Instalação Elétrica sem Segredos
Capítulo 5 – Simbologia
Quando vamos realizar uma instalação elétrica qualquer, necessitamos de vários dados
como: localização dos elementos, percursos de uma instalação, condutores,
distribuição da carga, e outros.
Os símbolos gráficos usados nos diagramas UNIFILAR são definidos ela norma
NBR5444, para serem usados em planta baixa (arquitetônica) do imóvel. Neste tipo de
planta é indicada a localização exata dos circuitos de luz, de força, de telefone e seus
respectivos aparelhos.
- A localização dos pontos de consumo de energia elétrica, seus comandos e indicações
dos circuitos a que estão ligados;
- A localização dos quadros e centros de distribuição;
- O trajeto dos condutores e sua projeção mecânica (inclusive dimensões dos condutos
e caixas);
- Um diagrama UNIFILAR discriminando os circuitos, seção dos condutores, dispositivos
de manobra e proteção;
- As características do material a empregar, suficientes para indicar a adequabilidade
de seu emprego tanto nos casos comuns, como em condições especiais.
Como a planta baixa se encontra reduzida numa proporção 50 ou 100 vezes menor,
seria impossível representarmos os componentes de uma instalação tais como eles os
exemplos abaixo.
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Utilizamos uma forma de diagrama reduzido, denominado esquema unifilar, onde os
dispositivos de comando, proteção, fontes de consumo, condutores etc., são
representados como nos exemplos abaixo:
•
Lâmpada – Interruptor
•
Tomada
Estes e outros símbolos são normalizados pela ABNT através de normas específicas.
Este esquema UNIFILAR é somente representado em plantas baixas, mas o eletricista
necessita de outro tipo de esquema chamado MULTIFILAR, onde se mostram detalhes
de ligações e funcionamento, representando todos os seus condutores, assim como
símbolos explicativos do funcionamento, como demonstra o esquema a seguir:
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Apesar de semelhantes não existe um modelo padrão de instalação elétrica, pois isso
muda de construção para construção.
O esquema elétrico conforme normas recomendadas pela ABNT é uma linguagem que
deve ser conhecida tanto pelos engenheiros como pelos projetistas e eletricistas;
portanto, é indispensável a todos os que se dedicarem ao ramo específico da
eletricidade.
O estudo destes esquemas objetiva capacitar a ler, interpretar e executar esquemas de
circuitos elétricos, a fim de que possamos transportar o que foi demonstrado pelo
projetista, sob forma de desenho na planta baixa, para a obra a ser executada.
Os desenhos das plantas de arquitetura, dos detalhes, etc., são feitos não com as
dimensões reais, pois exigiriam um papel do tamanho daquilo que estamos
desenhando. No caso de uma planta baixa, seria tão grande que não caberia no
cômodo, além de difícil de ler.
As tabelas a seguir mostram a simbologia do sistema UNIFILAR para instalações
elétricas prediais (NBR5444).
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Capítulo 6 – Tipos de Fornecimento de Energia
As instalações elétricas de baixa tensão são regulamentadas pela Norma Brasileira
vigente, a NBR 5410/97 “Instalações Elétricas de Baixa Tensão” da ABNT – Associação
Brasileira de Normas Técnicas.
Essa norma, também conhecida como NB3, fixa os procedimentos que devem ter as
instalações elétricas: PROJETO, EXECUÇÃO, MANUTENÇÃO e VERIFICAÇÃO FINAL, a fim
de garantir o seu funcionamento adequado, a segurança das pessoas e de animais
domésticos e aplica-se às instalações elétricas (novas e reformas das existentes)
alimentadas sob uma tensão nominal igual ou inferior a 1.000 Volts em Corrente
Alternada (CA).
As Concessionárias de energia por sua vez, fornecem a energia elétrica para os
consumidores de acordo com a carga (kW) instalada e em conformidade com a
legislação em vigor – Resolução no 456 “Condições Gerais de Fornecimento de Energia
Elétrica” de 29/11/00, da ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica, que estabelece
os seguintes limites para atendimento:
•
Tensão Secundária de Distribuição – Grupo B (Baixa Tensão): Quando a carga
instalada na unidade consumidora for igual ou inferior a 75 kW. Os consumidores do
Grupo B são atendidos na tensão inferior a 2.300 Volts.
•
Tensão Primária de Distribuição inferior a 69 kV: Quando a carga instalada na
unidade consumidora for superior a 75 kW e a demanda contratada ou estimada pelo
interessado, para o fornecimento, for igual ou inferior a 2.500 kW.
•
Tensão primária de distribuição igual ou superior a 69 kV: Quando a demanda
contratada ou estimada pelo interessado, para o fornecimento, for superior a 2.500
kW.
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Capítulo 7 – Padrão de Entrada
Padrão de entrada é o conjunto de
instalações
medição,
composto
de:
sistema
de
e
outros
condutores
caixa
de
aterramento,
acessórios
indispensáveis para que realize todas as
ligações elétricas.
O padrão de entrada indicado para o seu
imóvel vai depender do tipo de ligação,
que pode ser monofásica, bifásica ou
trifásica, e do local adequado para sua
instalação, que pode ser em poste,
pontalete, muro ou parede.
Com o padrão de entrada correto, você
economiza muito tempo, dinheiro, evita
danos nos eletrodomésticos.
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Através do circuito de distribuição essa energia é transportada do medidor até o
quadro de distribuição, que é chamado usualmete de quadro de luz.
O quadro de distribuição é o centro distribuição de toda rede elétrica residencial ou
comercial. É nele que são encontrados os dispositivos de proteções elétricas.
O quadro de distribuição deve estar localizado em lugar de fácil acesso e o mais
próximo possível do medidor.
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A figura abaixo exemplifica um quadro de energia com ligação monofásica.
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Capítulo 8 – Disjuntores Termoelétricos
Disjuntor é um dispositivo eletromecânico que permite proteger uma determinada
instalação eléctrica contra sobre-intensidades (curto-circuitos ou sobrecargas). Sua
principal característica é a capacidade de poder ser rearmado manualmente quando
estes tipos de defeitos ocorrem, diferindo do fusível, que tem a mesma função, mas
que fica inutilizado depois de proteger a instalação. Assim, o disjuntor interrompe a
corrente em uma instalação elétrica antes que os efeitos térmicos e mecânicos desta
corrente possam se tornar perigosos às próprias instalações. Por esse motivo, ele serve
tanto como dispositivo de manobra como de proteção de circuitos elétricos.
Na figura abaixo podemos seccionar um disjuntor térmico para visualizar sua
arquitetura.
1. Atuador - utilizado para desligar ou resetar manualmente o disjuntor. Também
indica o estado do disjuntor (Ligado/Desligado ou desarmado). A maioria dos
Disjuntores é projetada de forma que desarme mesmo que o atuador seja segurado ou
travado.
2. Mecanismo atuador - une os contatos juntos ou independentes.
3.Contatos - Permitem que a corrente flua quando o disjuntor está ligado e seja
interrompida quando desligado.
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4.Terminais
5.Trip bimetálico
6.Parafuso calibrador - permite que o fabricante ajuste precisamente a corrente de
trip do dispositivo.
7.Solenóide
8.Extintor de arco elétrico
Existem 3 tipos de Disjuntores Termoelétricos:
monopolar
bipolar
tripolar
8.1 – Disjuntor Diferencial Residual (DDR)
Nada mais é que um disjuntor termomagnético acoplado a outro dispositivo, no caso
um disjuntor diferencial residual.
Para que serve?
É um dispositivo que protege os condutores do circuito contra sobrecarga e também as
pessoas contra choques elétricos.
O DDR não substitui um disjuntor, pois ele não protege contra sobrecargas e curto
circuitos. Para estas proteções, devem-se utilizar os disjuntores termoelétricos em
associação.
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8.2 - Instalação do DDR
O DDR deve estar instalado em série com os disjuntores de um quadro de distribuição.
Em geral, ele é colocado depois do disjuntor principal e antes dos disjuntores de
distribuição. Para facilitar a detecção do defeito, aconselha-se proteger cada aparelho
com dispositivo diferencial. Caso isto não seja viável, deve-se separar por grupos que
possuam características semelhantes.
Existem algumas recomendações para a instalação de um DDR, e são elas:
•
Todos os fios do circuito têm que obrigatoriamente passar pelo DDR;
•
O fio terra (proteção) nunca poderá passar pelo interruptor diferencial;
•
O neutro não poderá ser aterrado após ter passado pelo interruptor.
O botão de teste para o DR de 4 pólos está entre os pólos centrais F/F (220V), mas o
DDR funciona normalmente se conectado F/N (127V) nestes pólos.
Temos abaixo alguns exemplos de DDR.
Exemplo de Disjuntor DR
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Exemplo de Disjuntor DR
Associação com Temoelétricos
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Capítulo 9 – Circuitos de Distribuição
O quadro de distribuição pode ser entendido como o “coração” de uma instalação
elétrica, já que distribui a energia elétrica por toda a edificação e acomoda todos os
dispositivos de proteção dos diversos circuitos elétricos.
