Ministério da Educação - MEC
Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica (SETEC)
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará
CURSO FIC – ELETRICISTA INDUSTRIAL
DISCIPLINA: INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS E INDUSTRIAIS
PROF: FRANCISCO MAURO DE P. ALBUQUERQUE
Ministério da Educação - MEC
Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica (SETEC)
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS E INDUSTRIAIS
PROF: FRANCISCO MAURO DE P. ALBUQUERQUE
CURSO FIC – ELETRICISTA INDUSTRIAL
O QUE É O PRONATEC?
Criado no dia 26 de Outubro de 2011 com a sanção da Lei nº 12.513/2011 pela
Presidenta Dilma Rousseff, o Programa Nacional de Acesso ao Ensino Técnico e Emprego
(Pronatec) tem como objetivo principal expandir, interiorizar e democratizar a oferta de
cursos de Educação Profissional e Tecnológica (EPT) para a população brasileira. Para tanto,
prevê uma série de subprogramas, projetos e ações de assistência técnica e financeira que
juntos oferecerão oito milhões de vagas a brasileiros de diferentes perfis nos próximos
quatro anos. Os destaques do Pronatec são:
• Criação da Bolsa-Formação;
• Criação do FIES Técnico;
• Consolidação da Rede e-Tec Brasil;
• Fomento às redes estaduais de EPT por intermédio do Brasil
Profissionalizado;
• Expansão da Rede Federal de Educação Profissional Tecnológica
(EPT).
A principal novidade do Pronatec é a criação da Bolsa-Formação, que permitirá a
oferta de vagas em cursos técnicos e de Formação Inicial e Continuada (FIC), também
conhecidos como cursos de qualificação. Oferecidos gratuitamente a trabalhadores,
estudantes e pessoas em vulnerabilidade social, esses cursos presenciais serão realizados
pela Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica, por escolas estaduais
de EPT e por unidades de serviços nacionais de aprendizagem como o SENAC e o SENAI.
Objetivos
• Expandir, interiorizar e democratizar a oferta de cursos de Educação
Profissional Técnica de nível médio e de cursos e programas de formação inicial
e continuada de trabalhadores;
• Fomentar e apoiar a expansão da rede física de atendimento da
Educação Profissional e Tecnológica;
• Contribuir para a melhoria da qualidade do Ensino Médio Público, por
meio da Educação Profissional;
• Ampliar as oportunidades educacionais dos trabalhadores por meio
do incremento da formação profissional.
Ações
• Ampliação de vagas e expansão da Rede Federal de Educação
Profissional e Tecnológica;
• Fomento à ampliação de vagas e à expansão das redes estaduais de
Educação Profissional;
• Incentivo à ampliação de vagas e à expansão da rede física de
atendimento dos Serviços Nacionais de Aprendizagem;
• Oferta de Bolsa-Formação, nas modalidades:
• Bolsa-Formação Estudante;
• Bolsa-Formação Trabalhador.
• Atendimento a beneficiários do Seguro-Desemprego;
3
SUMÁRIO

Materiais e equipamentos para instalações.

Dimensionamento de condutores e elementos.

Estimativa de carga.

Circuitos e diagramas (unifilar, multifilar e funcional).

Execução de instalações elétricas prediais (montagem).

Instalação de quadro de distribuição, medição e ramal de entrada.

Proteção e coordenação.

Subestações industriais.

Sistemas de aterramento.

Sistema de proteção contra descargas atmosféricas - SPDA.

Leitura e Interpretação de Esquemas Elétricos.
4
APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA
Este material foi desenvolvido para orientar os alunos do curso de Eletricista Industrial,
do curso FIC / PRONATEC para o aprendizado de projetos e montagens de instalações elétricas
prediais e industriais, contribuindo para a formação, atualização e aperfeiçoamento das novas
maneiras de se fazer às instalações elétricas, segundo o que determina a nova NBR: 5410.
Boa parte deste material está baseado no manual de instalações elétricas residenciais,
volume 3, escrito pela ELEKTRO / PIRELLI, complementado com atualizações e demonstrações
práticas para aplicação nas instalações elétricas residenciais.
