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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NBR 5410 2004 ADVERTÊNCIA 1 - Quando um disjuntor ou fusível atua, desligando algum circuito ou a instalação inteira, a causa pode ser uma sobrecarga ou um curto-circuito. Desligamentos frequentes são sinal de sobrecarga. Por isso, NUNCA troque seus disjuntores ou fusíveis por outros de maior corrente (maior amperagem), simplesmente. Como regra, a troca de um disjuntor ou fusível por outro de maior corrente requer, antes, a troca dos fios e cabos elétricos, por outros de maior seção (bitola). 2 - Da mesma forma, NUNCA desative ou remova a chave automática de proteção contra choques elétricos (dispositivo DR), mesmo em caso de desligamentos sem causa aparente. Se os desligamentos forem frequentes e, principalmente, se as tentativas de religar a chave não tiverem êxito, isso significa, muito provavelmente, que a instalação elétrica apresenta anomalias internas, que só podem ser identificadas e corrigidas por profissionais qualificados. A DESATIVAÇÃO OU REMOÇÃO DA CHAVE SIGNIFICA A ELIMINAÇÃO DE MEDIDA PROTETORA CONTRA CHOQUES ELÉTRICOS E RISCO DE VIDA PARA OS USUÁRIOS DA INSTALAÇÃO. O quadro de distribuição deve estar localizado: Em lugar de fácil acesso E o mais próximo possível do medidor Isto é feito para se evitar gastos desnecessários com os condutores do circuito de distribuição, que são os mais grossos de toda a instalação e, portanto, os de maior valor. Através dos desenhos a seguir, você poderá enxergar os componentes e as ligações feitas no quadro de distribuição. O que vem a ser quadro de distribuição? Quadro de distribuição é o centro de distribuição de toda a instalação elétrica de uma residência. Ele é o centro de distribuição, pois: RECEBE OS CONDUTORES QUE VÊM DO MEDIDOR. Segundo o item 6.5.4.10 da NBR 5410:2004, os quadros devem ser entregues com a advertência indicada na figura, a qual pode vir de fábrica ou ser afixada no local da obra. Não é especificado em que material a advertência deve ser feita, mas exige-se que ela não deve ser facilmente removível. Nele é que se encontram os dispositivos de proteção. Dele é que partem os circuitos terminais que vão alimentar diretamente as lâmpadas, pontos de tomadas e aparelhos elétricos. Circuito 1 Iluminação social Circuito 2 Iluminação de serviço Circuito 3 (PTUG's) Pontos de Tomadas de Uso Geral Circuito 4 (PTUG's) Pontos de Tomadas de Uso Geral Circuito 5 (PTUE's) Pontos de Tomadas de Uso Específico (ex. torneira elétrica) Circuito 6 (PTUE's) Pontos de Tomadas de Uso Específico (ex. chuveiro elétrico) Tensão É a força que impulsiona os elétrons livres nos condutores. Sua unidade de medida é o volt (V). Potência Elétrica Agora, para entender potência elétrica, observe novamente o desenho. A tensão elétrica faz movimentar os elétrons de forma ordenada, dando origem à corrente elétrica. Tendo a corrente elétrica, a lâmpada se acende e se aquece com uma certa intensidade. Essa intensidade de luz e calor percebida por nós (efeitos), nada mais é do que a potência elétrica que foi transformada em potência luminosa (luz) e potência térmica (calor). É importante gravar: Para haver potência elétrica, é necessário haver: Tensão Elétrica Corrente Elétrica Agora... qual é a unidade de medida da potência elétrica? Muito simples! - a intensidade da tensão é medida em volts (V). - a intensidade da corrente é medida em ampère (A). Então, como a potência é o produto da ação da tensão e da corrente, a sua unidade de medida é o volt-ampère (VA). A essa potência dá-se o nome de potência aparente. A potência aparente é composta por duas parcelas: POTÊNCIA ATIVA POTÊNCIA REATIVA POTÊNCIA ATIVA A potência ativa é a parcela efetivamente transformada em: Potência Mecânica Potência Térmica Potência Luminosa A unidade de medida da potência ativa é o watt (W). POTÊNCIA REATIVA A potência reativa é a parcela transformada em campo magnético, necessário ao funcionamento de: Motores Transformadores Reatores A unidade de medida da potência reativa é o volt-ampère reativo (Var). Em projetos de instalação elétrica residencial os cálculos efetuados são baseados na potência aparente e potência ativa. Portanto, é importante conhecer a relação entre elas para que se entenda o que é fator de potência. Sabemos que, para executarmos qualquer movimento ou produzir calor, luz, radiação etc., precisamos despender energia. A energia aplicada por segundo em qualquer uma dessas atividades chamamos de potência. Em eletricidade, a potência é o produto da tensão pela corrente, ou seja: P = V × I, ou também, P = R × I2 Existem três tipos de potência em circuitos de corrente alternada: • potência ativa: P = V × I cos Φ (W), potência que executa trabalho; • potência reativa: Q = V × I sen Φ (Var), potência devida às reatâncias indutivas ( QL) ou capacitivas ( QC); • potência aparente: N ou S = V x I = 𝑃2 + 𝑄2 VA No diagrama da Figura 2.10, vemos que as três potências existentes num circuito de corrente alternada se compõem vetorialmente em um triângulo, chamado triângulo ou diagrama de potências. Figura 2.10 Diagrama de potências. Exemplo: Uma carga monofásica alimentada por uma tensão de 220 V consome 25 amperes, com um fator de potencia de 80%. Calcule a potencia aparente, ativa e reativa. Fator de Potência Sendo a potência ativa uma parcela da potência aparente, pode-se dizer que ela representa uma porcentagem da potência aparente que é transformada em potência mecânica, térmica ou luminosa. A esta porcentagem dá-se o nome de fator de potência. Nos projetos elétricos residenciais, desejando-se saber o quanto da potência aparente foi transformada em potência ativa, aplica-se os seguintes valores de fator de potência: 1,0 para iluminação 0,8 para tomadas de uso geral Exemplo potência de iluminação (aparente) = 660VA fator de potência a ser aplicado = 1 potência ativa de iluminação (W) = 1x660VA = 660W potência de tomada de uso geral = 7300VA fator de potência a ser aplicado = 0,8 potência ativa de tomada de uso geral = 0,8x7300VA= 5840W Quando o fator de potência é igual a 1, significa que toda potência aparente é transformada em potência ativa. Isto acontece nos equipamentos que só possuem resistência, tais como: chuveiro elétrico, torneira elétrica, lâmpadas incandescentes, fogão elétrico, etc. O levantamento das potências é feito mediante uma previsão das potências (cargas) mínimas de iluminação e tomadas a serem instaladas, possibilitando, assim, determinar a potência total prevista para a instalação elétrica residencial. A previsão de carga deve obedecer às prescrições da NBR 5410:2004, item 9.5.2 A planta a seguir servirá de exemplo para o levantamento das potências. Recomendações da NBR 5410:2004 para o levantamento da carga de iluminação 1. Condições para se estabelecer a quantidade mínima de pontos de luz. Prever pelo menos um ponto de luz no teto, comandado por um interruptor de parede. Arandelas no banheiro devem estar distantes, no mínimo, 60cm do limite do boxe. 2. Condições para se estabelecer a potência mínima de iluminação. A carga de iluminação é feita em função da área do cômodo da residência. Para área igual ou inferior a 6m² atribuir um mínimo de 100VA Para área superior a 6m² atribuir um mínimo de 100 VA para os primeiros 6m², acrescido de 60VA para cada aumento de 4m² inteiros NOTA: a NBR 5410:2004 não estabelece critérios para iluminação de áreas externas em residências, ficando a decisão por conta do projetista e do cliente. Prevendo a carga de iluminação da planta residencial utilizada para o exemplo, temos: Dependência Dimensões área (m²) Potência de iluminação (VA) Dependência Dimensões área (m²) Potência de iluminação (VA) sala A = 3,25 x 3,05 = 9,91 9,91m² ÷6m² + 4m² ÷ | 100VA 100VA copa A = 3,10 x 3,05 = 9,45 9,45m² ÷6m² + 4m² ÷ | 100VA 100VA cozinha A = 3,75 x 3,05 = 11,43 11,43m² ÷6m² + 4m² ÷ | 100VA + 60VA 160VA dormitório 1 A = 3,25 x 3,40 = 11,05 11,05m² ÷6m² + 4m² ÷ | 100VA + 60VA 160VA dormitório 2 A = 3,15 x 3,40 = 10,71 10,71m² ÷6m² + 4m² ÷ | 100VA + 60VA 160VA banho A = 1,80 x 2,30 = 4,14 4,14m² => 100VA 100VA área de serviço A = 1,75 x 3,40 = 5,95 5,95m² => 100VA 100VA hall A = 1,80 x 1,00 = 1,80 1,80m² => 100VA 100VA área externa — 100VA Recomendações da NBR 5410:2004 para o levantamento da carga de tomadas 1. Condições para se estabelecer a quantidade mínima de pontos de tomadas. Ponto de tomada é o ponto onde a conexão do equipamento à instalação elétrica é feita através de tomada corrente. Um ponto de tomada pode ter uma ou mais tomadas de corrente. cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6m² no mínimo um ponto de tomada salas e varandas dormitórios independente da área e cômodos ou dependências com mais de 6m² no mínimo um ponto de tomada para cada 5m ou fração de perímetro, espaçadas tão uniformemente quanto possível cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais semelhantes um ponto de tomada para cada 3,5m ou fração de perímetro, independente da área, Acima da bancada da pia devem ser previstas, no mínimo, duas tomadas de corrente, no mesmo ponto ou em pontos separados varandas pelo menos um ponto de tomada banheiros no mínimo um ponto de tomada junto ao lavatório com uma distância mínima de 60cm do limite do boxe NOTA: em diversas aplicações, é recomendável prever uma quantidade de pontos de tomadas maior do que o mínimo calculado, evitando-se, assim, o emprego de extensões e benjamins (tês) que, além de desperdiçarem energia, podem comprometer a segurança da instalação. Pontos de Tomadas de Uso Geral (PTUG’s) Não se destinam à ligação de equipamentos específicos e nelas são sempre ligados: Aparelhos Móveis ou Aparelhos Portáteis. 2. Condições para se estabelecer a potência mínima de pontos de tomadas de uso geral (PTUG’s). banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais semelhantes - atribuir, no mínimo, 600VA por ponto de tomada, até 3 tomadas. - atribuir 100 VA para os excedentes. demais, cômodos ou dependências - atribuir, no mínimo, 100VA por ponto de tomada 3. Condições para se estabelecer a quantidade de pontos de tomadas de uso específico (PTUE’s) A quantidade de PTUE’s é estabelecida de acordo com o número de aparelhos de utilização que sabidamente vão estar fixos em uma dada posição no ambiente. Pontos de Tomadas de Uso Específico (PTUE’s) São destinadas à ligação de equipamentos fixos e estacionários, como é o caso de: Chuveiro Secadora de Roupa Torneira Elétrica 4. Condições para se estabelecer a potência de pontos de tomadas de uso específico (PTUE’s) Atribuir a potência nominal do equipamento a ser alimentado. Conforme o que foi visto: Para se prever a carga de pontos de tomadas é necessário, primeiramente, prever a sua quantidade. Essa quantidade, segundo os critérios, é estabelecida a partir do cômodo em estudo, fazendo-se necessário ter: • ou o valor da área • ou o valor do perímetro • ou o valor da área e do perímetro Os valores das áreas dos cômodos da planta do exemplo já estão calculados, faltando o cálculo do perímetro onde este se fizer necessário, para se prever a quantidade mínima de pontos de tomadas. Estabelecendo a quantidade mínima de pontos de tomadas de uso geral e específico: Dependência Área (m²) Dimensões Perímetro (m) Quantidade mínima PTUG’s PTUE’s sala 9,91 3,25x2 + 3,05x2 12,6 5 + 5 + 2,6 (1 1 1) = 3 — copa 9,45 3,10x2 +3,05x2 12,3 3,5 + 3,5 + 1,8 (1 1 1) = 4 — cozinha 11,43 3,75x2 + 3,05x2 13,6 3,5 + 3,5 + 3,1 (1 1 1) = 4 1 torneira elétr. 