Veja os itens abaixo para uma melhor compreensão da função de quadro de fusíveis
ou disjuntores.
Qualquer instalação deve ser dividida, de acordo com as necessidades, em vários
circuitos, devendo cada circuito ser concebido de forma a poder ser seccionado sem
risco de alimentação inadvertida, através de outro circuito.
Qualquer instalação deve ser dividida em tantos circuitos quantos forem necessários,
de forma a proporcionar facilidade de inspeção, ensaios e manutenção, bem como a
evitar que, por ocasião de um defeito em um circuito, toda uma área fique desprovida
de alimentação elétrica.
Circuitos de distribuição distintos devem ser previstos para partes das instalações que
necessitem de controle específico, de tal forma que estes circuitos não sejam afetados
pelas falhas de outros (minuterias, sistemas de supervisão predial, etc.).
Em função da ocupação do local e da distribuição de circuitos efetuada, deve-se prever
a possibilidade de ampliações futuras, com a utilização de circuitos terminais futuros.
Tal necessidade deverá se refletir, ainda, na taxa de ocupação dos condutos elétricos e
quadros de distribuição.
Os circuitos terminais devem ser individualizados pela função dos equipamentos de
utilização que alimentam. Em particular devem ser previstos circuitos terminais
distintos para iluminação e tomadas de corrente.
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Em unidades residenciais e acomodações de hotéis e similares, devem ser previstos
circuitos independentes para cada equipamento com corrente superior a 10 A. Nas
instalações alimentadas com duas ou três fases, as cargas devem ser distribuídas entre
as fases, de modo a obter-se o maior equilíbrio possível. Quando houver alimentação
a partir de vários sistemas (subestação, gerador, etc.), o conjunto de circuitos
alimentados por cada sistema constitui uma instalação.
Cada uma delas deve ser claramente diferenciada das outras, observando-se que: um
quadro de distribuição só deve possuir componentes pertencentes a uma única
instalação, com exceção de circuitos de sinalização e comando e de conjuntos de
manobra especialmente projetados para efetuar o intercâmbio das fontes de
alimentação; os condutores fechados só devem conter condutores de uma única
instalação; nos condutos abertos, bem como nas linhas constituídas por cabos fixados
diretamente em paredes ou tetos, podem ser instalados condutores de instalações
diferentes, desde que adequadamente identificados.
As cargas no quadro abaixo "são exemplos para você ter uma ideia". Cada imóvel
necessita de cargas especificas e uma distribuição destas cargas também especifica.
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Capítulo 10 – Circuitos Terminais
Uma instalação elétrica deve ser dividida em circuitos. Por menor que seja a
edificação, as normas prescrevem que devem existir no mínimo dois circuitos
definidos, um deles alimentando as tomadas (pontos de força) e outro as lâmpadas
(pontos de iluminação).
Cada circuito representa um agrupamento de pontos no projeto, contendo uma fiação
comum e partindo de uma ligação única em um mesmo quadro.
Existem dois tipos de circuitos:
- Circuitos Terminais:
Circuitos que partem de um Quadro e agrupam Pontos do projeto. São criados como
parte de um pavimento do projeto, fazendo parte de sua lista de circuitos disponíveis.
Um pavimento pode ter tantos circuitos terminais quanto for desejado pelo usuário.
- Circuitos de Distribuição:
Circuitos que ligam um Quadro a outro. São criados sempre que um Quadro é criado,
fazendo parte deste.
Quando a norma selecionada for a AEA 90364, se faz as seguintes considerações ao
dimensionar um circuito contendo mais de um ponto (ou seja, não é considerado de
uso específico):
Para os circuitos contendo apenas pontos de Luz, se a maior corrente individual no
circuito for inferior a 10 A e a corrente total for inferior a 16 A, classifica o circuito
como de uso geral;
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Para os circuitos contendo pontos de força, se a maior corrente individual no circuito
for inferior a 10 A e a corrente total for inferior a 20 A, classifica o circuito como de uso
geral;
Em todos os demais casos (por exemplo, um circuito de iluminação com corrente total
20 A ou contendo um ponto de corrente 12A), classifica o circuito como de uso
especial.
Dicas:
- A pequena regra geral universal vale aqui também: menos é mais, ou seja, em caso
de dúvida e falta de conhecimento do que fazer com a energia elétrica, é melhor não
fazer nada, não acrescentar nada à rede elétrica, pois o risco de se aumentar o
conteúdo harmônico da energia elétrica é muito maior do que reduzi-lo, sem um
conhecimento detalhado da situação.
- A utilização de uma fiação dedicada e exclusiva, saindo do quadro geral elétrico de
entrada do estabelecimento para os equipamentos de áudio e vídeo é recomendável,
pelo fato de reduzir um pouco a contaminação de harmônicos no sistema de
áudio/vídeo a ser alimentado.
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- Como disjuntores e fusíveis são componentes de proteção utilizados em série com a
rede elétrica, os que tiverem menor impedância, ou seja, os fusíveis, devem ser
empregados nas aplicações de alimentação elétrica para áudio e vídeo. Portanto, em
todos os circuitos destinados ao áudio e vídeo deveremos dar preferência ao emprego
de fusíveis. Isto é muito pertinente, principalmente em estúdios. A razão para isto é
que os elementos interruptores nos fusíveis, normalmente chamados de elos-fusíveis,
possuem impedâncias menores do que a soma da bobina de curto-circuito e das
resistências dos bimetais dos disjuntores.
- A fiação dedicada para a alimentação dos equipamentos deverá empregar fios
sólidos, também chamados de fios rígidos, para a fiação das fases e do neutro e fiação
flexível para o aterramento. Os fios sólidos, em comparação com os cabos flexíveis de
mesma bitola, apresentam um aumento maior da impedância em altas frequências,
devido ao efeito Skin, também chamado de efeito pelicular. Esta característica dos fios
sólidos corrobora na redução do fluxo dos harmônicos pela rede elétrica.
Capítulo 11 – Condutor de Proteção - PE (Terra)
11.1 - O Que é um Aterramento Elétrico?
O termo aterramento se refere à terra propriamente dita ou a uma grande massa que
se utiliza em seu lugar. Quando falamos que algo está "aterrado", queremos dizer
então que, pelo menos, um de seus elementos está propositalmente ligado à terra.
Em geral, os sistemas elétricos não precisam estar ligados à terra para funcionarem e,
de fato, nem todos os sistemas elétricos são aterrados. Mas, nos sistemas elétricos,
quando designamos as tensões, geralmente, elas são referidas à terra. Dessa forma, a
terra representa um ponto de referência (ou um ponto de potencial zero) no qual
todas as outras tensões são referidas. De fato, como um equipamento
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computadorizado se comunica com outros equipamentos, uma tensão de referência
"zero" é crítica para a sua operação apropriada.
A terra, portanto, é uma boa escolha como ponto de referência zero, uma vez que ela
nos circunda em todos os lugares. Quando alguém está de pé em contato com a terra,
seu corpo está aproximadamente no potencial da terra. Se a estrutura metálica de
uma edificação está aterrada, então todos os seus componentes metálicos estão
aproximadamente no potencial de terra.
11.2 - Objetivos do Aterramento
Aterrar o sistema, ou seja, ligar intencionalmente um condutor fase, ou, o que é mais
comum, o neutro à terra, tem por objetivo controlar a tensão em relação à terra
dentro de limites previsíveis. Esse aterramento também fornece um caminho para a
circulação de corrente que irá permitir a detecção de uma ligação indesejada entre os
condutores vivos e a terra. Isso provocará a operação de dispositivos automáticos que
removerão a tensão nesses condutores.
O controle dessas tensões em relação à terra limita o esforço de tensão na isolação dos
condutores, diminui as interferências eletromagnéticas e permite a redução dos
perigos de choque para as pessoas que poderiam entrar em contato com os
condutores vivos.
O primeiro objetivo do aterramento dos sistemas elétricos é proteger as pessoas e o
patrimônio contra uma falta (curto-circuito) na instalação. Em termos simples, se uma
das três fases de um sistema não aterrado entrar em contato com a terra,
intencionalmente ou não, nada acontece. Nenhum disjuntor desliga o circuito,
nenhum equipamento para de funcionar. Os sistemas não aterrados foram muito
populares nas instalações industriais na primeira metade do século 20, precisamente
porque as cargas acionadas por motores, que eram muito comuns na época, não
parariam simplesmente por causa de um curto-circuito fase-terra.
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No entanto, uma consequência desse tipo de sistema é que é possível energizar a
carcaça metálica de um equipamento com um potencial mais elevado do que o da
terra, colocando as pessoas que tocarem o equipamento e um componente aterrado
da estrutura simultaneamente, em condições de choque.
O segundo objetivo de um sistema de aterramento é oferecer um caminho seguro,
controlado e de baixa impedância em direção à terra para as correntes induzidas por
descargas atmosféricas.
11.3 - Funções Básicas
11.3.1 - Segurança pessoal
A conexão dos equipamentos elétricos ao sistema de aterramento deve permitir que,
caso ocorra uma falha na isolação dos equipamentos, a corrente de falta passe através
do condutor de aterramento ao invés de percorrer o corpo de uma pessoa que
eventualmente esteja tocando o equipamento.
