Instalação Elétrica

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1.1.G A NBR 5410 contém prescrições relativas ao projeto, à execução, à verificação final e à manutenção das instalações elétricas a que se aplica (ver 1.2). Observe-se que a garantia de segurança de pessoas e animais domésticos, bem como a conservação dos bens, pressupõem o uso das instalações nas condições previstas por ocasião do projeto.

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1.2.G As instalações elétricas de baixa tensão podem ser alimentadas: a) diretamente em baixa tensão, − por rede pública de baixa tensão da concessionária, caso típico de edificações residenciais, comerciais e industriais de pequeno porte (oficinas, por exemplo); ou − por transformador exclusivo, da concessionária, caso típico de edificações residenciais e comerciais de maior porte. b) em alta tensão, através de subestação de transformação do usuário, caso típico de edificações de uso industrial de médio e grande porte; c) por fonte própria em baixa tensão (gerador ou bateria), caso típico de sistema de alimentação elétrica para serviços de segurança em edificações de qualquer natureza.

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1.2.2.G Em princípio, pode-se entender como “reforma” qualquer ampliação de instalação existente (criação de novos circuitos, alimentação de novos equipamentos, etc.), bem como qualquer substituição de componentes, que implique em alteração de circuito. A adequação à Norma deve ser feita, no mínimo, a partir do quadro de distribuição que alimenta o circuito ou circuitos envolvidos, incluindo o quadro e todos os demais circuitos por ele alimentados.

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1.3.G As prescrições fundamentais constituem a base desta Norma e todas as demais têm por objetivo dar à instalação condições de atendê-las plenamente. Nessas condições, as prescrições específicas contidas nas seções 5 e 6, e indicadas na tabela 1G, constituem as formas de implementação das prescrições fundamentais. Tabela 1G – Prescrições fundamentais da Norma Prescrições específicas

Medidas

Aplicação das medidas

5.1 5.2 5.3 5.4 5.6 6.1.6 6.1.4 6.1.3.1 6.1.3.2

5.7.2 --5.7.4 5.7.5 5.7.7 ---------

Prescrições fundamentais

1.3.1 Proteção contra choques elétricos 1.3.2 Proteção contra efeitos térmicos 1.3.3 Proteção contra sobrecorrentes 1.3.4 Proteção contra sobretensões 1.3.5 Seccionamento e comando 1.3.6 Independência da instalação elétrica 1.3.7 Acessibilidade dos componentes 1.3.8 Condições de alimentação 1.3.9 Condições de instalação

Seleção em função das influências externas 5.8.1 5.8.2 ---------------

Dispositivos 6.3.3 --6.3.4 6.3.5 6.3.8 ---------

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4.2.1.1.G A determinação da potência de alimentação, seja em termos de potência ativa (PAL, em W, kW), seja sob a forma de potência aparente (SAL, em VA, kVA), é uma etapa básica na concepção da instalação. Devem ser determinadas as seguintes potências de alimentação da instalação: a total, a correspondente ao quadro de distribuição geral e as das diversas partes em que a instalação se divide, correspondendo aos diversos quadros de distribuição (parciais). Um quadro de distribuição, geral ou parcial, alimenta cargas que podem ser consideradas, independentemente dos circuitos que as alimentam, sob a forma de conjuntos de cargas (por exemplo, iluminação, tomadas de uso geral, aparelhos de ar condicionado, máquinas operatrizes, fornos, etc.) e de cargas isoladas (equipamentos de utilização individuais que não podem ser considerados como fazendo parte de um conjunto, por sua potência elevada, por suas características de funcionamento, etc.). Chamando de Pi à potência instalada de um conjunto genérico de cargas - soma das potências nominais dos equipamentos do conjunto - e de Pj a potência nominal de uma carga isolada genérica e considerando que o quadro alimenta m conjuntos de cargas e n cargas isoladas, a potência instalada (Pinst) do quadro será m

Pinst =

n

∑P + ∑P i

i=1

j

(W,kW )

j=1

A potência de alimentação deve levar em conta as possibilidades de não simultaneidade no funcionamento das cargas de um dado conjunto de cargas, o que é feito através da adoção de um fator de demanda (g) adequado. A determinação dos fatores de demanda exige o conhecimento detalhado da instalação considerada, bem como experiência quanto às condições de funcionamento e de utilização dos equipamentos. Assim, não é, a rigor, possível especificar, na prática, os fatores de demanda, para cada tipo de instalação. No entanto, as tabelas 2G, 3G, 4G, 5G e 6G, apresentadas no final desta seção, podem servir como orientação básica. Para o quadro de distribuição considerado, podemos escrever, chamando de gi o fator de demanda de um conjunto de cargas genérico: m

PAL =

∑ i=1

n

giPi +

∑P

j

(W, kW)

j =1

É importante observar que, via de regra, o fator de demanda depende da quantidade de equipamentos de utilização do conjunto de cargas. Assim, por exemplo, poderemos ter, em um setor de uma indústria 10 tornos, prevendo-se o funcionamento simultâneo de sete tornos, com fator de demanda igual a 7/10=0,7, e, na indústria toda, 30 tornos, prevendo-se o funcionamento simultâneo de 15, com fator de demanda igual a 15/30=0,5. Não é raro adotar-se, para uma instalação, ou parte da instalação, um fator de demanda global, tendo-se então: PAL = gPinst A capacidade de reserva para futuras ampliações deve também ser considerada na determinação da potência de alimentação. Isso pode ser feito incluindo-se, nos conjuntos, ou como cargas isoladas, outros equipamentos de utilização, além dos previstos inicialmente, ou simplesmente multiplicando a potência de alimentação calculada por um fator maior do que a unidade. É importante frizar que, tal como para a determinação dos fatores de demanda, a consideração de uma capacidade de reserva exige do projetista conhecimento das características do tipo particular de instalação e das condições de funcionamento das cargas. A potência de alimentação, associada a um quadro de distribuição, é utilizada na determinação da corrente de projeto (IB) do circuito que alimenta o referido quadro, isto é

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IB =

PAL (A) tUN cos φ

onde PAL é a potência de alimentação (W), UN é a tensão nominal (V), cos φ o fator de potência e t um fator que vale 1 para circuito monofásico e podemos escrever:

3 para circuito trifásico. Em termos de potência aparente, SAL (VA),

IB =

S AL ( A) tUN

Observe-se que, para um circuito terminal, a corrente de projeto é determinada em função da potência ou potências nominais do equipamento ou equipamentos de utilização alimentados, sem a aplicação de qualquer fator de demanda, isto é: − circuito terminal com um equipamento de utilização de potência nominal PN, tensão nominal UN e fator de potência cos φ : IB =

PN ( A) tUN cos φ

− circuito terminal com r equipamentos, potência nominal genérica PNi, tensão UN e fator de potência cos (admitidos todos os equipamentos com o mesmo fator de potência): r

∑P

Ni

IB =

i=1

tUN cos φ

(A )

r

onde

∑P

Ni

i =1

é a potência instalada do circuito terminal.