1 geladeira dormitório 1 11,05 3,25x2 + 3,40x2 13,3 5 + 5 + 3,3 (1 1 1) = 3 — dormitório 2 10,71 3,15x2 + 3,40x2 13,1 5 + 5 + 3.1 (1 1 1) = 3 — banho 4,14 OBSERVAÇÃO Área inferior a 6m²: não interessa o perímetro 1 1 chuveiro elétr. área de serviço 5,95 1 1 máquina lavar roupa hall 1,80 1 — área externa — 1 — Prevendo as cargas de pontos de tomadas de uso geral e específico. Dependência | Dimensões | Quantidade | Previsão de Carga Área (m²) | Perímetro (m) | PTUG's | PTUE's | PTUG's | PTUE's sala | 9,91 | 12,6 | 4* | — | 4x100VA | — copa | 9,45 | 12,3 | 4 | — | 3x600VA | — cozinha | 11,43 | 13,6 | 4 | 2 | 3x600VA 1x100VA | 1x5000W (torneira) 1x500W (geladeira) dormitório 1 | 11,05 | 13,3 | 4* | — | 4x100VA | — dormitório 2 | 10,71 | 13,1 | 4* | — | 4x100VA | — banho | 4,14 | — | 1 | 1 | 1x600VA | 1x5600W (chuveiro) área de serviço | 5,95 | — | 2 | — | 2x600VA | 1x1000W (máq.lavar) hall | 1,80 | — | 1 | — | 1x100VA | — área externa | — | — | — | — | — | — Obs.: (*) nesses cômodos, optou-se por instalar uma quantidade de PTUG's maior do que a quantidade mínima calculada anteriormente. Reunidos todos os dados obtidos, tem-se o seguinte quadro: Dependência | Dimensões | Potência de iluminação (VA) | PTUG's | PTUE's Área (m²) | Perímetro (m) | Quantidade | Potência (VA) | Discriminação | Potência (W) sala | 9,91 | 12,6 | 100 | 4 | 400 | — | — copa | 9,45 | 12,3 | 100 | 4 | 1900 | — | — cozinha | 11,43 | 13,6 | 160 | 4 | 1900 | torneira geladeira | 5000 500 dormitório 1 | 11,05 | 13,3 | 160 | 4 | 400 | — | — dormitório 2 | 10,71 | 13,1 | 160 | 4 | 400 | — | — Dependência | Dimensões | Potência de iluminação (VA) | PTUG's | PTUE's Área (m²) | Perímetro (m) | Quantidade | Potência (VA) | Discriminação | Potência (W) banho | 4,14 | — | 100 | 1 | 600 | chuveiro | 5600 área de serviço | 5,95 | — | 100 | 2 | 1200 | máq. lavar | 1000 hall | 1,80 | — | 100 | 1 | 100 | — | — área externa | — | — | 100 | — | — | — | — TOTAL | — | — | 1080VA | — | 6900VA | — | 12100W potência aparente | potência ativa Levantamento da Potência Total Cálculo da potência ativa de iluminação e pontos de tomadas de uso geral (PTUG's) - Potência de iluminação 1080VA Fator de potência a ser adotado = 1,0 1080 x 1,0 = 1080W - Potência de pontos de tomadas de uso geral (PTUG's) - 6900VA Fator de potência a ser adotado = 0,8 6900VA x 0,8 = 5520W Cálculo da potência ativa total potência ativa de iluminação: 1080W potência ativa de PTUG's: 5520W potência ativa de PTUE's: 12100W 18700W Em função da potência ativa total prevista para a residência é que se determina: o tipo de fornecimento, a tensão de alimentação e o padrão de entrada. CATEGORIA U – ATÉ 9000 W CATEGORIA D – ATÉ 15000 W CATEGORIA T – ATÉ 75000 W 75000 W trifásico Uma vez determinado o tipo de fornecimento, pode-se determinar também o padrão de entrada. Voltando ao exemplo: Potência ativa total: 18700 watts Tipo de fornecimento: trifásico Consequentemente: O padrão de entrada deverá atender ao fornecimento trifásico E... o que vem a ser padrão de entrada? Padrão de entrada nada mais é do que o poste com isolador de roldana, bengala, caixa de medição e haste de terra, que devem estar instalados, atendendo às especificações da norma técnica da concessionária para o tipo de fornecimento. Uma vez pronto o padrão de entrada, segundo as especificações da norma técnica, compete à concessionária fazer a sua inspeção. Estando tudo certo, a concessionária instala e liga o medidor e o ramal de serviço. A norma técnica referente à instalação do padrão de entrada, bem como outras informações a esse respeito deverão ser obtidas junto à agência local da companhia de eletricidade. Uma vez pronto o padrão de entrada e estando ligados o medidor e o ramal de serviço, a energia elétrica entregue pela concessionária estará disponível para ser utilizada. Rede Pública de Baixa Tensão Através do circuito de distribuição, essa energia é levada do medidor até o quadro de distribuição, também conhecido como quadro de luz. Este é um exemplo de quadro de distribuição para fornecimento bifásico. Proteção Fase Neutro Disjuntor diferencial residual geral Barramento de proteção. Deve ser ligado eletricamente à caixa do QD. Disjuntores dos circuitos terminais bifásicos. Recebem a fase do disjuntor geral e distribuem para os circuitos terminais. Barramento de interligação das fases. Disjuntores dos circuitos terminais monofásicos. Barramento de neutro. Faz a ligação dos condutores neutros dos circuitos terminais com o neutro do circuito de distribuição, devendo ser isolado eletricamente da caixa do QD. Um dos dispositivos de proteção que se encontra no quadro de distribuição é o disjuntor termomagnético. Vamos falar um pouco a seu respeito. Disjuntores termomagnéticos são dispositivos que: oferecem proteção aos condutores do circuito Desligando-o automaticamente quando da ocorrência de uma sobrecorrer provocada por um curto-circuito ou sobrecarga. O fusível se queima necessitando ser trocado permite manobra manual O disjuntor desliga-se necessitando religá-lo Operando-o como um interruptor, secciona somente o circuito necessário numa eventual manutenção. Os disjuntores termomagnéticos têm a mesma função que as chaves fusíveis. Entretanto: No quadro de distribuição, encontra-se também: - o disjuntor diferencial residual ou, então, - o interruptor diferencial residual. Disjuntor Diferencial Residual É um dispositivo constituído de um disjuntor termomagnético acoplado a um outro dispositivo: o diferencial residual. Sendo assim, ele conjuga as duas funções: E a do disjuntor termomagnético a do dispositivo diferencial residual protege os condutores do circuito contra sobrecarga e curto-circuito protege as pessoas contra choques elétricos provocados por contatos diretos e indiretos Pode-se dizer então que: Disjuntor diferencial residual é um dispositivo que protege: - os condutores do circuito contra sobrecarga e curto-circuito e; - as pessoas contra choques elétricos. Interruptor Diferencial Residual É um dispositivo composto de um interruptor acoplado a um outro dispositivo: o diferencial residual. Sendo assim, ele conjuga duas funções: A DO INTERRUPTOR que liga e desliga, manualmente, o circuito A DO DISPOSITIVO DIFERENCIAL RESIDUAL (INTERNO) que protege as pessoas contra choques elétricos provocados por contatos diretos e indiretos Pode-se dizer então que: Interruptor diferencial residual é um dispositivo que: liga e desliga, manualmente, o circuito e protege as pessoas contra choques elétricos Os dispositivos vistos anteriormente têm em comum o dispositivo diferencial residual (DR). Sua função é: Proteger as pessoas contra choques elétricos provocados por contato direto e indireto CONTATO DIRETO É o contato acidental, seja por falha de isolamento, por ruptura ou remoção indevida de partes isolantes; ou, então, por atitude imprudente de uma pessoa com uma parte elétrica normalmente energizada (parte viva). CONTATO INDIRETO É o contato entre uma pessoa e uma parte metálica de uma instalação ou componente, normalmente sem tensão, mas que pode ficar energizada por falha de isolamento ou por uma falha interna. A seguir, serão apresentados: • tipos de disjuntores termomagnéticos; • tipos de disjuntores DR de alta sensibilidade; • tipo de interruptor DR de alta sensibilidade. Tipos de Disjuntores Termomagnéticos Os tipos de disjuntores termomagnéticos existentes no mercado são: monopolares, bipolares e tripolares. Monopolar Bipolar Tripolar NOTA: os disjuntores termomagnéticos somente devem ser ligados aos condutores fase dos circuitos. Tipos de Disjuntores Diferenciais Residuais Os tipos mais usuais de disjuntores residuais de alta sensibilidade (no máximo 30 mA) existentes no mercado são: Bipolar Tetrapolar NOTA: os disjuntores DR devem ser ligados aos condutores fase e neutro dos circuitos, sendo que o neutro não pode ser aterrados após o DR. Tipo de Interruptor Diferencial Residual Um tipo de interruptor diferencial residual de alta sensibilidade (no máximo 30 mA) existente no mercado é o tetrapolar (figura ao lado), existindo ainda o bipolar. NOTA: interruptores DR devem ser utilizados nos circuitos em conjunto com dispositivos a sobrecorrente (disjuntor ou fusível), colocados antes do interruptor DR. Os dispositivos vistos são empregados na proteção dos circuitos elétricos. Mas... o que vem a ser circuito elétrico? Circuito Elétrico É o conjunto de equipamentos e condutores, ligados ao mesmo dispositivo de proteção. Em uma instalação elétrica residencial, encontramos dois tipos de circuito: o de distribuição e os circuitos terminais. Circuito de Distribuição Liga o quadro do medidor ao quadro de distribuição. Rede pública de baixa tensão Ponto de derivação Ramal de ligação (2F + N) Caixa de medição Medidor Origem da instalação Vai para o quadro de distribuição Ramal de entrada Ponto de entrega Dispositivo geral de comando e proteção Terminal de aterramento principal Condutor de Aterramento Eletrodo de Aterramento Circuitos Terminais Partem do quadro de distribuição e alimentam diretamente lâmpadas, pontos de tomadas de uso geral e pontos de tomadas de uso específico. NOTA: em todos os exemplos a seguir, será admitido que a tensão entre FASE e NEUTRO é 127V e entre FASES é 220V. Consulte as tensões oferecidas em sua região. Disjuntor diferencial residual geral (F+N+PE) (F+N+PE) (2F+PE) (F+N+PE) (2F+N+PE) Fases Neutro Proteção (PE) Quadro de distribuição Exemplo de circuitos terminais protegidos por disjuntores termomagnéticos: Circuito de Iluminação (FN) Disjuntor DR Barramento de proteção Barramento de neutro Neutro Fase Retorno Disjuntor monopolar (*) se possível, ligar o condutor de proteção (terra) à carcaça da luminária, Exemplo de circuitos terminais protegidos por disjuntores DR: Circuito de Iluminação Externa (FN) Proteção Neutro Fase Retorno Disjuntor diferencial residual bipolar Barramento de proteção Circuito de Pontos de Tomadas de Uso Geral (FN) Barramento de proteção Fase Neutro Proteção Disjuntor diferencial residual bipolar Exemplo de circuitos terminais protegidos por disjuntores DR: Circuito de Ponto de Tomada de Uso Específico (FN) Barramento de proteção Fase Neutro Proteção Disjuntor diferencial residual bipolar Circuito de Ponto de Tomada de Uso Específico (FF) Barramento de proteção Fase Fase Proteção Exemplo de circuitos protegidos por interruptores DR: Disjuntor diferencial residual bipolar Circuito de Ponto de Tomada de Uso Específico (FF) Barramento de proteção Fase Neutro Proteção Interruptor DR Disjuntor termomagnético Circuito de Ponto de Tomada de Uso Específico (FF) Barramento de proteção Interrutor DR Disjuntor termomagnético Fase Proteção Exemplo de circuito de distribuição bifásico ou trifásico protegido por disjuntor termomagnético: Ligação bifásica ou trifásica Fases Neutro Proteção Disjuntor ou interruptor DR tetrapolar Quadro de distribuição A instalação elétrica de uma residência deve ser dividida em circuitos terminais. Isso facilita a manutenção e reduz a interferência. Quadro de distribuição Fases Neutro Proteção (PE) A divisão da instalação elétrica em circuitos terminais segue critérios estabelecidos pela NBR 5410:2004, apresentados em seguida. Critérios estabelecidos pela NBR 5410:2004 • prever circuitos de iluminação separados dos circuitos de pontos de tomadas de uso geral (PTUG’s). • prever circuitos independentes, exclusivos para cada equipamento com corrente nominal superior a 10 A. Por exemplo, equipamentos ligados em 127V com potências acima de 1270 VA (127V x 10 A) devem ter um circuito exclusivo para si. • os pontos de tomadas de cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviços, lavanderias e locais semelhantes devem ser alimentados por circuitos destinados unicamente a estes locais. Se os circuitos ficarem muito carregados, os condutores adequados para suas ligações irão resultar numa seção nominal (bitola) muito grande, dificultando: • a instalação dos condutores nos eletrodutos; • as ligações terminais (interruptores e tomadas). Para que isto não ocorra, uma boa recomendação é, nos circuitos de iluminação e pontos de tomadas de uso geral, limitar a corrente a 10 A, ou seja, 1270 VA em 127V ou 2200 VA em 220V. Essa divisão dos circuitos, bem como suas respectivas cargas, estão indicados na tabela a seguir: Circuito Tensão Potência n° Tipo Local 1 Ilum. Sala social 127 V Dorm. 1 Dorm. 2 Banheiro Hall 2 Ilum. Copa serviço 127 V Cozinha A. serviço A. externa 3 PTUG's Sala 127 V Dorm. 1 Hall 4 PTUG's Banheiro 127 V Dorm. 2 5 PTUG's Copa 127 V 6 PTUG's Copa 127 V 7 PTUG's Cozinha 127 V Quantidade e potência Total (VA) (VA) 1 x 100 620 1 x 100 1 x 100 1 x 100 1 x 100 460 1 x 160 1 x 100 1 x 100 4 x 100 900 4 x 100 1 x 100 2 x 600 1200 1 x 100 1 x 600 1 x 500 700 1200 1200 Corrente (A) # de circuitos agrupados Seção dos condutores (cm²) Seção Corrente nominal # de pólos Distribuição 380 estes campos serão preenchidos no momento oportuno Como o tipo de fornecimento determinado para o exemplo é trifásico, tem-se três fases e um neutro alimentando o quadro de distribuição Aplicando os critérios no exemplo em questão (tabela da pág. 23), deverá haver, no mínimo, quatro circuitos terminais: • um para iluminação; • um para pontos de tomadas de uso geral; • dois para pontos de tomadas de uso específico (chuveiro e torneira elétrica). Mas, tendo em vista as questões de ordem prática, optou-se no exemplo em dividir: os circuitos