5
2
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÂO À ELETRICIDADE ....................................................................... 05
1.1 Fontes de energia............................................................................................... 08
1.2 O átomo .............................................................................................................. 08
1.3 Cargas elétricas ................................................................................................. 10
1.4 Circuito elétrico ................................................................................................... 10
1.4.1 Circuito ............................................................................................................ 10
1.4.2 Circuito elétrico ................................................................................................ 11
1.4.3 Elementos dos circuitos elétricos .................................................................... 12
1.4.3.1 Fonte geradora de energia elétrica............................................................... 12
1.4.3.2 Aparelho consumidor (carga elétrica) ........................................................... 12
1.4.3.2.1 Trenzinho elétrico ...................................................................................... 13
1.4.3.2.2 Ferro de soldar .......................................................................................... 13
1.4.3.2.3Televisor ..................................................................................................... 13
1.4.3.2.4 Lâmpada ................................................................................................... 13
1.5 Variações do circuito elétrico .............................................................................. 13
1.5.1 Circuito aberto ................................................................................................. 13
1.5.2 Circuito fechado............................................................................................... 14
1.5.3 Circuito desligado ............................................................................................ 14
1.5.4 Circuito desenergizado .................................................................................... 14
1.6 Condutores elétricos, isolantes e semicondutor ................................................. 14
1.6.1 Condutores ...................................................................................................... 14
1.6.2 Isolantes .......................................................................................................... 15
1.6.3 Semicondutores............................................................................................... 15
1.7 Aplicação do condutor elétrico ........................................................................... 16
1.8 Função do condutor............................................................................................ 17
1.9 Potência elétrica ................................................................................................. 17
2 EMENDAS OU CONEXÕES EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS .......................... 21
2.1 Emenda de fios .................................................................................................. 22
2.2 Tabelas de fios e cabos...................................................................................... 23
2.3 Isolamento dos condutores ................................................................................ 24
3
2.3.1 Fita isolante ..................................................................................................... 24
2.3.2 Isolação elétrica............................................................................................... 24
2.3.3 Conectores ...................................................................................................... 25
2.3.4 Corrente de fuga.............................................................................................. 25
2.4 Solução em conexão .......................................................................................... 25
3 SÍMBOLOS GRÁFICOS PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS ............................ 26
3.1 Simbologia de instalações elétricas.................................................................... 26
4 CONDUTORES ELÉTRICOS ............................................................................... 31
5 UTILIZAÇÃO DE ESQUEMAS ............................................................................. 33
5.1 Esquemas .......................................................................................................... 33
5.2 Esquema multifilar .............................................................................................. 34
5.3 Esquema unifilar ................................................................................................. 34
5.4 Esquema funcional ............................................................................................. 35
5.5 Representações gráficas das instalações elétricas ............................................ 35
5.6 Esquemas de ligações mais utilizados ............................................................... 36
6 LUMINOTÉCNICA ................................................................................................ 42
6.1 Histórico das lâmpadas ...................................................................................... 42
6.2 Conceitos e grandezas fundamentais ................................................................ 43
6.3 Conceitos ........................................................................................................... 43
6.3.1 Definição da luz ............................................................................................... 44
6.3.2 Radiação (energia radiante) ............................................................................ 44
6.3.3 Fluxo luminoso ................................................................................................ 45
6.3.4 Eficiência luminosa (Watt/ Lumem) ................................................................. 45
6.3.5 Intensidade luminosa (I) .................................................................................. 45
6.3.6 Iluminamento (E) ............................................................................................. 46
6.3.7 Lâmpadas ........................................................................................................ 47
6.3.8 Iluminação ....................................................................................................... 48
7 INICIAÇÃO DE PROJETO ELÉTRICO RESIDENCIAL ....................................... 49
4
7.1 Medidor de energia elétrica ................................................................................ 60
7.1.1 Leitura do medidor de energia ......................................................................... 60
7.1.1.1 Unidade consumidora................................................................................... 61
7.1.1.2 Classe de consumo ...................................................................................... 61
7.1.1.3 kWh (quilowatt-hora) .................................................................................... 61
7.1.1.4 Consumo de energia .................................................................................... 61
7.1.1.5 Tarifa de energia .......................................................................................... 62
7.1.1.6 Eficiência energética ou eficiência luminosa ................................................ 62
7.2 Posicionamento dos pontos de iluminação e tomadas (TUG e TUE)................. 64
7.3 O uso dos dispositivos DR ................................................................................. 68
7.4 Disjuntor termomagnético................................................................................... 70
7.4.1 Características técnicas – disjuntor ................................................................. 72
7.4.1.1 Corrente nominal (In).................................................................................... 72
7.4.1.2 Corrente convencional de não atuação (Int) ................................................. 73
7.4.1.3 Corrente convencional de atuação (It)(I2) .................................................... 73
7.4.1.4 Tempo convencional .................................................................................... 73
7.4.1.5 Temperatura de calibração ........................................................................... 73
7.4.1.6 Curvas de disparo ........................................................................................ 73
7.4.1.7 Capacidade de interrupção (Icn) .................................................................. 74
7.4.1.8 Normas técnicas ........................................................................................... 74
7.4.1.9 Especificação ............................................................................................... 74
7.5 Definições........................................................................................................... 75
7.5.1 Corrente nominal ............................................................................................. 75
7.5.1.1 Sobrecorrente ............................................................................................... 75
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 79
5
1 INTRODUÇÂO A ELETRICIDADE
De acordo com o dicionário Michaelis, eletricidade é uma forma de
energia natural, ligada aos elétrons que se manifesta por atrações e repulsões, e
fenômenos luminosos, químicos e mecânicos. Existe em estado potencial
(eletricidade estática) como carga (tensão), ou em forma cinética (eletricidade
dinâmica) como corrente.
Vamos falar um pouco a respeito da eletricidade:
Figura 01 – Utilização da energia elétrica 1
Você já parou para pensar que está cercado de eletricidade por todos os
lados?
6
Figura 02 – Utilização da energia elétrica 2
Figura 03 – Utilização da energia elétrica 3
Pois é! Estamos tão acostumados com a energia elétrica que nem
percebemos que ela existe.
7
Figura 04 – Utilização da energia elétrica 4
Na realidade a eletricidade é invisível, o que percebemos são seus
efeitos, como:
Figura 05 – Transformação da eletricidade
8
1.1 Fontes de energia
A energia elétrica é uma forma secundária de energia, apresentando
poucas possibilidades de aplicação direta. Porém, ela é uma forma intermediária
muito importante devido a sua facilidade de transporte, bem como suas
possibilidades de conversão.
Entre todas as possibilidades de transformação, a forma eletromecânica
desempenha um papel de grande importância. Ver figura 06 abaixo. Mais de 99% da
produção de energia elétrica resulta da conversão energia mecânica em elétrica.
A conversão eletromecânica desempenha um importante papel em nossa
vida: tração ferroviária ou urbana, máquinas ferramentas, aparelhos domésticos, etc.