Tabela 2G - Fatores de demanda para iluminação e tomadas de uso geral em unidades residenciais e acomodações de hotéis, motéis e similares (Fonte: ELETROPAULO) Potência instalada de iluminação e tomadas de uso geral - P (kW) 0
Fator de demanda g (%) 88 75 66 59 52 45 40 35 31 27 24

φ

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Volta para Norma Tabela 3G - Fatores de demanda para unidades residenciais e acomodações de hotéis, motéis e similares Tipo de carga

Fator de demanda g (%)

Iluminação Tomadas de uso geral Tomadas de uso específico em cozinha e copa-cozinha Tomadas de uso específico em lavanderia e área de serviço Aparelhos de aquecimento de água tipo instantâneo (2 ou mais) Aparelhos de ar condicionado individuais (2 ou mais)

66 20 75 70 50

80

Seja, por exemplo, uma unidade residencial contendo as seguintes cargas, já agrupadas em conjuntos e cargas isoladas: - conjunto 1 - conjunto 2 -

iluminação incandescente - 1820 W (potência computada segundo 4.2.1.2.2 (d)) tomadas de uso geral (admitido cos φ = 0,8): banheiros ----------------- 2 ------ 2 x 600 = copa-cozinha ------------ 4 ------ 3 x 600 + 1 x 100 = área de serviço --------- 2 -----– 2 x 600 = demais dependências-- 15 --- 15 x 100 =

1200 VA 1900 VA 1200 VA 1500 VA 5800 VA

- conjunto 3 -tomadas de uso específico na copa-cozinha forno de microondas -------1500 W lavadora de pratos ---------1500 W geladeira ---------------------500 W freezer ------------------------500 W 4000 W - conjunto 4 -tomadas de uso específico da área de serviço lavadoras de roupas ------------- 700 W secadora de roupas --------------1500 W 2200 W - conjunto 5 -aparelhos de aquecimento de água, tipo instantâneo chuveiro --------------------- 4400 W torneira ---------------------- 3000 W 7400 W - cargas isoladas aquecedor de água (boiler) ---- 2500 W aparelho de ar condicionado -- 1500 W Utilizando os fatores de demanda da tabela 3G, a potência de alimentação será: PAL= 0,66 x 1820 + 0,20 x (5800 x 0,8) + 0,75 x 4000 + 0,70 x 2200 + 0,5 x 7400 + 2500 + 1500 = = 4369W

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Tabela 4G - Fatores de demanda para aparelhos de ar condicionado tipo janela, aplicáveis a edifícios residenciais e comerciais (Fonte: ELETROPAULO)

Quantidade de aparelhos 2 a 10 11 a 20 21 a 30 31 a 40 41 a 50 51 a 75 acima de 75

Fator de demanda g (%) comercial

residencial

100 90 82 80 77 75 75

100 86 80 78 75 73 70

Tabela 5G - Fatores de demanda de alguns aparelhos eletrodomésticos e eletroprofissionais (Fonte: ELETROPAULO) Fator de demanda g (%) Quantidade de aparelhos

Chuveiro, torneira, aquecedor de água individual de passagem

Lavadora de louça, aquecedor de água central de passagem

Aquecedor de água central de acumulação

Fogão, forno de microondas

2 3 4 5 6 7 8 9 10 a 11 12 a 15 16 a 20 21 a 25 26 a35 36 a 40 41 a 45 46 a 55 56 a 65 65 a 75 76 a 80 81 a 90 91 a 100 101 a 120 121 a 150 151 a 200 201 a 250 251 a 350 351 a 450 451 a 800 801 a 1000

68 56 48 43 39 36 33 31 30 29 28 27 26 26 25 25 24 24 24 23 23 22 22 21 21 20 20 20 20

72 62 57 54 52 50 49 48 46 44 42 40 38 36 35 34 33 32 31 31 30 30 29 28 27 26 25 24 23

71 64 60 57 54 53 51 50 50 50 47 46 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45

60 48 40 37 35 33 32 31 30 28 26 26 25 25 24 24 24 24 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23

Secadora de roupa, sauna, copiadora tipo xerox, ferro elétrico tipo industrial 100 100 100 80 70 62 50 50 50 46 40 36 32 26 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25

Hidromassagem tipo residencial 56 47 39 35 25 25 25 25 25 20 20 18 18 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15

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Tabela 6G - Fatores de demanda para iluminação e tomadas de uso geral em edificações de uso coletivo, com finalidade comercial e industrial Tipo de local Auditórios, locais de exposição e análogos Bancos, lojas de departamentos e análogos Clubes, associações e análogos Barbearias, salões de beleza e análogos Igrejas, templos e análogos Indústrias Restaurantes, lanchonetes e análogos Garagens comerciais e análogos Edifícios de escritórios Hospitais, clínicas e análogos Escolas em geral

Fator de demanda g (%) 100 100 100 100 100 100 100 100 - 100 para os primeiros 20 kW 70 para o que exceder a 20 kW - 40 para os primeiros 50 kW 20 para o que exceder a 50 kW - 100 para os primeiros 12 kW 70 para o que exceder a 12 kW

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4.2.1.2.1.G A potência nominal de um equipamento de utilização, PN, (W,kW), é dada por PN = tINUN cos φN

onde:

t = 1 - para equipamento monofásico;

3 - para equipamento trifásico; IN = corrente nominal (A); UN = tensão nominal (V);

cosN φ = fator de potência nominal Quando é dada a potência nominal útil fornecida por um equipamento de utilização, PN' (W, potência nominal consumida, PN, será: PN =

kW,

CV),

a

PN' η

onde η é o rendimento. É, por exemplo, o caso de equipamentos a motor e aparelhos de iluminação a descarga. Muitas vezes, para aparelhos de iluminação a descarga, os fabricantes fornecem a corrente, a tensão e o fator de potência nominais, aplicando-se então a expressão já apresentada para o cálculo de PN. Seja, por exemplo, um aparelho de iluminação fluorescente com duas lâmpadas de 65W e um reator duplo para o qual se tem: − tensão na rede :

220V

− corrente de linha :

0,72A

− fator de potência (médio): 0,92 Teremos: PN = 0,72 x 220 x 0,92 = 145,7 W

Considerando PN' = 2 x 65 = 130W

o rendimento correspondente será: η=

130 = 0,89 145,7

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4.2.1.2.2.G a) Em princípio, a carga de iluminação de um determinado local de uma edificação deve ser determinada a partir de um projeto específico, tomando como base as iluminâncias prescritas na NBR 5413. O projeto de iluminação deve indicar a disposição dos aparelhos de iluminação (quantidade, altura de montagem, distribuição no local, etc.) e as características de cada aparelho (tipo e quantidade de lâmpada, potência das lâmpadas, etc.). NOTA – Considera-se o aparelho constituído pelo conjunto luminária e ventilador de teto como um ponto de luz.