de iluminação em 2: [Social] [Serviço] sala copa dormitório 1 cozinha dormitório 2 área de serviço banheiro área externa hall Os circuitos de pontos de tomadas de uso geral em 4: [Social] [Serviço] sala cozinha dormitório 1 [Social] [Serviço] dormitório 2 área de serviço banheiro hall Com relação aos circuitos de pontos de tomadas de uso específico, permanecem os 2 circuitos independentes: Chuveiro Elétrico Torneira Elétrica NBR 5444 Símbolos gráficos para instalações elétricas prediais - 1989 Símbolo 100 - potência de iluminação 2 - número do circuito a - comando Ponto de luz no teto 8.1 Ponto de luz incandescente no teto. Indicar o nº de lâmpadas e a potência em watts Símbolos Ponto de tomada média monofásica com terra Ponto de tomada média bifásica com terra Símbolos Caixa de saída alta monofásica com terra Caixa de saída alta bifásica com terra 9.1 Tomada de luz na parede, baixo (300 mm do piso acabado) 9.2 Tomada de luz a meio a altura (1.300 mm do piso acabado) 9.3 Tomada de luz alta (2.000 mm do piso acabado) Condutores Elétricos Prêmio Aluflex Superastic Código de Barras LAJES GUARDALUPA Código de Barras Superastic LPFNF Classe 1 são aqueles condutores sólidos (fios), os quais apresentam baixo grau de flexibilidade durante o seu manuseio. Classes 2, 4, 5 e 6 são aqueles condutores formados por vários fios (cabos), sendo que, quanto mais alta a classe, maior a flexibilidade do cabo durante o manuseio Fios Sólidos Condutores Flexíveis Estudos indicam que, a cada 5ºC de temperatura no condutor em operação, acima do limite máximo admitido para o cabo, o mesmo tem sua vida reduzida pela metade. TEMPERATURA VIDA ÚTIL Condutor de Proteção - PE (Condutor Terra) Os Aparelhos e as Tomadas Visando uma maior segurança das instalações elétricas e melhor padronização das tomadas de uso doméstico, o mercado brasileiro em breve estará padronizando a aplicação de dois modelos de tomadas, conforme figuras abaixo. Um para tomada até 10A e outro para tomada até 20A. Conforme NBR 14136 (Plugues e tomadas para plugues e tomadas para uso doméstico e análogo até 20A/250V em corrente alternada). Fique atento às mudanças. Esta característica de tomada vem de encontro ao que já era exigido: o uso do condutor terra para todos os pontos de tomadas. Recomendações e Exigências da NBR 5410:2004 A NBR 5410:2004 exige, A utilização de proteção diferencial residual (disjuntor ou interruptor) de alta sensibilidade em circuitos terminais que sirvam a: • pontos de tomadas de corrente de uso geral e específico e pontos de iluminação em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e, no geral, a todo local interno molhado em uso normal ou sujeito a lavagens; • pontos de tomadas de corrente em áreas externas; • pontos de tomadas de corrente que, embora instaladas em áreas internas, possam alimentar equipamentos de uso em áreas externas; • pontos situados em locais contendo banheira ou chuveiro. Aplicando-se as recomendações e exigências da NBR 5410:2004 ao projeto utilizado como exemplo, onde já se tem a divisão dos circuitos, o tipo de proteção a ser empregado é apresentado no quadro abaixo: Desenho Esquemático do Quadro de Distribuição DR na Proteção Geral No caso de instalação de interruptor DR na proteção geral, a proteção de todos os circuitos terminais pode ser feita com disjuntor termomagnético. A sua instalação é necessariamente no quadro de distribuição e deve ser precedida de proteção geral contra sobrecorrente e curto circuito. Esta solução pode, em alguns casos, apresentar o inconveniente de o IDR disparar com mais frequência, uma vez que ele “sente” todas as correntes de fuga naturais da instalação. A NBR 5410:2004 também prevê a possibilidade de optar pela instalação de disjuntor DR ou interruptor DR na proteção geral. A seguir serão apresentadas as regras e a devida aplicação no exemplo em questão. Uma vez determinado o número de circuitos elétricos em que a instalação elétrica foi dividida e já detinido o tipo de proteção de cada um, chega o momento de se efetuar a sua ligação. Entretanto, para o planejamento do caminho que o eletroduto irá percorrer, fazem-se necessárias algumas orientações básicas: DEVE-SER A) Locar, primeiramente, o quadro de distribuição, em lugar de fácil acesso e que fique o mais próximo possível do medidor. B) Partir com o eletroduto do quadro de distribuição, traçando seu caminho de forma a encurtar as distâncias entre os pontos de distribuição. C) Utilizar a simbologia gráfica para representar, na planta residencial, o caminhamento do eletroduto. Eletroduto embutido na laje embutido na parede embutido no piso D) Fazer uma legenda da simbologia empregada. D) Ligar os interruptores e tomadas ao ponto de luz de cada cômodo. Determinar o local do quadro de distribuição Uma vez determinado o local para o quadro de distribuição, inicia-se o caminhamento partindo dele com um eletroduto em direção ao ponto de luz no teto da sala e daí para os interruptores e pontos de tomadas desta dependência. Neste momento, representa-se também o eletroduto que conterá o circuito de distribuição. DORMITÓRIO 1 BANHEIRO DORMITÓRIO 2 A. SERVIÇO SALA COPA COZINHA S 160 100 3 4 6 8 9 10 11 12 Fase Neutro Proteção Retorno Uma vez representados os eletrodutos, e sendo através deles que os condutores dos circuitos irão passar, pode-se fazer o mesmo com a fiação: representando-a graficamente, através de uma simbologia própria. quais cabos estão passando dentro de cada eletroduto representado. Esta identificação é feita com facilidade desde que se saiba como são ligadas as lâmpadas, interruptores e pontos de tomadas. Entretanto, para empregá-la, primeiramente precisa-se identificar: Proteção Fase Neutro Retorno Serão apresentados a seguir os esquemas de ligação mais utilizados em uma residência. 1. Ligação de uma lâmpada comandada por interruptor simples. 2. Ligação de mais de uma lâmpada com interruptores simples. Ponto de luz Disco central Luminária (metálica) Base Rosqueada Retorno Interruptor simples 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; - o condutor terra à luminária metálica. Fase Neutro Retorno Interruptor Simples 3. Ligação de lâmpada comandada de dois pontos (interruptores paralelos). Interruptor paralelo Neutro Proteção Fase Retorno Retorno Retorno Esquema equivalente 4. Ligação de lâmpada comandada de três ou mais pontos (paralelos + intermediários). Esquema equivalente Neutro Proteção Fase Retorno Retorno Retorno Retorno Interruptor paralelo Interruptor intermediário 5. Ligação de lâmpada comandada por interruptor simples, instalada em área externa. Fase Neutro Proteção Interruptor Simples Fase Retorno Retorno Neutro Proteção 6. Ligação de pontos de tomadas de uso geral (monofásicas). Fase Neutro Proteção Tomadas 2P + T Esquema equivalente Neutro Fase Proteção 7. Ligação de pontos de tomadas de uso específico. Monofásica Fase Neutro Proteção Bifásica Fase 1 Fase 2 Proteção Sabendo-se como as ligações elétricas são feitas, pode-se então representá-las graficamente na planta, devendo sempre: representar os condutores que passam dentro de cada eletroduto, através da simbologia própria; identificar a que circuitos pertencem. Por que a representação gráfica da fiação deve ser feita? A representação gráfica da fiação é feita para que, ao consultar a planta, se saiba quantos e quais condutores estão passando dentro de cada eletroduto, bem como a que circuito pertencem. Recomendações Na prática, não se recomenda instalar mais do que 6 ou 7 condutores por eletroduto, visando facilitar a enfiação e/ou retirada dos mesmos, além de evitar a aplicação de fatores de correções por agrupamento muito rigorosos. Começando a representação gráfica pelo alimentador: os dois condutores fase, o neutro e o de proteção (PE) partem do quadro do medidor e vão até o quadro de distribuição. Do ponto de luz da sala, faz-se a ligação da lâmpada que será comandada por interruptores paralelos. Do quadro de distribuição saem os condutores fase, neutro e de proteção do circuito 1, indo até o ponto de luz da sala. Circuito n° Tipo Tensão (V) Local Potência Quantidade x potência (VA) Total (VA) Corrente (A) n° de circuitos agrupados Seção dos condutores (mm²) Proteção Tipo n° de pólos Corrente nominal 1 Ilum. social 127 Sala Dorm. 1 Dorm. 2 Banheiro Hall 1 x 100 1 x 160 1 x 160 1 x 100 1 x 100 620 4,9 2 DTM + IDR 1 2 2 Ilum. serviço 127 Copa Cozinha A. serviço A. externa 1 x 100 1 x 100 1 x 100 1 x 100 460 3,6 2 DTM + IDR 1 2 3 PTUG’s 127 Sala Dorm. 1 Hall 4 x 100 4 x 100 1 x 100 900 7,1 2 DTM + IDR 1 2 4 PTUG’s 127 Banheiro Dorm. 2 1 x 600 4 x 100 1000 7,9 2 DTM + IDR 1 2 5 PTUG’s 127 Copa 2 x 600 1200 9,4 2 DTM + IDR 1 2 6 PTUG’s 127 Copa 1 x 100 1 x 600 700 5,5 2 DTM + IDR 1 2 7 PTUG’s 127 Cozinha 2 x 600 1200 9,4 2 DTM + IDR 1 2 8 PTUG’s + PTUE’s 127 Cozinha 1 x 100 1 x 600 1 x 500 1200 9,4 2 DTM + IDR 1 2 9 PTUG’s A. serviço 127 2 x 600 1200 9,4 2 DTM + IDR 1 2 10 PTUG’s A. serviço 127 1 x 1000 1000 7,9 2 DTM + IDR 1 2 11 PTUE’s 220 Chuveiro 1 x 5600 5600 25,5 2 DTM + IDR 2 2 12 PTUE’s 220 Torneira 1 x 5000 5000 22,7 2 DTM + IDR 2 2 Distribuição 380 Quadro de distribuição Quadro de medidor 12459 32,8 DTM 2 Para o cálculo da corrente do circuito de distribuição, primeiramente é necessário calcular a potência deste circuito. Cálculo da Potência do Circuito de Distribuição 1. Somam-se os valores das potências ativas de iluminação e pontos de tomadas de uso geral (PTUG’s). Nota: estes valores já foram calculados na página 24 potência ativa de iluminação: 1080W potência ativa de PTUG’s: 5520W 6600W 2. Multiplica-se o valor calculado (6600 W) pelo fator de demanda correspondente a esta potência. Fatores de demanda para iluminação e pontos de tomadas de uso geral (PTUG’s) Potência (W) Fator de demanda 0 a 1000 0,86 1001 a 2000 0,75 2001 a 3000 0,66 3001 a 4000 0,59 4001 a 5000 0,52 5001 a 6000 0,45 6001 a 7000 0,40 7001 a 8000 0,35 8001 a 9000 0,31 9001 a 10000 0,27 Acima de 10000 0,24 potência ativa de iluminação e PTUG’s = 6600W fator de demanda: 0,40 6600 x 0,40 = 2640W Fator de demanda representa uma porcentagem do quanto das potências previstas serão utilizadas simultaneamente no momento de maior solicitação da instalação. Isto é feito para não superdimensionar os componentes dos circuitos de distribuição, tendo em vista que numa residência nem todas as lâmpadas e pontos de tomadas são utilizadas ao mesmo tempo. 3. Multiplicam-se as potências dos pontos de tomadas de uso específico (PTUE’s) pelo fator de demanda correspondente. O fator de demanda para as PTUE’s é obtido em função do número de circuitos de PTUE’s previstos no projeto. 4. Somam-se os valores das potências ativas de iluminação, de PTUG’s e de PTUE’s já corrigidos pelos respectivos fatores de demandas. potência ativa de iluminação e PTUG’s 2640W potência ativa de PTUE’s 9196W 11836W nº de circuitos PTUE’s FD 01 1,00 02 1,00 03 0,84 04 0,76 05 0,70 06 0,65 07 0,60 08 0,57 09 0,54 10 0,52 11 0,49 12 0,48 13 0,46 14 0,45 15 0,44 16 0,43 17 0,40 18 0,40 19 0,40 20 0,40 21 0,39 22 0,39 23 0,39 24 0,38 25 0,38 nº de circuitos de PTUE’s do exemplo = 4. Potência ativa de PTUE’s: 1 chuveiro de 5600W 1 torneira de 5000W 1 geladeira de 500W 1 máquina de lavar de 1000W 12100W fator de demanda = 0,76 12100W x 0,76 = 9196W 5. Divide-se o valor obtido pelo fator de potência médio de 0,95, obtendo-se assim o valor da potência do circuito de distribuição. 11836 ÷ 0,95 = 12459VA potência do circuito de distribuição: 12459VA Cálculo da Corrente do Circuito de Distribuição Fórmula: I = P ÷ U P = 12459VA U = 220V I = 12459 ÷ (220 × √3) I = 32,8 A Anota-se o valor da potência e da corrente do circuito de distribuição na tabela anterior. Além disso, deve-se escolher o tipo de linhas elétricas serão utilizadas bem como o método de instalação conforme tabela 33 da NBR 5410. Outro dado importante é o tipo de isolação dos fios/cabo elétricos. (PVC, EPR e XLPE) No nosso caso, usaremos o método de instalação número 7: Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em alvenaria. Método de referencia B1. DORMITÓRIO 1 DORMITÓRIO 2 A. SERVIÇO BANHEIRO SALA COPA COZINHA O maior número de circuitos agrupados para cada circuito do projeto está relacionado abaixo. nº do circuito nº de circuitos agrupados nº do circuito nº de circuitos agrupados 1 3 7 3 2 3 8 3 3 3 9 3 4 3 10 2 5 3 11 1 6 2 12 3 Distribuição 1 A NBR 5410:2004 estabelece as seguintes seções mínimas de condutores de acordo com o tipo de circuito: Seção mínima de condutores Tipo de circuito Seção mínima (mm2) Iluminação 1,5 Força 2,5 2ª Etapa Determinar a seção adequada e o disjuntor apropriado para cada um dos circuitos. Para isto é necessário apenas saber o valor da corrente do circuito e, com o número de circuitos agrupados também conhecido, entrar na tabela 1 e obter a seção do condutor e o valor da corrente nominal do disjuntor. Antes de usar as tabelas, devemos aplicar os fatores de correção de temperatura (FCT) e agrupamento (FCA). 