Os atributos de rendimento de conversão, “maleabilidade” e ausência de
poluição são os elementos que fazem da energia elétrica um produto muito
difundido.
Figura 06 – Formas de conversão de energia
1.2 O átomo
É a menor porção de um elemento. Nos primórdios da física, realmente
pensou-se que o átomo não fosse divisível, mas a física moderna mostrou que o ele
é formado por um número enorme de partículas. Dentre as quais podemos destacar:
9
elétron – parte do átomo que se convencionou possuir carga elétrica
negativa (-);
próton – parte do átomo que se convencionou possuir carga elétrica
positiva (+);
nêutron – parte do átomo que se convencionou não possuir carga
elétrica (carga total neutra).
Essas partículas ou cargas estão dispostas da seguinte forma:
prótons e nêutrons – no núcleo;
elétrons – movimento de rotação ao redor do núcleo, em órbitas
concêntricas. Ao redor do núcleo é translação, ao redor de si mesmo é
rotação (spin).
Figura 07 - Figura atômica de um elemento
Um átomo sem carga elétrica é chamado de átomo balanceado (carga
total neutra). Caso contrário, numa situação instável, ele é chamado de átomo
desbalanceado ou íon:
íon positivo – átomo que perdeu elétrons, logo há mais cargas
positivas (p);
íon negativo – átomo que ganhou elétrons, logo há mais cargas
negativas (e).
10
1.3 Cargas elétricas
Lei das cargas: cargas de mesmo nome (sinal) se repelem, cargas de
nomes (sinais) contrários se atraem.
De acordo com a Lei das Cargas, qualquer carga tem energia potencial
para realizar o trabalho de mover outra carga, seja por atração, seja por repulsão.
Figura 08 – Princípio da atração e repulsão.
Como unidade de carga, utilizaremos o Coulomb [C]. Um Coulomb é a
carga devida à aproximadamente 628x1016 elétrons.
F
k
q1 .q 2
d2
(1.1)
A equação (1.1) representa o módulo da força elétrica (Lei de Coulomb)
em Newton [N], onde k é a constante que depende do meio e d é a distância entre
as cargas em metros [m]. Os sentidos das forças de atração e repulsão estão
representados na figura 08.
1.4 Circuito elétrico
1.4.1 Circuito
É todo percurso que representa um caminho fechado.
acompanhar o percurso da corrente elétrica ao ligar um aparelho?
Vamos
11
Para facilitar, vamos observar um “rádio de pilha” aberto, para você ver o
caminho por onde passa a corrente.
Agora se observa o percurso da corrente em uma lanterna:
Note que a corrente tem que percorrer o mesmo caminho, continuamente.
É um caminho fechado; é um circuito elétrico.
1.4.2 Circuito elétrico
É um caminho fechado por condutores elétricos ligando uma carga
elétrica a uma fonte geradora (pilhas).
No exemplo da lanterna, você pode observar os diversos componentes do
circuito elétrico:
1 - fonte geradora de eletricidade, pilha;
2 - aparelho consumidor de energia (carga elétrica), lâmpada;
12
3 - condutores, tira de latão.
1.4.3 Elementos dos circuitos elétricos
1.4.3.1 Fonte geradora de energia elétrica
É a que gera ou produz Energia Elétrica, a partir de outro tipo de energia.
A pilha da lanterna, a bateria do automóvel, um gerador ou uma usina hidrelétrica
são fontes geradoras de energia.
Pilha
Bateria
Gerador
1.4.3.2 Aparelho consumidor (carga elétrica)
Aparelho consumidor é o elemento do circuito que emprega a energia
elétrica para realizar trabalho. A função do aparelho consumidor no circuito é
transformar a energia elétrica em outro tipo de energia.
Estamos nos referindo a alguns tipos de Consumidores Elétricos. Eles
utilizam a energia elétrica para realizar trabalhos diversos; ou seja, eles transformam
a energia elétrica, recebida da fonte geradora, em outro tipo de energia.
13
1.4.3.2.1 Trenzinho elétrico
Transforma a energia elétrica em energia mecânica (imprime movimento).
1.4.3.2.2 Ferro de soldar
Transforma a energia elétrica em energia térmica (gera calor).
1.4.3.2.3Televisor
Transforma a energia elétrica em energia luminosa e sonora (gera sons e
imagens).
1.4.3.2.4 Lâmpada
Transforma a energia elétrica em energia luminosa e energia térmica
(gera luz e calor).
1.5 Variações do circuito elétrico
1.5.1 Circuito aberto
É o que não tem continuidade; onde o consumidor não funciona.
14
1.5.2 Circuito fechado
É o circuito que tem continuidade. Por ele a corrente pode circular.
1.5.3 Circuito desligado
É aquele em que o dispositivo de manobra está na posição desligado.
1.5.4 Circuito desenergizado
É aquele em que a fonte geradora está desconectada do circuito ou não
funciona.
1.6 Condutores elétricos, isolantes e semicondutores
1.6.1 Condutores
São os materiais que permitem o fluxo de elétrons. Possuem ALTA
condutividade e BAIXA resistência ao movimento dos elétrons. Exemplos:
metais (prata, cobre, alumínio e demais metais);
15
soluções salinas, ácidas e bases são condutores eletrolíticos;
o ar e vários gases quando mantidos em condições especiais de
pressão.
1.6.2 Isolantes
São os materiais que NÃO permitem o fluxo de elétrons. Possuem BAIXA
condutividade e ALTA resistência ao movimento dos elétrons. Exemplos:
bastão de vidro, borracha, plástico, madeira, etc.