b) No caso de aparelho de iluminação a descarga (fluorescente, vapor de mercúrio, de sódio, etc.), o projeto de iluminação geralmente não indica nem as perdas, nem o fator de potência, devendo-se, então, recorrer aos dados dos fabricantes (ver 4.2.1.2.1.G). c) A exigência de, pelo menos, um ponto de luz no teto não implica na necessidade da existência de aparelho ou aparelhos de iluminação efetivamente instalados no teto. O objetivo é que exista pelo menos uma caixa no teto, que permita, a qualquer momento, a instalação do aparelho. d) Por exemplo, para uma dependência de unidade residencial, com 3,5m x 4,5m, tem-se: - área = 15,75 m2 = 6 m2 + (2x4 m2) + 1,75 m2 100 VA + (2x60 VA) + 0 VA = 220 VA que é a potência de iluminação atribuída à dependência, para efeito de cálculo da potência de alimentação.

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4.2.1.2.3.G A Norma fixa, em (a) e (b), respectivamente, as quantidades mínimas e as potências mínimas das tomadas de uso geral em unidades residenciais (apartamentos e casas unifamiliares) e em acomodações (quartos e apartamentos) de hotéis, motéis e similares. O item (c) refere-se a edificações em geral, sejam elas casas, edifícios de apartamentos, edifícios comerciais, industriais, etc. No item (d), para os circuitos terminais que alimentem tomadas de uso geral nos locais indicados em (c), é atribuída a potência mínima de 1000VA, independentemente do número de tomadas servidas pelo circuito. Quanto à disposição das tomadas em um cômodo ou dependência de unidade residencial ou acomodação de hotel, motel ou similar, cabe observar que, no caso de lay-out prefixado para móveis e/ou equipamentos de utilização estacionários, as distâncias mínimas entre tomadas podem não ser atendidas, devendo-se, no entanto, observar a quantidade mínima prescrita. Observe-se também que uma caixa de derivação contendo mais de uma tomada, para efeito de contagem e de potência, deve ser considerada como uma tomada. Para outros tipos de locais, a Norma não prescreve nem a quantidade mínima, nem as potências mínimas das tomadas de uso geral, tendo em vista a diversidade de utilizações possíveis. No entanto, no caso de escritórios e lojas, pode-se adotar a seguinte orientação: (1) escritórios comerciais e locais análogos: - área igual ou inferior a 40m2 - uma tomada a cada 4m2, ou fração, de área, com potência mínima de 200VA por tomada; - área superior a 40m2 - 10 tomadas para os primeiros 40m2 e uma tomada para cada 10m2, ou fração, de área restante, com potência mínima de 200VA por tomada; (2) lojas comerciais e locais análogos: - uma tomada a cada 30m2, ou fração, de área, com potência mínima de 200VA por tomada, não computadas as destinadas a vitrinas e a demonstração de aparelhos. A atribuição de uma potência a uma tomada de uso geral corresponde à aplicação de um fator de utilização (u) à tomada. Assim, uma tomada de 10A, a ser alimentada em 220V, tem uma potência nominal de 10x220 = 2200VA; ao atribuir a ela uma potência de 100VA, 200VA ou de 600VA, estamos, na realidade, aplicando um fator de utilização igual a u1 =

100 = 0,045, 2200

ou u2 =

200 = 0,09, 2200

ou u3 =

respectivamente.

600 = 0,273 2200

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4.2.1.2.4.G As tomadas de uso específico podem não ser tomadas de corrente, fisicamente falando, mas sim caixas de derivação exclusivas para a ligação de um determinado equipamento de utilização, como é o caso, por exemplo, dos chuveiros elétricos.

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4.2.2.1.G O esquema de condutores vivos deve ser escolhido em função das características dos equipamentos de utilização previstos (tensões nominais, número de fases, potências nominais, etc.), de sua quantidade e da potência instalada total. Observe-se que, no caso de instalação alimentada em baixa tensão pela concessionária, devem ser verificados os esquemas disponíveis, bem como as respectivas limitações (constantes das instruções da concessionária).

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4.2.2.2.G A classificação dos esquemas de aterramento baseia-se nas condições de aterramento da alimentação da instalação e das massas existentes. São considerados na Norma os esquemas TN, TT e IT. No caso de instalações alimentadas por rede pública em baixa tensão (ou por transformador exclusivo, da concessionária), a Norma, em 4.2.2.2.4, exige o aterramento do neutro na origem da instalação. Assim, para essas instalações, só podem ser utilizados os esquemas TN e TT. Para instalações alimentadas em alta tensão, com subestação do usuário, bem como para as que possuem fonte própria, via de regra, qualquer um dos três esquemas pode ser utilizado. Os esquemas TN, TT e IT, muito embora relacionados, em princípio, com medidas específicas de proteção contra contatos indiretos, apresentam, na prática, uma relação limitada com tais medidas, como fica evidenciado na própria Norma, principalmente para os esquemas TN e TT.

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4.2.2.2.1.G Nos esquemas TN, o percurso da corrente de falta fase-massa (Id) é constituído exclusivamente por elementos condutores, sendo, portanto, um percurso de baixa impedância. É o que mostra a figura 1G, para um esquema TN-C-S.

Figura 1G - Percurso da corrente de falta fase-massa em um esquema TN Em uma instalação alimentada em baixa tensão pela concessionária, no caso de ser adotado o esquema TN, o neutro da rede pública (ou o neutro do transformador exclusivo) deve ser considerado como condutor PEN.

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4.2.2.2.2.G No esquema TT, o percurso da corrente de falta fase-massa (Id) inclui a terra, como mostra a figura 2G. É, portanto, um percurso de impedância elevada. As massas podem ser aterradas individualmente, ou por grupos, ou coletivamente aterradas.

Figura 2G - Percurso da corrente de falta fase-massa em um esquema TT Na prática, o esquema TT “clássico”, com eletrodos de aterramento independentes, só é possível em áreas rurais. No entanto, mesmo que haja superposição nas zonas de influência dos eletrodos da alimentação e das massas, o esquema é considerado TT, para efeito de aplicação das medidas de proteção contra contatos indiretos.

