Uc17.projetos elétricos residenciais_e_prediais

Curso Técnico em Eletrotécnica

Projetos Elétricos Residenciais e Prediais

Armando de Queiroz Monteiro NetoPresidente da Confederação Nacional da Indústria

José Manuel de Aguiar MartinsDiretor do Departamento Nacional do SENAI

Regina Maria de Fátima TorresDiretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI

Alcantaro CorrêaPresidente da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina

Sérgio Roberto ArrudaDiretor Regional do SENAI/SC

Antônio José CarradoreDiretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio DociattiDiretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Confederação Nacional das Indústrias

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

Curso Técnico em Eletrotécnica

Projetos Elétricos Residenciais e Prediais

João Máximo Cidral JuniorRonaldo Aparecido Schroeder

Florianópolis/SC2010

É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consentimento do editor. Material em conformidade com a nova ortografia da língua portuguesa.

Equipe técnica que participou da elaboração desta obra

Coordenação de Educação a DistânciaBeth Schirmer

Revisão Ortográfica e NormatizaçãoFabriCO

Coordenação Projetos EaDMaristela de Lourdes Alves

Design Educacional, Ilustração, Projeto Gráfico Editorial, Diagramação Equipe de Recursos Didáticos SENAI/SC em Florianópolis

AutoresJoão Máximo Cidral JuniorRonaldo Aparecido Schroeder

Ficha catalográfica elaborada por Luciana Effting CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis C568p

Cidral Junior, João Máximo Projetos elétricos residenciais e prediais / João Máximo Cidral Junior,

Ronaldo Aparecido Schroeder. – Florianópolis : SENAI/SC, 2010. 88 p. : il. color ; 28 cm.

Inclui bibliografias.

1. Instalações elétricas - Projetos. 2. Instalações elétricas domiciliares.

3. Instalações elétricas – Requisitos de segurança. 4. Instalações elétricas – Normas. 5. Iluminação elétrica. I. Schroeder, Ronaldo Aparecido. II. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. III. Título.

CDU 621.316.17

SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem IndustrialRodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SCCEP: 88034-001Fone: (48) 0800 48 12 12www.sc.senai.br

Prefácio

Você faz parte da maior instituição de educação profissional do estado. Uma rede de Educação e Tecnologia, formada por 35 unidades conecta-das e estrategicamente instaladas em todas as regiões de Santa Catarina.

No SENAI, o conhecimento a mais é realidade. A proximidade com as necessidades da indústria, a infraestrutura de primeira linha e as aulas teóricas, e realmente práticas, são a essência de um modelo de Educação por Competências que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, de-senvolver habilidade e garantir seu espaço no mercado de trabalho.

Com acesso livre a uma eficiente estrutura laboratorial, com o que existe de mais moderno no mundo da tecnologia, você está construindo o seu futuro profissional em uma instituição que, desde 1954, se preocupa em oferecer um modelo de educação atual e de qualidade.

Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos de ensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movi-mento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processos de educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as neces-sidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Edu-cação por Competências, em todos os seus cursos.

É nesse contexto que este livro foi produzido e chega às suas mãos. Todos os materiais didáticos do SENAI Santa Catarina são produções colaborativas dos professores mais qualificados e experientes, e contam com ambiente virtual, mini-aulas e apresentações, muitas com anima-ções, tornando a aula mais interativa e atraente.

Mais de 1,6 milhões de alunos já escolheram o SENAI. Você faz parte deste universo. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indústria do Conhecimento.

Sumário

Conteúdo Formativo 9

Apresentação 11

12 Unidade de estudo 1

Demanda e Carga Instalada

Seção 1 - Dimensionamento da carga

Seção 2 - Cálculo da deman-da

Seção 3 - Consumidores e tarifação de energia


Luminotécnica

Seção 1 - Luz, grandezas e unidades

Seção 2 - Lâmpadas, luminá-rias e aplicações

Seção 3 - Cálculo de ilumi-nância para interiores

13

15

19


Dimensionamento de Materiais

Seção 1 - Normas e simbolo-gias elétricas

Seção 2 - Diagramas elétri-cos

Seção 3 - Condutores, prote-ções e dutos

Seção 4 - Dutos


Proteção Contra Des-cargas Atmosféricas

Seção 1 - Raios e formas de proteção

Seção 2 - Projeto dos cap-tores

Seção 3 - Projeto das desci-das

Seção 4 - Projeto do aterra-mento


Documentação Para Projetos

Seção 1 - Introdução

Seção 2 - Desenhos e pran-chas

Seção 3 - Memorial descri-tivo

Seção 4 - Listagem de mate-riais e serviços

Finalizado 85

Referências 87

21

25

32

41

48

50

63

79

79

82

83

67

72

75

76

8 CURSOS TÉCNICOS SENAI

Conteúdo Formativo

9PROJETOS ELÉTRICOS RESIDENCIAIS E PREDIAIS

Carga horária da dedicação

Carga horária: 120 horas

Competências

Planejar e elaborar o projeto das instalações elétricas residenciais e prediais.

Conhecimentos

▪ Normas técnicas (instalação de SPDA “Sistema de Proteção contra descarga-Descarga Atmosféricas”, luminotécnica, instalação predial, ergonomia e fator de potência).

▪ Diagramas unifilares, multifilares e funcionais.

▪ Técnicas de dimensionamento de condutores e dispositivos de acionamento, proteção de máquinas e instalações elétricas residenciais/prediais.

▪ Memorial descritivo.

▪ Análise de demanda para instalações elétricas residenciais/prediais.

▪ Sistemas de controle e tarifação de energia elétrica para projetos elétricos pre-diais.

▪ Dispositivos e equipamentos para instalação elétrica predial/residencial.

▪ Software dedicado para projetos elétricos.

Habilidades

▪ Aplicar normas técnicas (instalação de SPDA “Sistema de Proteção contra Ddescarga Atmosféricas”, luminotécnica, instalação predial, ergonomia, fator de potência).

▪ Elaborar leiautes, diagramas e esquemas de iluminação.

▪ Identificar e selecionar os tipos de lâmpadas conforme a aplicação.

▪ Elaborar projetos de aterramento identificando princípios químicos e físicos.

▪ Identificar, selecionar e dimensionar dispositivos e máquinas aplicadas aos siste-mas de instalações prediais e residenciais.

▪ Elaborar orçamento.

▪ Elaborar planilha de custo dos projetos elétricos industriais.

▪ Utilizar softwares específicos para elaboração de projetos.

▪ Elaborar e acompanhar cronograma de etapas para projetos.

▪ Analisar necessidades do consumo de energia elétrica por parte do usuário.

▪ Identificar as fontes alternativas de energia, aplicando e substituindo fontes de energia tradicionais.


Atitudes

▪ Zelo no manuseio dos equipamentos.

▪ Atender prazos e datas pré-definidas.

▪ Responsabilidade sócio-ambiental.

Apresentação

PROJETOS ELÉTRICOS RESIDENCIAIS E PREDIAIS

Seja bem-vindo! Espero que este material seja de grande utilidade para a orientação durante o desenvolvimento de projetos elétricos prediais.O profissional que atua nesta área de eletroeletrônica poderá desempe-nhar atividades como trabalhador autônomo e até mesmo como fun-cionário de instaladoras elétricas ou construtoras, dependendo de seu conhecimento em especificação de materiais e da sua habilidade para produzir detalhes técnicos necessários para a execução correta de uma instalação elétrica predial, é amplamente solicitado.Neste material, serão apresentados os principais aspectos que influen-ciam o processo de elaboração de um projeto elétrico predial. Serão abordadas questões relacionadas à aplicação de normas técnicas até in-formações relacionadas ao uso de ferramentas de desenho auxiliado por computador. Boa leitura!

Professores João Máximo Cidral Junior e Ronaldo Aparecido Schroeder

João Máximo Cidral Junior, nas-cido na cidade de São Francisco do Sul - SC, formado em Enge-nharia Elétrica pelo CCT-UDESC Joinville. Atuou no desenvolvi-mento de protótipos eletrôni-cos para pequenas indústrias da região. Atualmente leciona em aprendizagem industrial e cur-sos técnicos no SENAI em Jara-guá do Sul.

Ronaldo Aparecido Schroeder, nascido na cidade de São Paulo - SP, Ttcnólogo em Automação Industrial pelo SENAI Jaraguá do Sul. Atuou em diversas em-presas na área de manutenção eletroeletrônica e mecânica. Atualmente leciona em aprendi-zagem industrial e cursos técni-cos no SENAI em Jaraguá do Sul.

11

Unidade de estudo 1

Seções de estudo

Seção 1 - Dimensionamento da carga Seção 2 - Cálculo da demanda Seção 3 - Consumidores e tarifação de energia


Demanda e Carga Instalada

Para compreender melhor a relação entre a demanda e a carga instalada, observe o esquema a seguir:

Figura 1 - Esquema de Representação das Partes que compõem uma instala-

ção elétrica.

A carga instalada é definida como o somatório das potências nomi-nais de todos os equipamentos elétricos que podem ser conecta-dos à instalação elétrica em ques-tão (CELESC, 2007, p. 95).

O valor da carga instalada influencia diretamente no dimensionamento dos mate-riais elétricos que interligam a distribuição de energia a cada circuito.

O quadro a seguir apresenta os principais equipamentos de uso doméstico e suas respectivas po-tências.

A instalação elétrica de uma determinada edificação per-mite interligar fisicamente a fonte de alimentação de ener-gia elétrica (rede elétrica) aos equipamentos elétricos dis-poníveis nessa edificação (car-ga), formando um caminho seguro e sem interrupções (distribuição) que possibilita ainda informar o consumo de energia (medição). A parte da instalação elétrica que interli-ga a rede elétrica à medição é chamada de alimentador de energia e a parte que interliga a medição à carga é chamada de distribuição de energia.

SEção 1Dimensionamento de carga

A seção 1 apresenta as infor-mações sobre carga instalada e potência média fornecida que contribuem para o correto di-mensionamento dos condutores, condutos, proteção e acessórios (caixas de passagem, tomadas, co-nectores etc.).


Equipamento (uso doméstico) Potência Nominal Típica (W)

Aquecedor de água central (boiler)

de 50 a 100 litros 1000

de 150 a 200 litros 1250

250 litros 1500

de 300 a 350 litros 2000

400 litros 2500

Aquecedor de água de passagem de 4000 a 8200

Aquecedor portátil de ambiente de 500 a 1500

Aspirador de pó de 250 a 1000

Chuveiro elétrico de 4400 a 5400

Condicionador de ar tipo janela

7.100 BTU/h 900

8.500 BTU/h 1300

10.000 BTU/h 1400

12.000 BTU/h 1600

14.000 BTU/h 1900

18.000 BTU/h 2600

21.000 BTU/h 2800

30.000 BTU/h 3600

Congelador (freezer) de 350 a 500

Copiadora (laser) de 1500 a 3500

Exaustor de ar (para cozinha) de 300 a 500

Ferramentas portáteis de 500 a 1800

Ferro de passar roupa de 800 a 1650

Fogão elétrico (por boca) 2500

Forno micro-ondas 1200

Geladeira de 150 a 500

Grelha elétrica 1200

Máquina de lavar louça de 1200 a 2800

Máquina de lavar roupas de 750 a 1200

Liquidificador 270

Secadora de Roupas de 2500 a 6000

Secador de Cabelo de 500 a 1200

Televisor de 75 a 300

Torradeira Elétrica de 500 a 1200

Torneira Elétrica de 2800 a 5200

VentiladorPortátil de 60 a 100

De pé 300Quadro 1 - Equipamentos e potência nominal típica.

Fonte: CELESC (1997, p. 39).


Contudo, com o crescimento e a inovação tecnológica, os valores apresentados no quadro anterior podem sofrer alterações. Um exemplo seria os chuveiros eletrô-nicos, que além de apresentarem ajuste de temperatura, são capazes de dissipar potências em torno de 8000 W.

DICA Faça um levantamento das cargas dos equipamentos em sua casa. Consulte os manu-ais e placas de informações dos equipamentos eletroele-trônicos para garantir a corre-ta especificação da potência nominal de cada um.

Na próxima seção, você conhe-cerá os três tipos de cálculo de demanda e aprenderá as fórmulas para efetuar esses cálculos.

SEção 2Cálculo da demanda

Demanda é definida como a po-tência ativa média, fornecida (no caso do alimentador) ou consumi-da (no caso da carga) pelo sistema elétrico de distribuição, em perí-odos de 15 minutos (CELESC, 2007, p. 96).O cálculo da demanda depende essencialmente da carga instalada, porém há variações conforme o tipo de edificação. Desta forma, o cálculo de demanda é dividido em 3 tipos:

▪ Demanda residencial indivi-dual; ▪ Demanda comercial individu-

al; ▪ Demanda para edificação de

uso coletivo.

DICA O valor de demanda deve ser expresso em kVA.

Demanda residencial individual

O cálculo da demanda para uma residência individual segue a fór-mula apresentada (LIMA, 2006, p. 30):

DR = (FD . P1) + P2

Onde:DR → Demanda residencial.FD → Fator de demanda (veja a tabela a seguir)P1 → Soma das potências nomi-nais dos pontos de luz e dos pon-tos de força de uso geral.P2 → Soma das potências nomi-nais atribuídas a tomadas de uso específico.

Somatório das potências dos pontos de luz e de força em kW (P1)

Fator de demanda (FD)

0 < P1 <= 1 0,88

1 < P1 <= 2 0,75

2 < P1 <= 3 0,66

3 < P1 <= 4 0,59

4 < P1 <= 5 0,52

5 < P1 <= 6 0,45

6 < P1 <= 7 0,40

7 < P1 <= 8 0,35

8 < P1 <= 9 0,31

9 < P1 <= 10 0,27

10 < P1 0,24

Tabela1 - Fatores de demanda para uni-dades residenciais.

Fonte: Walenia (2008, p. 171).

O Fator de demanda é a razão en-tre a demanda máxima e a carga instalada numa unidade consu-midora, num intervalo de tempo especificado (CELESC, 2007, p. 96).

O fator de demanda também pode ser obtido dividindo-se o valor de demanda de uma ins-talação pela carga instalada.

Demanda comercial in-dividual

O cálculo de demanda para uma edificação destinada a fins comer-ciais é apresentada na fórmula a seguir:

Demanda = Carga x Fator de De-manda

A CELESC fornece uma tabela com os fatores de demanda típi-cos conforme o ramo de atividade da unidade consumidora.

DICA A unidade consumidora é considerada como o conjun-to de instalações e equipa-mentos elétricos que rece-bem energia elétrica de um mesmo ponto, apresentando uma única medição (CELESC, 2007, p. 95).

A próxima tabela mostra alguns exemplos de fator de demanda conforme o ramo de atividade.


Ramo de atividadeCódigo

do ramo

Fator de demanda

típico

Fator de

carga típico

Comércio, varejo e por atacado de veículos

automotores.5010 41,23 15,49

Manutenção e conservação de veículos em

geral.5020 48,27 28,10

Comércio atacadista de carnes e produtos

de carne.5134 70,58 38,46

Hotéis, motéis e apart-hotel com

restaurante.5511 33,66 33,93

Lanchonete, casas de chá, sucos e similares. 5522 60,00 44,00

Atividades do Correio Nacional. 6411 49,34 35,50

Bancos Comerciais. 6521 49,19 32,00

Estabelecimentos particulares de ensino de

2º grau.8021 45,00 22,50

Tabela 2 - Exemplos de Fatores de Demanda conforme o ramo da atividade comercial.


DICA Mais informações referentes ao cálculo da demanda de uma edificação poderão ser consultadas na CELESC por meio da Norma I-321.0023, Apêndice II.

Demanda para edifica-ção de uso coletivo

Uma edificação construída para fins residenciais e/ou comerciais, que apresente diversas unidades de consumo, é conhecida por edificação de uso coletivo. Neste caso, cada unidade de consumo deve possuir uma medição de energia elétrica individual. Essas medições devem ser agrupadas em um mesmo local e derivam to-das de um único alimentador.

“A unidade consumidora é um conjunto de instalações e equi-pamentos elétricos, caracteriza-do pelo recebimento de energia elétrica em um só ponto de en-trega, com medição individua-lizada e correspondente a um único consumidor” (CELESC, 2007, p. 95).

O cálculo da demanda para edi-fícios de uso coletivo é realizado com a seguinte fórmula:

DT = 1,2 . (D1 + D2 ) + E + G

Onde:DT → demanda total.D1 → demanda das unidades re-sidenciais.D2 → demanda do condomínio (composta pelo somatório dos pontos de luz, força e motores).E → demanda de cargas especiais.G → demanda de estabelecimen-tos comerciais.

A demanda das unidades residen-ciais (D1) normalmente utiliza a informação da área útil da unida-de e do fator de diversidade em função do número de apartamen-tos. Veja a fórmula:

D1 = F x A

Onde:D1 → demanda das unidades re-sidenciais.F → fator de diversidade em fun-ção do número de apartamentos.A → demanda do apartamento em função da área útil.

“Diversas concessionárias de energia apresentam procedi-mentos específicos para o cálcu-lo das demandas de instalações elétricas prediais situadas em suas áreas de fornecimento” (LIMA, 2006, p. 33).


A tabela a seguir relaciona a demanda com a área útil para unidades con-sumidoras com área útil até 71 m².

Coluna 1 Coluna 2 Coluna 3

m² kVA m² kVA m² kVA

Inferior a 42 1,00 52 1,20 62 1,40

43 1,01 53 1,22 63 1,43

44 1,03 54 1,24 64 1,45

45 1,05 55 1,26 65 1,47

46 1,08 56 1,28 66 1,49

47 1,10 57 1,30 67 1,51

48 1,12 58 1,32 68 1,53

49 1,14 59 1,34 69 1,55

50 1,16 60 1,36 70 1,57

51 1,18 61 1,38 71 1,59

Tabela 3 - Demanda x área total para apartamentos agrupados.


O valor do fator de diversidade reduz à medida que a quantidade de unidades consumidoras eleva.A próxima tabela apresenta alguns fatores de diversidade para agrupa-mentos de até 40 unidades consumidoras.