1.6.3 Semicondutores
São materiais básicos utilizados nas construções de dispositivos
eletrônicos semicondutores, não é um bom condutor, nem um bom isolante.
Comparem no quadro abaixo vários materiais classificados quanto à condutividade:
Tabela 01 - Classificação dos materiais pela condutividade elétrica
O silício e o germânio, pertencentes ao grupo IV da tabela periódica, são
muito utilizados na construção de dispositivos eletrônicos.
16
O silício é o mais utilizado devido as suas características serem melhores
em comparação ao germânio e também por ser mais abundante no território
terrestre.
III
IV
V
B
C
N
Al
Si
O
Ga
Ge
As
In
Sn
Sb
Tabela 02 – Localização na tabela periódica dos elementos semicondutores
Em comparação com os metais ou com os isolantes, as propriedades
elétricas dos semicondutores são afetadas por variação de temperatura, exposição à
luz e acréscimos de impurezas.
1.7 Aplicação do condutor elétrico
Observe as ilustrações abaixo:
O condutor elétrico faz a ligação entre o consumidor e a fonte geradora,
permitindo a circulação da corrente. Cada tipo de condutor pode ser preparado com
características variadas, dependendo de sua aplicação. Podem ser rígidas ou
flexíveis, isolados ou não, com proteção adicional (além da isolação) ou outras
características.
17
Rede externa: condutor elétrico rígido,
com ou sem proteção.
Furadeira: condutor elétrico
flexível, com adicional.
Ferro elétrico: condutor elétrico flexível, com isolação de plástico e
proteção térmica.
Como você vê, cada aplicação exige tipos diferentes de condutores
elétricos. Mas sua função no circuito será sempre a mesma.
1.8 Função do condutor
O condutor liga os demais componentes do circuito elétrico, conduzindo a
corrente: da fonte ao consumidor e de retorno à fonte.
1.9 Potência elétrica
É o resultado do trabalho produzido pela energia elétrica num intervalo de
tempo. A potência elétrica é determinada pelo produto da tensão e pela corrente
fornecida por um gerador (potência fornecida) ou o produto das mesmas em um
receptor (potência recebida ou consumida)
18
A tensão elétrica faz movimentar os elétrons de forma ordenada, dando
origem à corrente elétrica.
19
Podemos dizer que a “potência aparente” é a potência de projeto.
A “potência ativa” é a parcela efetiva transformada em:
20
Podemos dizer que a “potência ativa” é a potência que é transformada em
trabalho ou ainda podemos falar que é a potência de consumo. A unidade de
medida da potência ativa no MKS é o Watt (W).
A “potência reativa” é a parcela transformada em campo magnético
necessário ao funcionamento de:
A unidade de medida da potência reativa é o Volt – Ampère Reativo (VAr).
1 watt (1W) = 1 volt x 1 ampère
1 quilowatt (kW) = 1000 W
1 Horse Power (1HP) = 746 W
1 Cavalo Vapor (1cv) = 736 W
Outras unidades de potência
Transformar potência ativa em potência aparente:
21
P(W) = potência ativa;
P(VA) = potência aparente;
F.P. = fator de potência.
Com relação ao "fator de potência" é possível observar:
2 EMENDAS OU CONEXÕES EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
Nas instalações elétricas em geral, as emendas ou conexões são, na
maioria das vezes, inevitáveis. A sua execução pode trazer tanto problemas elétricos
como mecânicos e por isso, sempre que possível, deve-se evitá-las.
Outros agravantes na execução das emendas é uma perda em torno de
20% da força de tração e de 20% da capacidade de condução de corrente elétrica.
Por isso, para eliminar os problemas com as emendas ou conexões é
necessário executa-las obedecendo a certos critérios, os quais permitam a
passagem da corrente elétrica sem perda de energia (perda por efeito joule) e
evitando também, problemas inerentes à elevada densidade de corrente.
Joule: unidade de medida de energia, igual à energia transportada
(potência em Watts) por 1 segundo em uma corrente elétrica invariável
22
de 1 ampére, sob uma diferença de potencial constante igual a 1 Volt.
Símbolo J. Essa grandeza é referencial para emissão de calor.
2.1 Emenda de fios
Para evitar que os condutores se aqueçam ou se soltem, as emendas
devem ser bem feitas e isoladas em seguida. A seguir como fazer emendas:
Figura 09 - Emenda de prolongamento
Figura 10 - Emenda de derivação e prolongamento
23
2.2 Tabelas de fios e cabos
Segue abaixo uma forma segura e prática de relacionar as bitolas dos
condutores e as capacidades de corrente limites para cada um, além de um
conversão aproximada dos padrões AWG (EUA) para série métrica, padrão adotado
no Brasil.
AWG: sigla de American Wire Gauge, denominação norte-americana
utilizada para bitola (espessura) de fios e cabos elétricos. Utiliza-se no
Brasil no momento o padrão de série métrica em mm².
Tabela Prática de Condutores
AWG
Série Métrica Corrente Limite
mm²
Ampéres
22
0,30
3,5
20
0,50
6,0
18
0,75
9,0
16
1,0
12,0
14
1,5
15,5
12
2,5
21,0
10
4,0
28,0
8
6,0
36,0
6
10,0
50,0
4
16,0
68,0
2
25,0
89,0
24
2.3 Isolamento dos condutores
Em diversos pontos se faz necessário partir os condutores e refazer a
conexão para compor uma instalação de forma adaptada. Essas emendas devem
ser bem feitas e apertadas e em seguida devem ser revestidas com fitas isolantes
ou conectores de emenda apropriados. Elas devem proteger contra correntes de
fuga que podem entrar em contato com elementos condutores alheios ao circuito,
causando perdas de energia elétrica e aumento do consumo, ou até provocando
choques elétricos. Portanto, a isolação elétrica bem feita é essencial para evitar
transtornos no futuro. Não utilize fita "durex", esparadrapo ou quaisquer outros
adesivos, pois as características de construção destes produtos não têm por
finalidade realizar isolamento elétrico.