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4.2.2.2.3.G Em um esquema IT, a alimentação pode estar isolada da terra ou aterrada através de uma impedância. As massas, por sua vez, individualmente, ou por grupos, ou coletivamente, podem estar aterradas em eletrodo ou eletrodos específicos ou, no caso da alimentação aterrada por impedância, no mesmo eletrodo da alimentação, como mostra a figura 3G. Em qualquer caso, a corrente de uma primeira falta fase-massa apresenta um valor limitado, visto que seu percurso se fecha através da capacitância do circuito em relação à terra ou, eventualmente, através da impedância por meio da qual é aterrada a alimentação.

Figura 3G

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L1 L2 L3

C3

C2

C1

I

Id

L1 L2 L3

Z

Id

Figura 3G - Percursos da corrente de primeira falta fase-massa em esquema IT

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4.2.2.2.4.G No Brasil, as redes de distribuição pública em baixa tensão são multiaterradas, isto é, o condutor neutro é aterrado em diversos pontos.

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4.2.3.1.1.G a) Natureza da corrente Se a instalação necessita de alimentação em corrente contínua e a fonte disponível é de corrente alternada, ou vice-versa, é necessário prever o equipamento de conversão adequado e sua localização. O mesmo ocorre se é necessária uma alimentação em corrente alternada, com freqüência diferente da fornecida pela fonte. b) Valor da tensão Quando a instalação é alimentada (em corrente alternada) diretamente pela concessionária, seja por rede pública em baixa tensão, seja por transformador exclusivo, os valores das tensões são impostos pela concessionária. Quando a instalação possui transformador ou gerador próprio, a escolha da tensão é feita pelo projetista, em função, basicamente, das características dos equipamentos de utilização previstos. A tabela 7G indica os valores de tensão normalmente encontrados no Brasil e os valores dados na IEC 38. Tabela 7G – Tensões nominais típicas no Brasil Secundário do transformador (da concessionária ou do usuário) ou saída do gerador

Tensões nominais típicas no Brasil Uo/U (V)

Tensões nominais conforme IEC 38 Uo/U (V)

115/230

120/240

120/208 127/220 220/380 254/440

230/400 277/480 400/690 1000

115/230

---

c) Valor da freqüência A freqüência nominal das redes de distribuição pública (alta e baixa tensão), no Brasil, é 60Hz.

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Quando forem necessárias outras freqüências, para aplicações especiais, devem ser previstos equipamentos de conversão adequados. d) Valor da corrente de curto-circuito presumida na origem da instalação O valor da corrente de curto-circuito presumida na origem da instalação, Ik, deve ser determinado e levado em conta quando da concepção das proteções contra curtos-circuitos. A determinação deve ser feita: − a partir da corrente de curto-circuito presumida no “ponto de entrega”, no caso de instalações alimentadas em alta ou em baixa tensão pela concessionária; − a partir das características da fonte, no caso de instalações alimentadas por fonte própria.

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4.2.3.2.G Um sistema de alimentação elétrica para serviços de segurança (SAESS) destina-se a manter o funcionamento, na eventualidade de falha da alimentação normal, de equipamentos e instalações essenciais à segurança e à saúde das pessoas, tais como: - iluminação de segurança (de emergência); - rotas de fuga para a evacuação de locais; - sistemas de detecção de fumaça e de fogo; - sistemas de exaustão de fumaça e gases tóxicos; - bombas de água para incêndio; - compressores para sistemas de extinção de incêndio; - processos industriais particulares (na indústria petroquímica, na de cimento, etc.), cuja interrupção pode trazer problemas de segurança; - serviços específicos (iluminação de pistas de pouso em aeroportos, heliportos, iluminação de túneis, etc.). Um SAESS compreende a fonte, os circuitos até os equipamentos de utilização alimentados e, eventualmente, os próprios equipamentos. O assunto é tratado em 4.6 e 6.6 da Norma. Um sistema de alimentação elétrica de reserva (SAER) destina-se a aplicações onde não podem ser toleradas interrupções por razões que não sejam a segurança e a saúde das pessoas, como é o caso de: - equipamentos de tecnologia da informação (ver nota 1 de 6.4.8.1); - elevadores; - processos industriais cuja interrupção pode trazer prejuízos; - pesquisas científicas cujo andamento pode ser comprometido por uma interrupção; - certas aplicações militares. Um SAER compreende a fonte e os circuitos até o dispositivo que executa a comutação da alimentação normal para a de reserva.

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4.2.4.5.G Os circuitos terminais de uma instalação podem alimentar um ou mais equipamentos de utilização ou tomadas de corrente, devendo ser individualizados pela função dos equipamentos previstos. A quantidade de equipamentos ou tomadas de corrente alimentada por cada circuito terminal deve ser compatível com a capacidade de condução de corrente dos condutores do circuito. Não é necessário, em princípio, limitar o número de pontos servidos por um circuito. Na determinação da potência instalada de um circuito terminal, devem ser consideradas as potências nominais dos equipamentos de utilização fixos e atribuídas potências às tomadas de corrente (ver 4.2.1.2.3 (b) e (c) e 4.2.1.2.4 (a) e (b)). A corrente de projeto, IB, determinada a partir da potência instalada (ver 4.2.1.1.G), define a capacidade mínima de condução de corrente dos condutores do circuito. A potência alimentada por um circuito terminal servindo a um certo número de pontos pode, no entanto, ser limitada pela dimensão dos bornes de ligação dos equipamentos ou das tomadas de corrente, pela queda de tensão (ver 6.2.7) e pela corrente nominal do dispositivo de proteção (ver 5.3.3.2).

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4.2.4.6.G Em uma unidade residencial com área útil na faixa de 40 a 150m2, podem-se sugerir, por exemplo: - dois circuitos de 1,5mm2 (seção mínima, ver tabela 43) para iluminação - um para o setor social e outro para as dependências de serviço; - dois ou três circuitos de 2,5mm2 (seção mínima, ver tabela 43) para tomadas de uso geral - um para o setor social e um ou dois para as dependências de serviço; - circuitos independentes (um por equipamento) para equipamentos com potência superior a 1270VA, em 127V, ou 2200VA, em 220V, caso típico de aquecedores de água elétricos (instantâneos e por acumulação), chuveiros e torneiras elétricas, forno de microondas, secadora de roupa, etc.

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4.2.4.8.G No caso de edificações com diversas unidades consumidoras, a cada unidade corresponderá uma instalação, cada uma com sua origem. Assim, por exemplo, em um edifício residencial com 10 andares e quatro apartamentos por andar, deveremos ter, no mínimo, 41 instalações, 40 para as unidades e uma para as áreas comuns (administração), estando as origens no centro de medição (considerando um único centro de medição, no térreo ou no subsolo).