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11.3.2 - Desligamento automático
O sistema de aterramento deve oferecer um percurso de baixa impedância de retorno
para a terra da corrente de falta, permitindo, assim, que haja a operação automática,
rápida e segura do sistema de proteção.
11.3.3 - Controle de Tensões
O aterramento permite um controle das tensões desenvolvidas no solo (passo, toque e
transferida) quando um curto-circuito fase-terra retorna pela terra para a fonte
próxima ou quando da ocorrência de uma descarga atmosférica no local.
11.3.4 - Transitórios
O sistema de aterramento estabiliza a tensão durante transitórios no sistema elétrico
provocados por faltas para a terra, chaveamentos, etc, de tal forma que não apareçam
sobretensões perigosas durante esses períodos que possam provocar a ruptura da
isolação dos equipamentos elétricos.
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11.3.5 - Cargas Estáticas
O aterramento deve escoar cargas estáticas acumuladas em estruturas, suportes e
carcaças dos equipamentos em geral.
11.4 - Ligação a Terra
O sistema elétrico de uma aeronave em vôo possui um terminal de aterramento,
condutores de aterramento, etc., sem, no entanto, haver "terra" no local. Para uma
pessoa trabalhando no décimo andar de um edifício que possua a sua estrutura
metálica aterrada, qual é o valor do potencial da terra (no nível do solo) não tem o
menor significado. Se ela for transportada para o térreo, onde o piso tem contato
direto com o solo, então a terra se torna a sua referência mais apropriada para a qual
uma tensão de toque ou de passo deve ser referenciada.
Dessa forma, o terra de referência a ser utilizado para expressar as intensidades da
tensão pode ser, às vezes, a terra mas, em outros casos, pode ser um condutor
metálico de aterramento. Em certas ocasiões, o potencial de terra pode ser muito
diferente daquele do condutor de aterramento. Sendo assim, é muito importante que
as tensões de toque e passo sejam expressas em relação ao terra de referência mais
apropriado.
A terra em si é um condutor elétrico muito ruim, cuja resistividade é da ordem de um
bilhão de vezes maior do que a de um condutor de cobre. A resistência de aterramento
pode ser imaginada como sendo a soma de várias resistências em série, cada uma
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relativa a uma camada cilíndrica de terra. Na prática, metade da resistência total de
aterramento concentra-se na vizinhança imediata (15cm) do eletrodo de aterramento.
Imagine uma resistência de aterramento de 25 Ω, e uma corrente de 1000A fluindo por
ela. Temos então, entre o ponto de injeção da corrente no solo e 15cm dela uma
diferença de potencial de 12500V (25 Ω/2 x 1000A). Uma pessoa em pé nessa região,
estará submetida a essa tensão de passo (figura). A colocação de uma malha metálica
aterrada nessa região, à qual estejam ligadas todas as carcaças metálicas, assegurará
uma equipotencialidade e afastará a possibilidade da ocorrência de uma tensão de
passo (ou de toque) perigosa.
O objetivo mais amplo de um sistema de aterramento é o de se obter, o mais
possível,
uma
condição
de
diferença
de
potencial
zero
(chamada
de
equipotencialidade) entre os condutores de proteção dos equipamentos, as carcaças
dos equipamentos, os condutos metálicos e todas as demais massas condutoras da
edificação, incluindo as suas ferragens estruturais e tubulações metálicas. Para
qualquer pessoa dentro da edificação, mesmo se houver um aumento do potencial dos
elementos mencionados em relação ao potencial de terra, não haverá o risco de
choque elétrico, uma vez que todos os elementos estarão referidos ao mesmo
potencial.
Os condutores de aterramento devem ser instalados próximos aos condutores vivos
dos circuitos e não devem ser percorridos por correntes de carga normais da
instalação.
Com isso, eles irão manter a diferença de potencial zero desejada entre os diversos
equipamentos. Apenas quando da ocorrência de uma falta é que irá circular uma
corrente pelos condutores de aterramento, ocasião em que serão observadas
diferenças de potencial no sistema.
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11.5 - Tipos de Eletrodos
11.5.1 - Eletrodos Existentes (Naturais)
Prédios com estruturas metálicas são normalmente fixados por meio de longos
parafusos a seus pés nas fundações de concreto. Esses parafusos engastados no
concreto servem como eletrodos, enquanto que a estrutura metálica funciona como
condutor de aterramento.
Na utilização desse sistema, deve-se assegurar que haja uma perfeita continuidade
entre todas as partes metálicas (verifica-se a resistência de aterramento).
Também deve ser realizada a ligação equipotencial entre as partes metálicas que,
eventualmente, possam estar desconectadas da estrutura principal;
11.5.2 - Eletrodos Fabricados
Normalmente são hastes de aterramento. Quando o solo permite, geralmente, é mais
satisfatório o uso de poucas hastes profundas do que muitas hastes curtas;
11.5.3 - Eletrodos Encapsulados em Concreto
O concreto em contato com o solo é um meio semicondutor com resistividade da
ordem de 3000 Ωcm a 20 °C, muito melhor do que o solo propriamente dito.
Dessa
forma, a utilização dos próprios ferros da armadura da edificação, colocados no
interior do concreto das fundações, representa uma solução pronta e de ótimos
resultados.
Qualquer que seja o tipo de fundação, deve-se assegurar a interligação entre os ferros
das diversas sapatas, formando assim um anel. Esse interligação pode ser feita com o
próprio ferro da estrutura, embutido em concreto ou por meio do uso de cabo cobre.
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Instalação Elétrica sem Segredos
A resistência de aterramento total obtida com o uso da ferragem da estrutura ligada
em anel é muito baixa, geralmente menor do que 1 Ω e, frequentemente, ao redor de
0,25 Ω.
Observe-se que apenas os ferros da periferia da edificação são efetivos, sendo muito
pequena a contribuição da estrutura interna.
11.6 - Outros Eletrodos
Quando o terreno é muito rochoso ou arenoso, o solo tende a ser muito seco e de alta
resistividade. Caso não seja viável o uso das fundações como eletrodo de aterramento,
fitas
metálicas
ou
cabos
enterrados
são
soluções
adequadas
técnica
e
economicamente. A profundidade de instalação desses eletrodos, assim como as suas
dimensões, influenciam muito pouco na resistência de aterramento final.
11.7 - Proteção Contra Choques Elétricos
Quando se fala em proteger as pessoas contra choques elétricos, deve-se lembrar que
o perigo está presente quando o corpo da pessoa está sendo percorrido por uma
corrente elétrica superior a um dado valor por um tempo maior do que o suportável.
Como a questão é limitar (ou eliminar) a corrente que atravessa o corpo ou permitir
que ela circule apenas durante um tempo determinado, temos que agir sobre essas
duas variáveis para enfrentar o problema do choque. Para tanto, há algumas maneiras
possíveis de prover essa proteção:
Se a pessoa estiver isolada da fonte, não haverá como circular corrente pelo seu corpo.
Ela poderá estar calçando botas e luvas isolantes, porém essa não é uma situação
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habitual, possível de ser garantida durante muitas horas do dia. Por outro lado, se a
pessoa, mesmo descalça e sem luvas, estiver posicionada sobre um piso e junto a
paredes isolantes, não haverá caminho de circulação da corrente e ela estará
protegida. A NBR 5410/97 considera pisos e paredes isolantes quando sua resistência
for superior a 50k Ω. De fato, conforme a figura 14, uma pessoa de resistência mão-pé
da ordem de 1k Ω em série com um piso de 50k Ω, submetida a uma tensão fase-terra
de 127V, será percorrida por uma corrente elétrica de aproximadamente 127V / 51 k
Ω= 2,5 mA.
Esse valor é insuficiente para causar problemas para a pessoa. Infelizmente, a enorme
maioria dos pisos e paredes que nos cerca não é isolante (R > 50k Ω), o que limita esse
tipo de proteção apenas a lugares especialmente construídos para tal finalidade.
11.8 - Projeto de Aterramento Moderno, Eficiente e Integrado.
Resumindo tudo o que foi exposto, podemos verificar que um projeto de aterramento
que satisfaça às exigências atuais de funcionalidade e atenda às normas em vigor deve
possuir as seguintes características:
•
Utilização da ferragem da estrutura, interligada em anel por um condutor de
cobre nu, como eletrodo de aterramento;
•
Presença do TAP no quadro geral de baixa tensão, interligado ao anel enterrado
por meio de um cabo de cobre isolado;
•
Ligações, por meio de cabos de cobre nus ou isolados, de todos os elementos
metálicos não energizados que entram na edificação, tais como tubulações de água,
esgoto, etc, até o TAP. Essas ligações devem ser radiais, as mais curtas possíveis;
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•
Utilização de protetores contra sobretensões na entrada instalação, seja na
linha de força, na linha de telefonia, de sinal etc. Os terminais de terra desses
protetores devem ser ligados ao TAP por meio de cabos de cobre isolados;
•
Ligação dos terminais de terra dos protetores de sobretensão instalados juntos
aos aparelhos eletrônicos no interior da instalação, através dos condutores de
proteção dos circuitos terminais até o TAP;
•
Ligação de todos os terminais de terra dos equipamentos da instalação elétrica
(Chuveiros elétricos, torneiras elétricas, aquecedores, motores, etc), através dos
condutores de proteção dos circuitos terminais até o TAP;
•
Ligação das malhas de aterramento dos equipamentos eletrônicos sensíveis ao
TAP através de condutores de equipotencialidade os mais curtos e retos possível. Caso
não se utilize a malha e sim o sistema de ponto único, ligar os condutores de proteção
ao TAP de forma radial e a mais curta possível;
•
Ligar todos os condutores de equipotencialidade da instalação ao TAP do modo
mais curto e reto possível.