2.3.1 Fita isolante
Fita adesiva com revestimento apropriado para utilizar em isolamento
elétrico de emendas ou ligações de fios e cabos. Ver Isolação Elétrica e Conectores.
2.3.2 Isolação elétrica
Impedir a condução de corrente entre duas partes condutoras por meio de
materiais isolantes entre elas. O material isolante forma uma banda de espessura,
largura e comprimento, tais que impedem a passagem de elétrons entre as partes
isoladas até um determinado limite de resistência.
25
2.3.3 Conectores
Dispositivos de aplicação rápida, utilizados para realizar emendas ou
ligações elétricas através de meio mecânico (parafusos, compressão, travas etc).
2.3.4 Corrente de fuga
Corrente de condução que, devido a isolamento imperfeito, percorre um
caminho diferente do previsto, e flui para elementos condutores estranhos a
instalação. Note que os isolamentos, mesmo os mais perfeitos, proporcionam
alguma corrente de fuga, mas a qualidade do serviço de isolamento manterá esta
corrente em níveis aceitáveis. As distorções de corrente de fuga, devido a trabalhos
mal feitos, causam perdas de energia, gerando consumo desnecessário que refletirá
na conta de energia.
2.4 Solução em conexão
Figura 11 - Solução tradicional: fitas isolantes
Observação: atualmente existem conectores em formato de barras,
cones, ou blocos que garantem uma qualidade de emenda, e são muitos seguros e
de fácil instalação.
26
Figura 12 - Solução mais moderna: conectores
3 SÍMBOLOS GRÁFICOS PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
3.1 Simbologia de instalações elétricas
Os símbolos gráficos usados nos diagramas unifilares são definidos pela
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.
As tabelas a seguir mostram a simbologia do sistema unifilar para
instalações elétricas prediais (NBR5444).
27
28
29
30
31
4 CONDUTORES ELÉTRICOS
Conceito ilustrativo:
32
33
5 UTILIZAÇÃO DE ESQUEMAS
5.1 Esquemas
É a representação de uma instalação ou parte dela, por meio de símbolos
gráficos. Todos ou qualquer projeto será desenvolvido através de símbolos, e para
tanto, serão utilizados os esquemas unifilar, multifilar e funcional.
34
5.2 Esquema multifilar
Este esquema representa todo o sistema elétrico, em seus detalhes com
todos os condutores, sendo que nesta representação, cada traço é um fio que será
utilizado na ligação dos componentes.
Figura 13 - Representação de um esquema multifilar
5.3 Esquema unifilar
Representa um esquema elétrico simplificado, que identifica o número de
condutores e representa seus trajetos por um único traço. Na figura a seguir temos
um diagrama de um circuito elétrico composto de interruptor simples, tomada,
lâmpadas incandescentes, rede de eletrodutos e fiações, todos representados na
forma unifilar.
35
Figura 14 - Representação unifilar
5.4 Esquema funcional
Apresenta todo o sistema elétrico e permite interpretar com clareza e
rapidez o funcionamento ou sequência funcional dos circuitos.
5.5 Representações gráficas das instalações elétricas
Figura 15 - Condutores no eletroduto
36
Figura 16 – Identificação dos condutores
5.6 Esquemas de ligações mais utilizados
Figura 17 – Representação funcional
37
Figura 18 – Representação funcional
38
Figura 19 – Representação funcional
39
Figura 19 – Representação funcional
40
Figura 20 – Representação funcional
41
Para o acionamento automático de iluminações podemos optar por:
relé fotoelétrico NF (contatos normalmente fechados): este é o
produto tradicional que desliga ao amanhecer e liga ao anoitecer.
Como está permanentemente ligado à rede, as lâmpadas permanecem
acesas de dia no caso de qualquer falha nos equipamentos do ponto
de luz;
Relé fotoelétrico
sensor de presenças: sensor de presença frontal (de parede) e de
embutir para qualquer tipo de lâmpada.
42
6 LUMINOTÉCNICA
6.1 Histórico das lâmpadas
O trecho abaixo é cópia e não foi escrito em forma de citação:
http://www.discoverybrasil.com/guia_tecnologia/marcos_tecnologia/lampada_i
ncandescente/index.shtml :
A lâmpada incandescente, e lá estava a luz!
Vários inventores tiveram a ideia de criar uma luz com fios iluminados
relativamente cedo. Experimentos com fios de platina e pedaços de carvão, que
eram feitos para iluminar com o auxílio da eletricidade já estavam sendo produzidos
em 1830 e 1840. Em parte, lâmpadas de vidro evacuadas já estavam sendo usadas
nesta época para evitar oxidação. Entretanto, a platina queimava rapidamente e as
bombas de vácuo não eram capazes de criar uma aspiração suficiente. O
fornecimento de eletricidade também era um problema já que somente as pilhas
estavam disponíveis naquele tempo. Em 1866, Werner Von Siemens descobriu o
princípio do dínamo e construiu máquinas que forneciam eletricidade constante.