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4.3.0.G Em princípio, a determinação das influências externas nos diversos locais de uma edificação, abrangidos pela instalação elétrica, deve constituir-se em um dos primeiros passos do projeto. Uma vez determinadas as influências, através das tabelas 1 a 18 da Norma, devem ser determinadas as características dos diversos componentes, com auxílio das tabelas 27 (componentes em geral) e 29 (linhas elétricas). A tabela 8G serve como roteiro para a consulta das tabelas relativas às influências externas. Tabela 8G – Roteiro para consulta das tabelas 1 a 18 Influência externa Tabela Categoria

Meio ambiente

Utilizações

Construção das edificações

Descrição

Indicação

Temperatura ambiente Altitude Presença de água Presença de corpos sólidos Presença de substâncias corrosivas ou poluentes Solicitações mecânicas: - Choques mecânicos - Vibrações Presença de flora e mofo Presença de fauna Influências eletromagnéticas, eletrostáticas ou ionizantes Radiações solares Raios Competência das pessoas Resistência elétrica do corpo humano Contatos das pessoas com o potencial local Condições de fuga das pessoas em emergência Natureza das matérias processadas ou armazenadas Materiais de construção Estrutura das edificações

AA AC AD AE AF

1 2 3 4 5

AG AH AK AL AM

6(a) 6(b) 7 8 9

AN AQ BA BB BC BD BE

10 11 12 13 14 15 16

CA CB

17 18

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4.4.1.G Sobretensões transitórias Quando a ligação ou o desligamento de certos equipamentos for suscetível de provocar sobretensões transitórias, os componentes da instalação devem ser escolhidos de tal maneira que seus níveis de isolamento sejam compatíveis com os valores das sobretensões presumidas. Em certos casos, pode ser necessário prever limitadores de sobretensões, conforme as prescrições de 5.4, 5.7.5 e 6.3.5.

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4.4.2.G Correntes de partida As correntes de partida devem ser levadas em consideração, na determinação das seções dos condutores e na escolha dos dispositivos de proteção contra sobrecorrentes, a fim de evitar quedas de tensão excessivas durante o período de partida e evitar a atuação intempestiva dos dispositivos de proteção. Nas instalações alimentadas por rede pública em baixa tensão, as concessionárias prescrevem limitações da potência dos motores com partida direta.

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4.4.3.G Correntes harmônicas Quando os equipamentos de utilização são suscetíveis de produzir correntes harmônicas significativas, as correntes das diferentes freqüências devem ser consideradas na concepção dos respectivos circuitos. Isso aplicase principalmente às harmônicas impares nos circuitos trifásicos com neutro. As correntes harmônicas de 3a ordem e as de freqüências múltiplas de três podem dar origem a sobrecorrentes no condutor neutro, mesmo em condições de equilíbrio, devendo ser levadas em conta no dimensionamento dos condutores (ver 6.2.6.4.G).

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4.4.4.G Componentes contínuas Quando um equipamento puder provocar, durante seu funcionamento, a circulação de corrente contínua nos circuitos de corrente alternada que o alimentam, é necessário garantir que isso não possa resultar em prejuízo para o funcionamento de outros equipamentos da instalação; caso contrário, devem ser tomadas as medidas para separar da fonte o equipamento considerado. As componentes contínuas podem, em certas condições, perturbar o funcionamento dos dispositivos DR.

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4.4.5.G Oscilações de alta freqüência Quando um equipamento puder provocar oscilações de alta freqüência em seu circuito de alimentação ou induzilas em outros circuitos, é necessário garantir que tais oscilações não prejudiquem o funcionamento de outros equipamentos da instalação, caso contrário, devem ser tomadas medidas para reduzi-las a um nível aceitável.

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4.4.6.G Correntes de fuga Quando forem previstos na instalação equipamentos capazes de produzir, em funcionamento normal, correntes de fuga significativas, tais correntes devem ser consideradas na escolha das medidas de proteção para garantir a segurança (ver seção 5 e 6.3.3.2.1 (c)). É o que ocorre, por exemplo, nos equipamentos de tecnologia da informação (ver 6.4.8.1, nota 1), ou de comando automático contendo grande quantidade de filtros para redução de perturbações radioelétricas, ou ainda nos equipamentos de aquecimento industrial de alta freqüência.

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4.4.7.G Possibilidade de fornecimento de corrente à rede de alimentação Qualquer equipamento ligado a uma rede de distribuição pública de energia elétrica e suscetível de fornecer corrente à rede, deve, antes de ser instalado, ser objeto de consulta à concessionária. É o caso, principalmente, de grupos geradores funcionando em paralelo com a rede, de grupos conversores, de comutadores utilizados na carga de baterias e também de motores síncronos com comutatrizes, de capacitores síncronos e de capacitores estáticos.

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4.5.G As características indicadas em 4.5 podem variar de uma parte a outra da instalação e dependem, por exemplo, da presença de pessoas qualificadas para utilizar os equipamentos em serviço normal. O acesso a certas partes da instalação pode ser limitado a pessoas advertidas (BA4) ou qualificadas (BA5) e isso deve influir na escolha das medidas de proteção nessas partes (ver seção 5). A presença de pessoal permanente de manutenção pode também influir na escolha dessas medidas.

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4.6.0.G Ver 4.2.3.2 e 4.2.3.2.G.

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4.6.1.0.G Um sistema de alimentação elétrica para serviços de segurança (SAESS) deve ser capaz de garantir: - o funcionamento simultâneo de todos os equipamentos e instalações alimentados, pelo tempo necessário; - a energização dos respectivos circuitos, quando de uma falha na alimentação normal, com a rapidez compatível com a necessidade.

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4.6.1.2.G As baterias devem possuir características e capacidade adequadas para alimentar todos os equipamentos ligados ao sistema de alimentação elétrica para serviços de segurança (SAESS). Via de regra, exige-se a manutenção da carga por, no mínimo, 1,5h, com tensão não inferior a 87,5% da nominal. Devem, por outro lado, ser providas de dispositivo automático de carregamento. O gerador (grupo motor-gerador) deve ter capacidade de fornecer toda a potência exigida pelos equipamentos do SAESS. O motor deve ser provido de dispositivo automático de partida, independente da alimentação normal, em geral bateria com carregador automático. Via de regra, exige-se que o gerador tenha condições de funcionar a plena carga por, no mínimo, 2h. O uso de um ramal separado (ver 6.6.2.4) é admitido, desde que ele seja efetivamente independente da alimentação normal, por exemplo, proveniente de transformador ou subestação distintos. Os sistemas UPS (uninterruptible power supply), que fornecem energia de alta qualidade (livre de distorções e interferências) e praticamente sem interrupção, podem ser utilizados como fonte de um SAESS, ou como fonte auxiliar, no caso de grupos geradores que exijam mais de 10s para entrar em funcionamento efetivo. A figura 4G mostra os dois tipos mais comuns de UPS. Há que considerar também os blocos autônomos, ligados a tomadas de corrente da instalação e destinados a iluminação de segurança (ver 6.6.2.6). São constituídos, em geral, por: - bateria recarregável; - dispositivo de carregamento; - lâmpada(s); - dispositivo destinado a energizar automaticamente a(s) lâmpada(s) quando falha a alimentação na tomada de corrente.