Capítulo 12 – Dimensionamento de Carga
Para determinar a carga de uma instalação elétrica residencial, deve-se somar todas as
cargas elétricas previstas para: as tomadas de uso geral, a potência das lâmpadas e dos
demais equipamentos elétricos.
Norma vigente da ABNT, a NBR 5410/97 "Instalações Elétricas de Baixa Tensão"
determina que a previsão de cargas em VA, dos equipamentos deverão ser de acordo
com as seguintes prescrições a seguir.
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12.1 - Tomadas de Uso Geral
•
Em banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias:
para as 3 (três) primeiras tomadas, a carga mínima por tomada a ser considerada,
deverá ser de 600 VA. A partir da quarta tomada (se existir), deverá ser considerada a
carga mínima de 100 VA para cada tomada.
IMPORTANTE:
A determinação da carga deverá ser feita, considerando cada um desses cômodos
separadamente;
•
Em subsolos, garagens, sótão, varandas: deverá ser prevista no mínimo uma
tomada de 1.000 VA;
•
Nos demais cômodos ou dependências, no mínimo 100 VA por tomada.
12.2 - Tomadas de Uso Específico
•
Considerar a carga do equipamento elétrico a ser ligado, fornecida pelo
Fabricante; ou então, calcular a carga a partir da tensão nominal, da corrente nominal
e do fator de potência do equipamento elétrico.
12.3 - Iluminação
A iluminação adequada deve ser calculada de acordo com a Norma vigente NBR
5413/92 "Iluminação de Interiores", da ABNT. Entretanto a Norma NBR 5410/97
estabelece como alternativa que para determinar as cargas de iluminação em unidades
consumidoras residenciais, poderão ser adotados os seguintes critérios:
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Instalação Elétrica sem Segredos
•
Em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m2 deve ser
prevista uma carga mínima de 100 VA;
•
Em cômodos ou dependências com área superior a 6 m2 deve ser prevista uma
carga mínima de 100 VA para os primeiros 6 m2, acrescidas de 60 VA para cada
aumento de 4 m2.
IMPORTANTE:
Os valores apurados correspondem à potência destinada a iluminação para o efeito de
dimensionamento dos circuitos elétricos e não necessariamente à potência nominal
das lâmpadas.
Exemplo:
Qual a carga de iluminação incandescente a ser instalada numa sala de 3,5 m de
largura e 4 m de comprimento?
•A área da sala: 3,5 m x 4 m = 14 m2
• Carga para a Iluminação:
• Para os primeiros 6 m2: 100 VA. Para os outros 8 m2: 60 VA + 60 VA;
• A Carga total será: 100 VA + 60 VA + 60 VA = 220 VA
A Tabela a seguir fornece os dados para calcular, de uma maneira prática, a carga de
iluminação incandescente para cômodos, com área variando de 6 a 30 m2.
ÁREA DO CÔMODO
Até 6
De 6,1 a 10
De 10,1 a
De 14,1 a
De 18,1 a
De 22,1 a
De 26,1 a
14
18
22
26
30
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CARGA DE ILUMINAÇÃO
100
160
220
280
340
400
460
70
Instalação Elétrica sem Segredos
12.4 - Número Mínimo de Tomadas por Cômodo
Cada cômodo de uma residência deverá ter tantas tomadas, quantos forem os
parelhos elétricos a serem instalados/ligados dentro do mesmo. Uma sala de estar, por
exemplo, deve ter tomadas de uso geral individuais: o televisor, os aparelhos de som,
vídeo, abajures, aspirador de pó, etc.
A Norma vigente, a NBR 5410/97 determina as seguintes quantidades mínimas de
Tomadas de Uso Geral em uma residência:
•
1 tomada por cômodo para área igual ou menor do que 6m2;
•
1 tomada para cada 5 m, ou fração de perímetro, para áreas maiores que 6 m2;
•
1 tomada para cada 3,5 m ou fração de perímetro para copas, cozinhas, copas-
cozinhas, áreas de serviço, lavanderias, sendo que acima de cada bancada de 30 cm ou
maior, deve ser prevista pelo menos uma tomada;
•
1 tomada em sub-solos, sótãos, garagens e varandas;
•
1 tomada junto ao lavatório, em banheiros.
NOTA:
O perímetro de um cômodo, é calculado somando o comprimento de cada lado deste
cômodo. Exemplo: A sala referenciada é de 3,5 m de largura e 4 m de comprimento,
em o seguinte perímetro: 2 x 3,5 m + 2 x 4 m = 15 m
12.5 - Divisão de Circuitos Elétricos
A Norma vigente, a NBR 5410/97 - "Instalações Elétricas de Baixa Tensão", determina
que sejam separados os circuitos elétricos de Tomadas de Uso Geral e o de Iluminação.
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Instalação Elétrica sem Segredos
Deverá ser previsto u m circuito elétrico, também separado, para cada equipamento
elétrico de corrente nominal superior a 10 A (1.270 VA em 127 V), como os chuveiros
elétricos, fornos elétricos, fornos de micro-ondas, etc.
É importante que uma instalação elétrica seja dividida em circuitos elétricos parciais
para facilitar: a inspeção, a manutenção, a proteção será melhor dimensionada, reduz
as quedas de tensão e aumenta a segurança.
Se na residência tiver um só circuito para toda a instalação elétrica, o disjuntor deverá
ser de grande capacidade de interrupção de corrente, sendo que, um pequeno curtocircuito poderá não ser percebido por ele.
Entretanto, se na residência tiver diversos circuitos e com vários disjuntores de
capacidade de interrupção de corrente menores e dimensionados adequadamente,
aquele pequeno curto-circuito poderá ser percebido pelo Disjuntor do circuito em
questão, que o desligará. Com isso somente o circuito onde estiver ocorrendo um
curto-circuito ficará desligado (desenergizado).
Cada circuito elétrico deve ser concebido de forma que possa ser seccionado sem risco
de realimentação inadvertida, através de outro circuito.
IMPORTANTE:
Norma NBR 5410/97 determina que o condutor Neutro deverá ser único para cada
circuito elétrico, isto é, cada circuito elétrico deverá ter o seu próprio condutor Neutro.
Este condutor só poderá ser seccionado, quando for recomendado por esta Norma
(NBR 5410/97).
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Instalação Elétrica sem Segredos
12.6 - Interruptores e Tomadas de Uso Geral
Existem diversos tipos de Interruptores e Tomadas de Uso Geral, sendo que cada um, é
adequado para uma determinada utilização. Sempre devem ser consultados os
catálogos de fabricantes com o objetivo de identificar, quais os dispositivos mais
apropriados para cada situação.
Os Interruptores podem ser simples, duplos, triplos, intermediários, paralelos,
bipolares, "dimmers", pulsadores, etc, sendo que cada um é próprio para ser usado
em uma determinada função específica. Uns tipos proporcionam mais conforto e
segurança, economia de energia do que os outros. Os "dimmers" são interruptores
que, através de um circuito (geralmente eletrônico), variam a intensidade luminosa da
lâmpada instalada em seu circuito, podendo proporcionar economia de energia
elétrica.
Existem interruptores tipo "dimmer" nos modelos de interruptor simples e interruptor
paralelo.
A instalação do "dimmer" é feita do mesmo modo que a do interruptor
correspondente.
NOTA:
Para as lâmpadas incandescentes e fluorescentes tubulares, existe um tipo de
"dimmer" específico.
As Tomadas de Uso Geral, recomendadas são as de 2P + TU, para conter os
condutores Fase, Neutro e o de Proteção (PE ou fio terra). Essas Tomadas de 3 pólos
apresentam disposições e tipos de pólos diferentes para cada encaixe de plugues.
Também existem as Tomadas de 2 pólos.
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Instalação Elétrica sem Segredos
Os Interruptores e Tomadas de Uso Geral para serem utilizados em instalações
elétricas residenciais, são feitos para suportar com segurança, uma determinada
corrente e tensão, máximas. As correntes elétricas máximas para as Tomadas,
geralmente são de 10, 15 ou 20 A. A tensão elétrica, normalmente é de 250 V.
O significado dos dados técnicos dos dispositivos projetados para suportar uma
corrente elétrica máxima de 10 A e uma tensão elétrica de 250 V, é o seguinte:
•
Em termos de corrente elétrica: não ligar uma carga em 127 V, maior do que
1.270 VA (10 A x 127 V).
•
Em termos de tensão elétrica: não ligar esses dispositivos em um o circuito
elétrico, quando a tensão elétrica for maior do que 250 Volts.