Coluna 1 Coluna 2 Coluna 3 Coluna 4

QantidadeFator de

diversidadeQantidade

Fator de

diversidadeQuantidade

Fator de

diversidadeQantidade

Fator de

diversidade

01 1,00 11 10,42 21 18,04 31 24,08

02 1,96 12 11,20 22 18,65 32 24,69

03 2,92 13 11,98 23 19,25 33 25,29

04 3,88 14 12,76 24 19,86 34 25,90

05 4,84 15 13,54 25 20,46 35 26,50

06 5,80 16 14,32 26 21,06 36 27,10

07 8,76 17 15,10 27 21,67 37 27,71

08 7,72 18 15,88 28 22,27 38 28,31

09 8,68 19 16,66 29 22,88 39 28,92

10 9,64 20 17,44 30 23,48 40 29,52

Tabela 4 - Fatores de diversidade conforme a quantidade de apartamentos.



A Demanda do condomínio (D2) poderá ser calculada a partir da se-guinte fórmula:

D2 = (B + C + D)

Onde:D2 → Demanda total do condo-mínioB → Demanda de iluminação do condomínioC → Demanda de tomadas do condomínioD → Demanda de motores elétri-cos do condomínio

Com relação à demanda de ilu-minação do condomínio, deve-se considerar para os primeiros 10kVA a demanda de 100%. Para o excedente, usar demanda de 25%.Para a demanda das tomadas do condomínio, deve-se considerar 20% da carga total de tomadas.

DICA No dimensionamento da car-ga instalada dos pontos de iluminação e de tomadas do condomínio, deve-se utilizar o fator de potência de 0,9.

Número de aparelhos

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Fator de demanda %

100 75 70 66 62 59 56 53 51 49 47 45 43

Número de aparelhos

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2425 oumais

Fator de demanda %

41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30

Tabela 7 - Demanda dos aparelhos para aquecimento.

Fonte: SENAI (2004).

Quanto à demanda de motores elétricos do condomínio (D), considera-se a potência nominal do motor e o fator de diversidade relacionado à quantidade de motores. As tabelas seguintes apresentam as relações de demanda para motores elétricos a partir da potência e a quantidade de motores até a potência de 1CV.

Potência do motor

(CV)

1 2 3 4

1 1,5 1,9 2,3

1/3 0,65 0,98 1,24 1,50

1/2 0,87 1,31 1,65 2,00

3/4 1,26 1,89 2,39 2,90

1 1,52 2,28 2,89 3,50

Tabela 5 - Motores trifásicos e demanda (até 1CV).


Potência do motor

(CV)

1 2 3 4

1 1,5 1,9 2,3

1/4 0,66 0,99 1,254 1,518

1/3 0,77 1,155 1,463 1,771

1/2 1,18 1,77 2,242 2,714

3/4 1,34 2,01 2,246 3,032

1 1,56 2,34 2,964 3,588

Tabela 6 - Motores monofásicos e demanda (até 1CV).


Quanto à demanda de cargas especiais (E): saunas, centrais de refrige-ração, centrais de aquecimento, iluminação de quadras esportivas entre outros (CELESC, 1997, p. 16),considere o fator de demanda de 100%. Poderão ser aplicados fatores de diversidade conforme a quantidade de aparelhos. Veja as tabelas para a determinação do fator de diversidade para aparelhos de aquecimento e aparelhos de refrigeração.

→ Quantidade

→ Fator dediversidade

→ Quantidade

→ Fator dediversidade


Potências instaladas em

aparelhos

Fator de demanda

Res

idên

cias

1 a 10 100

11 a 20 85

21 a 30 80

31 a 40 75

41 a 50 70

51 a 75 65

acima de 75 60

Escr

itór

ios

1 a 25 100

26 a 50 90

51 a 100 80

acima de 100 70

Tabela 8 - Demanda dos aparelhos de ar condicionado, tipo janela em resi-dências.

Fonte: SENAI (2004).

Em relação à demanda de estabe-lecimentos comerciais (G), o cál-culo é o mesmo apresentado na subseção Demanda Comercial Individual, considerando Fator de diversidade igual a 100%.Na próxima seção, você visualiza-rá como são classificados os con-sumidores de energia elétrica pe-las concessionárias responsáveis por este fornecimento.

SEção 3Consumidores e tarifa-ção de energia

Os consumidores são classifica-dos conforme a tensão de for-necimento da concessionária de energia elétrica da região (PRO-CEL, 2001, p. 6).O quadro a seguir classifica os consumidores segundo a tensão de fornecimento.

Classificação do

consumidorDescrição

B1Residencial e residencial de baixa renda.

B2

Rural, cooperativa de eletrificação rural e serviço público de irrigação.

B3 Outras classes.

B4Iluminação pública.

Quadro 2 - Classificação de consumido-res para baixa tensão.

Fonte: ANEEL (2008, p. 22).

“Informar consumidores, em-presas, autoridades e a socieda-de em geral sobre as políticas e regulamentos do setor elétrico é uma das diretrizes da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica).” (ANEEL, 2008, p. 6).

O processo de formação de pre-ço para a conta de energia elétrica é composto por várias parcelas. Suponha uma conta de energia elétrica que custe R$100,00. Ago-ra veja as parcelas que compõe o preço da tarifa de energia:

Figura 2 - Composição de uma conta de luz no valor de R$100,00.

Fonte: ANEEL (2007).

A figura anterior relaciona os cus-tos que a concessionária de ener-gia elétrica possui para compra de energia, transmissão e distribui-ção, além dos encargos e tributos. Cada estado brasileiro apresenta variações nesta composição.

DICA Para mais informações so-bre o sistema tarifário de sua região, consulte o site da ANEEL: <www.aneel.gov.br>.

Na primeira unidade, você pôde estudar sobre a condução da carga nas instalações elétricas, os cálcu-los utilizados para obter a deman-da, ou seja, a potência ativa média fornecida. Também conheceu as classificações dadas aos diferentes consumidores de energia elétrica.Agora, na próxima unidade, serão abordados os aspectos relaciona-dos com o dimensionamento e especificação de lâmpadas e lu-minárias, além de possibilitar a identificação de grandezas e va-lores referentes à luz aplicada em ambientes, conforme os padrões da ABNT.

Unidade de estudo 2

Seções de estudo

Seção 1 - Luz, grandezas e unidadesSeção 2 - Lâmpadas, luminárias e aplicaçõesSeção 3 - Cálculo de iluminância para interiores


Luminotécnica

SEção 1Luz, grandezas e unidades

Tudo o que você vê é fruto do reflexo da luz. Desta forma, a luz pode ser considerada uma radiação visível, ou seja, é composta por uma gama de comprimentos de onda entre o infravermelho e o ultravioleta. Se você enxerga um objeto com a cor vermelha, significa que a luz que incidiu sobre este objeto foi absorvida e foi refletida somente a radiação vermelha.

Figura 3 - Espectro eletromagnético.

Fonte: OSRAM (2009, p. 16).

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9

7

7

3

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-5

-7

-9

-11

-15

nm

780

nm

610

590

570

500

380

Ult

rav

iole

taLu

zIn

fra

ve

rme

lho

Ondas largas

Ondas médiasOndas curtas

Ondas ultracurtas

Televisão

Radar

Infravermelho

Luz

Ultravioleta

Raios X

Raios Gama

Raios Cósmicos

Algumas sensações (agradáveis ou não) dependem da coloração dos ambientes e do conforto lumino-so. O quadro a seguir relaciona a in-fluência das cores nas sensações.

Cor Sensações relacionadas

Branco Higiene, neutralidade e frio.

Verde Paciência, natural e seguro.

Azul Profundidade, formalidade e liberdade.

Amarelo Criatividade, visibilidade e atenção.

Laranja Ajuda, abundância e comunicação.

Vermelho Calor, alerta e comando.

Violeta Feminilidade, luxo e melancolia.

Preto Renúncia, sofisticação e vazio.

Quadro 3 - Sensações das Cores


O conforto luminoso está asso-ciado à necessidade de adaptação de um indivíduo a um determina-do ambiente: quanto menor for essa necessidade, maior será seu conforto (OSRAM, 2009, p. 7).

Temperatura da cor (T)

Veja a definição de OSRAM (2009, p. 29):

“Em aspecto visual, admite-se que é bastante difícil a avalia-ção comparativa entre a sen-sação de tonalidade de cor de diversas lâmpadas. Para estipu-lar um parâmetro, foi definido o critério temperatura da cor (Kelvin) para classificar a l u z . Assim como um corpo metáli-co que, em seu aquecimento, passa desde o vermelho até o branco”.

Desta forma, a temperatura da cor está indiretamente relacio-nada com o calor físico quando comparada a um corpo metálico aquecido. Veja a figura:.

Figura 4 - Temperatura de cor e cor associada.

Fonte: LUMICENTER (2009).

Observe na figura anterior que temperaturas de cor inferiores a 4.200K apresentam coloração amarelada e são chamadas de “luz quente”, já temperaturas de cor superiores a 5600K possuem colo-ração azulada e são conhecidas como “luz fria”. Ao meio-dia de um dia ensolarado, sem nuvens, a temperatura de cor é de aproxima-damente 5800K e possui uma aparência branca.

Índice de reprodução de cores (IRC)

“é a correspondência entre a cor real de uma imagem e sua aparên-cia diante de uma fonte de luz. Quanto menor esta correspondência, mais deficiente é a reprodução de cores. O IRC varia de 0 a 100%” (OSRAM, 2009, p. 27).

A figura a seguir apresenta uma comparação entre duas imagens.

Figura 5 - A influência do IRC sobre uma imagem.

Fonte: LUMICENTER (2009)

Observe que as cores da imagem quando o IRC é igual a 100% são mais nítidas, trazendo um aspecto mais real, semelhante à luz natural.O IRC e a temperatura de cor podem ser relacionados conforme o tipo de finalidade do ambiente. Veja esta relação no quadro:


Grupo IRC Temperatura de Cor Aplicações

1 IRC >=80

4.100K ou maior Indústrias Têxteis, gráficas ou de tintas.

3.500K Galerias de Arte, museus, hospitais e joalherias.

3.000K ou menorResidências, restaurantes, joias (iluminação

dirigida).

2 60<=IRC<80

4.100K ou maiorIndústrias leves, escritórios, escolas e magazines

(climas quentes).

3.500K Indústrias leves, escritórios, escolas e magazines.

3.000K ou menorIndústrias leves, escritórios, escolas e magazines

(climas frios).

3 IRC<60 Todas

Interiores onde a eficiência é mais importante

que a reprodução de cores: vias de tráfego,

canteiros de obras, estacionamentos.

Quadro 4 - IRC, Temperatura de cor e aplicações.


Note no grupo 2 que a tempera-tura de cor contribui para minimi-zar a sensação térmica ocasionada pelo clima, assim, temperaturas de cor menores são mais indica-das para climas frios, enquanto temperaturas de cor maiores são mais aceitas em locais quentes.Portanto, ambientes com alto ín-dice de reprodução de cores (su-perior a 80%) e alta temperatura de cor (superior a 4.100K) são destinados a desenvolvimento de tarefas que exijam o reconhe-cimento de cores. Locais com características opostas, tanto de IRC, quanto de temperatura de cor, são mais indicados para pas-sagem de pessoas e veículos ou armazenamento de materiais.

Fluxo Luminoso (Ø)

É a quantidade total de luz visí-vel emitida por uma determinada fonte em todas as direções. A fon-te deve estar submetida a sua ten-são nominal de funcionamento (OSRAM, 2009, p. 19). Sua uni-dade de grandeza é o lumens (lm).

Figura 6 - Representação do fluxo

luminoso.

Intensidade Luminosa (I)

É a intensidade de fluxo lumino-so medido em uma determinada direção. A unidade de medida é a candela (cd) e está diretamente relacionada à iluminação dirigida, (WALENIA, 2008, p. 92).

Figura 7 - Representação da intensida-

de luminosa.


Iluminância (E)

Também conhecida como ilumi-namento, é representada pela uni-dade lux (lux). Trata-se da relação entre o fluxo luminoso incidente e a área em que ele incide (WALE-NIA, 2008, p. 93).

Figura 8 - Representação da Iluminân-

cia

O nível de iluminamento para interiores é definido pela NBR5413 – iluminância de in-teriores. O equipamento usa-do para medi-lo é o luxíme-tro. A descrição dos métodos e procedimentos pertinentes a essa medição são descritos na NBR5382 – Verificação de iluminância de interiores.

1 lux equivale a um 1 lm/m².Em uma sala de aula, por exem-plo, o iluminamento deve variar de 200 a 500 lux. Já o ilumina-mento necessário para a realiza-ção de uma cirurgia pode variar de 10.000 a 20.000 lux.Existe um gráfico que representa a variação da intensidade lumino-sa em função do ângulo de dire-ção da iluminância. Este gráfico é chamado de Curva de Intensidade Luminosa. Geralmente ele prevê a fonte lu-minosa montada, ou seja, con-tendo a lâmpada e sua respectiva luminária. Este aspecto será abor-dado na próxima seção: Lâmpa-das, luminárias e aplicações.

Luminância (L)

É dada pela intensidade de luz refletida em uma determinada direção, portanto depende essen-cialmente da qualidade da super-fície (WALENIA, 2008, p. 94). É representada pela unidade cd/m² (candelas por metro quadrado).

Figura 9 - Representação de luminân-

cia em uma superfície.


Eficiência Luminosa (ŋ)

Também conhecida como rendi-mento, é dada pela relação entre o fluxo luminoso emitido e a potên-cia consumida por uma lâmpada (lm/W). Quanto maior for o rendimen-to, melhor é o aproveitamento de energia elétrica (WALENIA, 2008, p. 95). Este conceito é ex-tremamente útil para averiguar se uma lâmpada é mais eficiente do que outra. Note a figura a seguir: uma lâmpada incandescente de 40W possui rendimento menor (10 lm/W) do que uma lâmpa-da fluorescente comum de 32W (algo em torno de 77 lm/W).


Figura 10 - Rendimento luminoso dos diferentes tipos de lâmpadas.


Agora que você já estudou a res-peito da luz, aprenderá, na próxi-ma seção, sobre as lâmpadas, pois elas fornecem energia luminosa. Você conhecerá os diversos tipos de lâmpadas, suas características e os equipamentos auxiliares para a instalação delas. E falando em instalação, você também apren-derá a forma correta de ligar uma lâmpada e os danos de uma má instalação.

SEção 2Lâmpadas, luminárias e aplicações

As lâmpadas fornecem a energia luminosa e, com o auxílio de lu-minárias, é possível aumentar o rendimento luminoso. As lâmpadas podem ser dividi-das em dois tipos: incandescentes e descarga (CREDER, 2000, p. 177).

Lâmpadas incandes-centes

“A luz desse tipo de lâmpada é proveniente de um filamento metálico (tungstênio) alojado no interior de um bulbo de vi-dro, sob vácuo, ou com gases quimicamente inertes em seu interior.” (CAVALIN, 2006, p. 68).

A figura a seguir mostra um tipo de lâmpada incandescente. Neste caso, é uma incandescente co-mum em residências para ilumina-ção geral.

Figura 11 - Lâmpada Incandescente

Comum de 40W.

Fonte: PHILIPS (2009).

Variações das lâmpadas incandes-centes (CAVALIN, 2006, p. 70):

▪ Incandescentes para uso geral; ▪ Incandescentes para uso espe-

cífico; ▪ Lâmpadas decorativas; ▪ Lâmpadas refletoras/defleto-

ras ou espelhadas; ▪ Halógenas; ▪ Infravermelhas.


Lâmpadas de descarga

“A luz emitida por uma lâmpada de descarga é produzida pela passagem da corrente elétrica em um gás ou vapor ionizado que, ao chocar-se com a pintura fluorescente ou cristais de fós-foros (‘phósphor’) no interior do tubo, emite luz visível.” (CAVA-LIN, 2006, p. 77).

A figura a seguir mostra um tipo de lâmpada fluorescente compac-ta, aplicada normalmente para substituir lâmpadas incandescen-tes.

Figura 12 - Lâmpada Fluorescente

Compacta de 15W.


Variações das lâmpadas de descarga:

▪ Fluorescentes; ▪ Luz mista; ▪ Vapor de mercúrio; ▪ Lâmpada de néon; ▪ Vapor metálico; ▪ Multivapor metálico; ▪ Vapor de sódio; ▪ Lâmpada de indução.

DICA Lâmpadas fluorescentes compactas apresentam custo inicial mais elevado que as lâmpadas incandescentes comuns, porém apresentam rendimento muito maior. Assim são muito mais eco-nômicas e contribuem para reduzir o consumo de energia elé-trica.

Em ambos os tipos de lâmpadas há a passagem de corrente elétrica para gerar energia luminosa. A diferença é que na lâmpada incandes-cente, a corrente elétrica atravessa um fio metálico condutor e na lâmpada de descargas, a corrente elétrica atravessa um gás, quando submetida à alta tensão em suas extremidades.

DICA Devido à alta tensão, as lâmpadas de descarga necessitam de um dispositivo reator. Veja a subseção “Acessórios para lâmpadas”.

O próximo quadro relaciona as principais variações de lâmpadas e suas características.


TipoRendimento

(lm/W)

Reprodução de cores

(IRC)

Vida útil (h)

Aplicação Observações

Incandescente 17 100 1.000

Iluminação residencial, emergência, comercial e locais com grande qualidade de luz, sem se preocupar com a eficiência.

Para uso em luminárias fechadas ou com difusores de luz, para evitar ofuscamento direto.

Halógena 25 100 2.500

Iluminação decorativa e de destaque em ambientes comerciais (lojas, vitrines e joalherias) e ambientes residenciais.

Para uso em luminárias compactas e iluminação indireta.

Dicróica 25 100 4.000

Iluminação decorativa e de destaque em ambientes comerciais (lojas, vitrines e joalherias) e ambientes residenciais.

Ideal para luminárias compactas.

Mista 25 62 10.000

Locais que necessitem de grande quantidade de luz, não se preocupando com a eficiência do sistema.

