fonte: SENAI ([200-?], p. 13).
▪
Os condutores de interligação ou de descida podem ser:
Em um SPDA existente em um prédio podemos obser var vários subsis temas, tais como: ▪
sistema de captação (por cima) – condutor por cima da platiban-
cabos; tas; estruturas prediais (metálicas ou ferragens).
da percorrendo todas as periferias dos diferentes níveis horizontais; sistema de captação (na lateral) – condutor na lateral externa da platibanda percorrendo todas as periferias horizontais; subsistema de descida – condutores verticais dispostos preferencialmente nas quinas da edicação e distribuídos pelo perímetro da edicação obedecendo ao espaçamento especíco;
Os sistemas de aterramento mais
▪
▪
▪
▪
comuns são: eletrodo vertical (haste); múltiplos eletrodos verticais; eletrodos horizontais (cabos); múltiplos eletrodos horizontais (sistema radial ou em anel); sistemas combinados de eletrodos verticais e horizontais (sistema em malha). ▪
▪
▪
▪
▪
Níveis de proteção
Mesmo com a instalação de um SPDA, há sempre a possibilidade de falha desse sistema. Mesmo com a construção protegida, ela pode ser atingida por uma descar ga atmosférica. Partindo dessa si -
60
CURSOS TÉCNICOS SENAI
▪
▪
subsistema de anéis intermediários horizontais (captação lateral) – condutores horizontais, com seção mínima de 35 mm2, instala-
dos a cada 20 m de altura, percorrendo a periferia externa da edicação e interligando as descidas; subsistema de malha de aterramento – cabo de cobre nu, com seção mínima de 50 mm2, circundando a periferia do prédio, distante aproximadamente 1 m da edicação, enterrado a 0,5 m de profundidade e conectado no mínimo a uma haste “Copperweld” de alta camada para cada descida. Esta conexão deverá ser de preferência com solda exotérmica; subsistema de equalização de potencial – interligação de todas as malhas de aterramento e massas metálicas ao terminal de aterramen to principal (tap) ou ligação equipotencial principal (lep) usando prefe rencialmente uma caixa de equalização. Esta equalização de potencial deverá ser realizada no subsolo e, a cada 20 m de altura para prédios residenciais, coincidir com os anéis intermediários ou a cada andar para prédios comerciais/industriais. ▪
▪
Nesta unidade curricular você estudou as normas técnicas usadas na eletricidade. Aprendeu os circuitos elétricos, sua denição e tipos de tensão, componentes elétricos, condutores, eletrodutos, iluminação, interruptores, tomadas, dispositivos de proteção, quadros de distribuição e esquemas de instalações elétricas. Estudou também a automação predial. E, por último, os sistemas de aterramento e sistemas de proteção
contra descargas atmosféricas. Mas se você ainda tiver alguma dúvida, converse com seus cole gas e com o seu professor.
Figura 47 - SPDA pelo Método de Gaiola de Faraday em Prédios Fonte: Adaptado de Moreno (2003, p.47).
Figura 48 - SPDA em Outras Aplicações Fonte: Moreno (2003, p. 48).
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Finalizando O estudo da unidade curricular de Eletricidade II teve como objetivo desenvolver conhecimen tos, habilidades e atitudes necessárias para lhe fornecer as condições indispensáveis para atingir as competências previstas para esta unidade curricular. As infor mações apresentadas neste material didático oferecem subsídios para que você possa ter conhecimentos mínimos necessários com relação a sistemas elétricos prediais e de automação, porém isso não representa o todo. Certa mente a realização de atividades experimentais, práticas laboratoriais e pesquisas contribuirão muito para um aprofundamento e melhor xação do conhecimento. A você, caro aluno, caberá distinguir os diferentes recursos das tecnologias disponíveis e buscar novas alternativas, não estando preso ao que os materiais didáticos e livros podem lhe oferecer. Estamos convictos de que o processo de ensino-aprendizagem ocorre, em grande parte, pela dedicação do aluno e pela qualidade das informações que estão à sua disposição. Por isso, tendo apenas como referência este material didático você deve se sentir livre para obser var, exercitar e questionar os temas abordados, buscando sempre que necessário as orientações do seu professor, que estará ao seu lado para auxiliá-lo em sua caminhada nesta unidade curricular.
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Referências ▪
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410: instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro, 2004. BRASIL. Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Norma Regulamentadora 10 (NR 10). Aprovada pela Portaria n. 598, de 8 de dezembro de 2004. CAVALIN, Geraldo; CERVELIN, Severino. Instalações elétricas prediais . 15. ed. São Paulo: Érica, 2006. CREDER, Hélio. Instalações elétricas. 14. ed. Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Cientícos, 2000. MORENO, Hilton. Guia EM da NBR 5410 : instalações elétricas de baixa tensão. São Paulo: Aranda, 2002. 291 p. ______. Instalações elétricas residenciais. São Paulo: Elektro/Pirelli, 2003. 62 p. PHILIPS. Lâmpada incandescente comum. 2009a. Disponível em: . Acesso em: 20 nov. 2009. ______. Lâmpada uorescente compacta . 2009b. Disponível em: . Acesso em: 20 nov. 2009. SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL. Eletricista de instalações prediais. 3. ed. rev. e atual. Porto Alegre: SENAI/RS, 2002. 105 p. Fonte: SENAI SP ([200-?], p.1). WALENIA, Paulo Sérgio. Curso técnico em eletrotécnica . Módulo 1, n. 7: Curitiba: Base Livros Didáticos, 2008. (Projetos elétricos orediais: manual do professor).
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