Em 1854, o mecânico alemão Heinrich Goebel construiu a primeira
lâmpada capaz queimar por um período sustentável de tempo. Ele usou fios de
bambu carbonizados como filamento e esvaziou a lâmpada de vidro enchendo-a
com mercúrio permitindo que este saísse e detonasse o fechamento da lâmpada. O
americano Thomas Alva Edison desenvolveu a primeira lâmpada de luz
incandescente de sucesso comercial em 1879, uma lâmpada de carbono que entrou
em produção de massa. Ele também forneceu os acessórios necessários, como
interruptores, distribuidores e dínamos. Como a publicidade já era importante
naquela época, Edison mostrou uma instalação admirável de sua lâmpada para
milhares de pessoas na Paris Electrical Exhibition, em 1881.
Em 1900, o primeiro filamento foi desenvolvido de metal ósmio. Este tipo
de lâmpada consumia metade da energia de uma lâmpada de fio de carbono
produzindo a mesma quantidade de luz. Em 1903, a primeira lâmpada elétrica com
um filamento tântalo foi desenvolvida em Berlim e logo depois filamentos feitos de
tugstênio, o metal com o nível mais alto de derretimento foi testado. A lâmpada de
43
tugstênio consumia apenas um terço da potência necessária para uma lâmpada de
fio de carbono alcançar à mesma iluminação, o material havia sido encontrado e é
usado até hoje.
A invenção da lâmpada incandescente inaugura uma nova era: a da
utilização da eletricidade como energia economicamente viável. Antes da invenção
da lâmpada incandescente, as necessidades de utilização da energia elétrica eram
pequenas, embora houvesse certa aplicação nas comunicações e na metalurgia. A
lâmpada incandescente de Edison era apenas a ponta de um complexo sistema,
integrando tecnologia e aspectos financeiros, comerciais e políticos. Ele criou uma
rede elétrica para os centros urbanos, na mesma escala que as de gás. A Edison
General Electric foi fundada para explorar as patentes das tecnologias inventadas e
produzir todos os elementos do sistema de energia elétrica, de dínamos a lâmpadas.
Associado aos irmãos Siemens, instalou a primeira rede de iluminação pública da
Europa.
6.2 Conceitos e grandezas fundamentais
6.3 Conceitos
Faz parte integrante de um projeto para compor qualquer ambiente,
externo ou interno uma iluminação compatível com a utilização dos mesmos. Isso
exige do projetista a elaboração de um estudo para o qual são necessários
conhecimentos básicos de luminotécnica. A escolha da forma de iluminação, dos
tipos de lâmpadas e luminárias, sua potência, quantidade, distribuição, comando e
controle acham-se unidos ao projeto de instalações elétricas.
Para iniciação ao estudo da luminotécnica trataremos este assunto em
dois focos principais, quais sejam:
luz;
iluminação.
44
6.3.1 Definição da luz
É uma modalidade de energia radiante que um observador verifica pela
sensação visual de claridade determinada pelo estímulo da retina sob a ação da
radiação, ao processo de percepção sensorial visual.
6.3.2 Radiação (energia radiante)
É a transmissão de energia sob a forma de ondas eletromagnéticas. Essa
sensação visual é traduzida na prática pela “ luminosidade e pela cor”.
A faixa de radiações das ondas eletromagnéticas perceptíveis ao olho
humano está entre 380 a 780 nanômetros (1 mm = 0.0000000001 = 1 Angstrôms),
correspondendo ao menor valor ao limite dos raios ultravioletas, e o maior, ao dos
raios infravermelhos.
As cores são determinadas pela reação do mecanismo de percepção
sensorial aos diversos comprimentos de ondas.
A maior sensibilidade do olho humano, como captor de sensações que
são transmitidas ao cérebro, ocorre para o amarelo - esverdeado, correspondendo
ao cumprimento de onda de 555 mm.
A sensação psicofisiológica produzida pelas radiações visíveis traduz-se
por uma impressão subjetiva de luminosidade e uma impressão de cor, as quais
somente um processo de abstração mental poderá separar e avaliar.
?
!
Não vimos à luz que é incidente - figura de cima.
Vimos à luz refletida – figura de baixo.
45
6.3.3 Fluxo luminoso
É a quantidade total de radiação emitida por uma fonte de luz, em sua
tensão nominal de funcionamento, capaz de produzir uma sensação de
luminosidade no ser humano através do estimulo de retina. Unidade – Lumem (Lm).
6.3.4 Eficiência luminosa (Watt/ Lumem)
É a relação entre o fluxo luminoso total emitido pela fonte e a potência
elétrica por ela absorvida. Exemplo:
lâmpada incandescente de 180 W / 1380 Lm;
lâmpada fluorescente de 40 W luz do dia / 2550 Lm.
6.3.5 Intensidade luminosa (I)
É a quantidade de luz emitida por uma fonte de luz em uma dada direção,
pois fontes de luz não emitem igual potência luminosa em todas as direções. O valor
está diretamente ligado à direção desta fonte de luz. Unidade = candela (cd).
46
6.3.6 Iluminamento (E)
É o fluxo luminoso que incide sobre uma superfície situada a uma certa
distância da fonte, ou seja, é a quantidade de luz que está chegando em um ponto.
Esta relação é dada entre a intensidade luminosa e o quadrado da distância. O
iluminamento corresponde a um valor médio, pois na prática o fluxo luminoso não
se distribui de forma uniforme sobre a superfície. E =  / S; E = Lúmem/m2 = Lux.
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6.3.7 Lâmpadas
A escolha da iluminação correta para cada divisão, tendo em conta o tipo
de atividades que se realizam em cada espaço, é muito importante para um maior
conforto e um consumo mais racional de energia, traduzindo-se numa redução da
fatura da energia.