Outros dispositivos para o uso em instalações elétricas residenciais, geralmente são
projetados para capacidades diferentes, como por exemplo: os "dimmers" carga de 40
VA a 300 VA em 127 V. Em 220V de 60 VA a 500 VA. Os pulsadores corrente de 2 A em
250 V.
OBSERVAÇÃO:
Existem diversos dispositivos com valores de carga diferentes (menores ou maiores)
dos mencionados anteriormente. Por isso, sempre deve ser consultado os catálogos
dos fabricantes de dispositivos, para se certificar para qual a corrente e tensão,
máximas, foi projetado o dispositivo para funcionar.
12.7 - Conformidade dos Interruptores e Tomadas
É importante que todo produto esteja em conformidade com as normas vigentes da
ABNT. Para exemplificar, serão relacionados alguns testes que um interruptor tem que
se submeter para comprovar que está dentro de norma da ABNT e receber a marca de
Curso On-line - Ago/2012
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Instalação Elétrica sem Segredos
conformidade do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade
Industrial - INMETRO. Para os Interruptores a Norma NBR 6527 e para as Tomadas de
Uso Geral a NBR 6147.
•
Os organizadores que irão conhecer a fábrica, analisam as máquinas,
laboratórios e a equipe técnica. Após aprovarem tudo, iniciam as provas nos produtos.
•
Isolamento e rigidez dielétrica: o interruptor tem que resistir a 2.000 V, sem
deixar passar corrente de fuga, com resistência superior a mínima aceitável, que é de 5
Megaohms.
•
Elevação de temperatura: ligam um condutor apertando um pouco o parafuso
do borne do interruptor, durante 1 hora, passando 35% da corrente nominal e o
interruptor não pode aquecer mais de 45 ºC.
•
Sobrecorrente e durabilidade: primeiro o interruptor tem que resistir a 200
mudanças de posição, ou seja, 100 "liga-desliga" com tensão 10% e corrente 25%
superior a nominal, além de um fator de potência extremamente desfavorável (0,3).
Segundo, o interruptor passa por mais de 40 mil mudanças de posição, com corrente e
tensão nominal, ou seja, 250 V e 10 A.
•
Resistência mecânica: recebe o impacto de um martelo com 150 gramas a uma
altura de 10 cm, e o produto não pode apresentar rachadura por onde pudesse ter
acesso as partes energizadas do produto.
•
Resistência ao calor: o produto é colocado em uma estufa a 100 ºC, sem
umidade, durante uma hora e não pode apresentar deformações.
•
Prova de resistência ao calor anormal ou fogo: um fio incandescente a 850 ºC
que provoca fogo é colocado sobre o produto e embaixo deste produto é colocado um
papel de seda a uma altura de 20 cm. Retira-se o fio em menos de 30 segundos e o
papel de seda não deve inflamar com o gotejamento.
Como pode ser observado, o interruptor terá que resistir a 40 mil mudanças de
posição (manobras), com tensão e corrente nominal, bornes enclausurados, evitando
contatos acidentais e a resistência a impactos.
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Instalação Elétrica sem Segredos
Tomadas de Uso Geral - 10 mil mudanças de posição (inserção e retirada do plugue),
bornes enclausurados, evitando contatos acidentais, resistência a impactos.
Plugues monoblocos - 10 mil mudanças de posição (inserção e retirada da tomada),
prensa-cabo que não permite que o cabo solte quando puxado.
NOTA:
Todo componente de uma instalação elétrica, tem que obedecer uma ou mais Normas
da ABNT. É importante identificá-las e conhecê-las.
12.8 - Esquema de Ligação Elétrica de Interruptor e Tomada
A seguir apresenta-se esquema de ligações elétricas de interruptores e tomadas de uso
geral:
Observação: O condutor Neutro deve ser sempre ligado em um ponto (ou polo) do
Receptáculo (ou porta-lâmpada) da luminária e o Condutor Fase em um ponto
Interruptor. O Condutor Retorno sai do outro ponto do Interruptor, indo até ao outro
ponto Receptáculo, completando assim, o circuito elétrico.
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Instalação Elétrica sem Segredos
12.9 - Tomada e interruptor na mesma caixa
Observação:
Apesar da Tomada e do Interruptor estarem na mesma caixa, os circuitos elétricos
devem ser distintos. Nas Tomadas, além da seção mínima dos condutores ser de 2,5
m2 e das cores de Isolação serem diferentes deve-se ligar o Condutor Fase, o Condutor
Neutro e o Condutor de Proteção (PE).
A seguir, serão feitos comentários sobre as Tomadas de Uso Geral que ainda não estão
em de acordo com a NBR 14136. Geralmente as Tomadas de Uso Geral, existentes,
têm orifícios "redondos" junto com orifícios "chatos".
Os orifícios "chatos" de encaixe na Tomada de 3 pólos (2P + T), são diferentes entre si.
O plugue do aparelho elétrico, só é encaixado em uma determinada posição, o que dá
mais segurança.
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Instalação Elétrica sem Segredos
É importante salientar que na Tomada de 3 (três) pólos, os fios do circuito de tomadas
da instalação elétrica, devem ser ligados desta forma:
•
Condutor Fase - Deve ser ligado ao lado direito da Tomada. Esse pólo é do tipo
"chato" e menos largo do que o do Neutro.
•
Condutor Neutro - Deve ser ligado do lado esquerdo da Tomada, onde
geralmente poderá estar escrito a letra "W". Esse pólo do tipo "chato", é mais largo do
que o da Fase.
Atenção: Por uma Norma americana, o condutor Neutro deverá ser identificado pela
cor branca ("White", daí a identificação pela letra "W"). Os aparelhos elétricos de
procedência americana, um dos fios de ligação do aparelho, o de lista branca, está no
mesmo lado desse pino "chato" mais largo.
•
Condutor de Proteção (PE) - Deve ser ligado na parte inferior da Tomada, onde
geralmente está escrito a letra "G" (do inglês "Ground", que significa aterramento).
Também está mostrado o símbolo do aterramento.
Observação:
Essas tomadas não permitem que um pino do condutor Fase, entre no local onde é
destinado para o condutor de Proteção (PE), por exemplo.
Será apresentado a seguir, o esquema elétrico da seguinte situação: considerando o
cômodo de um quarto, que tem o interruptor ao lado da porta com uma tomada
abaixo dele (a 30 cm do piso) e uma tomada em outra parede.
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Instalação Elétrica sem Segredos
Capítulo 13 – Controles de Iluminação
13.1 – Interruptores
O interruptor é o equipamento mais simples e conhecido dos controles de iluminação.
O acionamento, a rigor é manual e local, promovendo o ligar e desligar os circuitos.
Seu princípio de funcionamento consiste em interromper o fornecimento de energia às
lâmpadas “cortando” a fase de alimentação.
Diagrama de instalação Interruptor Simples – Lighting Now
Os interruptores podem ser Simples, Duplos, Triplos e por último os modulares que
você pode configurar a quantidade de acionamentos que precisar.
Os interruptores paralelos, mais conhecidos como “tri way”, são muito utilizados em
escadas, salas e corredores, onde existe a necessidade de comandar o mesmo ponto
de luz por dois interruptores distintos.
Exemplo do uso de um Interruptor Paralelo – Elétrica.info
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Instalação Elétrica sem Segredos
A seguir, apresentamos o diagrama elétrico da instalação de um interruptor paralelo.
Diagrama de instalação Interruptor Paralelo – Lighting Now
Quando existir a necessidade de comandar o mesmo ponto de luz por três
interruptores distintos, utilizamos um interruptor intermediário, sistema conhecido
como “four way”.
Interruptor Paralelo com 1 intermediário – Pial Legrand
O interruptor intermediário funciona como um “X” comutando 4 pontos da seguinte
forma:
Comutação do Interruptor Intermediário – Lighting Now
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Instalação Elétrica sem Segredos
A seguir, apresentamos o diagrama elétrico da instalação de um interruptor
intermediário.
Diagrama de instalação Interruptor Paralelo + Intermediário – Lighting Now
Em ainda existindo a necessidade de comandar o mesmo ponto de luz por mais de três
interruptores distintos, utilizamos interruptores intermediários ao longo do circuito.
Interruptores Intermediários – Pial Legrand
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Instalação Elétrica sem Segredos
13.2
– Minuterias
A minuteria é um dispositivo elétrico que, quando acionado, permite manter acesas as
lâmpadas de um ambiente, por um período definido de tempo.
Esse sistema pode ser instalado de forma coletiva, quando o seu
acionamento, através de um pulsador, liga as luzes da escada de
todos os do andares, por exemplo, ou de forma individual, onde seu
acionamento apenas acende somente o andar específico. Este
segundo modelo do ponto de vista da economia de energia é mais
racional, porém tem um custo inicial maior, pois precisamos de uma
minuteria a cada pavimento.
As minuterias ainda têm uma grande utilização, mas foram amplamente aplicadas na
década de 80 quando surgiram como um forte diferencial no consumo de energia dos
edifícios residenciais.
