LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

FACULDADE DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS EXATAS CURSOS: ENGENHARIA CIVIL, MECÂNICA E PRODUÇÃO LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Título da Experiência: Instalações elétricas prediais I Prof. Oswaldo Tadami Arimura 1

OBJETIVOS: - Identificar as principais características de uma instalação elétrica; - Analisar os principais efeitos fisiológicos da corrente elétrica; - Verificar os diagramas unifilares e multifilares do interruptor simples e bipolar, tomadas e quadro de distribuição.. INTRODUÇÃO TEÓRICA: A instalação elétrica residencial é composta por vários componentes e equipamentos. Dentre esses componentes estão as tomadas, interruptores, fiação, quadro de distribuição, tubulação, etc. Assim, para facilitar a instalação desses materiais é necessário a compreensão dos esquemas elétricos, das representações dos eletrodutos com as fiações e o desenho final representado em planta baixa de toda a instalação elétrica, normalmente na escala 1:50. 1.Disjuntores 1.1 Disjuntor Termomagnético Os disjuntores termomagnéticos têm a mesma função que as chaves fusíveis e dos interruptores. Entretanto, o disjuntor quando atua, apenas desliga e não queima, podendo, posteriormente, ser religado. Na verdade, eles possuem um dispositivo bi metálico que na ocorrência de uma elevação de temperatura, ele desprende uma trava, abrindo o contato de modo a interromper o circuito. Basicamente existem no mercado os disjuntores monopolares, bipolares e tripolares, nos padrões IEC e NEMA. Valores comerciais (A) Padrão IEC: Padrão IEC 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125. Padrão NEMA: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 100. Padrão NEMA 2

1.2 Disjuntor Diferencial Residual É um dispositivos constituído de disjuntor termomagnético acoplado a um outro dispositivo: o diferencial residual (DR). Além da proteção contra sobrecarga e curtocircuito, ele protege as pessoas contra contatos diretos e indiretos (choques elétricos);ou seja, permite desligar um circuito sempre que seja detectada uma corrente de fuga superior ao valor nominal. Essa corrente de fuga é avaliada pela soma algébrica dos valores instantâneos das correntes nos condutores monitorizados (corrente diferencial). Os Módulos DR ou Disjuntores DR de corrente nominal residual até 30mA, são destinados fundamentalmente à proteção de pessoas, enquanto os de correntes nominais residuais de 100mA, 300mA, 500mA, 1000mA ou ainda superiores a estas, são destinados apenas a proteção patrimonial contra os efeitos causados pelas correntes de fuga à terra, tais como consumo excessivo de energia elétrica ou incêndios. Um fio descascado, uma tomada ou um interruptor com defeito podem colocar em risco pessoas e bens. São frequentes os problemas associados a mau isolamento em aparelhos ou eletrodomésticos. Superfícies com que se lida quotidianamente e consideradas geralmente seguras, como o registro do chuveiro, o painel de uma máquina de lavar, ou a porta da geladeira, podem tornar-se causas do choque elétrico. O Dispositivo DR atua em quaisquer uma destas situações, sempre que uma fuga de corrente coloque em risco vidas e bens. Os benefícios oferecidos pelo DR são tão importantes que a Norma de Instalações Elétricos - NBR 5410 torna a sua instalação obrigatória nos alimentadores de áreas perigosas tais como: cozinhas, banheiros e áreas externas de residencias, prédios públicos, supermercados, shoppings, hotéis e outras instalações públicas e privadas. SENSIBILIDADE: TENSÃO NOMINAL: CORRENTE NOMINAL: PROTEÇÃO CONTRA CONTATO DIRETO: PROTEÇÃO CONTRA CONTATO INDIRETO: TEMPO DE FECHAMENTO DIFERENCIAL: BORNES PARA CABOS RÍGIDOS: INSTALAÇÃO PARA TRILHOS DIN: de 30 à 300m 240 Vca Bipolar, 415 Vca tetrapolar 25, 40, 63, 80, 100 e 125A (até 225 A sob consulta) 30mA 100mA a 300mA <0,10 S até 35mm 35mm 1.3 Interruptor Diferencial Residual Este dispositivo possui as características do dispositivo diferencial residual encontrado no disjuntor diferencial. Suas funções são interromper a corrente elétrica, ou seja, fazer o chaveamento e proteger as pessoas contra contatos diretos e indiretos (choques 3