6.2.5.3 Temperatura ambiente 6.2.5.3.1 O valor da temperatura ambiente a utilizar é o da temperatura do meio circundante quando o condutor considerado não estiver carregado. 6.2.5.3.2 Os valores de capacidade de condução de corrente fornecidos pelas tabelas 36 a 39 são referidos a uma temperatura ambiente de 30°C para todas as maneiras de instalar, exceto as linhas enterradas, cujas capacidades são referidas a uma temperatura (no solo) de 20°C. 6.2.5.3.3 Se os condutores forem instalados em ambiente cuja temperatura difira dos valores indicados em 6.2.5.3.2, sua capacidade de condução de corrente deve ser determinada, usando-se as tabelas 36 a 39, com a aplicação dos fatores de correção dados na tabela 40. NOTA Os fatores de correção da tabela 40 não consideram o aumento de temperatura devido à radiação solar ou a outras radiações infravermelhas. Quando os condutores forem submetidos a tais radiações, as capacidades de condução de corrente devem ser calculadas pelos métodos especificados na ABNT NBR 11301. 6.2.5.5 Agrupamento de circuitos 6.2.5.5.1 Os valores de capacidade de condução de corrente fornecidos pelas tabelas 36 a 39 são válidos para o número de condutores carregados que se encontra indicado em cada uma de suas colunas. Para linhas elétricas contendo um total de condutores superior às quantidades indicadas nas tabelas 36 a 39, a capacidade de condução de corrente dos condutores de cada circuito deve ser determinada, usando-se as tabelas 36 a 39, com a aplicação dos fatores de correção pertinentes dados nas tabelas 42 a 45 (fatores de agrupamento). Exemplo: Usaremos para uma corrente de projeto de 25 A em um ambiente com 40°C em 3 circuitos agrupados usando condutores com isolação de PVC. 𝐼𝐶 = 𝐼𝑃 𝐹𝐶𝑇 × 𝐹𝐶𝐴 = 25 0,87 × 0,7 = 41 𝐴 Conforme a tabela 33, escolheremos fio com seção de 10 mm2 e disjuntor de 50 A Voltando ao nosso projeto e ao circuito 3. IP = 7,1 A e o agrupamento é de 3 circuitos, então usaremos FCA = 0,7. Mas a temperatura ambiente não é diferente de 30°C, assim, FCT = 1. 𝐼𝐶 = 𝐼𝑃 𝐹𝐶𝑇 × 𝐹𝐶𝐴 = 7,1 1 × 0,7 = 10,1 𝐴 Usaríamos um fio de seção 0,75 mm2 , a norma obriga a usar pelo menos 2,5 mm2 em circuitos de força. No entanto, o disjuntor permanece de 10 A No circuito 12 a corrente de projeto é 22,7 A e o agrupamento também é de 3 circuitos. 𝐼𝐶 = 𝐼𝑃 𝐹𝐶𝑇 × 𝐹𝐶𝐴 = 22,1 1 × 0,7 = 31,6 𝐴 Aqui a tabela indica 6 mm2 e, mesma forma, usaremos disjuntor de 28 A Tabela 1 Circuito 3 Força Circuito 3 Força Nº Circuito Tipo Seção mínima (mm) Disjuntor A 1 Iluminação 1,5 10 2 Iluminação 1,5 10 3 Força 2,5 10 4 Força 2,5 10 5 Força 2,5 10 6 Força 2,5 10 7 Força 2,5 10 8 Força 2,5 10 9 Força 2,5 10 10 Força 2,5 10 11 Força 4 28 12 Força 6 28 Distribuição Força 10 36 Desenho Esquemático do Quadro de Distribuição A NBR 5410:2004 também prevê a possibilidade de optar pela instalação de disjuntor DR ou interruptor DR na proteção geral. A seguir serão apresentadas as regras e devida aplicação no exemplo em questão. Dimensionamento do Disjuntor Aplicado no Quadro do Medidor Para se dimensionar o disjuntor aplicado no quadro do medidor, primeiramente é necessário saber: - a potência total instalada que determinou o tipo de fornecimento; - o tipo de sistema de distribuição da companhia de eletricidade local. De posse desses dados, consulta-se a norma de fornecimento da companhia de eletricidade local para se obter a corrente nominal do disjuntor a ser empregado. Nota: no caso da EDP, a norma de fornecimento é a PT.DT.PDN.00061 V12 Exemplificando o dimensionamento do disjuntor aplicado no quadro do medidor: a potência total instalada: 18700W ou 18,7kW sistema de distribuição: estrela com neutro aterrado EDP. PADRÃO TÉCNICO - FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA EM TENSÃO SECUNDÁRIA EDIFICAÇÕES INDIVIDUAIS - EDP ESPÍRITO SANTO. Disponível em: https://www.edp.com.br/media/rnodtley/ptdtpdn00052_v8.pdf . Acesso em: 29/08/2024 5.1.7. Casos não previstos..........................................................9 5.2. Condições Gerais de Fornecimento........................9 5.2.1. Tensões e Sistemas de Fornecimento........................9 5.2.2. Limite de Fornecimento em Tensão Secundária........9 5.2.3. Categorias e Limitações no Atendimento...................9 5.2.4. Bombas de Incêndio....................................................10 5.2.5. Geração Própria ..........................................................10 5.2.6. Ligações de Cargas Especiais ...................................11 5.2.7. Instalações Especiais ................................................11 5.2.8. Ligação Provisória .....................................................11 5.2.9. Instalações em Condomínios Horizontais ................12 5.3. Padrões de Entrada......................................................12 5.3.1. Conservação do Padrão de Entrada .........................12 5.3.2. Fornecimento de Materiais da Entrada de Serviço....12 5.3.3. Ramal de Ligação ......................................................13 5.3.4. Conexão e Amarração ..............................................13 5.3.5. Ancoragem do Ramal de Ligação ..............................14 5.3.6. Ramal de Entrada Aéreo ..........................................14 5.3.7. Ramal de Entrada Subterrâneo .................................15 5.3.8. Proteção de Seccionamento .....................................16 5.3.9. Medição.......................................................................17 5.3.10. Ferragens....................................................................18 5.3.11. Aterramento...............................................................18 Este Documento constitui uma cópia nao controlada gerada em 04/07/2024 pelo usuario de matricula: 205015 5.3.8. Proteção de Seccionamento 5.3.8.a. Condições Gerais A proteção geral deve ser localizada após a medição, ser executada pelo consumidor de acordo com os critérios estabelecidos neste Padrão e dimensionada conforme anexo A; Toda unidade consumidora deve ser equipada, com apenas um tipo de dispositivo de proteção que permita interromper o fornecimento e assegure adequada proteção; O condutor neutro não deve conter nenhum dispositivo de proteção capaz de causar sua interrupção, assegurando assim a sua continuidade, com exceção do dispositivo “DR” - corrente diferencial residual; Além da proteção geral instalada após a medição, a unidade consumidora deve possuir em sua área privativa um ou mais quadros para instalação de proteção para circuitos parciais, conforme prescrição da NBR-5410; Devem ser previstos dispositivos de proteção contra quedas de tensão ou falta de fase em equipamentos que pelas suas características possam ser danificados devido a essas ocorrências; Outros dispositivos de proteção não previstos neste Padrão poderão ser utilizados, desde que estejam em conformidade com a NBR-5410. 5.3.8.b. Dispositivos de Proteção e Seccionamento Devem ser utilizados para proteção geral da entrada da unidade consumidora, disjuntores termomagnéticos monopolares, bipolares ou tripolares, conforme normas NBR IEC 60947-2 (Dispositivo de manobra e comando de baixa tensão - Parte 2: Disjuntores) ou NBR NM 60898 (Disjuntores para proteção de sobrecorrentes de instalações elétricas de baixa tensão). Este Documento constitui uma cópia nao controlada gerada em 04/07/2024 pelo usuario de matricula: 205015 B. Dimensionamento de Unidades Consumidoras Categorias “T” supridas por redes trifásicas 127/220 [V] Categoria de Atendimento Proteção da Entrada Principal Carga instalada [kW] Tipo do Fornecimento Ramal de Ligação Aéreo Multiplex Alumínio (mm²) Condutores de Entrada Isolados Classe 2 (Fase/Neutro) Terra Motor T1 Disjuntor Tripolar 63 A (**) Até 26,000 3 Fases (Neutro) 16 EDP (**) Cobre isolado 6 mm² 10 7,5 C.E.T. Dimensionamento dos Dispositivos DR Dimensionar o dispositivo DR é determinar o valor da corrente nominal e da corrente diferencial-residual nominal de atuação de tal forma que se garanta a proteção das pessoas contra choques elétricos que possam colocar em risco a vida da pessoa. Corrente diferencial-residual nominal de atuação A NBR 5410:2004 estabelece que, no caso dos DRs de alta sensibilidade, o valor máximo para esta corrente é de 30mA (trinta mili ampères). Corrente nominal De um modo geral, as correntes nominais típicas disponíveis no mercado, seja para Disjuntores DR ou Interruptores DR são: 25, 40, 63, 80 e 100A. Interruptores DR (IDR) Devem ser escolhidos com base na corrente nominal dos disjuntores termomagnéticos, a saber: Corrente nominal do disjuntor (A) Corrente nominal mínima do IDR (A) 10, 15, 20, 25 25 30, 40 40 50, 60 63 70, 90 100 Aplicando os métodos de escolha de disjuntores e dispositivos DR vistos anteriormente, temos: Circuito nº Tipo Tensão (V) Local Potência Corrente (A) nº de circuitos agrupados Seção dos condutores (mm²) Proteção 1 Ilum. social 127 Sala Dorm. 1 Banheiro Hall 3 2,5 DTM + IDR 2 Ilum. serviço 127 Copa Cozinha A. serviço A. externa 3 1,5 DTM + IDR 3 PTUG’s 127 Sala Dorm. 1 Hall 3 2,5 DTM + IDR 4 PTUG’s 127 Banheiro Dorm. 2 3 2,5 DTM + IDR 5 PTUG’s 127 Copa 3 2,5 DTM + IDR 6 PTUG’s 127 Copa 2 2,5 DTM + IDR 7 PTUG’s 127 Cozinha 3 2,5 DTM + IDR 8 PTUG’s 127 Cozinha 3 2,5 DTM + IDR 9 PTUG’s 127 A. serviço 3 2,5 DTM + IDR 10 PTUE’s 127 A. serviço 2 2,5 DTM + IDR 11 PTUE’s 220 Chuveiro 1 4 DTM + IDR 12 PTUE’s 220 Torneira 3 6 DTM + IDR Distribuição 380 Quadro de distribuição Quadro de medidor 32,8 1 16 DTM Mas... O que é dimensionar eletrodutos? Dimensionar eletrodutos é determinar o tamanho nominal do eletroduto para cada trecho da instalação. Tamanho nominal do eletroduto é o diâmetro externo do eletroduto expresso em mm, padronizado por norma. 6.2.11.1.6 As dimensões internas dos eletrodutos e de suas conexões devem permitir que, após montagem da linha, os condutores possam ser instalados e retirados com facilidade. Para tanto: a) a taxa de ocupação do eletroduto, dada pelo quociente entre a soma das áreas das seções transversais dos condutores previstos, calculadas com base no diâmetro externo, e a área útil da seção transversal do eletroduto, não deve ser superior a: — 53% no caso de um condutor; — 31% no caso de dois condutores; — 40% no caso de três ou mais condutores; b) os trechos contínuos de tubulação, sem interposição de caixas ou equipamentos, não devem exceder 15 m de comprimento para linhas internas às edificações e 30 m para as linhas em áreas externas às edificações, se os trechos forem retilíneos. Se os trechos incluírem curvas, o limite de 15 m e o de 30 m devem ser reduzidos em 3 m para cada curva de 90°. No caso de 3 ou mais condutores, por exemplo: Uma outra forma de dimensionamento utiliza a tabela D, onde, em função da quantidade de condutores e a seção nominal do maior condutor no eletroduto determina-se o tamanho nominal do eletroduto. tabela D - dimensionamento de eletrodutos de PVC rígido seção nominal (mm²) número de condutores no eletroduto tamanho nominal do eletroduto (mm) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1,5 16 16 16 16 20 20 20 20 20 2,5 16 16 16 20 20 20 20 25 25 4 16 16 20 20 25 25 25 25 32 6 20 20 20 25 25 32 32 32 32 10 20 25 25 25 32 32 32 40 40 16 25 25 32 32 40 40 40 40 40 25 25 32 40 40 50 50 50 50 50 35 32 40 40 50 50 50 60 60 60 50 32 40 50 60 60 60 75 75 75 70 40 50 60 60 75 75 75 75 75 95 40 50 60 75 75 75 85 85 85 120 50 60 75 75 85 85 85 150 50 60 75 75 85 85 185 50 75 75 85 85 240 60 75 85 85 Na planta do projeto, para cada trecho de eletroduto deve-se: Como proceder: 1º Contar o número de condutores contidos no trecho; 2º Verificar qual é a maior seção destes condutores. De posse destes dados, deve-se: Consultar a tabela específica para se obter o tamanho nominal do eletroduto adequado a este trecho. Para dimensionar os eletrodutos de um projeto elétrico, é necessário ter: a planta com a representação gráfica da fiação com as seções dos condutores indicadas. e a tabela específica que fornece o tamanho do eletroduto. Exemplo: DORMITÓRIO 1 A. SERVIÇO COZINHA COPA SALA DORMITÓRIO 2 BANHEIRO 160 100 100 100 100 Nesse trecho temos 8 condutores com bitola máxima de 2,5 considerando os circuito 2, 8 e 9. O retorno faz parte do circuito 2 e tem bitola de 1,5 mm2 O neutro dos circuitos segue a tabela 48 que segue, portanto o maior neutro tem 2,5 mm2 Da mesma forma, conforme a tabela 58 a seguir, o fio de proteção terá 2,5 mm2 Então, escolheremos um eletroduto com diâmetro esterno de 20 mm. Tabela 48 — Seção reduzida do condutor neutro Seção dos condutores de fase mm² | Seção reduzida do condutor neutro mm² S ≤ 25 | S 35 | 25 50 | 25 70 | 35 95 | 50 120 | 70 150 | 70 185 | 95 240 | 120 300 | 150 400 | 185 1) As condições de utilização desta tabela são dadas em 6.2.6.2.6. Tabela 58 — Seção mínima do condutor de proteção Seção dos condutores de fase S mm² | Seção mínima do condutor de proteção correspondente mm² S ≤ 16 | S 16 < S ≤ 35 | 16 S > 35 | S/2 6.2.7 Quedas de tensão 6.2.7.1 Em qualquer ponto de utilização da instalação, a queda de tensão verificada não deve ser superior aos seguintes valores, dados em relação ao valor da tensão nominal da instalação: a) 7%, calculados a partir dos terminais secundários do transformador MT/BT, no caso de transformador de propriedade da(s) unidade(s) consumidora(s); b) 7%, calculados a partir dos terminais secundários do transformador MT/BT da empresa distribuidora de eletricidade, quando o ponto de entrega for aí localizado; c) 5%, calculados a partir do ponto de entrega, nos demais casos de ponto de entrega com fornecimento em tensão secundária de distribuição; d) 7%, calculados a partir dos terminais de saída do gerador, no caso de grupo gerador próprio. 