Não necessita de equipamento auxiliar para seu funcionamento.

Vapor de mercúrio

55 44 24.000Iluminação de galpões industriais e iluminação pública.

Necessitam de um reator para seu funcionamento.

Vapor de sódio 135 25 28.000Iluminação pública e locais que priorizem a alta eficiência do sistema.


Vapor metálico 80 88 12.000

Iluminação comercial (lojas e vitrines), áreas externas (fachadas, monumentos, outdoors), galpões industriais e estádios esportivos.


Fluorescente 65 70 12.000Iluminação comercial, industrial, residencial, garagens, depósitos etc.


Fluorescente especial

80 95 12.000

Iluminação comercial, industrial, residencial, escritórios, lojas, gráficas e indústrias têxteis.


Fluorescente compacta

65 80 10.000

Iluminação residencial (hotéis, teatros, escritórios, escolas, shoppings etc.).


LEDs 210 90 50.000

Letreiros, displays, sinalização, iluminação decorativa (destaque de aspectos arquitetônicos).

Redução do custo de manutenção, fontes compactas, baixa tensão e não emite radiações ultravioleta ou infravermelho.

Quadro 5 - Lâmpadas e suas características.



DICA Consulte sempre catálogos atualizados dos fabricantes! Novas tecnologias contri-buem para elevar a vida útil de lâmpadas, melhorar o IRC e aumentar o rendimen-to luminoso.

Equipamentos Auxilia-res

Para a instalação e o funciona-mento correto de lâmpadas, são necessários certos acessórios que auxiliarão na conexão elétrica, na fixação mecânica, no aumento do rendimento luminoso e até no funcionamento (no caso das lâm-padas de descarga). Estes acessórios são respectiva-mente apresentados n0 quadro a seguir, conforme a função (CA-VALIN, 2006, p. 97):

Nome Descrição Exemplo de Figura

Receptáculo ou soquete

Padronizam a conexão elétrica para a lâmpada, facilitam a instalação e a substituição. Conforme o tipo de base da lâmpada, o soquete tem uma identificação. Exemplo: para lâmpadas incandescentes comuns, o tipo de soquete possui base E-27.

Figura 5.1: soquete E-27 para lâmpada incandescente para fixação no plafonier.

Plafoniers

Padronizam a fixação mecânica de soquetes de lâmpadas (incandescentes e fluorescentes compactas). Podem ou não aceitar o encaixe de lustres com formato de globo para finalidade decorativa ou de proteção.

Figura 5.2: plafonier para fixação de lâmpada incandescente e lustre tipo globo no teto.

Luminárias

Distribuem, filtram e controlam a luz gerada pela lâmpada. Contribuem principalmente para elevar o rendimento luminoso e evitar ofuscamento. Algumas luminárias são tão completas que são formadas por uma única peça, contendo elementos de conexão elétrica e mecânica.

Figura 5.3: luminária para duas lâmpadas fluorescentes para iluminação comercial.Fonte: PHILIPS (2009).

Reatores

São necessários para lâmpadas de descarga. São equipamentos auxiliares que têm a finalidade de proporcionar a partida e de estabilizar a corrente do circuito. Os reatores devem ser dimensionados conforme a potência da lâmpada.

Figura 5.4: reator eletrônico para lâmpadas fluorescentes.

Quadro 6 - Resumo exemplificado dos acessórios de uma lâmpada.


Principais tipos de luminárias

DICA Uma lâmpada montada em uma luminária selecionada correta-mente contribui para melhorar seu rendimento luminoso.

Existem diversos tipos de luminárias, contudo suas características co-muns permitem dividi-las conforme sua aplicação:

▪ Comercial: normalmente são luminárias de embutir ou sobrepor, montadas com 2, 3 ou 4 lâmpadas fluorescentes tubulares para ilumina-ção interna de escolas, oficinas, postos de gasolina, depósitos, garagens, almoxarifados, corredores, agências bancárias, lojas, shoppings, escritó-rios, entre outros. Também são usadas em montagem com lâmpada de vapor metálico ou de vapor de sódio para a iluminação de grandes áreas comerciais (PHI-LIPS, 2008, p. 4).

▪ Industrial: são luminárias capazes de suportar excessos de tempe-ratura, maresia, gases, pó e umidade. Em alguns casos, dependendo da atividade industrial realizada, a luminária deve apresentar pintura com proteção antichama, seu material construtivo deve ser capaz de su-portar altos níveis de temperatura e proteger a lâmpada contra corpos sólidos e água. Podem ser utilizadas em montagens embutidas ou de sobrepor com lâmpadas fluorescentes, lâmpadas de vapor metálico, mista, vapor de mercúrio e vapor de sódio.

DICA Algumas luminárias industriais apresentam grau de proteção IP-65, ou seja, seu interior é totalmente protegido contra poeira e prote-gido contra jatos de água. Para maiores informações sobre graus de proteção, consulte a unidade “Dimensionamento de Materiais”.

▪ Esportiva: são destinadas à iluminação de áreas abertas ou não de pátios, quadras, ginásios, estádios, hipódromos, entre outros. Também podem ser aplicadas para a iluminação de canteiros de obras, comple-xos viários, docas, aeroportos etc. (PHILIPS, 2008, p. 22). Empregam lâmpadas de vapor de sódio ou de vapor metálico em mon-tagens de sobrepor e são bastante aplicadas em áreas abertas. Assim, sua estrutura possui proteção contra: raio ultravioleta do sol, oxidação, entrada de partículas sólidas e água.

▪ Pública: são usadas exclu-sivamente em montagens de sobrepor externas, com lâmpadas de vapor de sódio ou de vapor metálico. Sua finalidade é a ilumi-nação de ruas, avenidas, calçadas, praças, jardins, entroncamentos, estacionamentos e orlas maríti-mas. ▪ Decorativa: são luminárias de

diversas cores e modelos desti-nadas para iluminação dirigida e iluminação geral de ambientes como residências, jardins, bares, lanchonetes, restaurantes e clu-bes. Os modelos mais comuns são o spot (ponto de luz), refletor e arandela.

Características dos rea-tores

Para o correto funcionamento de algumas lâmpadas, é necessário o uso de dispositivos auxiliares como: transformadores, reatores e ignitores (WALENIA, 2009, p. 102). Os reatores têm função de ele-var a tensão entre os terminais da lâmpada e controlar a passagem de corrente.Basicamente existem 3 tipos de reatores, veja:


Tipo de Reator Descrição Exemplo de Figura

Eletromagnético convencional

É o mais barato e usado no mercado. Os componentes para circuitos convencionais são: reator, “starter”, soquete para “starter”, lâmpada e soquete para lâmpada.

Figura 6.1: reator eletromagnético convencional.Fonte: PHILIPS (2009).

Eletromagnético de partida rápida

Os componentes para circuitos de partida rápida não necessitam de “starter”, já que na composição do reator, há enrolamentos separados para aquecerem os eletrodos da lâmpada continuamente. Entretanto, necessitam de aterramento das partes metálicas como luminárias, eletrocalhas etc.

Figura 6.2: reator eletromagnético de partida rápida.Fonte: PHILIPS (2009).

Eletrônico

Apresenta partida instantânea e pode ser dimerizável ou não. Possui maior fator de potência e maior rendimento, além de eliminar cintilações da luz.

Figura 6.3: Reator eletrônico.Fonte: PHILIPS (2009).

Quadro 7 - Exemplos de reator.

Outros componentes auxiliares usados para o acionamento de lâmpadas são os ignitores e os transformadores.Os ignitores funcionam como uma espécie de circuito de parti-da para lâmpadas de alta pressão. Eles geram picos de alta tensão sobre os terminais da lâmpada até

Código comercial do

“starter”

Potência da lâmpada (W)

S-2 15 ou 20

S-10 30, 40 ou 65 Tabela 9 - “Starters” da PHILIPS.


Estes transformadores nada mais são do que reatores eletromag-néticos que geram altas tensões em seus terminais de saída (entre 2.000 e 15.000 V). São usados em outras lâmpadas de descarga de alta pressão (como lâmpadas de vapor metálico, vapor de mer-cúrio e vapor de sódio) e lâmpa-das de néon e argon (CAVALIN, 2006, p. 101). As lâmpadas de alta pressão funcionam com circuitos contendo transformadores e igni-tores.

Esquemas de ligação

A ligação correta de uma lâmpada garante seu funcionamento sem falhas nem acidentes. Quando se trata de lâmpadas de descarga, onde o circuito é mais complexo do que o de uma lâmpada incan-descente, então o cuidado deve ser ainda maior.A seguir, é apresentado o esque-ma de ligação para lâmpadas de descarga de baixa pressão (fluo-rescente tubular), com reator ele-tromagnético para uma lâmpada.

que ela acenda, desligando o igni-tor automaticamente.O “starter”, mencionado antes, nada mais é do que um ignitor para lâmpadas fluorescentes.Dependendo da potência da lâmpada usada, há um código de “starter” a ser especificado, veja a tabela (CAVALIN, 2006, p. 106):


Figura 13 - Esquema de ligação de lâmpada fluorescente tubular e reator

eletromagnético.


Veja agora o esquema anterior montado, utilizando reator eletrô-nico:

Figura 14 - Esquema de ligação de lâmpada fluorescente tubular e reator

eletrônico.



Porém, em muitas montagens com luminárias, utilizam-se duas lâmpa-das por reator. Veja os próximos esquemas:

Figura 15 - Esquema de ligação de 2 lâmpadas fluorescentes com um reator.


▪ Método ponto por ponto é recomendado para iluminação dirigida, pois garante o nível de iluminamento em pontos especi-ficados. Este dimensionamento apresenta maior precisão, porém é menos utilizado pela complexi-dade de seu cálculo.

DICA Os fabricantes de luminá-rias disponibilizam na in-ternet programas de com-putador que auxiliam no dimensionamento de lumi-nárias conforme o ilumina-mento desejado. Para mais informações, veja a unidade “Documentação para Proje-tos”, seção “Desenho auxi-liado por computador”.

Quando se projeta a iluminação para um ambiente, deve-se levar em consideração (WALENIA, 2009, p. 107):

1. O nível de iluminamento ne-cessário para a tarefa a ser exe-cutada no ambiente;

2. O índice de reprodução de co-res mais adequado para o am-biente;

3. As dimensões (comprimento, largura e altura) do ambiente a ser iluminado, inclusive a altu-ra da bancada de trabalho, caso houver;

4. As cores de paredes, teto e chão;

5. O tipo e quantidade de lumi-nárias e lâmpadas necessárias para garantir o iluminamento necessário;

DICA Para outras informações so-bre modelos, características e aplicações das lâmpadas, luminárias e componen-tes acessórios, você pode consultar os catálogos e informações técnicas de fa-bricantes, nos sites: <www.osram.com.br>, <www.phi-lips.com.br>, <www.itaimi-luminacao.com.br>, <www.sylvania.com.br>, <www.intral.com.br> e <www.lu-micenter.com.br>.

Na seção que terminou, você pôde aprender conceitos impor-tantes sobre a luz, os tipos de lâmpadas, suas características e aplicações, acessórios necessários para instalação das lâmpadas, re-atores e esquema de ligação das luminárias.

SEção 3Cálculo de iluminância para interiores

Nesta seção, você aprenderá mé-todos para calcular o iluminamen-to, as dimensões do ambiente e a quantidade de lâmpadas necessá-rias para cada ambiente. Conhece-rá o melhor local para instalar as lâmpadas e a forma de escolher as lâmpadas apropriadas para cada local, tudo para se obter uma ilu-minação perfeita. Basicamente existem dois mé-todos de cálculo luminotécnico: método dos lúmens ou método do fluxo luminoso e método pon-to por ponto (WALENIA, 2009, p. 106):

▪ Método dos lúmens ou mé-todo do fluxo luminoso, calcula o iluminamento médio. Por se tratar de um cálculo simples e rápido, é o mais utilizado e se baseia na norma NBR5413.


6. O fator de potência e o rendi-mento luminoso das lâmpadas escolhidas para o projeto;

7. A presença de ofuscamento causado pela iluminação do ambiente;

8. O custo para implantação do projeto de iluminação;

9. A corrente de partida para todo o circuito de iluminação;

10. A corrente nominal para todo o circuito de iluminação;

11. A vida útil das lâmpadas.

Método ponto a ponto

É usado principalmente em méto-dos computacionais e para estabe-lecer a iluminância em um deter-minado ponto. A figura seguinte apresenta uma curva de iluminância dada para determinada lâmpada e, poste-riormente, será apresentado o cál-culo da iluminância a 0º e 45º.

Figura 16 - Curva de Iluminamento e ângulo da luz sobre o plano de trabalho.

Fonte: Intral (2010, p. 8).

A fórmula para calcular o ilumi-namento é:

EP = I x (cos α)³ x ФH² x 1.000

Considere um fluxo luminoso de 5.400lm e a altura do plano de tra-balho de 2,90 m.Desta forma, para um ângulo de 0º (totalmente vertical), tem-se: EP1 = 282,52 luxE para um ângulo de 45º (inclina-ção de 45º em relação à normal), tem-se:EP2 = 40,86 lux.

Método dos lúmens

Este método é calculado a partir das seguintes fórmulas (WALE-NIA, 2009, p.107):

Ø = (S x E) / (Fu x Fd)

Fórmula: cálculo do fluxo lu-minoso total.Fonte: Walenia (2009, p. 107).

N = Ø / φ

Fórmula: cálculo do número de luminárias.Fonte: Walenia (2009, p. 107).

onde:Ø – Fluxo luminoso total (lm).φ – Fluxo luminoso da(s) lâmpada(s) montadas na lu-minária (lm).S – Área total do ambiente (m²).E – Iluminância desejada (lux).Fu – Fator de utilização: depende da lâmpada, luminária e do local (sem dimensão).Fd – Fator de depreciação (sem dimensão).N – Número total de luminárias necessárias.

Veja que o fluxo luminoso depen-de diretamente da área do am-biente e da iluminância desejada. Ainda são considerados dois fato-res para a determinação do fluxo luminoso total: fator de utilização e fator de depreciação.

DICA Observe que a relação entre o fluxo luminoso necessário para o ambiente e o fluxo fornecido pela lâmpada es-colhida é que define a quan-tidade de lâmpadas neces-sárias.


Selecionando corretamente a iluminância

A iluminância é identificada segundo as recomendações da NBR5413, pode ser genericamente classificada pelo tipo de atividade visual a ser desenvolvida, ou de maneira mais precisa, considerando o tipo de ativi-dade a ser executada. Veja a quadro a seguir:

Grupo Iluminância (lux) Tipo de Atividade

A (área de uso contínuo e/ou execução de tarefas simples)

Iluminância geral para áreas usadas ou com tarefas visuais simples.

20 – 30 – 50Áreas públicas com arredores escuros.

50 – 75 – 100Orientação simples para permanência curta.

100 – 150 – 200Recintos não usados para trabalho contínuo; depósitos.

200 – 300 – 500Tarefas com requisitos visuais limitados, trabalho bruto de maquinaria, auditórios.

B (áreas de trabalho em geral)

Iluminação geral para área de trabalho.

500 – 750 – 1.000 Tarefas com requisitos visuais normais, trabalho médio de maquinaria e escritórios.

1.000 – 1.500 – 2.000Tarefas com requisitos especiais, gravação manual, inspeção e indústria de roupas.

C (áreas para execução de tarefas visuais e minuciosas)

Iluminação adicional para tarefas visuais difíceis.

2.000 – 3.000 – 5.000Tarefas visuais exatas e prolongadas, eletrônica de tamanho pequeno.

5.000 – 7.5000 – 10.000Tarefas visuais muito exatas e montagem de microeletrônica.

10.000 – 15.000 – 20.000Tarefas visuais muito especiais e cirurgias.

Quadro 8 - Iluminância por classe de tarefas visuais.

Fonte: ABNT (1992).

DICA A definição mais precisa da iluminância necessária para um ambiente é determinada pela atividade a ser executa-da.

Note que no campo “iluminância” existem três valores marcados, repre-sentando o valor mínimo, valor médio e valor máximo respectivamente. Estes valores são calculados somando os pesos dos parâmetros P1, P2 e P3, conforme o quadro:


Característica da tarefa e do observador

Peso (valor atribuído ao parâmetro)

-1 0 +1

P1: Idade (em anos) Idade < 4040 ≤ Idade

≤ 55Idade > 55

P2: Velocidade e precisão

Sem importância

Importante Crítica

P3: Refletância do fundo de tarefa

Superior a 70%

De 30 a 70%Inferior a

30%

Quadro 9 - Fatores de determinação da iluminância.

Fonte: ABNT (1992).

O resultado do somatório pode ser interpretado conforme a relação apresentada a seguir:

Resultado do somatório Valor de iluminamento a ser escolhido

-3 ou -2 Valor de iluminância mínima

-1, 0 ou +1 Valor de iluminância média

+2 ou +3 Valor de iluminância máxima

Quadro 10 - Relação entre o somatório dos parâmetros e o valor da iluminância.

Para a execução de cálculos mais precisos, a norma NBR 5413 possui uma relação mais específica entre a atividade a ser exercida no ambiente e o nível de iluminância.

DICA Consulte a norma NBR 5413 para verificar os níveis de iluminamento conforme a atividade a ser praticada no ambiente.

Calculando o fator de utilização (Fu)

Normalmente o cálculo é efetua-do utilizando informações padro-nizadas de luminárias, fornecidas por fabricantes. A seguir, é mostrada uma tabela para cálculo do fator de utilização de luminária de sobrepor para 2 lâmpadas fluorescentes tubulares de 32W. As dimensões da luminá-ria são: altura = 75 mm, largura = 304 mm e comprimento = 1315 mm.