Figura 4G - Tipos usuais de UPS: (a) off-line; (b) on-line

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4.6.2.G Os SAESS são geralmente classificados em 3 tipos, no que concerne ao tempo de corte e ao estado dos equipamentos em serviço normal. São eles: (1) Tipo sem corte. Os equipamentos são alimentados permanentemente pela fonte do SAESS, seja em condições normais, seja no caso de falha da alimentação normal. É, por exemplo, o caso da iluminação de segurança em certos locais de afluência de público, como lojas de departamentos e locais de feiras, exposições e convenções e outros, que possam conter mais de 700 pessoas: - a iluminação de segurança permanece ligada quando da presença de público (mesmo que a iluminação natural seja suficiente); - no caso de baterias, a recarga é efetuada nos períodos em que o local está fechado ao público. Um SAESS alimentado, através de UPS do tipo on-line (ver figura 4G) enquadra-se neste tipo. É o caso, por exemplo, de sistemas de segurança comandados por computador. (2) Tipo permanente. Os equipamentos são alimentados em serviço normal pela alimentação normal e, quando esta falha, passam, por meio de comutação automática, de corte muito breve ou breve, a ser alimentados pelo SAESS. É, por exemplo, o caso da iluminação de segurança em certos locais de afluência de público, como lojas de departamentos, locais de feiras, exposições e convenções, teatros, salas de jogos, etc, que possam conter mais de 300 e até 700 pessoas. Este tipo permite verificar, a qualquer momento, se os equipamentos (no caso, aparelhos de iluminação) estão funcionando adequadamente. Um SAESS alimentado através de UPS do tipo off-line (ver figura 4G) enquadra-se neste tipo. (3) Tipo não permanente. Os equipamentos não são alimentados em serviço normal e, no caso de falha da alimentação normal, passam automaticamente a ser alimentados pelo SAESS, admitindo-se, via de regra, tempo de corte médio e, eventualmente, longo. Este tipo é utilizado, por exemplo, para a iluminação de segurança em locais de afluência de público com menos de 300 pessoas, em edifícios residenciais, para a alimentação de bombas de água para incêndio, para sistemas de exaustão, etc. As figuras 5G, 6G e 7G indicam os três tipos de SAESS.

(a)

(b)

Figura 5G – SAESS tipo sem corte No caso (a), durante o funcionamento, os equipamentos de segurança são alimentados pela bateria, que é

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mantida carregada pelo dispositivo de carregamento R. No caso (b) o grupo está em estado de funcionamento, estando a chave I fechada em serviço normal.

Figura 6G – SAESS tipo permanente Durante o funcionamento, os equipamentos de segurança são alimentados pela alimentação normal (dispositivo PNA posição “a”). No caso de falha da alimentação normal, o dispositivo P passa automaticamente para a posição “b”.

Figura 7G – SAESS tipo não permanente Em funcionamento normal, a chave I está aberta. Ela é fechada automaticamente em caso de falha da alimentação normal.

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4.7.0.G A Norma classifica as instalações temporárias em três tipos, as de reparos, as de trabalhos e as semipermanentes, cujas definições são apresentadas na NBR IEC 50(826): definições A.01.09, A.01.06, A.01.07 e A.01.08, respectivamente. As instalações temporárias são admitidas durante o período de construção, reforma, manutenção, reparo ou demolição de edificações, estruturas, equipamentos ou atividades similares.

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4.7.2.G As instalações de reparos se fazem necessárias sempre que ocorre um acidente que impeça o funcionamento de uma instalação ou de um setor de instalação existente.

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4.7.3.G As instalações de trabalhos são as executadas para permitir que instalações existentes sejam reformadas ou modificadas, total ou parcialmente, sem interromper seu funcionamento. As instalações de trabalhos podem ser protegidas contra contatos indiretos por meios diferentes dos utilizados nas instalações que estejam passando por reformas ou modificações. Assim, por exemplo, uma instalação de trabalhos pode ser protegida por medidas passivas (ver 5.1.3.2, 5.1.3.4 e 5.1.3.5), enquanto que os demais setores da instalação existente são protegidos por seccionamento automático da alimentação (ver 5.1.3.1). Quanto às prescrições da Norma que podem não ser atendidas, cabe observar que: - os limites de queda de tensão podem não aplicar-se, desde que os equipamentos possam funcionar adequadamente; - podem não ser respeitadas prescrições relativas à separação entre linhas elétricas e canalizações, por exemplo adotando distância inferior a 3cm entre linha e canalização (6.2.9.4.1), desde que não se trate de canalização que funcione em temperatura elevada; - podem não ser respeitadas prescrições relativas às condições de instalação de linhas, desde que seja preservada, durante o período da instalação de trabalhos, a integridade dos condutores; é o caso, por exemplo, da utilização de condutores isolados ao ar livre (6.2.11.3) ou em canaleta instalada no solo (6.2.11.4.3). Cabe observar que os dispositivos de comando e proteção devem ser obrigatoriamente instalados em suportes fixos.

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4.7.4.G As instalações elétricas de canteiros de obras são um exemplo típico de instalação semipermanente. São como tal consideradas as instalações destinadas: − à construção de edificações novas; − aos trabalhos de reforma, modificação, ampliação ou demolição de edificações existentes; − a obras públicas (redes públicas de água, gás, energia elétrica, etc; obras viárias e outras) O assunto é tratado na publicação IEC 364-7-704: 1989 - Construction and demolition site installation . Outros exemplos de instalações semipermanentes são as instalações decorativas de Natal e as de feiras e exposições.