13.3 – Sensores de Presença
O termo sensor de presença é um tanto quanto mal empregado no
mercado, pois o que se convenciona a chamar de “Sensor de
Presença” nada mais é que um sensor de movimento. Se um
indivíduo adentra a um ambiente com este tipo de sensor, a
iluminação se acende e permanece acesa por um determinado
tempo mínimo ou enquanto o sensor continue percebendo
movimentação. Experimente ficar parado neste ambiente. Embora
você esteja “presente”, a iluminação vai se apagar e só acenderá
novamente se você se mexer.
Curso On-line - Ago/2012
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Instalação Elétrica sem Segredos
Basicamente existem dois tipos sensores no mercado e utilizam Infra-Vermelho ou
ultrassom para detectar os movimentos.
Os sensores vieram substituindo em grande escala as minuterias, pois são
infinitamente mais baratos quando pensamos em controlar de forma individual cada
lance de escada, hall ou corredores e não necessitam de serem acionados para colocálos em funcionamento.
Existem sensores verdadeiramente de presença que trabalham com sistemas térmicos,
identificando a presença de um indivíduo pela sua temperatura corpórea, ativando e
mantendo aceso a ambiente enquanto houver presença “térmica” no espaço. Estes
sensores são bem mais caros devido à tecnologia que utilizam.
13.4 – Células Fotoelétricas
Este tipo de equipamento é muito utilizado em áreas externas para o
acendimento da iluminação de uso comum em condomínios e em
iluminação pública, sendo ativado pela de luz natural. Ao final do
entardecer, pela falta de luz natural percebida por este sensor, o
mesmo aciona a iluminação artificial para que o espaço em questão
fique iluminado no período noturno e quando o dia amanhece, com
a percepção da luz natural, desliga a iluminação. Normalmente estes
equipamentos têm ajuste de intensidade para calibrar a quantidade
de luz natural necessária para o seu arme e desarme. As fotocélulas
são bem conhecidas, de fácil instalação e baixo custo.
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Instalação Elétrica sem Segredos
13.5 – Dimmers
Dimmers são equipamentos que permitem variar a intensidade do
fluxo luminoso de uma lâmpada ou conjunto de lâmpadas, de acordo
com sua potência. Com o dimmer, podemos excursionar de 0 a 100%
a intensidade da iluminação, ajustando-a para cada finalidade e com
isso reduzindo o consumo de energia e aumentando a vida útil das
lâmpadas.
Nota 1: As lâmpadas incandescente ligadas diretamente à rede podem ser facilmente
dimerizadas, mas cuidado com lâmpadas que utilizam equipamentos auxiliares como:
reatores, transformadores ou drivers. Para dimerizar estes tipos de lâmpadas, os seus
respectivos equipamentos auxiliares precisam der dimerizáveis.
Nota 2: A rigor, lâmpadas fluorescente compactas não podem ser dimerizadas, pois o
reator que está incorporado na sua base não é dimerizavel.
Nota 3: Dicróicas em 12 Vac utilizam transformadores eletromagnéticos ou eletrônicos
para baixar a tensão da rede de 127 – 220Vac para os 12 volts necessários ao seu
funcionamento. Para dimerizar este tipo de lâmpada utilize o transformador
eletromagnético comum ou o transformador eletrônico dimerizável.
13.6 – Controles Remotos
Os controles remotos para iluminação funcionam com os outros
controles que utilizamos nas TVs, DVDs, etc. Podemos acionar a
iluminação sentados no sofá ou deitados na cama. Alguns modelos
de mercado permitem a dimerização.
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Instalação Elétrica sem Segredos
Capítulo 14 – Iluminação
14.1 – Fontes de Luz Artificial
A primeira fonte de luz artificial que temos registro é o fogo. Depois vieram as
lâmpadas incandescentes. Nesta evolução, que não para, estamos vivendo a revolução
dos LEDs e criamos este tópico (fontes de luz artificial) justamente para separar os
LEDs das lâmpadas. Devemos explicar que, assim como existem lâmpadas de
filamento, existem também lâmpadas de LEDs, ou seja, utilizam a tecnologia de LEDs
para gerar a LUZ, portanto LED é uma fonte de luz e não uma lâmpada.
14.1.1 – Tipos de Lâmpadas
14.1.1.1 – Lâmpadas Incandescentes
- Lâmpada Incandescente Comum
As lâmpadas incandescentes comuns simbolizam uma das mais antigas e familiares
fontes de luz artificial. Sua luz é gerada pelo aquecimento e consequente
enrubescimento de um filamento de tungstênio quando uma corrente elétrica passa
por ele. Este filamento se desgasta com o tempo e se rompe provocando a sua
“queima” e o que diminui seu desgaste prematuro é um gás inerte ou vácuo no
interior do bulbo de vidro. Estas lâmpadas têm temperatura de cor quente, de
aproximadamente 2700°K e cor amarelada. O índice de reprodução de cores chega
bem próximo aos 100 e podem ser facilmente dimerizadas. A eficiência energética e
baixíssima, pois apenas 10% da energia consumida se transformada em luz e o
restante em calor.
Por sua excelente reprodução de cores e baixo custo de aquisição, ainda é
amplamente utilizada, principalmente em instalações residenciais, mas já existem
Curso On-line - Ago/2012
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Instalação Elétrica sem Segredos
campanhas e processos para sua extinção ou banimento devido a sua péssima
eficiência energética.
Lâmpada Cristal
Lâmpada Leitosa Bolinha
Lâmpada Refletora
- Lâmpada Halógena
Estas lâmpadas possuem gases halógenos no seu interior que, quando combinados
com o filamento de tungstênio incandescente, promovem algumas vantagens, em
comparação as incandescentes comuns: Luz mais brilhante e uniforme, maior
eficiência energética que (entre 15 e 25 lm/W), vida útil mais longa (2000 a 4000
horas) e menores dimensões.
A vida útil mais longa é conseguida pelo ciclo regenerativo do halogênio que deposita
novamente sobre o filamento, as partículas de tungstênio que foram desprendidas
pelo aquecimento.
As primeiras gerações das lâmpadas halógenas tiveram sua aplicação mais restrita no
uso em faróis de automóveis e projetores. Hoje pela enorme variedade de lâmpadas
halógenas disponíveis no mercado suas aplicações são inúmeras.
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Instalação Elétrica sem Segredos
Halógena Palito
Halógena Bi-pino
AR 70
Par 20
Cápsula Fosca e Cristal
Par 38
- Lâmpada Halógena Dicróica
O termo “dicróico” vem do refletor, ou seja, a lâmpada halógena associada ao refletor
dicróico, conhecida vulgarmente como “lâmpada dicróica”. Com as mesmas vantagens
das halógenas normais, as dicróicas possuem um refletor multifacetado que transmite
para trás da lâmpada, cerca de 60% da radiação infravermelha emitida (calor) e
permite um foco de luz direcionado e mais “frio. Esta vantagem a tornou a “menina
dos olhos” das iluminações de destaque (quadros, vitrines, objetos, etc.). Existem
vários tipos de lâmpadas com refletores dicróicos e com característica completamente
diferentes: soquetes, abertura de fachos, temperatura de cor, tensão de alimentação,
etc. Todas podem ser dimerizadas, característica comum a tecnologia incandescente.
Lâmpada Dicróica MR 16
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Instalação Elétrica sem Segredos
14.1.1.2 – Lâmpadas de Descarga
A luz de uma lâmpada de descarga não e produzida pelo aquecimento de um
filamento, mas pela excitação de um gás (um vapor de metal ou uma mistura de
diversos gases e vapores) dentro de um tubo de descarga.
- Lâmpadas Fluorescentes
As lâmpadas fluorescentes consistem de um bulbo cilíndrico de vidro, tendo em seu
interior vapor de mercúrio ou argônio a baixa pressão e as paredes internas do tubo
são recoberta por fósforo. Espirais de tungstênio, revestidas com uma substância
emissora de elétrons, formam os eletrodos em cada uma das extremidades do tubo.
Quando uma diferença de potencial elétrico é aplicada, os elétrons passam de um
eletrodo para o outro, criando um fluxo de corrente denominado de arco voltaico ou
descarga elétrica. Esses elétrons chocam-se com os átomos de argônio, os quais, por
sua vez, emitem mais elétrons. Os elétrons chocam-se com os átomos do vapor de
mercúrio e os energizam, causando a emissão de radiação ultravioleta (UV). Quando os
raios ultravioleta atingem a camada fosforosa, que reveste a parede do tubo, ocorre a
fluorescência, emitindo radiação eletromagnética na região do visível.
Esquema de funcionamento das lâmpadas. Durão Jr.
As lâmpadas fluorescentes dependem de um equipamento auxiliar para o seu
funcionamento: Os reatores.
Curso On-line - Ago/2012
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Instalação Elétrica sem Segredos
Os reatores servem para limitar a corrente e adequar as tensões para o perfeito
funcionamento das lâmpadas. Os tipos de reatores encontrados no mercado são:
eletromagnéticos e eletrônicos.
A correta aplicação dos reatores garante um melhor desempenho para os projetos
elétrico e luminotécnico, contribuindo diretamente para a manutenção do fluxo
luminoso e a vida útil da lâmpada.