Índice de reflexão

Teto (%) 70 50 30

Parede (%) 50 30 10 50 30 10 30 10

Piso (%) 10 10 10

K Fator de utilização

0,6 0,45 0,41 0,38 0,44 0,4 0,38 0,4 0,37

0,8 0,52 0,48 0,45 0,51 0,47 0,45 0,47 0,45

1 0,58 0,56 0,53 0,58 0,55 0,53 0,54 0,53

1,25 0,59 0,56 0,53 0,58 0,56 0,53 0,55 0,53

1,5 0,66 0,56 0,61 0,64 0,62 0,6 0,61 0,6

2 0,66 0,63 0,61 0,65 0,63 0,61 0,61 0,6

2,5 0,72 0,64 0,69 0,71 0,69 0,68 0,68 0,67

3 0,72 0,7 0,69 0,71 0,69 0,68 0,69 0,67

4 0,72 0,71 0,69 0,71 0,69 0,69 0,69 0,67

5 0,73 0,71 0,69 0,72 0,7 0,69 0,69 0,68

Tabela 10 - Exemplo de fator de utilização para luminária com lâmpada fluorescente.

Fonte: Intral (2010, p. 124, tab. 108).

Primeiramente é calculado o fator de local (K) e depois é definido o índice de reflexão do ambiente (teto, parede e piso). Assim é encontrado o fator de utilização.

DICA Os fabricantes fornecem catálogos com informações padronizadas referentes ao fator de utilização de suas luminárias.

O fator de local é definido pela fórmula:

K=(C x L) / [(C + L) x H]

Fórmula 1: Cálculo do fator de local.


Onde:K – fator de local;C – comprimento do ambiente;L – largura do ambiente;H – Altura da luminária em rela-ção ao plano de trabalho.

A figura seguinte mostra uma re-presentação da dimensão H na fórmula anterior. Observe que aparece a distância chamada de pé direito. Esta distância representa a altura total de um pavimento (do piso até o teto).

Figura 17: Representação da altura H –

da luminária até o plano de trabalho.

DICA Lembre-se que a instalação da luminária no ambiente influencia na distância H: se a luminária for instalada de forma pendente, então esta distância (do teto até a boca da luminária) deve ser sub-traída de H.

A reflexão do ambiente (teto, pa-rede e piso) pode ser classificada de acordo com a cor usada na construção, veja o quadro a se-guir:


Superfície Tipo de cor Cores possíveisFator de reflexão

(%)

Teto

Branco Branco. 80

Muito claro Creme claro, amarelo-claro e marfim. 70

Claro Creme-escuro, verde-claro, azul-claro e rosa. 50

Médio Cinzento, vermelho, verde-escuro e marrom. 30

Parede

Branca Branco, marfim, creme, amarelo-claro, verde-claro, azul-claro e rosa. 50

Clara Marfim, creme, amarelo-claro, verde-claro, azul-claro e rosa. 30

Média Marrom, verde-escuro e vermelho. 10

PisoClaro Branco, marfim e creme. 30

Escuro Marrom, vermelho e cinzento. 10

Quadro 11 - Reflexão de ambiente.


Calculando o fator de depreciação (Fd)

Também é conhecido como fator de manutenção e está relacionado ao estado de conservação do ambiente, principalmente em relação à pre-sença de poeira. Simplificadamente, você poderá relacionar esse índice conforme a ta-bela:

AmbientePeríodo de manutenção

2.500 h 5.000 h 7.500 h

Limpo 0,95 0,91 0,88

Normal 0,91 0,85 0,80

Sujo 0,80 0,66 0,57

Tabela 11 - Fator de depreciação.


O fator de depreciação tam-bém pode ser relacionado com a facilidade de manuten-ção de um ambiente: quan-to mais fácil a manutenção, maior será o fator de depre-ciação.

Calculando e posicio-nando as luminárias ne-cessárias (N)

Considere como exemplo um am-biente com área igual a 250 m² (comprimento = 25 m, largura = 10 m) e pé-direito igual a 4 m, destinado para um escritório de contabilidade. O teto e as paredes são azul-claro e o piso é marrom.Como a atividade principal do ambiente é contabilidade, então você pode classificá-lo como clas-se B, com características similares a um escritório. Assim a faixa de iluminância necessária varia entre 500 – 750 – 1.000 lux (segundo a Tabela: Iluminância por classe de tarefas visuais).Entretanto, há outra seção 5.3 da NBR5413 que também permite que seja definido o nível de ilumi-nância através da atividade a ser realizada. Essa seção, por ser mais específica, fornece valores meno-res de iluminância, considerando os valores médios em serviço. Neste caso, a faixa de iluminância é determinada por meio da subse-ção 5.3.3 “Bancos – estatística e contabilidade”: 300 – 500 – 750 lux.


DICA Sugere-se que sejam usados os valores específicos, quando possí-vel, pois fornecem valores menores de iluminância.

Para este cálculo, utilize a lâmpada fluorescente especificada na tabela abaixo:

Tabela 12 - Informações sobre a lâmpada fluorescente tubular T8

F032W/840.

Fonte: OSRAM (2010, p. 4.08).

Levando em consideração as co-res especificadas para o ambiente, você terá os seguintes fatores de reflexão:

▪ Teto: 50%; ▪ Paredes: 30%; ▪ Piso: 10%.

Agora você poderá utilizar a tabe-la “Exemplo de Fator de Utiliza-ção para luminária com lâmpada fluorescente”, para determinar o fator de utilização. Simplificando os cálculos, você deve considerar o menor valor para o fator de lo-cal.

DICA Cada luminária possui sua tabela de fator de utilização. Os fabricantes de luminárias disponibilizam estas infor-mações em seus catálogos técnicos.

Desta forma, o fator de utilização encontrado é igual a 0,69.Para encontrar o fator de depre-ciação, utilize a tabela “Fator de depreciação”. Como se trata de um escritório, você pode consi-derar o ambiente normal, limpo diariamente e que a estimativa de manutenção seja a cada 7.500 ho-ras. Então, nessa situação, o fator de depreciação usado será igual a 0,8.Após ter efetuado os cálculos anteriores, você conseguirá en-contrar o fluxo luminoso usando a fórmula: Cálculo do fluxo lumi-noso total. Assim:

Ø = (250 x 300) / (0,69 x 0,8) = 135869,5Ø = 135.870 lm

DICA As dimensões e a base (so-quete) para encaixe da lâm-pada e da luminária devem ser compatíveis.

Para determinar qual valor será utilizado, você deve levar em con-sideração os aspectos como: a idade das pessoas que trabalham no ambiente, se há velocidade e precisão nas tarefas visuais de-senvolvidas e se a geometria do ambiente (teto, paredes e piso) possui boa refletância. Desta forma, o somatório dos parâmetros resultou respectiva-mente em (-1) + (-1) + (0) = (-2). Portanto, considerando a relação entre o somatório dos parâmetros e o valor da iluminância, o valor selecionado da luminância é 300 lux.

DICA Lembre-se: superfícies mais escuras e mais porosas apre-sentam menor refletância.

Para o cálculo do fator de local, será considerado que a altura da bancada de trabalho é de 0,75 m em relação ao piso e as luminárias a serem instaladas ficarão penden-tes a uma altura de 1 m. Portanto: H = 4 – 1 – 0,75 = 2,25 m. Então, aplicando a fórmula para cálculo do fator de local, tem-se:

K = (25 x 10) / ((25 + 10) x 2,25) = 3,17

Quanto ao fator de utilização, de-verão ser escolhidos os tipos de luminária e de lâmpada a serem instalados. Por questões de prati-cidade, serão consideradas lâmpa-das fluorescentes (2 x 32W) mon-tadas em luminária de sobrepor com dimensões 304 x 1.315 mm e altura de 75 mm.


Agora é necessário descobrir o fluxo luminoso de cada conjunto de luminária com lâmpadas a ser instalada. Neste caso, a luminá-ria possuirá 2 lâmpadas fluores-centes. Seguindo a especificação da tabela “Informações sobre a lâmpada fluorescente tubular T8 F032W/840”. Então o fluxo lu-minoso de uma lâmpada é igual a 2.700 lm. Para duas, você terá 2 x 2.700 = 5.400, ou seja, 5.400 lm.Agora basta calcular o número de luminárias necessárias a partir da fórmula: Cálculo do número de luminárias.

N = 135.870 / 5.400 = 25,1N = 25

A disposição das luminárias no ambiente deverá ser feita de ma-neira uniforme, deixando apenas metade do afastamento entre lu-minárias em relação às paredes. Por questões estéticas, optou-se por usar 27 luminárias (duas a mais que o resultado) divididas em 3 linhas de 9 luminárias. Op-tou-se por esta disposição para que os valores de d1 e d2 não sejam muito diferentes. A figura a seguir mostra como deverá ser feita essa disposição:

Figura 18 - Disposição de 27 luminárias em uma área de 250

m².

Note que para esta disposição de (3 x 9) luminárias, o valor de d1 equivale a 2,7 m e o valor de d2 equivale a 3,3 m. Caso a disposi-ção seja: (5 x 5) luminárias, então d1 seria 5 m e d2 igual a 2 m.

DICA Lembre-se que para lâmpa-das de descarga, deverão ser especificados os acessórios necessários para fixação e funcionamento (como rea-tor, ignitor, transformador etc.).

Na unidade 2, você conheceu o conceito de luz, a influência das cores, os tipos de luminárias, os acessórios usados em sua insta-lação, a relação das dimensões do ambiente na iluminação, aprendeu a calcular a quantidade de lâmpa-das por ambiente e o posiciona-mento ideal para elas.

Unidade de estudo 3

Seções de estudo

Seção 1 - Normas e simbologias elé-tricasSeção 2 - Diagramas elétricosSeção 3 - Condutores, proteções e dutosSeção 4 - Dutos


Dimensionamento de Materiais

SEção 1Normas e simbologias elétricas

Na primeira seção serão apresen-tadas algumas normas e simbo-logias elétricas que permitem a permanência da padronização dos produtos e serviços, com qualida-de.

São as normas que permitem que os produtos e serviços permane-çam padronizados e com um mí-nimo de qualidade satisfatória.Os principais órgãos responsáveis pela emissão e controle de nor-mas são relacionados no quadro seguinte:

Nome do órgão Relação com as normas técnicas

ABNT – Associação Brasileira de

Normas Técnicas

Regulamenta normas técnicas abrangentes e específicas em todas as áreas

e que possuem validade em todo país.

INMETRO – Instituto Nacional

de Metrologia, Normatização e

Qualidade Industrial

Regulamenta e fiscaliza o padrão de qualidade de produtos como:

disjuntores, painéis elétricos, entre outros.

ANEEL – Agência Nacional de

Energia Elétrica

Regulamenta e fiscaliza o mercado de energia elétrica, desde a cobrança

de tarifas das concessionárias de energia elétrica até a qualidade da

energia produzida pelas produtoras de energia elétrica.

CONFEA – Conselho Federal

de Engenharia, Arquitetura e

Agronomia

Regulamenta as atribuições dos profissionais que projetam e/ou executam

serviços nas áreas técnicas.

Concessionárias de Energia

Elétrica

Produzem normas específicas de validade estadual relacionadas com a

distribuição de energia. Fiscaliza os projetos e a execução de instalações

elétricas.

Ministério do Trabalho

Regulamenta e fiscaliza a relação entre empresas e funcionários, visando

garantir a segurança, a saúde dos trabalhadores e as condições mínimas

de trabalho para os eletricistas que executam a obra.

Corpo de Bombeiros VoluntáriosRegulamenta e fiscaliza ações de combate a incêndio e pânico, como em

projetos e execução de para-raios e de iluminação de mergência.

Quadro 12 - Órgãos regulamentadores na área de eletricidade.

O órgão responsável pela fiscalização da atuação dos profissionais na área de eletricidade é o CREA.


DICA Em Santa Catarina, a con-cessionária de energia elé-trica é a CELESC (Centrais Elétricas de Santa Catarina S.A.).

Agora veja a seguinte situação: caso um projeto elétrico seja elaborado sem seguir as normas e as leis vigentes e alguma falha ocorra durante ou após sua execução, o projetista será punido pelo órgão competente (Walenia, 2008, p.19). As principais normas técnicas relacionadas com a área de eletricidade estão relacionadas a seguir:

Nome da norma / Ano Descrição

NBR 5410 / 2004 Norma ABNT para instalações elétricas de baixa tensão.

NBR 5413 / 1992 Norma ABNT para iluminação de interiores.

NBR 5419 / 2005 Norma ABNT para proteção de estruturas contra descargas atmosféricas.

NBR 5444 / 1989 Norma ABNT para símbolos gráficos em instalações elétricas prediais.

NBR 10898 / 1999 Norma ABNT para sistema de iluminação de emergência.

NBR 13534/ 1995Norma ABNT para instalações elétricas em estabelecimentos de assistência de saúde – requisitos para segurança.

NBR 13570 / 1996Norma ABNT para instalações elétricas em locais de afluência de público – requisitos mínimos.

NBR 14039 / 2005 Instalações elétricas de média tensão de 1kV a 36,2kV.

NBR 14639 / 2001 Norma ABNT para posto de serviço – instalações elétricas.

NR 10 / 2004Norma do Ministério do Trabalho sobre segurança em instalações e serviços em eletricidade.

NR 17 / 1990 Norma do Ministério do Trabalho que regulamenta as questões de ergonomia para a realização de trabalhos.

Quadro 13 - Normas técnicas mais usadas na área de eletricidade.


DICA Para consultar mais infor-mações sobre as normas técnicas vigentes no país, entre no site <www.abnt.org.br>.

Observe, através do quadro an-terior, que a norma NBR 5444 padroniza a simbologia elétrica utilizada, tanto para a elaboração, quanto para a interpretação de projetos elétricos.

A simbologia é essencial para a representação gráfica de um projeto elétrico. Esta repre-sentação permite que sejam dimensionados materiais, se-jam avaliadas as característi-cas de uma instalação elétrica ou sejam informados a loca-lização e o tipo de carga em um cômodo de uma unidade consumidora.

Os símbolos possuem vários sig-nificados e aplicações: além do desenho, podem carregar outras instruções importantes para o diagrama ao qual pertencem. Veja a figura:


Figura 19: Representação de um ponto

de luz.

Fonte: ABNT (1989, p. 5).

Além da imagem do círculo, que neste caso representa segundo a NBR5444/89 um ponto de luz incandescente instalado no teto, ainda há as informações do nú-mero do circuito (neste caso, 4), a letra do comando (neste caso, A) e a informação de potência (nes-te caso, duas lâmpadas de 100W cada uma).

Símbolo Significado Observação

Fusível Indica a tensão e a corrente nominais.

Disjuntor a secoIndica a tensão, a corrente, a potência, a capacidade nominal de interrupção e a polaridade, por traços.

Condutor de fase

Podem conter informações referentes ao circuito, à bitola de cabo, à isolação, ao material do condutor e ao material do isolante. Estes símbolos podem ser utilizados em diagramas elétricos.

Condutor neutro

Condutor de retorno

Condutor terra

Tabela 13 - Exemplos de símbolos para representação de condutores e elementos de proteção.


A seguir, são exibidos alguns ti-pos de símbolos para representa-ção de dispositivos de proteção, condutores e interruptores, em diagramas elétricos unifilares e multifilares:


A seguir, são mostrados alguns símbolos relacionados a dutos, caixas de passagem e quadros de distribuição, normalmente usados em diagramas elétricos.


Eletroduto que sobe.

Eletroduto que desce.

Eletroduto que passa descendo.

PCx. pass

(200x200x100)

Caixa de passagem no piso.

Caixa de passagem no teto.

Caixa de passagem no piso.

Quadro parcial de luz e força aparente.

Quadro parcial de luz e força embutido.

Indicar cargas de luz em W e de força em kW.

Quadro geral de luz e força aparente.

Quadro geral de luz embutido.

Caixa de telefone.

Caixa de medidor.

Quadro 14 - Exemplos de símbolos para representação de dutos, quadros de distribuição e caixas de passagem.



Na sequência, são exibidos alguns tipos de símbolos para representação de pontos de luz.


Ponto de luz incandescente no teto. Indica o n° de lâmpadas e potencia em watts.

A letra maiúscula indica o ponto de comando e o número entre dois traços, o circuito correspondente

Ponto de luz incandescente na parede (arandela).

Deve indicar a altura da arandela.

Ponto de luz fluorescente no teto. Indica o número de lâmpadas e na legenda, o tipo de partida a reator.

A letra maiúscula indica o ponto de comando e o número entre dois traços, o circuito correspondente.

Ponto de luz fluorescente na parede.

Deve indicar a altura da luminária.

Ponto de luz incandescente no teto em circuito vigia (emergência).

Ponto de luz fluorescente no teto em circuito vigia (emergência).

Quadro 15 - Símbolos comuns para pontos de luz.



No próximo quadro, são exibidos alguns tipos de símbolos para repre-sentação de interruptores.


Interruptor de uma seção. Letra minúscula indica o ponto comando.

Interruptor de duas seções.Letra minúscula indica o ponto comando.

Interruptor de três seções.Letra minúscula indica o ponto comando.

Interruptor paralelo ou “three-way”.Letra minúscula indica o ponto comando.

Interruptor paralelo ou “four-way”.Letra minúscula indica o ponto comando.

Botão de minuteria.

Botão de campainha na parede (ou comando à distância).

Quadro 16 - Símbolos comuns para interruptores usados em plantas.



A seguir, são exibidos alguns tipos de símbolos para representação de tomadas.


Tomada de luz na parede embaixo (30 cm do piso acabado).

A potência deve ser indicada ao lado em VA ( exceto se for de 100VA), assim como o número do circuito correspondente e a altura da tomada, se forem diferente da normalizada. Se a tomada for de força, indicar o número de W ou KW.

Tomada de luz de meia altura (130 cm do piso acabado).

Tomada de luz alta (200 cm do piso acabado).

Tomada de luz no piso.

Saída para telefone na parede.

Quadro 17 - Símbolos comuns para tomadas.


DICA Os projetistas podem criar variações destes símbolos desde que seja apresentada a legenda no projeto, próxi-ma ao diagrama e contendo a variação do símbolo e sua descrição detalhada.

Na seção seguinte, você apren-derá a esboçar, por meio dos diagramas elétricos, informações necessárias para a execução de uma instalação elétrica. Também conhecerá os tipos de diagramas elétricos existentes, suas aplica-ções e vantagens.