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5.1.1.1.0.G A proteção contra contatos diretos e indiretos SELV, isto é, “por extrabaixa tensão de segurança”, é utilizada em situações onde são grandes os riscos, como é o caso de piscinas, parques de diversões, etc. Essa medida baseia-se no fornecimento de energia elétrica em extrabaixa tensão, seja a partir do enrolamento secundário de um transformador de segurança (segundo a IEC 742), seja por outros meios (ver 5.1.1.1.2). Em um transformador de segurança, o nível de impulso suportável entre o primário e o secundário é muito elevado e/ou uma blindagem metálica aterrada é colocada entre os enrolamentos. A tensão secundária nunca excede 50V (valor eficaz). Três condições devem ser atendidas, a fim de proporcionar proteção adequada contra contatos indiretos: − nenhum condutor vivo de circuito SELV pode ser aterrado (ver 5.1.1.1.4.1); − as massas de equipamentos alimentados em SELV não devem ser aterradas, nem ligadas a massas de sistemas de tensão mais elevada ou a elementos condutores estranhos (ver 5.1.1.1.4.2); − todas as partes vivas de circuitos SELV devem ser eletricamente separadas das partes vivas de circuitos de tensão mais elevada por meios que garantam uma separação, pelo menos, equivalente à existente entre os enrolamentos primário e secundário de um transformador de segurança (ver 5.1.1.1.3.1). Para atender a essas condições: − os circuitos SELV devem utilizar condutos exclusivos, a menos que os circuitos SELV utilizem condutores que possuam isolamento para a maior tensão presente (ver 5.1.1.1.3.2); − as tomadas de corrente não devem possuir contato de terra; os plugues e tomadas SELV devem ser tais que não sejam possíveis ligações em outras tensões (ver 5.1.1.1.3.3). Em condições normais, quando a tensão SELV for inferior a 25V, não há necessidade de proteção específica contra contatos diretos (ver 5.1.1.1.4.3). A proteção contra contatos diretos e indiretos PELV, isto é, “por extrabaixa tensão de proteção”, é utilizada em situações onde a extrabaixa tensão é exigida, ou preferida, por razões de segurança, mas que não sejam de alto risco (onde se usa SELV). A concepção é similar à do sistema SELV, porém o circuito secundário é aterrado em um ponto. A proteção contra contatos diretos, no PELV, é, em geral, necessária, exceto quando o equipamento estiver em uma zona de influência de ligação equipotencial, a tensão nominal não ultrapassar 25V (valor eficaz), o equipamento seja utilizado em locais normalmente secos e não seja provável o contato do corpo humano com áreas de dimensões consideráveis (ver 5.1.1.1.5.2). Em todos os demais casos, 6V é a maior tensão permitida, quando não existir proteção específica contra contatos diretos (ver 5.1.1.1.5.1 e 5.1.1.1.5.2).

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5.1.1.1.1.G A faixa I do anexo A fixa os valores limites de 50V, em c.a., e de 120V, em c.c., correspondendo à chamada “extrabaixa tensão”. Quando os circuitos a extrabaixa tensão são alimentados em c.a., sua tensão, em vazio, não deve ser superior a 50V, quando a tensão do circuito primário da fonte de alimentação estiver em seu valor nominal. O valor efetivo da tensão pode diferir do valor nominal dentro dos limites admissíveis. Observe-se que o valor c.c. corresponde a uma tensão “não ondulada”, assim entendida quando - a ondulação senoidal não é superior a 10%, em valor eficaz, ou - a ondulação não senoidal apresenta um valor máximo de crista não superior a 140V, para um sistema c.c. com tensão nominal de 120V ou, analogamente, 70V, para um sistema c.c. com tensão nominal de 60V. Os transformadores para campainhas não precisam ser, necessariamente, transformadores de segurança. A campainha pode também ser alimentada pela tensão da rede, desde que sua instalação seja adequadamente protegida contra contatos diretos e indiretos.

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5.1.2.0.G As medidas de proteção contra contatos diretos podem ser classificadas em: − totais (locais a que qualquer pessoa pode ter acesso) • isolação das partes vivas (5.1.2.1, 5.8.1.2.1); • barreiras e invólucros (ver definições 826-03-13 e 826-03-12 na NBR IEC 50 (826)) (ver 5.1.2.2, 5.8.1.2.1); − parciais (locais acessíveis apenas a pessoas BA4 e BA5) • obstáculos (ver definição 826-03-14 na NBR IEC 50 (826)) (ver 5.1.2.3, 5.8.1.2.2, 5.8.1.2.4); • colocação fora de alcance (ver 5.1.2.4, 5.8.1.2.2); − complementar (ver 5.1.2.5) É admitida a omissão da proteção contra contatos diretos, nas condições indicadas em 5.8.1.2.3.

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5.1.2.5.0.G Os dispositivos a corrente diferencial-residual (dispositivos DR) podem ser do tipo interruptor (segundo a IEC 1008), ou podem possuir proteção contra sobrecorrentes incorporada (segundo a IEC 1009), do tipo designado, na prática, por disjuntor DR. Os dispositivos DR são classificados, em:

a partir de sua corrente diferencial-residual nominal de I∆n atuação,

- dispositivo DR de alta sensibilidade (AS) - I∆n ≤ 30mA, - dispositivo DR de baixa sensibilidade (BS) - I∆n > 30mA. A Norma prescreve o uso de dispositivos DR: (1) na proteção complementar contra contatos diretos (DR tipo AS) (5.1.2.5); (2) na proteção contra contatos indiretos (DR tipos AS ou BS), no esquema TN (5.1.3.1.4(g) e 6.3.3.2.3), no esquema TT (5.1.3.1.5(b)(e) e 6.3.3.2.4) e no esquema IT (5.1.3.1.6(f) e 6.3.3.2.5); (3) na proteção contra incêndios em locais BE2 (DR tipo BS) (5.8.2.2.10(a)).

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5.1.2.5.1.G A proteção “complementar”, de que trata 5.1.2.5, independe do esquema de aterramento previsto, refere-se a locais e/ou situações em que as pessoas possam estar em uma condição BB3, quanto à resistência elétrica do corpo. Os contatos diretos, no caso, podem ocorrer com uma parte viva: - de um plugue ou tomada de corrente com defeito; - do cabo flexível de ligação de um equipamento, por rompimento da isolação do cabo; - de um equipamento de utilização, durante seu uso. Observe-se que a prescrição traz embutida a proteção contra contatos indiretos para os circuitos citados. Os dispositivos DR que realizam a proteção complementar contra contatos diretos (e a proteção contra contatos indiretos) devem ser do tipo AS, interruptores ou disjuntores, e podem ser instalados, alternativamente: - um por circuito terminal; - um por grupo de circuitos terminais; - um como “chave geral” da instalação. A possibilidade de exclusão das tomadas de corrente de refrigeradores e congeladores da prescrição 5.1.2.5.1 (d), conforme nota 2, tem a ver com a eventual deterioração de alimentos contidos nesses aparelhos, quando o DR permanecer desligado por tempo razoavelmente longo e pressupõe que aquelas tomadas não sejam diretamente acessíveis, o que reduz o perigo de choque elétrico. Se for utilizado o DR como “chave geral”, a possibilidade de excluí-las não existe.

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5.1.2.5.2.G A utilização dos dispositivos DR não é reconhecida como uma medida de proteção completa contra contatos diretos porque não atua quando o contato ocorre simultaneamente com duas partes vivas de um circuito ou equipamento, que se encontrem sob potenciais diferentes, muito embora trate-se de uma situação bastante rara.