6.2.7.4 Para o cálculo da queda de tensão num circuito deve ser utilizada a corrente de projeto do circuito. Fornecimento em tensão secundária de distribuição Ponto de entrega no poste Transformador de propriedade da concessionária Ponto de entrega no secundário do transformador Grupo Gerador Próprio Transformador de propriedade da unidade consumidora Ponto de entrega no primário do transformador QT BT QG Circuitos De Distribuição Circuitos Terminais ≤4% 5% 7% 7% Queda de tensão Circuito monofásico Circuito trifásico Sc : Seção em mm2 ΔV: queda máxima em % Vfn: Tensão do circuito entre fase e neutro l: Comprimento do circuito em metros IB : Corrente de projeto ρ: Resistividade do condutor (Cobre = 0,017 Ωmm2/m) Sc : Seção em mm2 ΔVC: queda máxima em % Vff: Tensão do circuito entre fase e neutro l: Comprimento do circuito em metros IB : Corrente de projeto ρ: Resistividade do condutor (Cobre = 0,017 Ωmm2/m) Exemplo: Considerar o circuito 9. ΔV = 5% (pela norma) l = 12 m IB = 9,4 A Vfn: 127 V 𝑆𝐶 = 200 × 0,017 × 12 × 9,4 5 × 127 = 0,6 𝑚𝑚2 O fio escolhido pelo critério da corrente tem 2,5 mm2 portanto o critério da queda de tensão está atendido. Repetindo esse calculo para todos os circuito é possível verificar que todos os circuitos atendem ao critério da queda de tensão. SISTEMAS DE ATERRAMENTO FUNÇÕES BÁSICAS E CONCEITOS IMPORTANTES 1 - O que é um aterramento elétrico? O termo aterramento se refere à terra propriamente dita ou a uma grande massa que se utiliza em seu lugar. Quando falamos que algo está "aterrado", queremos dizer então que, pelo menos, um de seus elementos está propositalmente ligado à terra. Em geral, os sistemas elétricos não precisam estar ligados à terra para funcionarem e, de fato, nem todos os sistemas elétricos são aterrados. Mas, nos sistemas elétricos, quando designamos as tensões, geralmente, elas são referidas à terra. Dessa forma, a terra representa um ponto de referência (ou um ponto de potencial zero) ao qual todas as outras tensões são referidas A terra, portanto, é uma boa escolha como ponto de referência zero, uma vez que ela nos circunda em todos os lugares. Quando alguém está de pé em contato com a terra, seu corpo está aproximadamente no potencial da terra Se a estrutura metálica de uma edificação está aterrada, então todos os seus componentes metálicos estão aproximadamente no potencial de terra. Diferença de potencial em relação à terra U Pessoa no potencial de terra Estrutura no potencial de terra Potencial de terra Os objetivos do aterramento do sistema Aterrar o sistema, ou seja, ligar intencionalmente um condutor fase ou, o que é mais comum, o neutro à terra, tem por objetivo controlar a tensão em relação à terra dentro de limites previsíveis. Esse aterramento também fornece um caminho para a circulação de corrente que irá permitir a detecção de uma ligação indesejada entre os condutores vivos e a terra. Isso provocará a operação de dispositivos automáticos que removerão a tensão nesses condutores. O controle dessas tensões em relação à terra limita o esforço de tensão na isolação dos condutores, diminui as interferências eletromagnéticas e permite a redução dos perigos de choque para as pessoas que poderiam entrar em contato com os condutores vivos. Tudo isso resulta na proteção das pessoas e o patrimônio contra uma falta (curto-circuito) na instalação. Em termos simples, se uma das três fases de um sistema não aterrado entrar em contato com a terra, intencionalmente ou não, nada acontece. Teoricamente, nenhum disjuntor desliga o circuito, nenhum equipamento pára de funcionar. Os sistemas não aterrados foram muito populares nas instalações industriais na primeira metade do século 20, precisamente porque as cargas acionadas por motores, que eram muito comuns na época, não parariam simplesmente por causa de um curto-circuito fase-terra. Mas, nesse tipo de sistema é que é possível energizar a carcaça metálica de um equipamento com um potencial mais elevado do que o da terra, colocando as pessoas que tocarem o equipamento e um componente aterrado da estrutura simultaneamente, em condições de choque. Sem esquecer que o sistema de aterramento é oferece um caminho seguro, controlado e de baixa impedância em direção à terra para as correntes induzidas por descargas atmosféricas. Segurança pessoal Desligamento automático Controle de tensões O aterramento permite um controle das tensões desenvolvidas no solo (passo, toque e transferida) quando um curto-circuito fase-terra retoma pela terra para a fonte próxima ou quando da ocorrência de uma descarga atmosférica no local. Transitórios O sistema de aterramento estabiliza a tensão durante transitórios no sistema elétrico provocados por faltas para a terra, chaveamentos, etc, de tal forma que não apareçam sobretensões perigosas durante esses períodos que possam provocar a ruptura da isolação dos equipamentos elétricos. Cargas estáticas O aterramento deve escoar cargas estáticas acumuladas em estruturas, suportes e carcaças dos equipamentos em geral. Equipamentos eletrônicos Especificamente para os sistemas eletrônicos, o aterramento deve fornecer um plano de referência quieto, sem perturbações, de tal modo que eles possam operar satisfatoriamente tanto em altas quanto em baixas frequências Alguns conceitos importantes sobre aterramento 5.1 - Tensão de contato É a tensão que pode aparecer acidentalmente, quando da falha de isolação, entre duas partes simultaneamente acessíveis 5.2 - Tensão de toque Se uma pessoa toca um equipamento sujeito a uma tensão de contato, pode ser estabelecida uma tensão entre mãos é pés, chamada de tensão de toque. Em consequência, poderemos ter a passagem de uma corrente elétrica pelo braço, tronco e pernas, cuja duração e intensidade poderão provocar fibrilação cardíaca, queimaduras ou outras lesões graves ao organismo. 5.3 - Tensão de passo Quando uma corrente elétrica é descarregada para o solo, ocorre uma elevação do potencial em tomo do eletrodo de aterramento, formando-se um gradiente (distribuição) de queda de tensão, cujo ponto máximo está junto ao eletrodo e o ponto mínimo muito afastado dele. Se uma pessoa estiver em pé em qualquer ponto dentro da região onde há essa distribuição de potencial, entre seus pés haverá uma diferença de potencial, chamada de tensão de passo, a qual é geralmente definida para uma distância entre pés de 1 metro. Consequentemente, poderá haver a circulação de uma corrente através das duas pernas, geralmente de menor valor do que aquele no caso da tensão de toque, porém ainda assim desagradável e que deve ser evitada. Figura 7A - Tensão de toque. U toque Potencial de terra Figura 7B - Tensão de passo. U passo Potencial de terra Ruído de modo comum Quando todos os condutores de um sistema de sinal ou de força possuem uma diferença de potencial idêntica em relação a uma referência, essa tensão é chamada de tensão ou sinal de modo comum. Se essa tensão não é desejada, é geralmente chamada de ruído. Essa referência normalmente é a terra ou a carcaça do equipamento, que podem também estar no mesmo potencial. Os equipamentos eletrônicos frequentemente apresentam uma sensibilidade aguçada em relação aos ruídos de modo comum entre os condutores de alimentação (força) e a terra, que podem afetar tanto os sinais analógicos como os digitais. O ruído de modo comum ocorre quando existe uma diferença de potencial entre o terra ao qual a fonte de energia se refere e o terra ao qual o equipamento se refere. Há sempre um acoplamento resistivo ou capacitivo entre os circuitos internos do equipamento e sua carcaça. A diferença de potencial pode ser criada quando circula uma corrente pelo condutor de proteção ou pela terra, entre a carcaça do equipamento e o aterramento da fonte de alimentação. Pela terra circulam muitas correntes parasitas, causando pequenas diferenças de potencial entre pontos. Essas correntes podem ser de frequências diferentes da industrial (60 Hz) ou, mesmo se forem de frequência industrial, podem conter harmônicas ou transitórios devidos a chaveamentos, manobras e outros fenômenos. Portanto, se a carcaça do equipamento estiver ligada à terra, qualquer potencial que se estabeleça entre essa ligação e o ponto de aterramento do sistema pode ser acoplado no interior do circuito eletrônico. A carcaça do equipamento pode ser mantida no mesmo potencial do terra do sistema se o condutor de proteção do equipamento for de baixa impedância e não estiver ligado à terra em nenhum ponto, exceto no ponto de aterramento da alimentação, assim chamado de "aterramento de ponto único". A diferença de potencial entre os pontos de aterramento da fonte e do equipamento não deve ser suficiente para causar choques nas pessoas e não deve possibilitar o acoplamento resistivo ou capacitivo em uma intensidade tal que possa criar um ruído indesejado. A ligação do aterramento do equipamento a um eletrodo que seja física e eletricamente separado dos eletrodos de aterramento do sistema elétrico e da estrutura da edificação provocará, inevitavelmente, um ruído de modo comum. A intensidade desse ruído pode ser destrutiva para o equipamento e perigosa para as pessoas, uma vez que uma falta no sistema elétrico pode elevar o potencial do sistema ou da estrutura centenas ou milhares de volts acima da referência de terra. Figura 8 Equipamento Aterramento do funcional do equipamento (ΔU ruído de modo comum) Potencial de terra Aterramento de carcaça Potencial transferido O termo potencial de terra transferido refere-se à tensão em relação à terra que surgirá nos condutores em consequência do eletrodo de aterramento do sistema de alimentação estar acima do potencial de terra normal. As maiores tensões transferidas ocorrem geralmente pelas correntes de falta à retomando à fonte via terra. Os potenciais de transferência podem ser diminuídos se a resistência (ou impedância) de terra for reduzida ao menor valor possível. A isolação dos equipamentos de baixa tensão em locais onde há potenciais diferentes em relação à terra pode ser obtida pelo emprego de dispositivos que rejeitam tensões de modo comum, como transformadores de separação ou links em fibras ópticas. Ligação à terra O sistema elétrico de uma aeronave em voo possui um terminal de aterramento, condutores de aterramento, etc., sem, no entanto, haver -terra- no local. Para uma pessoa trabalhando no décimo andar de um edifício que possua a sua estrutura metálica aterrada, qual é o valor do potencial da terra (no nível do solo) não tem o menor significado. Se ela for transportada para o térreo, onde o piso tem contato direto com o solo, então a terra se toma a sua referência mais apropriada para a qual uma tensão de toque ou de passo deve ser referenciada. Dessa forma, o