elétricos). Esses disjuntores possuem baixa capacidade de interrupção e deve ser ligado aos condutores fases e também o neutro. O tipo de interruptor diferencial residual de alta sensibilidade encontrado no mercado é o tetrapolar. sensibilidadein (A) 2 módulos 4 módulos 30 ma 100 ma 300mA 500 ma 25 BDC225/030 BPC425/030 40 BDC240/030 BPC440/030 63 BPC263/030 BPC463/030 80 BPC280/030 BPC480/030 100 BPC2100/030 BPC4100/030 25 BPC225/100 BPC425/100 40 BPC240/100 BPC440/100 63 BPC263/100 BPC463/100 80 BPC280/100 BPC480/100 100 BPC2100/100 BPC4100/100 25 BDC225/300 BPC425/300 40 BDC240/300 BPC440/300 63 BPC263/300 BPC463/300 80 BPC280/300 BPC480/300 100 BPC2100/300 BPC4100/300 25 BPC225/500 BPC425/500 40 BPC240/500 BPC440/500 63 BPC263/500 BPC463/500 80 BPC280/500 BPC480/500 100 BPC2100/500 BPC4100/500 Os interruptores DR devem ser usados nos circuito em conjunto com dispositivos a sobrecorrente (disjuntor ou fusível), colocados anteriormente a eles. 2. Quadro de Distribuição O quadro de distribuição é o centro de distribuição de toda a instalação elétrica de uma residência. É nele onde estão os dispositivos de proteção para proteger todos os circuitos terminais que vão alimentar diretamente as tomadas, lâmpadas e aparelhos elétricos. 4

O local da instalação do quadro deve ser de fácil acesso, o mais próximo possível do medidor e distante de locais molhados como lavanderia, banheiro e cozinha. Deve ser instalado a 1,2 m do piso acabado, medidos pela parte inferior do quadro. No mercado são encontrados vários tamanhos de quadro, normalmente vendido pelo número de disjuntores que serão acoplados. 2.1 Tipos de montagens do quadro de distribuição Atualmente, os quadros são montados com disjuntores termomagnéticos e/ou disjuntor diferencial residual. A quantidade de disjuntores é baseada no número de circuitos terminais que a residência necessita. E a quantidade de fases, depende da quantidade de carga instalada, ou seja, da quantidade de tomadas e lâmpadas. 2.2 Quadros com entrada monofásica, bifásica e trifásica Esses tipos de montagens baseiam-se no tipo de fornecimento de energia. O monofásico é realizado através de dois condutores, sendo um fase e um neutro, com tensão de 127 V e potência até 10.000 W; o bifásico através de três fios condutores, sendo dois fases e um neutro, com tensão de 127 V e 220 V, e potência acima de 10.000 W até 20.000 W e o trifásico através de quatro condutores, sendo três fases e um neutro. Abaixo 5

estão representados dois quadros utilizando disjuntor termomagnético na proteção geral e de cada circuito parcial. Atualmente, a norma NBR 5410, prevê a a utilização de disjuntores DR na proteção geral, conforme mostra as figuras abaixo: Os circuitos parciais também podem ser protegidos individualmente, principalmente em áreas molhadas como banheiros, cozinha e lavanderias, conforme analisado 6

anteriormente. Nesses casos pode ser utilizado o interruptor DR para cada circuito ou equipamento de potencia alta como o chuveiro. 3. Tomadas A partir da Lei 9933/1999, coube ao Inmetro, como Secretaria Executiva do Conmetro, estabelecer e aplicar a regulamentação de plugues e tomadas, considerando normas elaboradas pela ABNT. Atendendo a pleitos do setor produtivo e de entidades de defesa do consumidor, principalmente, o Inmetro publicou a Portaria n o 185, de 21 de julho de 2000, tornando obrigatório que os plugues e tomadas fabricados e comercializados no país, atendessem o requisitos da ABNT NBR 14136, a partir de 1º de janeiro de 2006. Segundo o Inmetro, o novo padrão foi criado para dar mais segurança ao consumidor, no sentido de diminuir a possibilidade de choques elétricos, incêndios e mortes. Nos últimos dez anos, o DataSUS registrou um total de 13.776 internações com 379 óbitos e mais de 15.400 mortes imediatas decorrentes de acidentes relacionados à exposição a corrente elétrica em residências, escolas, asilos e locais de trabalho. Além disso, o choque elétrico é a terceira maior causa de morte infantil, perdendo apenas para agressão e acidente de transporte. Houve varias tentativas em todo mundo para estabelecer um padrão universal para os 110 existentes que não foram adiante, inclusive da Comunidade Europeia e da IEC Comissão Universal de Eletrotécnica. Antes da padronização, o consumidor brasileiro convivia com mais de 12 tipos de plugues e outo tipos de tomadas diferentes, o que tornava indiscriminado o uso de adaptadores para ligações de aparelhos. Em alguns casos, formatos e as potenciais distintas dos aparelhos tornavam o ato de liga-los uma ameaça a segurança do usuário. Entendendo o impacto que poderia provocar a mudança, o Inmetro resolveu certificar os adaptadores de maneira a tornar a transição mais suave. Os plugues de três pinos são utilizados em aparelhos que necessitam de aterramento, uma vez que o terceiro pino oupino central realiza a ligação com o fio terra, evitando um provável choque elétrico. As tomadas possuem um novo formato, em poço, para dificultar o contato do dedo com a corrente elétrica e permitindo que seja inserido somente o pino do plugue, evitando o contado acidental do usuário. Os plugues contem um sistema que evita sobrecarga e 7