SEção 2Diagramas elétricos

“Para a execução de uma instalação elétrica, o eletricista deve ter à sua disposição uma série de dados importantes, tais como: a locali-zação dos elementos na planta do imóvel, a quantidade e seção dos fios que passarão dentro de cada eletroduto, qual o trajeto da insta-lação, a distribuição dos dispositivos, circuitos e seu funcionamento.” (SENAI/SP (2), 2001, p. 10).

Há 2 tipos de detalhes a serem utilizados em projetos elétricos prediais, como apresentado no quadro a seguir:

Diagrama Descrição Aplicação

Unifilar

Simplifica em um único caminho a passagem dos condutores (Lima, 2006, p. 80).

▪ Representação de cargas e quadros de distribuição em plan-tas baixas;

▪ Representação simplificada dos ma-teriais que compõe a instalação elétrica.

Multifilar

“Cada condutor de cada circuito é representado por uma linha exclusiva, sendo uma representação integral das conexões elétricas existentes no interior de cada quadro da instalação”. (Lima, 2006, p. 80).

▪ Representação de circuitos de distri-buição presentes em quadros de medição;

▪ Representação de detalhes de esque-mas de aterramento.

Quadro 18 - Tipos de Diagrama Unifilar.

Agora é apresentado um exem-plo de diagrama elétrico unifilar aplicado sobre o desenho de uma planta baixa, considerando ape-nas um cômodo. Nesta situação, a representação unifilar é mais adequada, pois reduz a poluição visual causada pelo excesso de li-nhas e facilita a interpretação do diagrama elétrico.

Figura 20 - Exemplo de diagrama elétrico

unifilar.


A vantagem deste diagrama é a simplicidade de compre-ensão, principalmente em re-presentações carregadas de informação. Não deixa claro onde os condutores são li-gados, mas mostra por onde eles são passados – em mui-tos casos esta informação é suficiente.

Observe, na figura anterior, que são utilizadas como ponto de luz, duas lâmpadas fluorescentes de 32W, situadas no teto e perten-centes ao circuito 1. Esse circuito também é comandado pelo inter-ruptor e retorno “a”.Observe ainda, que há um pon-to de força situado na parede, posição baixa, com potência de 300VA e pertencente ao circuito 3. Este é composto por 3 condu-tores de seção 2,5 mm², enquanto que o circuito 1 não possui indi-cação, sugerindo que deve ser a seção mínima, ou seja, 1,5 mm². Note também que o eletroduto (tanto o que segue pela parede, quanto o que segue pelo teto, não possui informação de diâmetro, sugerindo que são de diâmetros iguais a 3/4”).

Outro exemplo de aplicação de diagrama elétrico unifilar é mos-trado na próxima figura.

Figura 21 - Exemplo de diagrama unifilar.

Veja que neste caso, o diagrama tem por finalidade simplificar um cir-cuito de distribuição de energia e informar a presença de dispositivos de proteção (neste caso disjuntores) e a quantidade de circuitos, bem como os condutores e dutos que pertencem a esta instalação.Agora veja um exemplo de diagrama unifilar.

Figura 22 - Exemplo de diagrama multifilar.

Fonte: SENAI/RS (2002, p. 58).

Observe, na figura anterior, que este diagrama é mais indicado para quem irá realizar a instalação do interruptor, da lâmpada e da tomada, pois apresenta como de-verão ser ligados os condutores a cada componente.

O diagrama elétrico unifilar pode auxiliar na representação da pru-mada elétrica de um projeto elé-trico predial, por meio da repre-sentação de uma letra para cada duto. É possível posteriormente montar uma tabela com as infor-mações dos condutores, dimen-sões e materiais dos dutos, além do local de passagem, como pode ser observado a seguir.


Figura 23 - Representação de uma prumada elétrica.

Fonte: Lima (2006, p. 77).

SEção 3Condutores, proteções e dutos

Os critérios necessários no di-mensionamento dos condutores de um circuito, os tipos de isola-mento, de condutores e a forma de instalação do circuito são al-guns dos conteúdos que você es-tudará nessa 3ª seção.

“É necessário haver uma coor-denação entre os diversos com-ponentes de uma instalação. O tempo de atuação dos disposi-tivos de proteção para eventu-ais sobrecargas e para os níveis presumidos de curto-circuito deve ser estabelecido de forma a garantir que as temperaturas admissíveis estabelecidas em norma para os condutores an-teriormente dimensionados não sejam ultrapassadas.” (LIMA, 2006, p. 109).

Condutores e Prote-ções

O dimensionamento dos condu-tores de um circuito deve atender simultaneamente aos seguintes critérios (WALENIA, 2008, p. 201):

▪ Critério da capacidade de cor-rente (ampacidade) – verifica-se o limite de temperatura dos cabos em função da corrente; ▪ Limite de queda de tensão; ▪ Escolha da proteção contra

correntes de sobrecarga e aplica-ção dos critérios de coordenação entre condutores e proteção; ▪ Escolha da proteção contra

correntes de curto-circuito e apli-cação dos critérios de coordena-ção entre condutores e proteção; ▪ Verificação da bitola mínima

estipulada pela NBR5410: 2004 para os circuitos.

“Determinadas as seções dos condutores pelos critérios da capacidade de corrente e do li-mite de queda de tensão, ado-ta-se como resultado a maior seção e escolhe-se o condutor padronizado comercialmente, cuja seção nominal seja igual ou superior à seção calculada” (LIMA, 2006, p. 109).

Desta forma, iniciando o cálculo pela capacidade de corrente, é ne-cessário determinar (LIMA, 2006, p. 109):

a. O tipo de isolação;

b. Maneira de instalar;

c. Corrente de projeto;

d. Número de condutores carre-gados;

e. Bitola do condutor segundo a temperatura do ambiente;

f. Fatores de correção para o di-mensionamento de cabos;

g. Corrente corrigida.


Tipo de isolação

Em primeiro lugar, temos que escolher o tipo de isolação, de acordo com as temperaturas de regime constante de operações e de sobrecarga. Podemos usar a tabela 3. Em instalações prediais convencionais, usam-se, em geral, os fios e cabos com isolação de PVC (SENAI/SC, 2004, p. 22).O tipo de isolação está relacio-nado a um conjunto de materiais isolantes aplicados de maneira homogênea sobre o condutor, cuja finalidade é isolá-lo eletrica-mente do ambiente em que se en-contra e de outros componentes de instalação, como por exemplo, de outros condutores. A terra, contra contatos acidentais. Serve também para proteger o condutor contra ações mecânicas, como no caso da função de empurrar vários cabos juntos em um eletroduto na hora da instalação (CAVALIM, 2006, p. 227).

Figura 24 - Cabo isolado.

Isolação Condutor

A isolação deve suportar a diferença de potencial entre os condutores e terra, além de proteger o condutor contra choques mecânicos, umidade e corrosivos. Alguns condutores são fabricados com duas camadas de materiais diferentes, porém completamente aderidas entre si.A camada interna é constituída por um composto com propriedades elétricas superiores, sendo que a externa é constituída por um material com características mecânicas excelentes.

Figura 25 - Cabo unipolar.

Isolação Condutor

Cobertura

A isolação suporta temperaturas elevadas de acordo com o material que é utilizado na sua fabricação. Veja o quadro a seguir:


Tipo de isolaçãoTemperatura máximapara serviço contínuo

(condutor °C)

Temperatura limitede sobrecarga(condutor °C)

Temperatura limitede curto-circuito

(condutor °C)

Cloreto de polivilina (PVC)

70 100 160

Borracha etilenopropileno

(EPR)90 130 250

Polietileno reticulado(XLPE)

90 130 250

Quadro 19 - Características térmicas das capas de isolação dos condutores.

Fonte: ABNT (2004).

Obs.: Esta é a padronização de cores dos condutores para insta-lações residenciais e comerciais: (SENAI/RS, 2002, p. 21)

▪ Fase: vermelho (podendo ser preto nos circuitos principais de alimentação dos CD`s); ▪ Neutro: branco ou azul claro; ▪ Terra: verde ou verde e ama-

relo; ▪ Retorno: preto ou demais

cores.

Em geral, os fios e cabos são de-signados em termos de seu com-portamento quando submetidos à ação do fogo, isto é, em função do material de sua isolação e co-bertura. Assim, os cabos elétricos podem ser:

Propagadores da chama

São aqueles que entram em com-bustão sob a ação direta da chama e a mantêm mesmo após a retira-da da chama. Pertencem a esta ca-tegoria o etilonopropileno (EPR) e o polietileno reticulado (XLPE).

Não-propagadores de chama

Removida a chama ativadora, a combustão do material cessa. Considera-se o cloreto de poli-vinila (PVC) e o neoprene como não-propagadores de chama.

Resistentes à chama

Mesmo em caso de exposição prolongada, a chama não se pro-paga ao longo do material isolan-te do cabo. É o caso dos cabos Sintemax Antiflam, da Pirelli, e o Noflam BWF 750V, da Ficap.

Resistentes ao fogo

São materiais especiais incombus-tíveis, que permitem o funciona-mento do circuito elétrico mesmo em presença de um incêndio. São usados em circuitos de segurança e sinalizações de emergência. No Brasil, fabrica-se uma linha de cabos que tem as características anteriormente descritas. A Pirelli chamou-os de cabos Afumex e a Ficap, Afitox.No caso dos cabos de potência, a temperatura de exercício no con-dutor é de 90ºC, a temperatura de sobrecarga é de 130ºC e de curto-circuito, de 250ºC (SENAI/SC, 2004, p. 18).Em instalações residenciais, co-merciais e industriais, o condutor de cobre é o mais utilizado, exceto condutores de aterramento e pro-teção.O condutor de alumínio é mais empregado em linhas de trans-missão de eletricidade. Esse uso é devido à sua menor densidade e,

consequentemente, menor peso. Isso é um fator de economia, pois as torres de sustentação podem ser menos reforçadas. Em instalações comerciais é per-mitido o emprego de condutores de alumínio com seções iguais ou superiores a 50 mm².Em instalações industriais podem ser utilizados condutores de alu-mínio, desde que sejam obedeci-das simultaneamente as seguintes condições:

▪ Seção nominal dos condutores igual a 10 mm²; ▪ Potencia instalada igual ou

superior a 50kW; ▪ Instalações e manutenção qua-

lificadas (SENAI / SC, 2004).

Tipos de condutores

O condutor pode ser constituí-do de um ou vários fios. Quando constituído por apenas um fio é denominado de fio rígido, quan-do por vários fios, é chamado de cabo. (Figura 26)


Figura 26 - Diferença entre fio e cabo

elétrico.

O cabo é mais flexível que um fio de mesma seção. Assim, quando se necessita de um condutor com seção transversal superior a 10 mm² é quase obrigatório o uso do cabo, devido à sua flexibilidade, uma vez que o fio é de difícil ma-nuseio a partir desta seção.O cabo pode ser formado por um condutor (cabo simples ou sin-gelo) ou vários condutores (múl-tiplo), conforme a figura:

Figura 27 - Multicabos.

Fonte: Cavalin (2005, p. 231).

Maneira de Instalar

O trajeto de um circuito faz com que seus condutores possam se-guir pelos mais diversos locais. Desta forma, é importante deter-minar o(s) local(is) por onde estes condutores irão seguir e, no caso de mais de um local, dever-se-á escolher o caminho que apresente a pior condição.

A tabela a seguir transcreve al-gumas situações de instalação de condutores, seguindo as reco-mendações da NBR5410: 2004.

Método de instalação

Método de referência para

dimensionar a capacidade decCorrente

Descrição

1 A1

Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante.

2 A2Cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante.

3 B1

Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede ou espaçado desta menos de 0,3 vezes o diâmetro do eletroduto.

4 B2

Cabo multipolar em eletroduto aparente de seção circular sobre parede ou espaçado desta menos de 0,3 vezes o diâmetro do eletroduto.

5 B1Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção não circular sobre parede.

6 B2Cabo multipolar em eletroduto aparente de seção não circular sobre parede.

7 B1Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em alvenaria.

8 B2Cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em alvenaria.

11 C

Cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede ou afastado desta menos de 0,3 vezes o diâmetro do cabo.

11A CCabos unipolares ou cabo multipolar fixado diretamente no teto.

Tabela 14 - Tipos de linhas elétricas.

Fonte: ABNT (2004, tabela 33).


DICA Existem vários outros mé-todos que podem ser con-sultados na NBR5410: 2004, tabela 33, da página 90.

Corrente de Projeto

A partir da fórmula da lei de Ohm, foi obtida a fórmula geral para cálculos de corrente, envol-vendo equipamentos elétricos:

P = V x I

Para calcularmos a corrente, de-vemos considerar sempre a si-tuação mais crítica, ou seja, a de maior potência que um aparelho pode consumir.

Exemplo

Calcule os condutores para um chuveiro de 3.600 W (inverno) li-gadoem 120 V.

P = 3600 WV = 120 VI = ?I = P / VI = 3600 / 120 = 30 A

Pela tabela 1, podemos utilizar o condutor de 4 mm², que suporta uma corrente de 32 A.

Disjuntores

“São assim denominados os equipamentos e dispositivos que ao serem instalados, evita-rão a ocorrência de danos aos demais equipamentos e disposi-tivos a eles conectados” (SENAI/RS, 2002, p. 19).

Os disjuntores a serem estudados serão termomagnéticos, assim chamados por atuarem de duas maneiras: térmica e magnética.

▪ Atuação por efeito térmico: ocorre quando a corrente elétrica que passa pelo disjuntor excede o valor máximo para o qual ele foi construído, ou seja, quando ocorre sobrecarga. ▪ Atuação por efeito magné-

tico: ocorre somente quando existir um curto – circuito.

Capacidade dos disjuntores de fabricação Eletromar

Monofásicos e bifásicos: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70 A.Trifásicos: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 90, 100, 125, 150, 175, 200, 225 e 300 A.

Obs.: A capacidade de cor-rente do disjuntor deve ser sempre igual ou inferior à capacidade de corrente do condutor.

Em resumo, para dimensionar-mos o condutor temos que:

▪ Calcular a corrente. ▪ Procurar, na tabela 5, o valor

que seja igual ou maior que a corrente calculada. ▪ Ver, na primeira coluna da

tabela, a seção do condutor.

Os disjuntores têm a função de proteger o condutor (fio) ou car-ga.Quando protegem o condutor, o disjuntor tem que ser igual ou me-nor que a corrente que passa pelo condutor.Quando protege a carga, o disjun-tor tem que ser igual ou o mais próximo possível da carga, (sem ultrapassar a corrente que o con-dutor suporta).Dimensionamento de condutores pela queda de tensão – neste caso, você deve aplicar a fórmula:

Índice = ∆v I x D

Onde:índice = nº a ser procurado na ta-bela;∆V = queda de tensão em volts;I = corrente de ampères;D = distância em km.

Exemplo

Calcule o condutor e o disjuntor, considerando uma queda de ten-são de 2% e o chuveiro instalado a uma distância de 20 m do CD.

P = 3600 WTensão = 120 VD = 20 m = 0,02 kmI = 30 AQueda de tensão de 2% = ∆V = 2 x 120 / 100∆V = 2,4 VÍndice = 2,4 = 2,4 = 30 A x 0,02 km 0,6

4 V / A km Pela tabela, temos que o condutor deverá ser 10 mm².Disjuntor = 50 A


Seção mínima dos con-dutores

O condutor neutro deve pos-suir a mesma seção que o(s) condutor(es) fase nos seguintes casos:

▪ Em circuitos monofásicos e bifásicos, qualquer que seja a seção. ▪ Em circuitos trifásicos, quan-

do a seção do condutor fase for inferior ou igual a 25 mm², em cobre ou em alumínio. ▪ Em circuitos trifásicos,

quando for prevista presença de harmônicos, qualquer que seja a seção.

Seção do fase (mm²)

Seção do neutro (mm²)

1,5 a 25 a mesma

35 25

50 25

70 35

95 50

120 70

150 70

185 95

240 120

300 150

400 185

Tabela 15 - Seções mínimas para o con-dutor neutro em circuitos trifásicos

Notas

a. Os valores acima são aplicáveis quando os condutores fase e o condutor neutro forem constituídos pelo mesmo metal.

b. Em nenhuma circunstância, o condutor neutro pode ser comum a vários circuitos.

Tipo de instalaçãoUtilização do

circuito

Seção mínima do condutor

(mm²) material

Instalações fixasem geral

Cabos isolados

Circuitos de iluminação

1,5 Cu10 Al

Circuitos de força2,5 Cu10 Al

Circuitos de sinalização e circuitos de

controle

0,5 Cu

Condutores nus

Circuitos de força10 Cu10 Al

Circuitos de sinalização e circuitos de

controle

4 Cu

Ligações flexíveisfeitas com

cabos isolados

Para um equipamento

especifico

Como especificado

na norma do

equipamento

Para qualquer aplicação

0,75 Cu

Circuitos a extra-baixa tensão

0,75 Cu

Tabela 16 - Seções mínimas dos condutores.

Fonte: SENAI/SC (2004, p. 17).


Notas

a. Em circuitos de sinalização e controle destinados a equipamentos eletrôni-cos, são admitidas seções de até 0,1 mm².

b. Em cabos multipolares fle-xíveis contendo sete ou mais veias, são admitidas seções de até 0,1 mm.

c. Os circuitos de tomadas de corrente são considerados circuitos de força.

Dimensionamento de condutores

Após o cálculo da intensidade da corrente de projeto Ip de um cir-cuito, procede-se ao dimensiona-mento do condutor, capaz de per-mitir, sem excessivo aquecimento e com uma queda de tensão pre-determinada, a passagem da cor-rente elétrica. Além disso, os condutores devem ser compatíveis com a capacidade de proteção contra sobrecarga e curto-circuito.Uma vez determinadas as seções possíveis para o condutor, calcu-ladas de acordo com os critérios referidos, escolhe-se em tabela de capacidade de condutores padro-nizados e comercializados, o fio ou cabo, cuja seçãomais se apro-xime por excesso da seção calcu-lada. Em circuitos de distribuição de apartamento, em geral, é sufi-ciente a escolha do condutor com

base no critério de não haver aquecimento indesejável. Podem-se simplesmente usar as tabelas.Em circuitos de iluminação de grandes áreas industriais, comer-ciais, de escritórios e nos alimen-tadores nos quadros terminais, calcula-se a seção dos condutores segundo os critérios do aqueci-mento e da queda de tensão. Nos alimentadores principais e secundários de elevada carga ou de alta tensão, deve-se proceder à verificação da seção mínima para atender à sobrecarga e à corrente de curto-circuito.Antes de calcularmos o condu-tor, vamos relembrar que potên-cia elétrica é a energia necessária para produzir trabalho (calor, luz, radiação, movimento etc.).