terra de referência a ser utilizado para expressar as intensidades da tensão pode ser, às vezes, a terra mas, em outros casos, pode ser um condutor metálico de aterramento. Em certas ocasiões, o potencial de terra pode ser muito diferente daquele do condutor de aterramento. Sendo assim, é muito importante que as tensões de toque e passo sejam expressas em relação ao terra de referência mais apropriado. A terra em si é um condutor elétrico muito ruim, cuja resistividade é da ordem de um bilhão de vezes maior do que a de um condutor de cobre. A resistência de aterramento pode ser imaginada como sendo a soma de várias resistências em série, cada uma relativa, a uma camada cilíndrica de terra. Na prática, metade da resistência total de aterramento concentra-se na vizinhança imediata (15cm) do eletrodo de aterramento. Imagine uma resistência de aterramento de 25Ω e uma corrente de 1000A fluindo por ela. Temos então, entre o ponto de injeção da corrente no solo e 15cm dela uma diferença de potencial de 12500V (25Ω /2 x 1000A). Uma pessoa em pé nessa região, estará submetida a essa tensão de passo (figura 9A). A colocação de uma malha metálica aterrada nessa região, à qual estejam ligadas todas as carcaças metálicas assegurará uma equipoten¬cialidade e afastará a possibilidade da ocorrência de uma tensão de passo (ou de toque) perigosa (figura 9B). O objetivo mais amplo de um sistema de aterramento é o de se obter, o mais próximo possível, uma condição de diferença de potencial zero (chamada de equipotencialidade) entre os condutores de proteção dos equipamentos, as carcaças dos equipamentos, os condutos metálicos e todas as demais massas condutoras da edificação, incluindo as suas ferragens estruturais e tubulações metálicas Para qualquer pessoa dentro da edificação, mesmo se houver um aumento do potencial dos elementos mencionados em relação ao potencial de terra, não haverá o risco de choque elétrico, uma vez que todos os elementos estarão referidos ao mesmo potencial. Os condutores de aterramento devem ser instalados próximos aos condutores vivos dos circuitos e não devem ser percorridos por correntes de carga normais da instalação. Com isso, eles irão manter a diferença de potencial zero desejada entre os diversos equipamentos Apenas quando da ocorrência de uma falta é que irá circular uma corrente pelos condutores de aterramento, ocasião em que serão observadas diferenças de potencial no sistema. Eletrodos de aterramento Tipos de eletrodos Basicamente, os eletrodos de aterramento podem ser divididos em alguns tipos, a saber: a) Eletrodos existentes (naturais) Prédios com estruturas metálicas são normalmente fixados por meio de longos parafusos a seus pés nas fundações de concreto Esses parafusos engastados no concreto servem como eletrodos, enquanto que a estrutura metálica funciona como condutor de aterramento. Na utilização desse sistema, deve-se assegurar que haja uma perfeita continuidade entre todas as partes metálicas (verifica-se a resistência de aterramento). Também deve ser realizada a ligação equipotencial entre as partes metálicas que, eventualmente, possam estar desconectadas da estrutura principal; b) Eletrodos fabricados Normalmente são hastes de aterramento. Quando o solo permite, geralmente, é mais satisfatório o uso de poucas hastes profundas do que muitas hastes curtas, c) Eletrodos encapsulados em concreto O concreto em contato com o solo é um meio semicondutor com resistividade da ordem de 3000Ωcm a 20 °C, muito melhor do que o solo propriamente dito. Dessa forma, a utilização dos próprios ferros da armadura da edificação, colocados no interior do concreto das fundações representa uma solução pronta e de ótimos resultados. Qualquer que seja o tipo de fundação, deve-se assegurar a interligação entre os ferros das diversas sapatas formando assim um anel. Esse interligação pode ser feita com o próprio ferro da estrutura, embutido em concreto ou por meio do uso de cabo cobre. A resistência de aterramento total obtida com o uso da ferragem da estrutura ligada em anel é muito baixa, geralmente menor do que 1Ω e, frequentemente, ao redor de 0,25Ω. Observe-se que apenas os ferros da periferia da edificação são efetivos sendo muito pequena a contribuição da estrutura interna d) Outros eletrodos Quando o terreno é muito rochoso ou arenoso, o solo tende a ser muito seco e de alta resistividade. Caso não seja viável o uso das fundações como eletrodo de aterramento, fitas metálicas ou cabos enterrados são soluções adequadas técnica e economicamente. A profundidade de instalação desses eletrodos, assim como as suas dimensões, influenciam muito pouco na resistência de aterramento final. Figura 10A - Eletrodos naturais. Figura 10B - Eletrodo fabricado. Figura 10C - Eletrodos encapsulados em concreto. Figura 10D - Outros eletrodos. Estrutura metálica Metal Concreto Haste de aterramento Ferragem Fita de cobre / cabo de cobre enterrado Conexões aos eletrodos As conexões dos condutores de aterramento aos eletrodos são realizadas genericamente por três sistemas a) Dispositivos mecânicos São facilmente encontrados, simples de instalar e podem ser desconectados para efeitos de medição de resistência de aterramento. Apresentam um desempenho histórico satisfatório. Apesar de apresentarem, às vezes, problemas de corrosão, se devidamente protegidas, essas conexões podem desempenhar um bom papel. Recomenda-se que tais conexões estejam sempre acessíveis para inspeção e manutenção; b) Solda exotérmica Esse método realiza uma conexão permanente e praticamente elimina a resistência de contato e os problemas de corrosão, sendo ideal para as ligações diretamente no solo. Requer o emprego de mão-de-obra especializada e não pode ser utilizada em locais onde haja a presença de misturas explosivas; c) Conexões por compressão É fácil de instalar, apresenta uma baixa resistência de contato, porém não podem ser desconectados para as medições de resistência de aterramento. O aterramento e os diversos sistemas de proteção Conforme mencionado, o aterramento está presente em diversos sistemas de proteção dentro de uma instalação elétrica: proteção contra choques, contra descargas atmosféricas, contra sobretensões, proteção de linhas de sinais e de equipamentos eletrônicos e proteções contra descargas eletrostáticos. Normalmente, estuda-se cada proteção mencionada separadamente, o que leva, em alguns casos, a imaginar que tratam-se de sistemas completamente separados de proteção. Isso não é verdade. Para efeito de compreensão, é conveniente separar os casos, porém, na execução dos sistemas, o que existe é um único aterramento. Dessa forma, veremos a seguir os principais aspectos de cada item e, no final, iremos reuni-los em um só aterramento. Proteção contra choques elétricos Quando se fala em proteger as pessoas contra choques elétricos, deve-se lembrar que o perigo está presente quando o corpo da pessoa está sendo percorrido por uma corrente elétrica superior a um dado valor por um tempo maior do que o suportável. Essa dependência corrente-tempo pode ser observada no gráfico 1, obtido a partir de estudos realizados pela lEC. Como a questão é limitar (ou eliminar) a corrente que atravessa o corpo ou permitir que ela circule apenas durante um tempo determinado, temos que agir sobre essas duas variáveis para enfrentar o problema do choque. Para tanto, há algumas maneiras possíveis de prover essa proteção: Se a pessoa estiver isolada da fonte, não haverá como circular corrente pelo seu corpo. Ela poderá estar calçando botas e luvas isolantes, porém essa não é uma situação habitual, possível de ser garantida durante muitas horas do dia. Por outro lado, se a pessoa, mesmo descalça e sem luvas, estiver posicionada sobre um piso e junto a paredes isolantes, não haverá caminho de circulação da corrente e ela estará protegida (figura 13). A NBR 5410/97 considera pisos e paredes isolantes quando sua resistência for superior a 50KΩ. De fato, conforme a figura 14, uma pessoa de resistência mão-pé da ordem de 1KΩ em série com um piso de 50KΩ, submetida a uma tensão fase-terra de 127 V, será percorrida por uma corrente elétrica de aproximadamente 127V / 51 kΩ = 2,5 mA. Figura 13 - Locais nao condutores. não introduzir elementos condutores estranhos não conectar à tomada R ≥ 50kΩ Figura 14 127V 1kΩ 50kΩ (piso) I = \frac{127V}{(1000 + 50000)Ω} = 2,5 mA Conforme o gráfico 1, esse valor é insuficiente para causar problemas para a pessoa Infelizmente, a enorme maioria dos pisos e paredes que nos cerca não é isolante (R > 50KΩ), o que limita esse tipo de proteção apenas a lugares especialmente construídos para tal finalidade. Os mesmos estudos realizados pela IEC concluíram que as pessoas estão livres de choques perigosos se estiverem submetidas a tensões elétricas inferiores a 50V (alternados) ou 120V (contínuos), na situação 1 e 25V (alternados) ou 60V (contínuos), na situação 2. A situação 1 corresponde a locais "normais" como quartos, salas, cozinhas, lojas, escritórios e na maior parte dos locais industriais A situação 2 abrange áreas externas, locais molhados (banheiros), campings, etc. Assim sendo, se alimentarmos uma instalação (ou um setor da instalação) com tensões inferiores às mencionadas garantimos a proteção das pessoas contra choques perigosos. Infelizmente, na prática, poucos aparelhos podem ser alimentados nessas condições, uma vez que o usual é dispormos de tensões de 127, 220, 380 e 440 V. A alimentação em tensões inferiores a 50 V e 25 V limita-se, geralmente, a aparelhos de iluminação subaquáticos e alguns comandos Uma vez que os dois conceitos de proteção anteriores têm restrições práticas de aplicação, o caso mais comum é aquele em que se admite que pode haver a circulação de correntes perigosas e que elas devem ser "desviada' do corpo humano e desligadas o mais rapidamente possível. Assim sendo, nessas circunstâncias, o conceito básico da proteção das pessoas contra choques elétricos é o de que as massas da instalação devem ser aterradas e que deve haver um dispositivo de seccionamento automático da alimentação quando da presença de correntes (tensões) perigosas para os usuários Dependendo da maneira como o sistema é aterrado e qual é o dispositivo de proteção utilizado, os esquemas de aterramento em baixa tensão são classificados pela NBR 5410/97 em três tipos: • Esquema TT • Esquema TN • Esquema IT Esquema TT O neutro da fonte é ligado diretamente à terra, estando as massas da instalação ligadas a um eletrodo de aterramento independente do eletrodo da fonte (figura 15). Nesse caso, o percurso de uma corrente fase-massa inclui a terra, o que limita em muito o valor da corrente devido ao elevado valor da resistência de terra. Essa corrente é insuficiente para acionar disjuntores ou fusíveis, mas suficiente para colocar em perigo uma pessoa Portanto, ela deve ser detectada e eliminada por dispositivos mais sensíveis, geralmente chamados de interruptores diferenciais residuais (DRs). Figura 15 Esquema TN O neutro da fonte é ligado diretamente à terra, estando as massas da instalação ligadas a esses ponto por meio de condutores metálicos (condutor de proteção), conforme figura 16. Nesse caso, o percurso de uma corrente fase-massa é de baixíssima impedância (cobre) e a corrente pode atingir valores elevados, suficientes para serem detectados e interrompidos por disjunores ou fusíveis O esquema pode ser do tipo TN-S, quando as funções de neutro e proteção forem realizadas por condutores separados (N = neutro e PE = proteção), ou TN-C, quando essas funções forem realizadas pelo mesmo condutor (PIN). Há ainda o esquema misto, chamado de TN-S-C. No Brasil, o esquema TN é o mais comum, quando se tratam de instalações alimentadas diretamente pela rede pública de baixa tensão da concessionária de energia elétrica. Nesse caso, quase sempre a instalação é do tipo TN-C até a entrada. Aí, o neutro é aterrado por razões funcionais e segue para o interior da instalação separado do condutor de proteção (TN- S). É fácil observar que, caso haja a perda do neutro antes da entrada consumidora (por exemplo, com o rompimento do neutro devido a um acidente com caminhão ou ônibus), o sistema irá se transformar em TT. Isso nos leva a conclusão de que, mesmo em sistemas TN, é conveniente utilizar dispositivos DR para garantir a proteção das pessoas contra choques elétricos. Figura 16 Esquema IT É um esquema parecido com o TT, porém o aterramento da fonte é realizado