aquecimento e, também, propiciam melhor acoplamento. Esses fatores tornaram o plugue mais seguro e também econômico, uma vez que eles evitam a perda de energia. Atualmente, existem duas configurações para plugues e tomadas. Os plugues com pinos de diâmetro de 4mm, para corrente nominal de 10A e os plugues com pinos de diâmetro de 4,8mm, para corrente nominal de 20A. Essa distinção é necessário para garantir a segurança dos consumidores, pois evita a ligação de equipamento de maior potencia em um ponto não especialmente projetado para tal conexão. 3.1 Esquema elétrico O esquema elétrico nos permite uma leitura mais rápida da ligação de um equipamento ou circuito. Abaixo estão o esquema da tomada monofásica, composta de um condutor fase, um neutro e um terra e o esquema da tomada bifásica composta de dois condutores fases e um terra. Atualmente mais de 90% das residências não possuem tomadas com o condutor de proteção, segundo o artigo 6.3.5.1 da NBR 5410, a utilização do condutor de proteção terra é obrigatória em qualquer tipo de tomada, ou seja, em qualquer tensão (127 e 220V). FiguraA: Tomada Monofásica FNT Figura B: Tomada Bifásica - FFT 8

3.2 Representação final dentro dos eletrodutos com duas tomadas Num circuito terminal todas as emendas das tomadas de uso geral são realizadas nas caixas de passagens da instalação. As tomadas de uso específico não possuem emendas. È proibida a realização de emendas dentro das tubulações por causa da segurança e manutenção. Figura: Circuito multifilar prático de tomadas. 3.3 Representação unifilar de uma tomada monofáica e bifásica Figura :Representação em planta baixa de circuitos com tomadas. 9

4. Interruptores Os circuitos de iluminação podem ser comandados através de vários tipos de interruptores. Todos os tipos possuem uma função específica de chaveamento e o cuidado com a segurança do usuário. Desta maneira, torna-se importante a visualização da instalação final antes da escolha do tipo de interruptor e seu posicionamento final. Dentre os tipos, estudaremos os interruptores simples, bipolar, paralelo e intermediário. 4.1 Interruptor simples O interruptor simples possui dois terminais que possibilita o acionamento da lâmpada em apenas um ponto do ambiente. Normalmente, esse posicionamento é ao lado da porta. A quantidade de pontos de luz num mesmo interruptor deverá levar em consideração a corrente nominal do interruptor que normalmente é de 10A. O modelo do interruptor Simples é parecido com o modelo do interruptor paralelo. Para diferenciar basta verificar os dois pinos na parte traseira do interruptor. 4.1.1 Esquema elétrico Verifique que no esquema elétrico do interruptor simples o condutor fase é interrompido. Isto facilita na hora da troca de uma lâmpada queimada, pois com interrupção do condutor fase o usuário fica protegido contra o choque elétrico. Figura: Esquema elétrico do interruptor simples. 10

Na figura verifica-se que ao acionar o interruptor, o circuito é fechado, ou seja, a fase chega até a lâmpada provocando uma d.d.p. e a passagem da corrente elétrica. 4.1.2 Representação final dentro dos eletrodutos Perceba esta representação acompanha o caminho do esquema elétrico acima, ou seja, o condutor fase caminha até o interruptor; do interruptor sai o condutor retorno que vai até a lâmpada. A lâmpada por sua vez recebe o fechamento do condutor neutro. Muitos profissionais não fazem a marcação dos condutores e encaminha o condutor neutro para o interruptor, o circuito funciona, entretanto não protege o usuário. Figura: Circuito multifilar prático de interruptor simples. Nos circuitos de iluminação externa, o esquema elétrico utilizado é o mesmo, porém deve ser encaminhado também o condutor terra para fazer o aterramento da luminária a ser ligada. 4.1.3 Representação unifilar na planta Figura :Representação em planta baixa de circuitos com interruptor simples. 11