▪ Símbolo: W; ▪ Unidade de medida: Watt; ▪ Múltiplo da unidade: 1 Quilo-

watt – 1 kw = 1.000 W; ▪ A potência elétrica de um

ponto consumidor é o produto da tensão aplicada, multiplicado pela corrente que circula;

P = I x U

▪ Quando se deseja encontrar o valor da corrente elétrica;

I = P U

▪ Quando se deseja encontrar o valor da tensão elétrica (SENAI RS, 2002, p19):

U = P I

“Então para calcularmos o con-dutor necessário, precisamos saber no mínimo qual a tensão em que ele ira trabalhar e qual a potência do ponto consumi-dor para podermos encontrar a corrente nominal ou Ip” (LIMA FILHO, 2006, p. 115).

Esta pode ser conseguida por uma ds equações a seguir, que melhor se adapta ao projeto.

Circuitos monofásicos (fase e neutro)

Ip = Pn v. Cosφ.η

Ip = Corrente de projeto do cir-cuito, em amperes(A);Pn = Potencia nominal do circui-to, em watts;v = Tensão entre fase e neutro, em volts;V = Tensão entre fase e fase ,em volts;Cosφ = Fator de potencia;η = Rendimento, isto é, a relação entre a potência de saída Os (η =Os/Pe) e a potencia de entrada Pe de um equipamento.

Para circuito puramente resistivo, composto apenas por lâmpadas incandescentes e resistências, te-mos o exemplo: η =1 e Cosφ =1, daí: Ip = Pn / v. (LIMA FILHO, 2006, p. 115)

Circuitos trifásicos (3F E N)

Ip = Pn 3 . v . Cosφ.η


Circuitos trifásicos equilibrados (3F)

Ip = Pn (√ 3) . V . Cosφ.η

Circuitos bifásicos (2F)

Ip = Pn V . Cosφ.η

Exemplo

Dimensionar o condutor para um chuveiro de 6.000W, ligado em 120 V.I = P / U = 6000 / 120 = 50 AI = 50 ANa tabela a seguir, encontraremos o valor 57 A, que é maior que a corrente calculada, mas é o valor que nos interessa.Neste caso, teremos condutor (fio) = 10 mm².

Dimensionamento de condutores segundo o cri-tério de aquecimento

O condutor não pode ser subme-tido a um aquecimento exagera-do provocado pela passagem da corrente elétrica, pois a isolação e cobertura do mesmo poderiam ser danificadas. Entre os fatores que devem ser considerados na escolha da seção de um fio ou cabo, supostamente operando em condições de aque-cimento normais, destacam-se:

▪ O tipo de isolação e de cober-tura do condutor; ▪ O número de condutores

carregados, isto é, de condutores vivos, efetivamente percorridos pela corrente; ▪ A maneira de instalar os

cabos; ▪ A proximidade de outros con-

dutores e cabos;

▪ A temperatura ambiente ou a de solo (se o cabo for diretamen-te no mesmo).

Número de condutores a considerar

Tem-se:

▪ 2 condutores carregados: F – N (fase – neutro) ou F – F (fase – fase); ▪ 3 condutores carregados.

Podemos ter:a) 2F – N;b) 3Fc) 3F – N (supondo o sistema de circuito equilibrado).

▪ 4 condutores carregados, será:a) 3F – N.

Condutores Corrente máximaÍndice para queda de

tensãoÁrea ext. Diâmetro ext.

Mm² trifásica monofásica < (V/ .Km) Mm² mm

1,5 15,5 17,5 23 6,16 2,8

2,5 21 24 14 9,08 3,4

4 28 32 9 11,95 3,9

6 36 41 5,87 15,21 4,4

10 50 57 3,54 24,63 5,6

16 68 76 2,27 33,18 6,5

25 89 101 1,5 56,75 8,5

35 111 125 1,12 70,88 9,5

50 134 151 0,86 103,87 11

70 171 192 0,64 132,73 13

Tabela 17 - Secção dos condutores pela capacidade de corrente.

Fonte: ABNT (2004, NB-3).


DICA É o caso, por exemplo, de circuito alimentando apa-relhos de luz fluorescente com fase e neutro.

Maneira segundo a qual o cabo será instalado

Pela tabela 6, você pode identifi-car a letra e o número correspon-dente à maneira de instalação do cabo.

DICA Por exemplo: se tivermos cabos unipolares ou cabo multipolar colocado dentro de eletroduto embutido em alvenaria ou concreto, o có-digo será B-5.

Bitola do condutor supondo uma temperatura am-biente de 30ºC

Colocando o valor da corrente (ampères), conforme a tabela 7, se a pro-teção for de PVC para 70ºC, e conforme a tabela 8 , se for de etileno-propileno (EPR) ou polietileno termofixo (XLPE) para 90ºC. Obtendo, assim, a bitola do condutor.Ao colocar o valor da corrente de projeto Ip na tabela, deve-se consi-derar se os condutores são de cobre ou de alumínio; se são dois ou três condutores; e se a maneira de instalar corresponde às letras da tabela 6 com seus respectivos números, quando houver.

Exemplo

Suponha: Ip = 170A, três condutores carregados, instalação em eletro-duto, temperatura a considerar = 50ºC e temperatura ambiente = 30ºC. Usando três condutores de cobre e cobertura de PVC = 70ºC. Modali-dade de instalação: eletroduto embutido em alvenaria.Na próxima tabela, veja as condições acima e Ip = 171A (valor mais pró-ximo de 170A). Deveremos usar cabo de 70 mm² de seção.

▪ Condutores e cabos de cobre alumínio, com isolação de PVC. ▪ 2 e 3 condutores carregados. ▪ Temperatura no condutor: 70ºC.

Temperatura ambiente: 30ºC para linhas não subterrâneas e 20ºC para linhas subterrâneas.


Seções

mínimas

(MM²)

COBREManeiras de instalar definidas na tabela 6.

A B C D2 cond.

carregados

3 cond.

carregados

2 cond.

carregados

3 cond.

carregados

2 cond.

carregados

3 cond.

carregados

2 cond.

carregados

3 cond.

carregados1

1,5

2,5

4

6

10

16

25

35

50

70

95

120

150

185

240

300

11

14,5

19,5

26

34

46

61

80

99

119

151

182

210

240

273

320

367

10,5

13

18

24

31

42

56

73

89

108

136

164

188

216

248

286

328

13,5

17,5

24

32

41

57

76

101

125

151

192

232

269

307

353

415

472

12

15,5

21

28

36

50

68

89

111

134

171

207

239

275

314

369

420

15

19,5

26

35

46

63

85

112

138

168

213

258

299

344

392

461

530

13,5

17,5

24

32

41

57

76

96

119

144

184

223

259

294

341

403

464

17,5

22

29

38

47

63

81

104

125

148

183

216

246

278

312

360

407

14,5

18

24

31

39

52

67

86

103

122

151

179

203

230

257

297

336

Seções

mínimas

(MM²)

ALUMÍNIOManeiras de instalar definidas na tabela 6.

A A2 cond.

carregados

3 cond.

carregados

2 cond.

carregados

3 cond.

carregados

2 cond.

carregados

3 cond.

carregados

2 cond.

carregados

3 cond.

carregados10

16

25

35

50

70

95

120

150

185

240

300

36

48

63

77

93

118

142

164

189

215

252

289

32

43

57

70

84

107

129

149

170

194

227

261

44

59

79

98

118

150

181

210

241

274

323

361

39

53

69

86

105

133

161

186

215

246

289

332

49

66

83

103

125

160

195

226

261

298

352

406

44

59

73

91

110

140

170

197

227

259

305

351

48

62

80

96

113

140

166

189

213

240

277

313

40

52

66

80

94

117

138

157

178

200

230

260

Tabela 18 - Capacidade de condução de corrente, em ampères, para as maneiras de instalar A, B, C e D.



Bitola do condutor com isolação de PVC insta-lado ao ar livre

Para cabos multipolares em ban-deja perfurada, considerar esta instalação como disposta ao ar livre. (Tabela 7 – Ref. E).Os cabos com isolação em PVC são os mais usados pelas instala-ções prediais e industriais de me-dia e baixa tensão.

DICA Para outros tipos de isola-ção ou maneiras de instalar consulte as tabelas 36 a 40 da NBR 5410 – 2004.

Proteção de circuitos elétricos

Os circuitos elétricos devem ser protegidos contra sobrecarga e curto-circuito, pois há uma dife-rença entre os dispositivos que protegem contra um e outro caso. Para se estabelecer essa diferença, devemos saber o que significa so-brecarga e curto-circuito.

▪ Curto circuito: é um aumento repentino da corrente em que a resistência é nula, fazendo com que a corrente tenda ao infinito quando a tensão cai a zero; a temperatura nesses casos é relati-vamente alta. ▪ Sobrecarga: é um aumento

gradativo da corrente originado pelo aumento da carga instalada e pelo dimensionamento errado dos componentes que compõe o circuito; a resistência nesses casos não é nula, contudo uma corren-te elevada pode danificar o cir-cuito e originar um curto-circuito (SENAI/SC, 2004, p. 62).

Sobrecarga – as sobrecargas não são defeitos elétricos propriamente ditos e sim solicitações indevidas do sistema. Para esses casos, é ne-cessário um dispositivo de proteção contra sobrecargas desligando o circuito antes que o mesmo queime. O relé térmico é o dispositivo aconselhável nesses casos. Todos os disjuntores possuem relés tér-micos embutidos em seu corpo.

Figura 28 - Esquema de sobrecarga.


Os curtos-circuitos, ao contrário das sobrecargas, são defeitos na ins-talação originados por falhas de isolamento, fazendo com que a cor-rente suba muitas vezes além da nominal. Seus efeitos danosos são bem mais rápidos que os da sobrecarga, exigindo um desligamento quase instantâneo. O relé eletromagnético e o fusível são os disposi-tivos aconselháveis a essa proteção.

▪ Disjuntor quick–lag é um dispositivo de proteção e de manobra das instalações elétricas próprio para uso em quadros de distribuição. É composto de caixa moldada em baquelita, de um mecanismo de disparo por ação do relé bimetálico e do relé eletromagnético, podendo ser desarmado ou armado por meio de uma alavanca (liga 0 desliga).


Nesta, encontram-se inscritas as capacidades do disjuntor em ampères (SENAI/SC, 2004, p. 70). As capacidades usuais são de 6 A a 60 A / 110 – 220 V. Os disjuntores são especialmente fabricados para uso embutido, embora possam ser usados nas instalações externas com suporte próprio. Servem para ma-nobra e proteção dos circuitos contra sobrecargas e curto – circuitos. ▪ Relé térmico de sobrecarga é utilizado no disjuntor, sendo consti-

tuído por uma lâmina bimetálica, um elemento resistor e um dispositi-vo de disparao.

Figura 29 - Esquema relé térmico de sobrecarga.


Quando uma corrente elétrica de intensidade superior à prevista circula através do elemento resistor, há um aquecimento da lâmina bimetálica.Esta lâmina, por sua vez, se curva e aciona o dispositivo disparador, ocasionando o destravamento mecânico da retenção dos contatos do disjuntor, abrindo assim, o circuito.Este fenômeno só acontece quando o valor da corrente que circula pelo elemento resistor ultrapassar o valor da regulagem estabelecida (sobre-carga).A função do relé térmico de sobrecarga é interromper o circuito de alimentação da carga quando este solicitar, à rede, uma corrente maior do que deve consumir em condições normais de trabalho (SENAI/SC, 2004, p. 70).

Relé de sobrecorrente

Utilizado no disjuntor industrial e residencial, sendo constituído de um eletroímã enrolado com poucas espiras de condutor de cobre de seção avantajada e de um dispositivo disparador (SENAI/SC, 2004, p. 71).

Figura 30 - Esquema relé de sobre corrente.


A retenção mecânica dos contatos principais do disjuntor está ligada mecanicamente ao dispositivo disparador e estes, a parte móvel do núcleo do imã.A função do relé de sobre cor-rente é de interromper o circuito de alimentação da carga quando houver um aumento de corrente ocasionado por um curto-circuito.Quando houver um curto-circui-to, uma corrente elétrica de gran-de intensidade circulará através da bobina, aumentando o campo magnético que atrairá, instantane-amente, a parte móvel do núcleo e assim, acionará o dispositivo dis-parador, ocasionando o destrava-mento da retenção mecânica dos contatos do disjuntor, abrindo-se o circuito (SENAI/SC, 2004, p. 72).

Figura 31 - Disjuntor.


Nos disjuntores o relé de sobre-carga e o relé de sobrecorrente possuem função conjunta de pro-teção à carga. Ambos acionam o mesmo dispositivo disparador de destravamento mecânico dos contatos.O disjuntor industrial possui ain-da, um dispositivo único para re-gular a corrente de dispara dos re-lés de sobrecarga e sobrecorrente.A regulagem deve ser feita em função da corrente nominal da carga, podendo ficar ajustada em torno de 10 a 20%, conformeas condições de trabalho do equipa-mento.


▪ Relé de subtensão – utilizado no disjuntor industrial, é compos-to, basicamente por um eletroímã com grande número de espiras de condutor de cobre de pequena seção e por um dispositivo disparador acoplado ao núcleo do eletroímã.

A função do relé de subtensão é desligar o circuito de alimentação da carga quando a tensão da rede diminuir (queda de tensão) a limites que prejudiquem o funcionamento nominal do equipamento.Tam-bém tem como finalidade evitar a ligação do dispositivo enquanto a tensão da rede permanecer muito baixo do valor nominal.

Nas situações o relé de subtensão possui uma faixa de operação, de mais ou menos 20% abaixo da tensão nominal da rede.A interrupção do circuito em condições anormais ocorre porque o ele-troímã perde, parcial ou totalmente, a sua força magnética, quando hou-ver uma queda de tensão ou a tensão for interrompida.Nesta situação, o núcleo do eletroímã se desloca, acionando o dispositi-vo disparador e este, por sua vez, aciona o dispositivo de travamento da retenção mecânica dos contatos do disjuntor, provocando consequente-mente, a interrupção do circuito ou impedindo o seu restabelecimento.

Figura 32 - Esquema de interrupção de um circuito (SENAI/SC,2004,73).

Dispositivos DR

Os efeitos de um choque elétrico são os mais diversos, dependendo das condições do ambiente, dos níveis de tensão, da corrente e ainda do percurso da corrente elétrica. As sensações variam desde formigamento até violentas contrações musculares, queimaduras e até mesmo a morte (WALENIA, 2009, p. 257).O choque elétrico pode ocorrer em função de uma das seguintes situa-ções:

▪ Por contato com circuito energizado; ▪ Por contato com corpo eletri-

ficado; ▪ Por descarga atmosférica.

Em alguns casos, em locais con-tendo: banheiras, chuveiros, pisci-nas, ou saunas, pode ser necessária a realização de proteção adicional, devido ao aumento do risco de choque elétrico. Esta proteção é realizada por meio da equipo-tencialização suplementar e com o uso de dispositivo diferencial-residual (DR) de alta sensibilidade (inferior a 30 mA).Um dispositivo DR atua quando detecta uma diferença de corrente em relação a que entra e sai de um circuito – uma fuga de corrente. Ele atua desligando a energia, evi-tando que o choque atinja valores de corrente maiores e possam causar danos a pessoas e instala-ções. Veja a sua foto:

Figura 33 - Disjuntor DR.

a. → Disjuntor DR monofásico.

b. → Disjuntor DR trifásico.

Função dos DR pela sensibilidade de corrente:Proteção contra contato direto: 30 mA.Contato direto com partes ener-gizadas pode ocasionar fuga de corrente elétrica, através do corpo humano, para terra.


Proteção contra contato indireto: 100 mA a 300 mA.No caso de uma falta interna em algum equipamento ou falha na isola-ção, peças de metal podem tornar-se “vivas” (energizadas).Proteção contra incêndio: 500 mA.Correntes para terra com este valor podem gerar arcos/faíscas e provo-car incêndios.

Porém, para seu funcionamento correto, é necessário observar as reco-mendações da NBR5410:2004 para instalação do DR, segundo o esque-ma de aterramento. Veja a tabela a seguir:

Esquema de Aterramento

Uso do DR

Proibido Recomendado Obrigatório

TN

C X

S X

C-S X

TT X

IT* X

* para a segunda faltaTabela 19 - recomendações para instalação do DR segundo o esquema de aterra-mento.

Fonte: WALENIA (2008, p. 271).

Na próxima seção, você aprenderá a calcular o diâmetro do eletroduto para dimensionar a área de utilização dos condutores.

SEção 4Dutos

Para o correto dimensionamento dos eletrodutos de uma instala-ção elétrica, é necessário definir a taxa de ocupação do eletroduto a ser utilizado.A taxa de ocupação é o percentual máximo da área do eletroduto que pode ser ocupada pelos conduto-res. A taxa de ocupação pode va-riar entre 40% e 53% em função da quantidade de condutores que serão instalados, segundo Walenia (2008, p. 75).As recomendações da NBR5410: 2004 são para:

▪ 53% no caso de um condutor ou cabo; ▪ 31% no caso de dois conduto-

res ou cabos; ▪ 40% no caso de três ou mais

condutores ou cabos.A taxa de ocupação mais utilizada é a de 40%, pois é utilizada quan-do serão instalados 3 ou mais con-dutores no interior do eletroduto.Para simplificar o dimensiona-mento, utiliza-se uma tabela, que a partir do número de condutores e da seção do maior condutor de cada trecho, fornece o tamanho nominal do eletroduto. Veja a ta-bela 20:


SeçãoNominal(mm²)

Número de condutores no eletroduto

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tamanho nominal do eletroduto em mm

1,5 16 16 16 16 16 16 20 20 20

2,5 16 16 16 20 20 20 20 25 25

4 16 16 20 20 20 25 25 25 25

6 16 20 20 25 25 25 25 32 32

10 20 20 25 25 32 32 32 40 40

16 20 25 25 32 32 40 40 40 40

25 25 32 32 40 40 40 50 50 50

35 25 32 40 40 50 50 50 50 60

50 32 40 40 50 50 60 60 60 75

70 40 40 50 60 60 60 75 75 75

95 40 50 60 60 75 75 85 85 85

120 50 50 60 75 75 75 85 85 xxxTabela 20 - numero de condutores no eletroduto.