A utilização de lâmpadas mais eficientes é cada vez menos restringida,
pois existe uma variedade cada vez maior de lâmpadas fluorescentes compactas
que têm o mesmo sistema de rosca das lâmpadas incandescentes e também as
lâmpadas a LED que estão sendo apresentadas ao mercado.
48
6.3.8 Iluminação
A iluminação numa casa é responsável por cerca de 10 a 15% do
consumo de eletricidade total da habitação, o que corresponde a uma emissão anual
de 450 Gg de CO2 equivalente (450 000 000 000 g).
A escolha da iluminação correta para cada divisão, tendo em conta o tipo
de atividades que se realizam em cada espaço, é muito importante para um maior
conforto e um consumo mais racional de energia, traduzindo-se numa redução da
fatura da energia.
O uso de lâmpadas tecnologicamente mais eficientes permite poupar
dinheiro, por consumir menos energia, e ao poupar energia também preserva-se o
ambiente. A mudança do tipo de lâmpadas utilizadas é cada vez menos restringida,
graças à adaptação das “novas” lâmpadas ao sistema das incandescentes.
Atualmente é obrigatória a presença da etiqueta de eficiência energética
nas embalagens das lâmpadas, como formas de distinguir quais delas são mais
eficientes, do ponto de vista energético, das que são menos eficientes. É também
muito importante reparar na sua classificação quando têm a designação ecológicoeconômica, pois existem no mercado lâmpadas com esta designação que têm uma
baixa eficiência energética (classe D ou menos).
É preciso ter também em atenção à potência de lâmpadas que é indicada
para os candeeiros. É preferível utilizar menos lâmpadas, mas com mais potência:
uma lâmpada de 100 Watts consome a mesma energia que 4 de 25 Watts, mas
produz aproximadamente o dobro da luz. No entanto, a melhor opção é a utilização
de uma lâmpada fluorescente compacta que com uma menor potência atinge o
mesmo grau de iluminação.
Classificação das lâmpadas:
lâmpadas incandescentes;
lâmpadas de desgargas.
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7 INICIAÇÃO DE PROJETO ELÉTRICO RESIDENCIAL
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
7.1 Medidor de energia elétrica
7.1.1 Leitura do medidor de energia
O medidor de energia precisa ser entendido como um dispositivo que
mede o consumo de energia elétrica continuamente à partir da sua instalação numa
unidade consumidora . Portanto, a medida de consumo em kWh de cada período é
lido pela empresa distribuidora de energia elétrica, e se trata apenas de um valor
atual de consumo acumulado deduzido do valor do período imediatamente anterior.
61
7.1.1.1 Unidade consumidora
Conjunto de instalações e equipamentos elétricos que recebem energia
elétrica em um ponto, com medição individualizada e correspondente a um único
consumidor. Ver Classe de Consumo .
7.1.1.2 Classe de consumo
Conjunto de consumidores, discriminados na legislação, no quais a
utilização de energia elétrica é realizada com características semelhantes. Essa
distinção está nas contas de energia e determina o tipo de tarifa cobrada. Exemplo:
consumidor residencial, comercial, industrial, iluminação pública, etc.
7.1.1.3 kWh (quilowatt-hora)
Símbolo universal que define a unidade base de medida de consumo de
energia elétrica. Corresponde a 1000 Watts de consumo em uma hora. Ver
Consumo de Energia; Potência; Tarifa de Energia e Eficiência Energética.
7.1.1.4 Consumo de energia
Quantidade de energia elétrica utilizada por um consumidor, que é
oferecida e medida pela distribuidora do sistema elétrico num determinado período.
A grandeza que a define é o kWh (Quilowatt-hora), e sua unidade base é o Watt.
62
7.1.1.5 Tarifa de energia
É o preço da unidade de energia elétrica expressa em função de kWh
consumidos e/ou da demanda de potência ativas que recai sobre uma unidade
consumidora. Ver Unidade Consumidora; Consumo de Energia e kWh ( Quilowatthora ).
7.1.1.6 Eficiência energética ou eficiência luminosa
Genericamente é uma relação entre duas grandezas, que quando
comparadas fornecem valores de desempenho distintos. Em iluminação é a relação
entre o fluxo luminoso e a potência consumida (lm/W), quanto maior o valor
encontrado nessa divisão, mais eficiente é a fonte estudada, pois consome menos
watts e produz mais lúmens. Instalações sem a preocupação da eficiência
energética geram maior calor no ambiente, e maior custo com ar-condicionado e
com a conta de energia elétrica.
Leitura do período anterior
Leitura do período atual
Medidor de Ponteiros:
4
5
9
0
4
8
0
5
Medidor Ciclométrico:
4
5
9
0
4
8
0
5
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Subtraindo a leitura do mês atual a do mês anterior, obtém-se o valor do
período em kWh. Exemplo: consumo = 4805 - 4590 = 215 kWh.
Observe que a leitura medida é tomada sempre da esquerda para a
direita dos quatro círculos e no sentido crescente da numeração. Anote sempre o
último número ultrapassado pelo ponteiro, desprezando a fração do intervalo entre
números.
Verifique também o valor da constante de seu medidor, se esta for = 1, os
valores serão os mesmos da leitura, se for = 10, por exemplo, os valores de leitura
devem ser multiplicados pela constante. Tomando o exemplo acima teríamos:
constante = 10 * 215 = 2150 kWh. Para maior controle do consumo por período
utilize uma tabela para lançar os valores em kWh.
64
7.2 Posicionamento dos pontos de iluminação e tomadas (TUG e TUE)
65
66
67
7.3 O uso dos dispositivos DR
Desde dezembro de 1997, é obrigatório no Brasil, em todas as
instalações elétricas, o uso do chamado dispositivo Diferencial Residual (DR)nos
circuitos elétricos que atendam aos seguintes locais: banheiros, cozinhas, copascozinhas, lavanderias, áreas de serviço e áreas externas.