5. Interruptor bipolar Para lâmpadas que recebem alimentação através de duas fases (normalmente 220V), devemos utilizar o interruptor bipolar. Sua função é interromper as duas fases e encaminhar para a lâmpada dois fios retornos. Nessa condição a energia será interrompida sempre que o circuito estiver desligado, permitindo manutenções e troca de lâmpadas com total segurança para o usuário Nos modelos apresentados acima, percebe-se que forma do interruptor Bipolar é semelhante a de um interruptor Intermediário, por isso existe em sua placa de acionamento a indicação de ligado e desligado (I O). 5.1 Esquema elétrico O interruptor bipolar possui quatro terminais com dois contatos simultâneos. Verifique que no esquema elétrico do interruptor os condutores fases são interrompidos. Isto facilita na hora da troca de uma lâmpada queimada, pois com a interrupção do condutor fase não existe possibilidade do choque elétrico. Figura: Esquema elétrico do interruptor bipolar. 5.2 Representação final dentro dos eletrodutos No esquema verifica-se a possibilidade de utilizar o interruptor bipolar num circuito monofásico. O caminho do circuito dentro dos eletrodutos mostra que os dois condutores fases devem ir até o interruptor e dele saem dois condutores retornos fechando a ligação com a lâmpada. Perceba que a lâmpada fica isolada das fases quando esta desligada. 12

5.3 Representação unifilar na planta Figura: Circuito multifilar prático de interruptor bipolar. Figura :Representação em planta baixa de circuitos com interruptor bipolar. 6. INSTALAÇÃO DAS TOMADAS E INTERRUPORES O posicionamento final das tomadas em uma residência são: a 0,30 m do piso acabado (baixa), a 1,3m do piso ( média) e a 2,2 m do piso (alta), tanto para as tomadas de uso geral ou de uso especifico. 13

7. MATERIAL UTILIZADO: - Multímetro analógico. - Disjuntor Termomagnéticos monopolar, bipolar e tripolar; - Interruptor DR; - Interruptor simples, - Tomada, - Interruptor bipolar - Lâmpadas - Fios e cabos de ligação 14

8. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: 1. Mantenha o Disjuntor Geral (Parede) DESLIGADO e Ligue as fases R, S e T na entrada do Disjuntor Tripolar a partir dos Bornes de entrada; 2. Ligue as saídas R e S do Disjuntor Tripolar nas entradas do Disjuntor Bipolar; 3. Ligue a saída S do disjuntor Tripolar na entrado do Disjuntor Monopolar; 4. Ligue a saída T do disjuntor tripolar na entrada L do interruptor Diferencial e o N do borne de entrada na entrada N. 5. Ligue o Disjuntor Geral, o Disjuntor Tripolar, os Disjuntores Bipolar, Monopolar e o Interruptor DR. Ajuste o Multímetro para medir tensão alternarda na escala de 750Vac e meça as tensões nas saidas dos Disjuntores Bipolar, Monopolar e o Interruptor DR e anote: Disjuntor Bipolar: Disjuntor Monopolar e Neutro: Interruptor DR: 6. Mantenha as ligações e desligue todos os disjuntores. 6.1 ligue a saida do Disjuntor Monopolar na entrada (F) do Interruptor Simples, a saida R do Interruptor Simples na entrada L1 da Lampada H1, a saida da Lampada H1 no Borne do N.; 6.2 Acione os Disjuntores Tripolar e Monopolar e verifique se o circuito está funcionando. 15

7. Mantenha as ligações e desligue todos os disjuntores. 7.1 ligue as saidas do Disjuntor Bipolar nas entradas (F) do Interruptor Bipolar, as saida R do Interruptor Bipolar nas entrada L1 e L2 da Lampada H2, a saida da Lampada H1; 7.2 Acione os Disjuntores Tripolar e Bipolarr e verifique se o circuito está funcionando. 8. Mantenha as ligações e desligue todos os disjuntores. 8.1 ligue as saidas do Interruptor DR nas extremidade da Tomada e o pino central da Tomada no borne G (terra); 8.2 Acione os Disjuntores Tripolar e o interruptor DR e verifique se esta chegando tensão na tomada. 16

9. Desligue o Disjuntor Tripolar, e desmonte todos os circuitos que estão nas saidas dos Disjuntores Bipolar, Monopolar e o Interruptor DR. 9.1 ligue a saida L do Interruptor DR na entrada do Resistor, a saida do Resistor naa fase R dos bornes de entrada. 9.2 Com o Interruptor DR ligado, ligue o Disjuntor Tripolar para verificar a atuação da proteção DR. Valor do Reisitor: Tensão entre as fases sobre o Resistor: 17