Nota: Para dimerizar uma lâmpada fluorescente é preciso que seu reator seja
dimerizável.
Tipos de Lâmpadas Fluorescentes
Existe atualmente uma imensa gama de tipos de lâmpadas fluorescentes, desde
tubulares, até compactas ou de formato circulares, podendo o projetista optar
conforme suas necessidades e preferências. Vale dizer, que sempre ao se pensar em
um projeto de iluminação, é mais que adequado consultar os catálogos atualizados dos
diversos fabricantes de lâmpadas para obter informações sobre os últimos
lançamentos e características como: Temperatura de cor, Potência, Fluxo Luminosa,
Esquema de Ligação, Equipamentos Auxiliares, etc.
Tubulares
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Circulares
Compactas (reator integrado)
Compactas (reator externo)
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Instalação Elétrica sem Segredos
- Lâmpada Vapor de Mercúrio
Tem uma aparência branca azulada. A radiação de energia fica na região visível do
espectro nos comprimentos de onda de amarelo, verde e azul. Quando se aplica
fósforo na camada interna do bulbo consegue-se também o vermelho melhorando a
reprodução de cores. Eficiência de 55 – 60 lm/W e IRC de 40 a 48. É utilizada em
iluminação pública e industrial.
- Lâmpada Vapor Metálico
Similar em construção a lâmpada de mercúrio tendo, porém, um melhoramento
substancial na sua eficiência (70 a 95 lm/W) e reprodução de cor (acima de 90). Além
do reator, esta lâmpada necessita de uma tensão maior do que a fornecida pela rede
para iniciar a descarga, para isso utilizamos um equipamento auxiliar de partida: O
ignitor. Utilizada na iluminação de estádios e ginásios de esporte, iluminação pública,
estacionamentos, etc.
A nova geração de lâmpadas de vapor metálico tem enorme aplicação para iluminação
interna e externa, inclusive fachadas. Podem apresentar bulbo de vidro comum, de
quartzo e cerâmico, com e sem filtragem de UV. Temperaturas de cor de 3000K e
4.000K com vida útil entre 8 e 10 mil horas.
- Lâmpada Vapor de Sódio
Tem radiação quase monocromática, na faixa do amarelo (570), alta eficiência
luminosa (200 lm/W) e longa vida. Muito utilizadas em vias públicas, estacionamentos
e galpões onde a necessidade de reprodução de cores não é essencial. Aplicações:
Iluminação pública e demais locais que priorizem a alta eficiência do sistema, uma vez
que as lâmpadas de vapor de sódio são as mais eficientes do mercado. Apresentam
qualidade de luz regular (IRC<25).
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Instalação Elétrica sem Segredos
- Lâmpada Mista
A lâmpada de luz mista consiste em um bulbo preenchido com gás, revestido na
parede interna com um fósforo, contendo um tubo de descarga ligado em série a um
filamento de tungstênio. Não necessita de equipamento auxiliar para seu
funcionamento, sua ligação é feita diretamente à rede e opera em 220 V. Possui IRC 61
a IRC 63 conforme modelo, cor amarela e eficiência de até 22 lm/W.
Aplicações: Iluminação de locais que necessitem de grande quantidade de luz,
praticidade na instalação e baixo custo inicial, não se preocupando com a eficiência do
sistema.
Lâmpadas de Descarga
14.1.1.3 – Lâmpadas de LEDs
As lâmpadas de LEDs estão vindo com a promessa de substituir as lâmpadas
convencionais e em muitos casos já fazem isso muito bem, porém quando falamos de
potência a briga começa a ficar pesada. Uma coisa em que os LEDs são fantásticos é na
sua eficiência (lm/W), mas quando comparamos com lâmpadas de alto fluxo luminoso,
os LEDs até conseguem, mas a pergunta que não quer calar é: Com que custo?
A comparação mais freqüente é a da lâmpada de LEDs com uma dicróica. Talvez seja
porque as lâmpadas mais comuns em LEDs têm este formato e são focais também.
Vamos analisar os dados de 3 lâmpadas da Philips.
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Modelo
Facho
Watts
Tensão
Cd
°K
Cd/W
IRC
VU
Dicróica 36F 50w
36º
50W
12Vac
1200
2900
24
100
2000
Dicróica 36F 20w
36º
20W
12Vac
400
2900
20
100
2000
Master Led
24º
4W
12Vac
550
2700
137,5
90
45000
Pela tabela vemos que a lâmpada de LEDs, em intensidade luminosa comparada com
uma dicróica de 20watts é superior, além de consumir 5 vezes menos energia e ter
uma vida útil 22 vezes maior. Neste caso a substituição em retrofit é mais do que
perfeita, mas quando comparamos com o usual, que é a dicróica de 50watts, a
intensidade é mais do que 2 vezes menor.
Dicróica Essential 20W
Master Led 4W
Podemos colocar então 2 lâmpadas de LEDs para fazer o serviço, certo? Pode ser uma
idéia, mas nossa relação de investimento inicial sobe. Podemos ainda substituir a
dicróica por outro modelo mais potente, certo? Perfeito, mas você vai perceber que
uma maior potência em LEDs não cabe no mesmo formato de lâmpada dicróica e
talvez você não tenha espaço físico suficiente.
Dicróica Essential 50W
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MASTER LED Twist 7W
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Vale a pena ressaltar que a comparação somente pela intensidade luminosa não é
correta, ou talvez justa, pois outros atributos e características imbatíveis nos LEDs não
podem ser negligenciados:
- Longa Vida Útil;
- Alta Eficiência;
- Ausência de Calor (influência direta no conforto e carga térmica do ar condicionado);
- Ausência e UV;
- Menor Consumo;
- Menor Custo de Manutenção;
- Apelos Sustentáveis.
E quando estamos falando de projeto de iluminação com LEDs devemos tirar partido
de tais características e benefícios funcionais.
As lâmpadas convencionais ficam no teto e por isso precisam de grande potência para
chegar ao plano de trabalho. Com muita potência, se tornam mais quentes e ai
começamos a pensar que é mesmo prudente que elas estejam longe de nós, trazendonos segurança. Com LEDs, estas fontes de luz poderiam se aproximar dos usuários, pois
não oferecem o perigo do calor (se queimar na lâmpada) e estando mais próximas do
plano de trabalho, oferecem melhores níveis de iluminamento resolvendo de imediato
o problema de falta de potência. Talvez a deficiência dos LEDs seja culpa de nossas
limitações quando de frente ao novo. Precisamos mudar estes paradigmas projetuais?
Hoje os LEDs são mais eficientes que as lâmpadas incandescentes e halógenas, porém
menos eficientes que as fluorescentes e de descarga. A tendência e que daqui a 5 ou
10 anos eles sejam mais eficientes do que qualquer outra fonte de luz artificial.
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AR 111 Led - Brilia
PAR 20 Led - GE
Parathom - Osram
Master Led A55 - Philips
UltraLed EA 55 - Golden
PAR 30 Led - AG
T5 Led - Guimar
Vela Led - Ourolux
Lamina Ceramics
RGB LED - Avant
MR16 Led - Ledmax
G60 80 – LC Light
JDR Power LED - FLC
PAR 30 Led - Germany
PAR 20 Led - Lumiled
MR 11 Led -LLUM
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14.2.1 – LEDs
Os LEDs são reconhecidos como precursores de uma nova era tecnológica na área de
iluminação, graças a diversas vantagens que oferecem em relação às fontes de
iluminação convencionais. Estes dispositivos representam uma ruptura na iluminação
artificial tradicional, introduzindo novos paradigmas e possibilidades de iluminar.
Os diodos emissores de luz - dispositivos conhecidos pela abreviatura em língua inglesa
LEDs (Light Emiting Diodes) - são fontes luminosas para iluminação artificial. LEDs são
semicondutores em estado sólido que convertem energia elétrica diretamente em luz.
A obtenção da luz através de LEDs ocorre quando os mesmos são diretamente
polarizados, permitindo a passagem de uma corrente elétrica. Os elétrons se movem
através da junção PN do semicondutor e se recombinam com as lacunas (cargas
positivas). Quando as duas cargas são recombinadas, a luz é emitida.
Esquema de emissão de luz de um LED.
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Abaixo elencamos vários benefícios que a tecnologia de LEDs podem nos proporcionar:
- Vida útil: atualmente os LEDs de boa qualidade têm especificação de 20.000h a
50.000h com uma perda do fluxo luminoso de 30%, mesmo conceito empregado pelos
fabricantes de lâmpadas tradicionais para definir a sua vida útil.
- Alta eficiência: hoje os fabricantes de LEDs divulgam eficiências entre 25 a 65 lm/W e
já temos divulgação de LEDs em teste com 90 lm/W.
- Baixo consumo de energia: é inerente à tecnologia, pois os LEDs atuais consomem
pouco, quando comparados às lâmpadas de mercado. Em instalações comerciais o
projeto deve considerar a economia proporcionada pela menor emissão de calor ao
ambiente o que resultará em menores gastos com refrigeração.