68
O dispositivo DR é um interruptor automático que desliga correntes
elétricas de pequena intensidade (da ordem de centésimos de ampère), que um
disjuntor comum não consegue detectar, mas que podem ser fatais se percorrerem o
corpo humano.
Dessa forma, um completo sistema de proteção contra choques, que
proteja as pessoas de uma forma eficaz, deve conter, além do fio terra, o dispositivo
DR.
A figura a seguir mostra a ligação desses dispositivos numa instalação
elétrica.
69
70
7.4 Disjuntor termomagnético
Um sistema mecânico para abrir / fechar o circuito em corrente
nominal. Observação: um arco se cria cada vez que se abre ou se fecha um circuito
em carga.
71
Um bimetálico para proteger contra as sobrecargas: o aumento da
intensidade da corrente provoca o aquecimento e a deformação do bimetálico, o
qual por sua vez aciona o disparo do mecanismo de abertura dos contatos.
Uma bobina para atuar contra os curtos-circuitos: a variação brusca
da corrente de curto-circuito cria um campo magnético na bobina. A abertura dos
contatos se faz segundo o princípio do solenóide. Observação: o disjuntor
termomagnético internamente:
A figura a cima mostra o esquema simplificado de um disjuntor
termomagnético. Entre os bornes 1 e 2, a corrente passa pela resistência de baixo
valor R (que está próxima da lâmina bimetálica B), pela bobina do eletroímã E e pelo
par de contatos C. Este tende a abrir pela ação da mola M2, mas o braço atuador A
impede com ajuda da mola M1.
O eletroímã E é dimensionado para atrair a extremidade do atuador A
somente em caso de corrente muito alta (curto-circuito) e, nesta situação, A irá girar
no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M2.
De forma similar, R e o bimetal B são dimensionados para que este último
não toque a extremidade de A dentro da corrente nominal do disjuntor. Acima desta,
72
o aquecimento do bimetal o levará a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de
forma idêntica à do eletroímã.
7.4.1 Características técnicas – disjuntor
7.4.1.1 Corrente nominal (In)
Valor eficaz da corrente de regime contínuo que o disjuntor deve conduzir
indefinidamente, sem elevação de temperatura acima dos valores especificados.
73
7.4.1.2 Corrente convencional de não atuação (Int)
Valor especificado de corrente que pode ser suportado pelo disjuntor
durante um tempo especificado (tempo convencional).
7.4.1.3 Corrente convencional de atuação (It)(I2)
Valor especificado de corrente que provoca a atuação do disjuntor dentro
de um tempo especificado (tempo convencional).
7.4.1.4 Tempo convencional
In £ 63A tc =1h;
In > 63A tc =2h.
7.4.1.5 Temperatura de calibração
Temperatura na qual o disparador térmico é calibrado.
7.4.1.6 Curvas de disparo
B: 3 a 5 x In;
C: 5 a 10 x In;
D: 10 a 50 x In.
74
7.4.1.7 Capacidade de interrupção (Icn)
Valor máximo de corrente que o disjuntor é capaz de interromper sob
determinadas tensão e condições de emprego. Esse valor deverá ser igual ou
superior à corrente presumida de curto-circuito no ponto de instalação do disjuntor.
7.4.1.8 Normas técnicas
NBR 5361;
NBR IEC 60898;
NBR IEC 60947-2.
7.4.1.9 Especificação
Tensão nominal (Ue);
Corrente nominal (In);
Capacidade de interrupção (Icn);
Curva de disparo;
75
Número de pólos;
Norma técnica.
Este tipo de disjuntor deverá ser dimensionado pelos seguintes quesitos:
corrente de sobrecarga;
corrente de curto-circuito.
7.5 Definições
7.5.1 Corrente nominal
7.5.1.1 Sobrecorrente
É uma corrente cujo valor excede o valor nominal. As correntes podem
ocorrer devido a uma sobrecarga ou a um curto-circuito:
76
corrente de sobrecarga: é uma sobrecorrente, sem que haja falta
elétrica. Habitualmente, é uma corrente com valor algumas vezes
acima do valor nominal;
Exemplo:
corrente de curto-circuito: é uma sobrecorrente que resulta de uma
falta, de impedância insignificante, entre condutores vivos que
apresentam uma diferança de potencial em funcionamento normal.
77
Habitualmente, é uma corrente com valor muitas vezes acima do
nominal;
Icc = depende da fonte, dos condutores.
corrente de projeto: é a corrente máxima prevista em um circuito nas
condições normais de funcionamento. É a corrente utilizada para a
78
maioria dos cálculos (queda de tensão, dispositivo de proteção,
condutores). Exemplo:
79
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CAVALIN, Geraldo. Instalações Elétricas Prediais. 17 ª ed. São Paulo: Érica, 2007.
COTRIN, Ademaro A.M.B. Instalações Elétricas. 2ª ed. São Paulo: McGraw-Hill,
2003.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410/2004: Instalações
Elétricas de Baixa Tensão.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14039/2003: Instalações
Elétricas de Média Tensão de 0,6kV a 15 kV.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5413/1992: Iluminância
de Interiores.
ABNT. Disponível em: www.abnt.org.br. Acesso em: 20 set 2009.
ANEEL. Disponível em: www.aneel.gov.br. Acesso em: 20 set. 2009.
CLAMPER. Disponível em: www.clamper.com.br. Acesso em: 20 set. 2009.
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