através da inserção de uma impedância de valor elevado (resistência ou indutância), conforme figura 17. Com isso, limita-se a corrente de falta a um valor desejado, de forma a não permitir que uma primeira falta desligue o sistema. Geralmente, essa corrente não é perigosa para as pessoas, mas como a instalação estará operando em condição de falta, devem ser utilizados dispositivos que monitorem a isolação dos condutores, evitando a excessiva degradação dos componentes da instalação. O uso dos sistemas IT é restrito aos casos onde uma primeira falha não pode desligar imediatamente a alimentação, interrompendo processos importantes (como em salas cirúrgicas, certos processos metalúrgicos, etc.). O aterramento na proteção contra descargas atmosféricas A norma brasileira NBR 5419/93 aborda esse assunto de maneira completa. Sob o ponto de vista do aterramento, objeto de nossa publicação, ele é o meio responsável pelo escoamento das correntes dos raios no solo, sem provocar tensões de passo perigosas e mantendo baixa a queda de tensão na resistência de terra [2]. As correntes dos raios penetram na instalação pelos captores e são conduzidas até o aterramento por meio das descidas, que são ligadas aos eletrodos de aterramento. Os eletrodos de aterramento podem ser em cobre, aço galvanizado a quente ou aço inoxidável, não sendo permitido o uso de alumínio. É possível também utilizar o aço revestido de cobre (copperweld) com uma camada mínima de 254 mm. O eletrodo de terra pode ter a forma de cabo, barra chata ou redonda ou tubo, com seções mínimas de 50mm2 para o cobre, 80mm2 para o aço galvanizado e 100mm2 para aço inoxidável. Apesar da popularidade dos eletrodos anteriores, é importante destacar que, desde fevereiro de 1998, a NBR 5410/97 declara como eletrodo de aterramento preferencial das instalações aquele que utiliza a ferragem da fundação do concreto armado. Essa solução resulta em uma baixíssima resistência de aterramento (geralmente menor do que 1Ω) e, principalmente, proporciona uma equalização completa dos potenciais das diversas massas e da estrutura da edificação, graças à interligação com a ferragem das lajes. Nesse sistema de eletrodo, recomendam as normas que seja executado um anel envolvendo as fundações da periferia da edificação, conforme a figura 18. Esse anel pode ser realizado com a própria ferragem envolvido em concreto ou, o que é mais prático, com a utilização de um cabo de cobre nu de seção mínima 25mm2 enterrado e Nesse sistema de eletrodo, recomendam as normas que seja executado um anel envolvendo as fundações da periferia da edificação, conforme a figura 18. Esse anel pode ser realizado com a própria ferragem envolvido em concreto ou, o que é mais prático, com a utilização de um cabo de cobre nu de seção mínima 25mm2 enterrado e interligado por conector apropriado ou solda exotérmica à ferragem da fundação. Em um ponto desse cabo de cobre, deriva-se outro cabo que será ligado ao TAP(Terminal de Aterramento Principal) da instalação. Fig. 18 Proteção de equipamentos eletrônicos Características e evolução dos sistemas de aterramento para equipamentos eletrônicos sensíveis Podemos estabelecer a seguinte sequência histórica em relação à aplicação dos sistemas de aterramento para equipamentos eletrônicos sensíveis a) Utilização do próprio sistema de aterramento de força para os equipamentos sensíveis, b) Utilização de um sistema de aterramento independente, "isolado" do sistema de aterramento de força; c) Utilização de sistema de aterramento radial de "ponto único"; d) Utilização da Malha de Terra de Referência (M.T.R.), também designada "Signa! Referente Grid" (SR.G.). Utilização do sistema de aterramento de força O sistema de aterramento para os equipamentos de força já é bem conhecido, com longo tempo de utilização e desenvolvimento, funcionando com ótimos resultados quando bem projetado. Então por que não utilizá-lo também para os equipamentos eletrônicos? Este raciocínio natural foi posto em prática quando se começou a utilização dos equipamentos eletrônicos em larga escala (início dos anos 70) e foi um redundante fracasso... As malhas de terra para os equipamentos de força são completamente inadequadas para equipamentos sensíveis, já que, em regime normal, costumam ser percorridas por correntes de várias origens, denominadas espúrias (provocadas por correntes anódica/catódicas, correntes de circulação de neutro, induções eletromagnéticas diversas, etc). Em regime transitório (curtos-circuitos para a terra, descargas atmosféricas, etc), estas correntes podem ser extremamente elevadas. Daí, verificamos que a malha de potencial fixo, inalterável, necessária aos equipamentos eletrônicos sensíveis, não é a malha projetada para os sistemas de força. Utilização de sistema de aterramento isolado Descoberta a inadequabilidade das malhas de força para os equipamentos eletrônicos, o passo seguinte foi estabelecer uma malha de terra "isolada", independente, para os equipamentos em questão. Esta malha, embora tenha tido algum sucesso, pois efetivamente controla alguns aspectos negativos da malha de força (principalmente reduz as correntes espúrias que percorrem as mesmas), apresenta alguns incovenientes, a saber: • o aterramento da carcaça (ou invólucro metálico do painel suporte dos equipamentos) não é equalizado com o aterramento dos equipamentos eletrônicos; • projetar uma malha de terra "isolada" da malha de força é uma tarefa altamente inglória e discutível, pois o solo, ainda que seja de elevada resistividade, é condutor. Assim, existe um acoplamento resistivo (para baixas frequências) e capacitivo (para altas frequências) entre os dois sistemas considerados "isolados"; • não tendo sofrido alteração na sua geometria, a malha apresenta ainda deficiências construtivas como condutores longos, incapazes de equalizar altas frequências e principalmente "loops" (malhas fechadas) características das malhas industriais. Aterramento de "ponto único" Esse método representa o passo seguinte na evolução dos sistemas de aterramento dos equipamentos sensíveis, pois elimina do sistema isolado a sua principal desvantagem, que é a falta de segurança pessoal originada da diferença de potencial que pode aparecer entre as duas malhas. As características principais desse método são: • os equipamentos eletrônicos continuam isolados do painel de sustentação. Suas barras de terra, também isoladas, são ligadas através de condutores isolados, radiais, a uma barra de terra geral, comumente situada no quadro de distribuição de força dos equipamentos. Esta barra também é isolada do quadro de distribuição, mas conectada através de um cabo isolado a um único ponto do sistema de aterramento de força. Portanto, equalizam-se as duas malhas através desta conexão; as carcaças dos painéis de sustentação são ligadas ao sistema de aterramento de força de forma convencional, isto é, de modo a permitir o retomo das correntes de curtos-circuitos originadas pela falha na isolação de alimentação de força dos equipamentos eletrônicos Quando existe um quadro de distribuição de força único para os referidos equipamentos, a melhor forma é aterrar suas carcaças através de cabos isolados ligados radialmente na barra do quadro de distribuição. Este quadro pode possuir, portanto, três "barras de aterramento": ➢ barra de neutro (ligada à carcaça do quadro); ➢ barra de terra, que recebe os cabos radiais de aterramento das carcaças dos quadros de sustentação dos equipamentos eletrônicos (também ligada à carcaça do quadro); ➢ barra de terra isolada da carcaça (própria para aterramento dos equipamentos eletrônicos). Esta última barra, como já descrito, está ligada através de cabos isolados radiais nas barras de terra (barra de referência) dos equipamentos eletrônicos e a um único ponto do sistema de força. Quando o sistema de aterramento de força é de alta resistência (digamos maior do que 10Ω, conforme a N BR 5419), pode-se utilizar um sistema local de eletrodos auxiliares para os equipamentos eletrônicos, com a finalidade de diminuir a resistência total de aterramento para um valor próximo a 10 Ω. A barra de terra dos equipamentos eletrônicos, situada no quadro de distribuição, deve ser ligada a esses eletrodos através de cabo condutor isolado. O esboço da malha de aterramento de ponto único está apresentado na figura 21. A filosofia de ponto único deve sempre manter uma ligação única entre os sistemas de aterramento de força e o sistema de aterramento de referência dos equipamentos eletrônicos sensíveis A conexão acima descrita é um reconhecido avanço na metodologia de aterramento dos equipamentos sensíveis, mas ainda possui alguns inconvenientes O maior deles é a incapacidade dos condutores de aterramento longos de equalizar as barras de terra nos casos em que são percorridos por correntes de frequência elevada Outro inconveniente é o acoplamento capacitivo entre o terra do equipamento eletrônico e a carcaça do painel de sustentação, já que são localmente isolados Este acoplamento pode formar loops para altas frequências, resultando em correntes circulantes que produzem ruídos, alterando o potencial da barra de referência Estes inconvenientes são reduzidos quando os cabos de aterramento são curtos, como por exemplo, no caso de se aterrar um ou poucos equipamentos, situados próximos do quadro de distribuição. Legenda F - Fase N - Neutro T.P. - Barra de aterramento que recebe o condutor de proteção (retorno de defeito fase-terra. T.E. - Barra de terra de referência para equipamentos eletrônicos - isolada do quadro. C.P.E. - Condutor isolado de proteção dos quadros de equipamentos eletrônicos. C.T.E. - Condutor isolado de aterramento das T.E. C.T. - Condutor isolado de aterramento da T.E. do quadro de distribuição. C.P. - Condutor de aterramento da T.E. do quadro de distribuição. Figura 21 - Sistema de aterramento de ponto único para equipamentos eletrônicos (sem transformador de isolamento). Malha de Terra de Referência (M.T.R.) No estágio atual, a mais recente técnica de aterramento de equipamentos sensíveis consiste em se utilizar a Malha de Terra de Referência (M.T.R.). Seu objetivo básico é o de cancelar o grave inconveniente de todos os tipos de malhas anteriores, no que concerne à incapacidade das mesmas de equalizar as barras de terra dos diversos equipamentos eletrônicos para altas frequências, permitindo então a entrada de ruídos indesejáveis nestes mesmos equipamentos Como já foi abordado, as fontes de ruídos são bastante diversificadas, incluindo-se radiofrequências (R.F.) e frequências mais elevadas na faixa de MHz provocadas, por exemplo, pelo próprio computador ou seus periféricos (atualmente existem computadores operando com 300MHz, mas estão prontos "Chips" para operação em 1GHz). A construção das M.T.R., é baseada nas pesquisas de condução de sinais de alta frequência em cabos condutores (linhas de transmissão), pesquisas estas que estabeleceram que "se o comprimento do condutor não for maior do que 1/10 a 1/20 do comprimento de onda do sinal transmitido, então a diferença de potencial estabelecida entre as extremidades do condutor é praticamente desprezível". Para um sinal de 60 MHz, um vigésimo do seu comprimento de onda equivale a cerca de 30cm. Portanto, se for construída uma malha de condutores espaçados entre si com esta distância e interconectados nos seus cruzamentos, será criado um grande número de circuitos paralelos de baixa impedância, os quais funcionarão praticamente como curto-circuito para o espectro de frequências desde 60 Hz (frequência industrial) até 60 MHz. Pode-se perceber, por extensão, que uma "chapa" equalizaria qualquer frequência por mais elevada que fosse, uma vez que seria nulo o espaçamento entre condutores. O condutor ideal para altas frequências é a "fita". Logo a M.T.R. deva, em principio, ser executada com estes condutores. Entretanto, a execução física da M.T.R. com fitas é mais trabalhosa e requer equipamentos de execução de solda mais difíceis de serem encontrados e operados A construção com cabos de seção circular, mantido o espaçamento anteriormente citado, é completamente satisfatória, com a vantagem de ser adquirida no mercado, pré-fabricada, em diversas bitolas dos condutores. Deve ser observado que a função básica desta malha é a equalização de potenciais e não a condução de correntes de curtos-circuitos. Isto significa que os condutores de proteção para retomo de curtos-circuitos fase-terra devem