Fonte: ABNT (2004).

Observe os exemplos abaixo para auxiliá-lo no entendimento da tabela de dimensionamento de eletrodutos.

Exemplo 1

Determinar o diâmetro do eletroduto para os condutores fase e neutro de 1,5 mm2 com duas fases e um condutor terra de seção igual a 4 mm2.Neste trecho de eletroduto passam cinco condutores e a seção do maior condutor é 4 mm2. Aprenda como localizar o valor na tabela.

Seçãonominal(mm²)

Número de condutores no eletroduto

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tamanho nominal do eletroduto em mm

1,5 16 16 16 16 16 16 20 20 20

2,5 16 16 16 20 20 20 20 25 25

4 16 16 20 20 20 25 25 25 25

6 16 20 20 25 25 25 25 32 32

10 20 20 25 25 32 32 32 40 40

16 20 25 25 32 32 40 40 40 40

25 25 32 32 40 40 40 50 50 50

35 25 32 40 40 50 50 50 50 60

50 32 40 40 50 50 60 60 60 75

70 40 40 50 60 60 60 75 75 75

95 40 50 60 60 75 75 85 85 85

120 50 50 60 75 75 75 85 85 xxx

Tabela 21 - Exemplo de aplicação da tabela citada anteriormente.


Caso seja necessário dimensionar a área de utilização dos conduto-res usa-se as fórmulas baixo:

Ac = área do condutor

Au = área útil do eletroduto (veja tabela 2)

Ac = π x (diâmetro externo do condutor)² x nº de fios (dentro dos eletrodutos) / 4

Ac = 3,1416 x (diâmetro Ext.)² x nº fios / 4

Ac = 40%

Au = 100%

Por regra de três simples, acha-se a área útil e entra-se com valor calculado na tabela abaixo, para achar o diâmetro do eletroduto. (SENAI/RS, 2001,p75)

Exemplos

1. Calcular o diâmetro do eletro-duto sabendo que dentro dele passam seis fios de 1,5 mm².

Ac = 3,1416 x (2,8)² x 6 = 36,94 / 4

Ac – 40% = 36,94

Au – 100% = ?

Au = 36,94 x 100 / 40 = 92,36

Da tabela acima, obtemos o diâ-metro = 20 mm para o eletrodu-to.

2. Calcular o diâmetro do eletro-duto sabendo que dentro dele, passam dois fios

Pela tabela, teríamos um ele-troduto de diâmetro 40 mm, o que, para uma instalação residencial, é muito elevado, devido às espessuras das pa-redes e lajes. Neste caso, de-veremos dividir a fiação em dois eletrodutos, ambos com diâmetro 25 mm.

DICA Para mais informações so-bre medidas e formas de eletrodutos e eletrocalhas consulte os fonecedores de materiais como a ELECOM: www.elecom.com.br.

Na unidade 4 serão explicados e dimensionados os principais ele-mentos que compõem um siste-ma de proteção contra descargas atmosféricas. Dos tipos de SPDA existentes, serão feitas compara-ções, apontando os pontos fortes e pontos fracos.

1,5 mm², seis fios 2,5 mm² e três fios 4 mm².Ac1,5 = 3,1416 x (2,8)² x 2 / 4 = 12,3

Ac2,5 = 3,1416 x (3,4)² x 6 / 4 = 54,47

Ac4 = 3,1416 x (3,9)² x 3 / 4 = 35,83

AcT = 12,3 + 54,47 + 35,83 = 102,6

AcT - 40%

Au – 100%

Au = 102,6 x 100 / 40 = 256,51 mm²

3. Calcular o diâmetro do eletro-duto sabendo que dentro dele passam doze fios 2,5 mm² e seis fios 4 mm².

Ac2,5 = 3,1416 x (3,4)² x 20 / 4 = 181,58

Ac4 = 3,1416 x (3,9)² x 6 / 4 = 71,68

AcT = 181,58 + 71,68 = 253,26

Ac – 40%

Au – 100%Au = 253,26 x 100 / 40 = 633,15 mm²

Unidade de estudo 4

Seções de estudo

Seção 1 - Raios e formas de proteçãoSeção 2 - Projeto dos captores Seção 3 - Projeto das descidasSeção 4 - Projeto do aterramento


Proteção Contra Descargas Atmosféricas

SEção 1Raios e formas de pro-teção

Os raios são gerados a partir do carregamento elétrico das nuvens. A diferença de potencial forma-da entre uma nuvem carregada e a superfície da terra pode variar de 10 a 1.000 kV (LIMA, 1997, p. 215). A tendência natural é que as descargas atmosféricas atinjam os pontos mais elevados do relevo. Quando uma descarga atmosfé-rica ocorre, a corrente conduzida através do raio pode chegar até 200.000 A, sendo capaz de des-truir árvores, edificações não pro-tegidas e causar riscos à vida de pessoas, animais e equipamentos. A seguir, é apresentado um esque-ma que simplifica o processo de formação de um raio:

Figura 34 - Esquema de formação do raio.

Fonte: Lima (1997, p. 216).

Em relação a uma instalação elé-trica, o raio pode influenciar de duas maneiras:

▪ Incidência direta, quando o raio atinge a superfície da edifi-cação. ▪ Incidência indireta, quan-

do o raio atinge as redondezas de instalações elétricas, linhas de distribuição de energia e de telecomunicações. Forma-se uma grande radiação eletromagnética que gera sobretensões causandno danos a equipamentos e insta-lações de empresas, indústrias e residências.

Um sistema de proteção contra descargas atmosféricas ou SPDA consiste em oferecer aos raios um ponto de captação, um percurso seguro e um sistema de escoa-mento das descargas elétricas de origem atmosférica para a terra, minimizando seus efeitos perigo-sos.Desta forma, um SPDA possui duas funções: preventiva e prote-tora.A função preventiva é justificada pelo permanente escoamento de cargas elétricas do meio ambiente para a terra, pelo poder de atração das pontas, neutralizando o cres-cimento gradiente de potencial entre o solo e as nuvens.


Já a função protetora está associada à presença de um caminho preferen-cial para um possível raio que se forme na região.Existem basicamente três tipos de SPDA: Franklin, Gaiola de Faraday e Radioativo. Todos são compostos por estruturas chamadas de captores do raio, cabos de descida e sistema de aterramento.

DICA Um sistema de proteção contra descargas atmosféricas não busca evitar a formação dos raios nem atrai raios, mas proporcionar um caminho controlado para o raio atingir a terra.

Para-raio tipo Franklin

É composto por uma haste captora fixada no topo de um mastro eleva-do. O captor é ligado ao aterramento através dos condutores de desci-da. Na maior parte dos casos, os condutores de descida são instalados afastados da edificação. O mastro pode ser instalado sobre ou ao redor da edificação. Observe a figura:

Figura 35 - Exemplo de pára-raio do tipo Franklin.

A caixa de inspeção possibilita que sejam desconectados os captores e descidas para realizar a medi-ção da malha de aterramento. Já o eletroduto (que deve permanecer a uma altura de 2,5 m acima do solo) tem a finalidade de proteger principalmente os condutores de descida contra danos mecânicos (ABNT, 2005, p. 9).Quando for necessário usar mais de um mastro, os captores presen-tes nos mastros devem ser interli-gados.

Gaiola de Faraday

Utiliza captores formando uma malha e cobrindo o plano mais alto do prédio. As descidas devem ser dispostas, no mínimo, em cada vértice da edificação e a malha de aterramento forma um anel ao redor da edificação, podendo in-clusive estar interconectada com a estrutura metálica de sustentação da construção.


Veja a representação na figura:

Figura 36 - Exemplo de para-raio do tipo Gaiola de Faraday.

Observe na figura anterior, novamente, a presença de eletrodutos e caixas de inspeção, que aqui apresentam a mesma finalidade: prote-ção mecânica e possibilidade de medição da malha de aterramento, respectivamente.

Para-raio radioativo

Na maioria dos países e no Brasil, sua utilização está proibida desde 1989 por resolução da CNEN – Comissão Nacional de Energia Nucle-ar. O princípio do para-raio radioativo é usar captores com pontas com tratamento radioativo, o que causa riscos diretos para pessoas que rea-lizam sua instalação e manutenção, além riscos indiretos às pessoas que efetuam transporte, armazenamento, venda, etc. Além disso, estudos re-centes mostram que esse tipo de para-raio não possui maior eficiência em relação aos outros tipos de para-raio.

DICA O para-raio radioativo não deve ser projetado para um SPDA, pois sua utilização está proibida no Brasil.

Dispositivo de prote-ção contra surtos

Também conhecido como DPS, tem por finalidade evitar que a incidência indireta de descargas atmosféricas que danificom equi-pamentos presentes dentro da edificação. Os DPS devem atender à IEC 61643-1 e ser selecionados com base, no mínimo, nas seguintes características (CAVALIN, 2006, p. 379):

▪ Nível de proteção; ▪ Máxima tensão de operação

contínua; ▪ Suportabilidade a sobreten-

sões temporárias; ▪ Corrente nominal de descarga

e/ou corrente de impulso; ▪ Suportabilidade à corrente de

curto-circuito.

Os componentes da instalação devem ser selecionados de modo que o valor nominal de sua tensão de impulso suportável não seja inferior àqueles indicados no qua-dro seguinte:


Tensão nominal da instalação (V)Tensão de impulso suportável requerida (kV)

Categoria do produto

Sistemas trifásicos

Sistemas monofásicos com neutro

Produto a ser utilizado na entrada da instalação

Produto a ser utilizado em circuitos de distribuição e circuitos terminais

Equipamentos de utilização

Produtos especialmente

protegidos

Categoria de suportabilidade a impulsos

IV III II I

120/208127/220

115/230120/240127/254

4 2,5 1,5 0,8

220/380, 230/400, 277/480

- 6 4 2,5 1,5

400/690 - 8 6 4 2,5

Quadro 20 - Suportabilidade a impulso exigível dos equipamentos e instalações.

Fonte: ABNT (2004, Tabela 31).

tensão, situadas em áreas rurais ou urbanas com poucas edifica-ções, em zonas expostas a raios, classificadas como diretas (AQ3) e com históricos frequentes de sobretensão. Deve ser instalado junto com o quadro de distribui-ção central de rede elétrica. ▪ DPS 90kA: recomendado

como proteção única ou primária em redes de distribuição de baixa tensão situadas em áreas rurais ou urbanas com poucas edifica-ções, em zonas expostas a raios classificadas como diretas (AQ3) e com histórico de frequencia elevada de sobretensões. Deve ser instalado junto com o quadro de distribuição central de rede elétrica.

A instalação de um DPS irá de-pender das características do sis-tema de alimentação de energia da edificação.

Os DPS protegem os equipa-mentos contra sobretensões transitórias nas instalações das edificações, cobrindo tan-to as linhas de energia quan-to as linhas de sinal (ABNT, 2004, p. 130).

Os DPS podem ser especificados pela máxima corrente de curto-circuito, veja os exemplos a seguir:

▪ DPS 20kA: recomendado como proteção única ou primária em instalações situadas em zonas de exposição a raios classificados como AQ1 (desprezível). Deve ser instalado no circuito elétri-co no qual o equipamento está conectado. ▪ DPS 30kA: recomendado

como proteção única ou primária em redes de distribuição de baixa tensão situadas em áreas urbanas e densamente edificadas, expos-tas a raios, classificadas como in-diretas (AQ2). Deve ser instalado junto com o quadro de distribui-ção central de rede elétrica. ▪ DPS 45kA: recomendado

como proteção única ou primária em redes de distribuição de baixa


Veja a figura:

Figura 37 - Esquemas de conexão dos DPS.

Fonte: ABNT (2004, figura 13).

De forma geral, o DPS deve ser instalado juntamente com um dispo-sitivo de proteção contra sobrecorrentes (disjuntor ou fusível). Veja a representação a seguir:A norma regulamentadora da ABNT NBR5419 estabelece os proce-dimentos relacionados com a proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. O projeto do SPDA basicamente é dividido em projeto dos captores, projeto das descidas e projeto da malha de aterramento.


Figura 38 - Esquema de ligação entre DPS, DP e E/I.

Fonte: ABNT (2004, figura 14).

Onde:DPS → Dispositivo de proteção contra surto; DP → Dispositivo de proteção contra sobrecorrente;E/I → Equipamento ou instala-ção.

Classificação dos níveis de proteção para SPDA

O projeto de um SPDA pode ser composto pelo tipo gaiola de Fa-raday e o tipo Franklin. Os mas-tros usados para o tipo Franklin são normalmente de 6 m. Quan-do a especificação resulta em mastros maiores, por questões de custo, opta-se pelo tipo gaiola de Faraday.Para atribuir os parâmetros corre-tos para o projeto de um SPDA deverá ser levado em considera-ção o nível de proteção do am-biente da instalação. Existem 4 níveis de proteção, explicados (MAMEDE, 2001, p. 556):

▪ Nível I: é o mais severo quan-to à perda de patrimônio. Refere-se às construções protegidas, cuja

falha no sistema de para-raios pode provocar danos às estrutu-ras adjacentes, tais como indús-trias petroquímicas, de materiais explosivos etc. ▪ Nível II: refere-se às constru-

ções protegidas, cuja falha no sis-tema de para-raios pode ocasio-nar a perda de bens de estimável valor ou provocar pânico aos presentes, porém sem nenhuma consequência para as construções adjacentes. São exemplos: mu-seus, estádios de futebol, teatros, bancos, fóruns etc. ▪ Nível III: refere-se às cons-

truções de uso comum, tais como os prédios residenciais, comer-ciais e indústrias de manufatura-dos simples. ▪ Nível IV: refere-se às cons-

truções onde não é rotineira a presença de pessoas. São feitas de material não inflamável, com pro-duto não-combustível armazena-do nelas, tais como armazéns de concreto, depósitos de materiais ferrosos, entre outros.

O nível de proteção influencia nos afastamentos, seções e materiais dos condutores en-volvidos no projeto do SPDA.

SEção 2Projeto dos captores

Nesta seção, você estudará como podem ser constituídos os capto-res, os métodos existentes para os projetos dos captores e as condi-ções dos captores naturais. Os captores podem ser constitu-ídos pelos seguintes condutores:

▪ Hastes; ▪ Cabos esticados; ▪ Condutores em malha; ▪ Elementos naturais.


SEção 2Projeto dos captores

Nesta seção, você estudará como podem ser constituídos os capto-res, os métodos existentes para os projetos dos captores e as condi-ções dos captores naturais. Os captores podem ser constitu-ídos pelos seguintes condutores:

▪ Hastes; ▪ Cabos esticados; ▪ Condutores em malha; ▪ Elementos naturais.

DICA Quaisquer elementos con-dutores expostos, ou seja, que possam ser atingidos por raios, deverão ser inter-conectados ao SPDA.

As condições a que devem satis-fazer os captores naturais são as seguintes:

a. a espessura do elemento metá-lico não deve ser inferior a 0,5 mm ou devem seguira tabela 4, quando for necessário prevenir contra perfurações ou pontos quentes no volume a proteger;

b. a espessura do elemento metá-lico pode ser inferior a 2,5 mm, quando não for importante

prevenir contra perfurações ou ignição de materiais combustí-veis no volume a proteger;

c. o elemento metálico não deve ser revestido de material iso-lante (não se considera isolante uma camada de pintura de pro-teção, ou 0,5 mm de asfalto, ou 1 mm de PVC);

d. a continuidade elétrica, entre as diversas partes, deve ser verifi-cada de modo a assegurar du-rabilidade;

e. os elementos não-metálicos acima ou sobre o elemento me-tálico podem ser excluídos do volume a proteger (em telhas de fibrocimento, o impacto do raio ocorre habitualmente so-bre os elementos metálicos de fixação).

Quanto ao projeto dos captores, existem 3 métodos:

▪ Método Franklin: o volume a ser protegido é encontrado em função do ângulo formado entre o topo do captor e sua altura em relação ao plano. ▪ Método Eletrogeométrico: o

volume a ser protegido é encon-trado em função do raio de um circulo que tangencia o captor e o plano. ▪ Método da Malha de Cap-

tores: o volume a ser protegido é coberto por uma malha for-mando quadrículos de largura e comprimento de tamanho igual ou inferior ao valor da largura.

A figura a seguir mostra os parâ-metros relacionados a estes méto-dos.

Figura 39 - Parâmetros e volumes de proteção do SPDA.

Fonte: ABNT (2005).


O SPDA poderá ser isolado ou não. Quando se tratar de um SPDA isolado, seus condutores deverão permanecer afastados da estrutura metálica a proteger à distância de 2 m.Já um SPDA não isolado, seus condutores poderão ser fixados diretamente sobre a estrutura me-tálica, desde que não haja presen-ça de materiais inflamáveis, que podem causar danos para a estru-tura.No topo das estruturas e edifica-ções, principalmente àquelas su-periores a 10 m, recomenda-se a instalação de um SPDA. Todos os elementos metálicos (calhas, an-tenas, placas etc.) que estejam ex-postos na edificação devem ser in-terconectados ao sistema SPDA. A próxima tabela foi retirada da norma NBR 5419 e relaciona o nível de proteção com o método de projeto de captores.