- Ausência de radiações de infravermelho: radiações acima de 780nm são
basicamente calor. Não há componentes de comprimento de onda da faixa do
infravermelho nos LEDs, portanto a luz emitida por eles é "fria", não alterando as cores
dos pigmentos dos objetos iluminados.
- Ausência de radiações ultravioletas: radiações entre 250nm a 380nm são
extremamente danosas. O LED branco é fabricado a partir de um chip com emissão
azul recoberto com um fósforo amarelo. O comprimento de onda do LED azul é
tipicamente de 472nm, portanto não há componentes na faixa de UV.
- Alto índice de reprodução de cor: para os LEDs brancos com temperatura de cor de
3000K, o índice está entre 85 a 90. Já nos LEDs brancos com temperatura de cor em
torno de 5000K o índice é 70%. Infelizmente o fluxo luminoso nos LEDs de 3000K é
menor que nos de 5000K devido a maior perda introduzida pela camada de fósforo
amarelo.
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- Disponibilidade de temperaturas de cor de 2.700°K a 8000°K: isto é excelente, pois
compatibiliza os LEDs com as temperaturas de coe usuais na indústria iluminação.
- Cores saturadas: o LED emite luz diretamente do material que o compõe em um
comprimento de onde específico e monocromático, portando tem maior saturação.
- Dimerização: é possível, desde que a fonte de alimentação (driver) permita a
dimerização, como nos reatores dimerizaveis de lâmpadas fluorescente.
- Custos de manutenção reduzidos: sua vida útil é elevada, permitindo menores custos
de reposição, mão de obra, paradas não programadas no serviço, etc.
- Controle de cores: com LEDs em RGB, dimerizando cada um dos canais, obtem-se,
por síntese aditiva, uma infinidade de novas cores.
- Diversidade de ângulos de abertura de facho: permite aos especificadores escolher
os efeitos desejados através do uso de lentes secundárias.
- Pequenas dimensões: permite o design de luminárias menores que as tradicionais e
introduz novos conceitos.
- Aspectos ecológicos: não se utilizam mercúrio, chumbo e outros materiais
considerados como potencialmente danosos ao meio ambiente. Infelizmente o
processo de fabricação de LEDs ainda utiliza grandes quantidades de energia para a
produção dos semicondutores, fato que é parcialmente compensado pela alta
quantidade de chips produzida em relação à energia aplicada ao processo. Outro fator
determinante é seu tamanho, reduzindo o impacto do descarte do produto na
natureza.
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- São componentes bastante robustos: possibilita seu uso em ambientes em que
outras fontes de luz necessitariam de proteção extra, como automóvel e aplicações
outdoor.
- Baixa tensão de operação: não chega a ser uma vantagem explícita pois na
arquitetura se utiliza um acessório de conversão (fontes de alimentação ou
transformadores) da corrente elétrica alternada da rede comercial, mas traz segurança
quando os equipamentos são pensados para receber 12 Vca, como por exemplo em
aplicações subaquáticas.
- Acionamento instantâneo: não há a partida lenta de alguns produtos da iluminação
tradicional que necessitam de alguns minutos para operar a 100%, como por exemplo,
as lâmpadas de descarga (sódio e multi-vapores metálicos).
Os LEDs são apontados freqüentemente como o futuro da iluminação e neste ponto há
um equívoco, pois já são uma realidade do mercado. Graças às suas características e
benefícios, os LEDs não são apenas mais uma opção de fontes de luz. Eles trazem
consigo novos conceitos, novas possibilidades de iluminar e uma mudança de
paradigma, quando comparados às fontes de luz tradicionais.
Neste cenário, a imaginação é o limite.
14.3 – Luminárias
As luminárias têm um papel extremamente importante em um sistema de iluminação,
pois elas contribuem diretamente para uma distribuição eficiente da luz no ambiente e
o conforto visual das pessoas.
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Os requisitos básicos de uma boa luminária são:
- Proporcionar suporte e conexão elétrica das lâmpadas;
- Controlar e distribuir a luz;
- Ter um bom rendimento;
- Manter a temperatura de operação da lâmpada dentro dos limites estabelecidos;
- Facilitar a instalação e a conservação;
-Ser esteticamente agradável;
- Evitar o desconforto luminoso (ofuscamento)
-Proteger as lâmpadas e equipamentos auxiliares (Índice de Proteção – IP).
Uma luminária eficiente otimiza o desempenho das lâmpadas. Ao avaliar uma
luminária, a sua eficiência e suas características de emissão são de considerável
importância.
O rendimento é a divisão entre o fluxo luminoso irradiado pela luminária e o fluxo
luminoso total da lâmpada. Caso a luminária não disponha de um refletor adequado
para a lâmpada ou o refletor não seja de boa qualidade de reflexão, grande parte do
fluxo luminoso da lâmpada não será refletida no ambiente e, consequentemente,
haverá desperdício da luz e baixo rendimento luminoso. Uma luminária de alto
rendimento luminoso possui refletor perfeitamente dimensionado para a lâmpada e
excelente reflexão, o que proporciona um alto aproveitamento da luz e,
consequentemente, permite reduzir o número de luminárias e lâmpadas em um
projeto de iluminação de ambiente.
Quando se avalia a distribuição da luz a partir da luminária, deve-se considerar como
ela controla o brilho, assim como a proporção dos lumens da lâmpada que chegam ao
plano de trabalho.
A luminária pode modificar, controlar, distribuir e filtrar o fluxo luminoso emitido pelas
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lâmpadas, desviá-lo para certas direções (refletores) ou reduzir a quantidade de luz em
certas direções para diminuir o ofuscamento (difusores).
Exemplo de refletores e distribuição da luz – Imagem Internet
A fotometria é um fator importantíssimo em uma luminária, pois sem ela fica
praticamente impossível inseri-la tecnicamente em um projeto. Sem este dado o
trabalho projetual é feito de forma empírica e os resultados podem não ser
satisfatórios.
Uma luminária que não tem sua curva fotométrica não pode ser considerada uma
luminária técnica. Quando tratamos de luminárias decorativas, não podemos exigir
que esse tipo de produto apresente desempenho ou performance adequados ou
aferidos.
A tabela a seguir apresenta a classificação proposta pela CIE (Commission
Internacionale d'Eclairage) de luminárias para a iluminação geral, de acordo com o
direcionamento do fluxo luminoso total para cima ou para baixo de um plano
horizontal de referência.
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Classificação da
Fluxo luminoso em relação ao plano horizontal (%)
Luminária
Para o teto
Para o plano de trabalho
Direta
0-10
90-100
Semi-direta
10-40
60-90
Indireta
90-100
0-10
Semi-indireta
60-90
10-40
Difusa
40-60
60-40
Tabela de Grau de Proteção (IP)
Trata-se do grau de proteção (IP), apresentado na norma NBR IEC 60529 - "Graus de
proteção para invólucros de equipamentos elétricos (códigos IP).
Tab. I - Graus de proteção contra a penetração de objetos sólidos
estranhos indicados pelo primeiro numeral característico
Numeral Descrição sucinta do grau de proteção
0
Não protegido
1
Protegido contra objetos sólidos de Ø 50 mm e maior
2
Protegido contra objetos sólidos de Ø 12 mm e maior
3
Protegido contra objetos sólidos de Ø 2,5 mm e maior
4
Protegido contra objetos sólidos de Ø 1,0 mm e maior
5
Protegido contra poeira
6
Totalmente protegido contra poeira
Tab. II - Graus de proteção contra a penetração de água
indicados pelo segundo numeral característico
Numeral Descrição sucinta do grau de proteção
0
Não protegido
1
Protegido contra gotas d'água caindo verticalmente
2
Protegido contra de gotas d'água caindo verticalmente com invólucro inclinado até 15°
3
Protegido contra aspersão d'água
4
Protegido contra projeção d'água
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5
Protegido contra jatos d'água
6
Protegido contra jatos potentes d'água
7
Protegido contra efeitos de imersão temporária em água
8
Protegido contra efeitos de imersão contínua em água
Fonte: Revista Eletricidade Moderna (EM), julho, 2005
IP65
Indica que a luminária é hermética contra poeira (6) e resistente a jatos de água (5).
14.4 – Descarte
As preocupações com a sustentabilidade da na iluminação devem ir além da eficiência
energética. Como vimos anteriormente, as lâmpadas de descarga utilizam metais que
podem causar sérios danos ao homem e ao meio ambiente. Enquanto inteiras, mesmo
que “queimadas” tais lâmpadas não oferecem riscos, mas quando quebradas podem
gerar contaminação. Como acontece com as baterias e pilhas é necessária a separação
e destinação adequadas das lâmpadas para evitar danos ambientais. O
armazenamento, manejo, ruptura e reciclagem deverem ser extremamente
controladas.
Veja um vídeo que explica o processo de reciclagem de lâmpadas fluorescente pela
empresa Apliquim Tecnologia Ambiental.
http://www.youtube.com/watch?v=OPbM4k5Tvn4&feature=player_embedded
Links de Empresas de reciclagem de Lâmpadas:
http://www.apliquim.com.br
http://www.megareciclagem.com.br
http://www.hgmg.com.br
http://wpaambiental.com.br
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