continuar existindo, dimensionados segundo a norma de instalação (NBR 5410/97). A M.T.R. dever ser obrigatoriamente conectada ao sistema de aterramento de força, para eliminar diferença de potencial já comentada, embora, sob o ponto de vista teórico, ela funcione até mesmo suspensa no ar. Podem existir um ou mais pontos de conexão, pois estes não interferem no funcionamento da M.T.R. Todas as carcaças e barras de terra de referência dos quadros de equipamentos eletrônicos sensíveis, assim como partes metálicas e demais equipamentos integrantes do ambiente, como eletrodutos, colunas metálicas, quadros de distribuição, etc., devem ser ligados à M.T.R. através de cordoalhas ou fitas de cobre. Pode-se também utilizar os suportes metálicos do piso falso como parte integrante da própria M.T.R. A figura 22, mostra o sistema de aterramento utilizando uma M.T.R. Notas 1 - Ver legenda na figura 21 2 - A conexão da barra de terra de referência dos equipamentos eletrônicos (T.E.) a M.T.R. deve ser feita preferencialmente com fita ou cordoalha, de comprimento máximo igual ao adotado entre condutores da M.T.R. 3 - A conexão de equalização entre a M.T.R. e a malha de terra de força e para baixas frequências, principalmente para atender o critério de segurança pessoal. Podem existir mais de uma dessas conexões, sem prejuízo para o funcionamento do sistema. Figura 22 - Sistema de aterramento utilizando a M.T.R. O princípio de funcionamento da M.T.R. Conforme mencionado anteriormente, sabe-se da teoria de comunicação de ondas conduzidas que, se o comprimento físico do condutor é da ordem de grandeza do comprimento de onda da própria onda, então existirão diferenças de potencial ao longo do condutor. Por outro lado, se o comprimento físico é muito menor (10 a 20 vezes menor) que o comprimento de onda, então as diferenças de potencial ao longo do condutor são mínimas (este aliás, é o critério utilizado, em estudos de transitórios, quando se modela uma linha através de parâmetros distribuídos ou concentrados). Portanto, se construirmos uma malha de aterramento cuja malha (Mesh) seja muito menor que o comprimento de onda da maior frequência interferente, não existirão diferenças de potencial apreciáveis entre dois pontos quaisquer da malha. Na figura 23, estão resumidos os critérios e fórmulas de determinação da distância entre condutores. O critério atual é adotar uma frequência no espectro de radiofrequência (30 MHz), que atende à maioria das interferências presentes nos meios industriais e comerciais, incluindo-se as descargas atmosféricas. Casos especiais devem ser analisados à parte. Portanto, a malha de terra de referência projetada segundo este critério será um plano de referência, sem perturbações, tanto para frequências baixas (60Hz), como para radiofrequências da ordem de 30-60MHz. d = \lambda / 20 \lambda = c / f d = comprimento do “Mesh” da malha (m) \lambda = comprimento de onda (m) c = velocidade da luz = 3 x 10^8 m/s f = frequência (Hz) Figura 23 - Determinação do “Mesh” da malha de referência. Outros aspectos importantes relacionados com o aterramento de equipamentos eletrônicos sensíveis A malha de terra de referência é a solução ideal para o aterramento confiável de um conjunto de equipamentos sensíveis agrupados em um mesmo ambiente, sendo esta a solução natural para CPD's, salas de controle com PLC's, centrais telefônicas, estações de rádio, equipamentos gerais de informática e comunicação de dados, etc. Quando for difícil sua aplicação, principalmente para um número pequeno de equipamentos ou equipamentos muito espalhados, pode-se utilizar o método de aterramento de ponto único ou então utilizar uma placa metálica que simule a malha de terra de referência ("Transient Supressor Plate"). De qualquer forma, a malha de terra de referência ou qualquer outro sistema de aterramento, não garantem, sozinhos, o bom desempenho dos equipamentos sensíveis É obrigatório que sejam realizados ainda os seguinte complementos • executar uma blindagem externa do edifício (ou blindagem interna na sala que abrigue a malha) contra descargas atmosféricas diretas e indiretas, utilizando, necessariamente, a Gaiola de Faraday, com "Mesh" adequado (Nivel I, NBR 5419). A intenção é reduzir o campo eletromagnético no volume interno onde estão situados os equipamentos eletrônicos sensíveis e, portanto, reduzir também as interferências irradiadas via ar. A Proteção Franklin (para-raios) não é adequada neste caso; • aplicar protetores de surtos no início e fim de cada interface longa, não óptica, dos cabos de comunicação de sinais As interfaces longas a considerar são aquelas entre edifícios ou dentro de um mesmo edifício; • escolher criteriosamente o sistema de alimentação elétrica dos equipamentos sensíveis, de forma que estes sejam protegidos contra surtos de tensão, transitórios, harmônicos e outros fenômenos Deve-se ainda proceder a uma avaliação na qualidade de energia local e estudar a necessidade de se implantar energia ininterrupta. Em geral, nos sistemas com equipamentos sensíveis de grande importância, a alimentação elétrica deve ser executada através de sistema de alimentação não interruptivel ("No Breaks"). Deve ser observado que os estabilizadores de tensão, largamente utilizados no Brasil, geralmente, não possuem resposta para fenômenos transitórios rápidos, corrigindo apenas variações lentas de tensão; • escolher, criteriosamente, a rota e forma de instalação de cabos de comunicação de sinais sensiveis em bandejas, elelrodutos, redes de dutos, "pipe-racks", etc. Em geral, os cabos de comunicação de sinais sensíveis devem ser instalados em eletrodutos (ou calhas fechadas) metálicos, contínuos e multi-aterrados. Em bandejas, os cabos sensíveis devem se situar em distâncias progressivas em relação ao nível de tensão mais alto, atendendo às normas de compatibilidade eletromagnética; • escolher uma forma adequada de aterrar as blindagens dos cabos, levando-se em conta a frequência de comunicação e o sistema de aterramento utilizado. Como recomendação geral, em baixas frequências (dezenas de KHz), a blindagem pode ser aterrada somente em uma extremidade. Já em altas frequências (centenas de KHz ou faixa de MHz), é recomendável o aterramento nas duas extremidades. Neste último caso, a blindagem deve ser protegida por um condutor externo ao cabo, bitola mínima 16 mm2 (critério mecânico) a fim de evitar que a mesma seja danificada por correntes transitórias. O cabo em questão deve ser aterrado também nas duas extremidades. Fator de potência e sua correção O fator de potência é a relação entre potência ativa — ou seja, aquela que realmente converte a energia elétrica em outras fontes, como mecânica, por exemplo, medida em quilowatt (kW) — e potência reativa, que mantém campos magnéticos e é medida em quiloVolt-Ampere Reativo (kVAr). Existem 3 principais tipos de potência relacionados ao cálculo do fator de potência e suas aplicações. Elas variam conforme suas utilizações e capacidade energética. Potência Aparente O primeiro tipo de potência é a Potência Aparente, é a potência total de um circuito elétrico, instalação ou fonte de energia oferecida. Essa modalidade representa a soma das outras potências, que são chamadas de reativas e ativas. Por isso, a sua unidade de medida é quilovolt-ampère, mais conhecida como kVA. No Triângulo das Potências, a aparente representa o valor da hipotenusa, geralmente representada pela letra S nas figuras e exercícios de cálculos. Potência Ativa A potência ativa representa a energia que realmente foi utilizada para se transformar em uma nova. Isso significa que ela aproveita a carga de energia disponibilizada para realizar um trabalho de conversão em energia mecânica ou térmica, por exemplo, dependendo da necessidade. No Triângulo das Potências, ela é representada pelo cateto adjacente, através da letra P, medida em quilowatt (kW). Reativa Essa opção é oposta à anterior, já que não transforma a energia. Ela é responsável apenas por manter o campo magnético ou elétrico de equipamentos que possuem componentes reativos, como transformadores e motores. Por isso, sua unidade de medida também é diferente, e se baseia no quiloVolt–Ampere Reativo (kVAr). A potência reativa, por sua vez, é representada pelo cateto oposto, identificado pela letra Q nos cálculos em que está envolvido. Calculo do fator de potencia cosφ = potencia ativa (KW) / potencia aparente (KVA) Que pode ser expressado em termos percentuais Assim, o ideal manter o circuito elétrico o mais perto possível do valor 1, respeitando também a regulamentação nacional. A Resolução Normativa Nº 414/201, da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), responsável por padronizar todo o consumo de energia elétrica define que o Fator de Potência deve ter no mínimo 0,92. Caso o valor seja inferior a esse, você estará sujeito a multas pela concessionária de energia elétrica da sua região. Exemplo: Calcule o fator de potencia do circuito do exemplo anterior. Correção do fator de potência Uma carga indutiva é representada por um modelo em que há uma associação em série entre um indutor e um resistor, como mostra a Figura abaixo que chamaremos de circuito 1: Para essa carga indutiva, o fator de potência de uma carga é aumentado ao se instalar um capacitor em paralelo com a carga, conforme mostrado a seguir, circuito 2: O efeito do acréscimo do capacitor pode ser visualizado com um diagrama de fasores das correntes. Como podemos ver abaixo, supondo que o circuito 1 (indutivo original) tenha um fator de potência igual a cos θ1 e o circuito 2 (com a capacitância paralela) tenha um fator de potência igual a cos θ2, acrescentar o capacitor fez com que o ângulo fase entre a tensão e a corrente fosse reduzido de θ1 para θ2, aumentando o fator de potência. Observando o tamanho dos vetores, também é possível concluir que, sob a mesma tensão, o circuito da original drena uma corrente IL maior que a corrente I absorvida pelo circuito 2 com o capacitor paralelo. Altas correntes resultam em maiores perdas de potência, isso porque ela é um fator ao quadrado já que P = I2 LR. Então, é mais interessante tanto para companhias elétricas, quanto para os consumidores minimizar o nível da corrente ou manter o fator de potência o mais próximo possível da unidade. Por outra perspectiva, podemos ver a correção do fator de potência considerando o triângulo de potência a seguir: Se a carga indutiva original tiver potência aparente S1: Para aumentar o fator de potência de cos θ1 para cos θ2 sem alterar a potência (ou seja, com P = S2cos θ2), então a nova potência reativa será: A redução na potência reativa é provocada pelo capacitor shunt, então: O valor da capacitância shunt C necessária é determinada através de: Observe que a potência real P dissipada pela carga não é afetada pela correção do fator de potência. Apesar da situação mais comum na prática ser o aparecimento de uma carga indutiva, também é possível que a carga seja capacitiva. Isso significa que a carga está operando com um fator de potência adiantado. Nessa situação, um indutor deverá ser ligado na carga para correção do fator de potência. Assim, a indutância shunt L necessária será: Exemplo Quando conectada a uma rede elétrica de 120 V (RMS), 60 Hz, uma carga absorve 4 kW com um fator de potência atrasado de 0,8. Determine o valor da capacitância necessária para elevar o FP para 0,95. CREDER, Hélio. Instalações Elétricas. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2021. E-book. ISBN 9788521637936. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521637936/. Acesso em: 08 ago. 2024. PRYSMIAN. Guia de Instalações Elétricas Residenciais. 1 Ed. Sorocaba: 2016. Disponível em: https://br.prysmian.com/pt/materiais-de-apoio-técnico . Acesso em 08 ago. 2024 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5444: Símbolos gráficos para instalações elétricas prediais. Rio de Janeiro – 1989 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410: Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro – 2008 EDP. PADRÃO TÉCNICO - FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA EM TENSÃO SECUNDÁRIA EDIFICAÇÕES INDIVIDUAIS - EDP ESPÍRITO SANTO. Disponível em: https://www.edp.com.br/media/rnodtley/ptdtpdn00052_v8.pdf . Acesso em: 29/08/2024 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DO COBRE. Manual de Aterramento. Disponível em https://abcobre.org.br/manual-de-aterramento-eletrico/. Acesso em 05/09/2024.