Observe que se o estabelecimento tiver nível de proteção II e os cap-tores forem dimensionados pelo método Franklin para um mastro de até 20 m de altura, o ângulo de proteção corresponde a 25°. A região a ser protegida poderá ser visualizada na figura a seguir, cor-respondendo a uma região circu-lar com raio de 93 m.

Figura 40 - Exemplo de dimensiona-

mento de captores, método Franklin.

Para saber o raio da região a ser protegida, pode-se usar os concei-tos de trigonometria, consideran-do duas vezes o valor do cateto oposto dado na fórmula a seguir:

Tangente(α)= CO / CA

Onde:α – ângulo dado;CO – cateto oposto (raio da re-gião de proteção);CA – cateto adjacente (altura do mastro).

Caso seja usado o método da gaiola de Faraday, então deverá ser protegida a região de topo da edificação. No caso de uma edi-ficação com área igual a 400 m² com nível II de proteção, o di-mensionamento da malha pode ser especificado conforme a figu-ra a seguir:

Ângulo de proteção (a) – método Franklin, em função da altura do captor (h) (ver nota 1) e do nível de proteção Largura do módulo

da malha (Veja nota 2) m

Nível de Proteção

R / h 0 – 20 m 21 – 30 m 31 – 45 m 46 – 60 m > 60 m

I 20 25º 1) 1) 1) 2) 5

II 30 35º 25º 1) 1) 2) 10

III 45 45º 35º 25º 1) 2) 10

IV 60 55º 45º 35º 25º 2) 20

R = raio da esfera rolante

1) Aplicam-se somente os métodos eletrogeométrico, malha ou da gaiola de Faraday.

2) Aplicam-se somente o método da gaiola de Faraday.

Notas:

1 → Para escolha do nível de proteção, a altura é em relação ao solo e, para verificação da área protegida, é em relação ao plano

horizontal a ser protegido.

2 → O módulo da malha deverá constituir um anel fechado, com o comprimento não superior ao dobro da sua largura.

Tabela 22 - Posicionamento dos captores conforme o nível de proteção.Fonte: ABNT (2005, Tabela 1)


Figura 41 - Exemplo de dimensiona-

mento de captores, método Gaiola de

Faraday

A norma NBR 5419 recomenda que a malha de captores seja dis-posta ao longo do topo da edifica-ção a uma distância não inferior a 0,5 m da borda..O método eletrogeométrico ou das esferas rolantes, por questões didáticas, não será abordado aqui, já que em grande parte dos proje-tos de SPDA, o método Franklin, continua sendo utilizado sem di-ferenças significativas.Os condutores que formam os captores podem ser de cobre, alu-mínio ou aço galvanizado a quen-te. Veja a relação dos materiais dos captores com a seção:

MaterialSeção dos captores

(mm²)

Cobre 35

Alumínio 70

Aço galvanizado a quente ou

embutido em concreto

50

Tabela 23 - Material vs. secção dos cap-tores.


Na próxima seção, você conhece-rá uma parte do processo de pro-teção contra descarga atmosférica que é um projeto de descida, que permite a conexão dos captores e um anel que interliga todas as des-cidas, feito com o objetivo de evi-tar que ramificações das descargas atmosféricas possam atingir late-ralmente a edificação e causar da-nos significativos.

SEção 3Projeto das descidas

As descidas permitem a conexão dos captores à malha de aterra-mento.As descidas podem ser dimensio-nadas dependendo das caracterís-ticas da edificação e do projeto dos captores.

▪ Podem ser dispensados condutores de descida quando existir condutores de descidas naturais (estruturas metálicas de torres, postes, mastros e armadu-ras de aço interligadas de postes de concreto) na edificação, desde que sigam contínuas até a base da construção. ▪ Pode ser dimensionado apenas

um único condutor de descida quando o captor for do tipo Franklin, instalado em um único mastro que não represente uma descida natural. ▪ Quando houver anel de capto-

res (tanto do tipo gaiola de Fara-day, quanto Franklin), deverão ser realizadas várias descidas, com afastamento padronizado con-forme a tabela a seguir, apresen-tando, pelo menos, um condutor de descida em cada vértice da edificação.

Nível de Proteção

Espaçamento médio entre descidas (m)

I 10

II 15

III 20

IV 25Tabela 24 - Espaçamento médio vs. Nível de proteção para condutores de descida não naturais.

Fonte ABNT (2005 , tabela 2)

Os condutores que formam as descidas podem ser de cobre, alu-mínio ou aço galvanizado a quen-te. A cada 10 m, partindo do solo, deverá ser montado um anel de condutores que interliguem todas as descidas.

O objetivo deste anel é evitar que ramificações das descar-gas atmosféricas possam atin-gir lateralmente a edificação e causar danos significativos.

Além disso, em cada descida, de-verá ser instalado um eletrodu-to e uma caixa de inspeção com conector de metal nobre, para garantir a conexão dos captores à malha de aterramento e permitir a desconexão das descidas para me-dir a resistência de aterramento.A cada 20 m de altura ou fração, deverá ser efetuada uma interliga-ção dos condutores: neutro, terra e das massas de todos os elemen-tos metálicos presentes naquela fração de altura. Deverão ser in-terconectados a um barramento de equalização que também deve-rá ser interligado ao aterramento.A tabela a seguir relaciona os ma-teriais dos captores com a área de secção:


MaterialAnéis intermediários

(mm²)

Descidas para estruturas com altura de até 20 m

(mm²)

Descidas para estruturas com altura superior a 20

m (mm²)

Cobre 35 16 35

Alumínio 70 25 70

Aço Galvanizado a quente ou embutido em

concreto50 50 50

Tabela 25 - Material vs. secção dos captores.


DICA Uma ligação equinopoten-cial, como o próprio nome sugere, serve para deixar todos os pontos interliga-dos com o mesmo poten-cial.

O principal elemento de uma ma-lha de aterramento é o eletrodo. Este elemento possibilita a interli-gação de todo SPDA ao solo. Os eletrodos de aterramento podem ser formados por (ABNT, 2005, p. 12):

▪ Armaduras de aço das funda-ções da edificação; ▪ Condutores horizontais em

anel enterrados no solo; ▪ Hastes verticais enterradas no

solo; ▪ Condutores horizontais radiais

(conhecidos como “pés de gali-nha”).

DICA Devem-se evitar conduto-res em forma de fita ou pla-cas devido à corrosão.

Normalmente são usados eletro-dos em forma de hastes, de 2,4 m de comprimento, com diâmetro de 5/8” e alma de aço e revesti-mento de cobre de 254 µm. Os condutores horizontais são espe-cificados conforme a tabela:

MaterialEletrodo de aterramento

(mm²)

Cobre 50

Alumínio -

Aço galvanizado a quente ou

embutido em concreto

80

Tabela 26 - Material vs. secção dos ele-trodos de aterramento.


A montagem dos eletrodos pode-rá ser composta por condutores horizontais (formando um anel ao redor da edificação) e verticais (incluindo uma haste de aterra-mento ao final de cada descida, pelo menos): esta montagem é re-comendada principalmente quan-do não se pode utilizar a armação metálica de sustentação da edifi-cação (caso seja constatado que esta armação não é totalmente interligada).

Observe que é considerada a for-mação dos anéis intermediários (a cada 10 m de altura) e as descidas apresentam seções diferentes de-pendendo da altura da edificação.

SEção 4Projeto do aterramento

Agora que você já estudou o pro-jeto de descida, na seção 4, estu-dará outra parte do processo de proteção contra descargas atmos-féricas, que é o projeto de aterra-mento.Esta parte do projeto é extrema-mente importante, pois um mau aterramento contribui para difi-cultar o caminho do raio, aumen-tando o aquecimento dos condu-tores de captação e de descida, podendo causar sua explosão e até mesmo a infiltração do raio para outras partes da edificação, causando danos a pessoas e equi-pamentos. A resistência de aterra-mento recomendada pela norma NBR 5419 é de aproximadamente 10 Ohms.Se a edificação possuir mais de um sistema de aterramento, todos deverão ser interligados através de uma ligação equipotencial de bai-xa impedância.


DICA A quantidade de eletrodos não naturais deve ser aumentada para garantir a rápida dissipação da energia do raio.

As conexões principais entre todos os condutores de um SPDA devem ser realizadas com conectores de metais nobres e, em alguns casos, com soldas exotérmicas, que garantem a condutividade elétrica entre os con-dutores interligados.Na unidade que acabou de estudar, você acompanhou conceitos e pro-cedimentos necessários para a proteção contra as descargas atmosféri-cas, os raios. A 5ª e última unidade tem por finalidade comentar e apresentar os prin-cipais documentos envolvidos na elaboração de um projeto elétrico pre-dial, além de relacionar com o uso de ferramentas de desenho auxiliado por computador, trazendo conceitos práticos para o projetista.

Unidade de estudo 5

Seções de estudo

Seção 1 - IntroduçãoSeção 2 - Desenhos e pranchasSeção 3 - Memorial descritivo Seção 4 - Listagem de materiais e serviços


Documentação Para Projetos

SEção 1Introdução

Diferente do que se pensa, o pro-jeto não é apenas uma “planta assinada”, mas um conjunto de documentos que tem por finali-dade orientar o construtor para a correta execução das instala-ções. Neste contexto, a própria NBR5410:2004 estabelece que o projeto elétrico deve conter, no mínimo (WALENIA, 2009, p. 281):

▪ Planta dos pavimentos; ▪ Esquemas unifilares; ▪ Outros esquemas, quando

aplicáveis; ▪ Memorial descritivo da insta-

lação; ▪ Especificação dos componen-

tes; ▪ Parâmetros de projeto; ▪ Manual do usuário para insta-

lações sem equipe de manuten-ção; ▪ Aspectos construtivos e infor-

mações sobre segurança durante a execução de trabalhos.

Na próxima seção, serão apresen-tados os principais desenhos que compõem um projeto elétrico.

SEção 2Desenhos e pranchas

Os desenhos são extremamente importantes, pois facilitam a in-terpretação de projetos. A seguir são citados os principais desenhos que compõe um projeto elétrico predial:

▪ Prumada elétrica; ▪ Planta baixa com esquema elétrico; ▪ Diagrama unifilar; ▪ Detalhes de caixas de passagem; ▪ Detalhes do ramal de ligação de energia elétrica; ▪ Detalhes do ramal de entrada de energia elétrica; ▪ Esquemas de ligação entre quadro geral de medidores e barramento

de equipotencialização; ▪ Detalhes sobre o quadro geral de medidores.

Uma imagem vale mais do que mil palavras!

Estes desenhos são montados em folha no formato A2, A1 ou A0, apre-sentando legenda e campos com os nomes dos desenhos. Essa folha é chamada de prancha ou leiaute impresso e é o documento mais usado pelo eletricista que executa o serviço, por isso, os desenhos e textos ex-plicativos que a compõe devem ser visíveis, diretos e em linguagem que facilite sua compreensão.A seguir, é apresentado um exemplo de prancha.

Figura 42 - Exemplo de prancha em formato A0 para projeto elétrico predial.


A legenda deve conter informações sobre o responsável técnico, pro-prietário, obra e resumo da prancha, além de campos para a assinatura do cliente e do responsável técnico. Veja a figura:

Figura 43 - Exemplo de legenda de projeto.

Antigamente as pranchas eram desenhadas em pranchetas de desenho, utilizando esquadros, transferidores e canetas de diferentes espessuras de pontas. Mas a evolução dos computadores influenciou bastante a for-ma de produzir documentos e desenhos. Hoje os desenhos são produ-zidos utilizando softwares chamados de CAD (computed aided design → desenho auxiliado por computador).

A ferramenta CAD, além de pa-dronizar a criação de desenhos, possibilitou que os mesmos fos-sem armazenados virtualmente, eliminando a necessidade de ar-quivos físicos.Além da ferramenta CAD existem ainda as ferramentas CAE (compu-ted aided engineering → engenharia auxiliada por computador) que automatizam cálculos complexos, permitindo a realização de simula-ções, geração de listas de materiais a partir de desenhos, entre outros.Os desenhos podem ser basica-mente divididos em dois tipos: desenhos de detalhes e desenhos de esquemas.Os desenhos de detalhes repre-sentam aspectos de montagem ou construtivos e devem trazer informações dimensionais sobre as partes, veja:


Figura 44 - Exemplo de desenho de detalhe.

Já os desenhos de esquemas não possuem características dimensio-nais e se destinam a informar as-pectos relacionados à montagem simplificadamente. Veja a próxi-ma figura:

Figura 45 - Exemplo de desenho de esquema (diagrama unifilar).


Figura 46 - Exemplo de desenho de esquema (prumada elétrica).

DICA Para construir o desenho de um detalhe elétrico, o projetista não precisa ser um ótimo desenhista, bas-ta fazer desenhos simples, usando textos explicativos para esclarecer sobre o que trata o desenho.

Na próxima seção, você aprende-rá a elaborar o documento me-morial descritivo e conhecerá a importância desse documento no desenvolver do projeto.

SEção 3Memorial descritivo

É elaborado na forma de texto, contendo tabelas, esquemas re-presentativos (se for necessário) e termos técnicos compatíveis. Neste documento, você deve apresentar as soluções adotadas durante o dimensionamento de componentes do projeto, além de especificar os detalhes para a execução da obra. O memorial poderá ser utilizado para esclare-cimentos técnicos e é documento fundamental para análise em au-ditorias e processos judiciais, apu-rando se as falhas foram come-tidas por que projetou ou quem executou a obra.

DICA Escrever um memorial descritivo claro e conciso facilita a interpretação de decisões, auxiliando o pro-fissional na descoberta de falhas.

O memorial poderá apresentar as seguintes informações (WALE-NIA, 2009, p. 282):

▪ Identificação da obra, proprie-tário, profissional (título, registro no conselho regional de engenha-ria e anotação de responsabilida-de técnica sobre o serviço contra-tado) e descrição do serviço a ser realizado.


▪ Descrição de parâmetros pré-definidos, como caracterís-ticas da rede de distribuição de energia, análise de consulta prévia para abastecimento de energia, condições climáticas, condições de fornecimento de energia esta-belecidas pela concessionária de energia elétrica etc. ▪ Descrição da tomada de

decisões e sua justificativa, como local selecionado para instalação do ramal de energia elétrica, tipo de SPDA a ser instalado, divisão de circuitos elétricos, cálculo de demanda etc. ▪ Associação com os desenhos

apresentados em prancha e complementação de informações relacionadas. ▪ Citação da base de cálculo e

da tomada de decisões a partir de normas técnicas estabelecidas pela ABNT, concessionária de energia elétrica, corpo de bom-beiros, Ministério do Trabalho etc.

O projetista deverá indicar no memorial descritivo todas as so-luções não-convencionais ou não-padronizadas, para execução da instalação, justificando o porquê dessa solução.

SEção 4Listagem de materiais e serviços

Na seção 4, serão apresentados itens importantes para elabora-ção de uma listagem de materiais de serviço e os benefícios dessa listagem no desenvolvimento do projeto. A listagem de materiais pré-es-tabelecido no projeto, contribui para a prevenção de desperdícios e na escolha de componentes não recomendados no projeto. A especificação de materiais de-pende essencialmente do conheci-mento de catálogos de fabricantes e especificações de fornecedores. Para tanto, uma lista de materiais completa deve conter os seguintes campos:

▪ Nº do item; ▪ Nome do item; ▪ Descrição do item; ▪ Quantidade; ▪ Unidade de medida; ▪ Observações.

Além destes campos, para facili-tar o gerenciamento do custo da obra/serviço, poderão existir os seguintes:

▪ Modelo recomendado pelo fabricante; ▪ Fabricante recomendado; ▪ Código do fornecedor de

cotação; ▪ Fornecedor de cotação; ▪ Preço unitário do fornecedor; ▪ Preço total do fornecedor.


Finalizando

O conteúdo de projetos elétricos prediais é extremamente amplo. Este material didático apresenta uma parte desses conteúdos. Para seu maior aprofundamento nesta área, sugere-se que se utilize de outras fontes de conhecimento para complementar seu aprendizado, pois o conhecimento é dinâmico: está sempre em movimento.Esperamos que tenha aproveitado ao máximo os recursos disponibilizados pelo SENAI para esta disciplina, seja por este livro, ou por laboratórios e professores capacitados, e que esse material tenha lhe esclarecido o papel do projetista dentro de uma instalação elétrica. Que você possa usar, com êxito, todo conhecimento adquirido através desse material, no dia-a-dia da sua profissão e dentro da sociedade.

Referências


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▪ ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Lighting. NBR 5413 - Ilu-minação de interiores: procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1992. 13 p.

▪ ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410: Instalações elé-tricas de baixa tensão. Rio de Janeiro - RJ: ABNT, 2005.

▪ ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5419 - Proteção de estruturas contra descarga atmosféricas. 2. ed. Rio de Janeiro, RJ: ABNT, 2005. 42 p.

▪ BASOTTI, Márcio Rogério. Eletricidade: instalações industriais. Sapucaia do Sul-RS: Centro de Educação Profissional SENAI de Eletromecânica, 2001. 124 p.

▪ CARVALHO, Moisés Roberto Lanner. Apostila Instalações Elétricas De Baixa Ten-são. Rio de Janeiro – RJ: ABACUS Informática e Engenharia, 2003. 80 p.

▪ CAVALIN, Geraldo; CERVELIN, Severino. Instalações Elétricas Prediais. 15. ed. São Paulo: Editora Érica, 2006.

▪ CENTRAIS ELÉTRICAS SANTA CATARINA S.A. NT03 - BT: Fornecimento de En-ergia Elétrica a Edifícios de Uso Coletivo. Florianópolis – SC: CELESC, 1997.

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▪ SENAI/SP. Apostila do Curso de eletricidade predial. São Paulo: SENAI/SP, 2001.

▪ SENAI/SP. Normas e Simbologias para Instalações Elétricas Prediais. São Paulo: SENAI/SP, 2002a.

▪ WALENIA, Paulo Sérgio. Curso técnico em eletrotécnica: projetos elétricos industriais, módulo 2, livro 11.Curitiba: Base Didáticos, c2008. 288 p.

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