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5.1.3.1.0.G Fundamentos (A) Massas e elementos condutores estranhos A NBR IEC(50) 826 define massa e elemento condutor estranho (ver definições 826-03-02 e 826-03-03). As massas são caracterizadas por quatro condições simultâneas: (a) são partes de equipamentos elétricos ou de linhas elétricas, distintas das partes vivas; (b) são metálicas; (c) são acessíveis ao toque; (d) podem ser energizadas acidentalmente (devido a falha de isolamento). Assim, são consideradas massas, em uma instalação: − condutos metálicos (eletrodutos, canaletas, etc.); − suportes metálicos de cabos (bandejas, escada para cabos, perfilados, etc.); − partes metálicas externas de dispositivos elétricos (exceto parafusos, rebites, etc.), desde que tais dispositivos não possuam dupla isolação nem isolação reforçada (equivalente à da classe II); − quadros de distribuição metálicos; − partes metálicas externas de equipamentos de utilização (exceto as de equipamentos classe II); − proteções metálicas externas de cabos; (Objetos metálicos próximos a linhas aéreas ou a barramentos blindados ou em contato com equipamentos elétricos, devem ser também considerados “massas”). Como elementos condutores estranhos típicos, podem ser citados: − elementos metálicos ou em concreto armado usados na construção de edifícios; − canalizações metálicas de gás, água, ar condicionado e outros fluidos e os equipamentos metálicos a elas ligados (fornos, tanques, reservatórios, etc.); − solos e paredes não isolantes. (B) Tensões de contato e tensão de falta A tensão de contato (UC), a tensão de contato presumida (Ut) e a tensão de falta (Uf) são definidas na NBR IEC (50)826 (ver definições 826-02-02, 826-02-03 e A.02.01). As partes simultaneamente acessíveis podem ser uma massa e um elemento condutor estranho ou duas massas. No primeiro caso, a tensão de contato presumida é parte da tensão de falta. As figuras 8G, 9G, 10G e 11G mostram as tensões Uc, Ut e Uf nos esquemas TT e TN. Nelas tem-se: − − − − − − − − −

L1, L2, L3 - condutores fase; N - condutor neutro; PE - condutor de proteção; PEN - condutor PEN; M - massa; Id - corrente de falta; B - terminal de aterramento principal / ligação equipotencial principal (LEP); T - eletrodo de aterramento da edificação; RB - resistência de aterramento do ponto neutro da alimentação;

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− RA - resistência de aterrramento das massas da instalação; − ZL - impedância do corpo humano; − US - queda de tensão em RS; − E - terra (de referência); − RS - resistência entre a superfície com a qual a pessoa está em contato e elemento condutor estranho ligado a B ou entre a superfície com a qual a pessoa está em contato e a terra, no caso de estar a massa fora da zona de influência da ligação equipotencial principal; − C - elemento condutor estranho ligado a B.

Figura 8G - Esquema TT - Massa situada no interior da zona de influência da ligação equipotencial principal

Figura 9G – Esquema TT – Massa situada fora da zona de influência da ligação equipotencial principal

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Figura 10G - Esquema TN - Massa situada no interior da zona de influência da ligação equipotencial principal

Figura 11G – Esquema TN – Massa situada fora da zona de influência da ligação equipotencial principal Observações relativas às figuras: a) se a pessoa estiver em contato com um elemento condutor estranho ligado ao terminal de aterramento principal (B), Rs pode ser nulo; b) no esquema TT, levando em consideração os valores relativos de RA, Rs e ZL, a tensão de contato é considerada igual à tensão de falta se RA e Rs forem desprezíveis face a ZL (ver figura 12G).

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(M dentro da LEP) Ut = Uc + Us com

R A , R S << Z L

(M fora da LEP) Ut = Uc + Us Ut = Uf

Uc = U f = U t Figura 12G - Esquema TT c) no esquema TN, levando em consideração os valores relativos das impedâncias dos condutores, ' ' , a tensão de contato presumida é praticamente igual à queda de tensão entre a massa M e o ZPE e Z'PE

terminal de aterramento principal B e a tensão de falta é praticamente igual à queda de tensão entre a massa M e o ponto O (ver figura 13G).

' '' Z PE , Z PE << R A , R B , R S

Ut = queda de tensão entre M e B Uf = queda de tensão entre M e O Figura 13G - Esquema TN

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(C) Efeitos da corrente elétrica sobre o corpo humano A figura 14G e a tabela 9G, ambas do IEC Report 479-1 (3ª Edição, 1994), mostram os efeitos de correntes alternadas, com freqüências na faixa de 15Hz a 100Hz, passando da mão esquerda aos pés de uma pessoa.

Figura 14G - Zonas tempo-corrente dos efeitos de correntes alternadas (15Hz a 100Hz) sobre as pessoas, considerando um trajeto mão esquerda - pés (reprodução da figura 14 da IEC 479-1, 3ª Edição)

Tabela 9G – Descrição das zonas indicadas na figura 14G Designação da zona

Limites

Efeitos fisiológicos

AC-1

Linha a

Habitualmente, nenhuma reação

AC-2

Entre linha a e curva b

Habitualmente, nenhum efeito perigoso

Entre as curvas b e c1

Habitualmente, nenhum dano orgânico. Probabilidade de contrações musculares e de dificuldade de respiração, de perturbações reversíveis na formação e na propagação dos impulsos no coração, incluindo a fibrilação auricular e paradas cardíacas transitórias sem fibrilação ventricular, aumentando com a intensidade da corrente e com o tempo.

Além da curva c1

Além dos efeitos da Zona AC-3, probabilidade de fibrilação ventricular aumentando de cerca de 5%, na curva c2, até cerca de 50%, na curva c3, e acima de 50% além da curva c3. Com o aumento da intensidade da corrente e do tempo, podem ocorrer efeitos patofisiológicos como parada cardíaca, parada respiratória e queimaduras graves.

AC-3

AC-4

A curva Lc, indicada na figura 14G, é a referência utilizada para definir os tempos de seccionamento em função da tensão de contato presumida (ver figura 15G) e para o estabelecimento do método de proteção por seccionamento automático da alimentação. (D) Impedância do corpo humano

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Considera-se um trajeto das duas mãos aos dois pés (cujos efeitos são admitidos iguais aos do trajeto mão esquerda - pés) e duas situações ambientais (definidas de modo mais completo em 5.8.1.3.1): − situação 1

- locais secos ou úmidos; - solo (ou piso) com resistência elevada.

− situação 2

- locais molhados; - pele molhada; - solo (ou piso) com baixa resistência.

No primeiro caso, a impedância a ser utilizada na determinação da relação entre tempo e tensão de contato presumida é dada por Z = 1000 + 0,5 Z T 5% (Ω)

e, no segundo caso por

Z p = 200 + 0,5Z T5% (Ω)

Nessas expressões: − Z - impedância do corpo humano na situação 1, considerando o trajeto duas mãos - dois pés; − 1000

Ω - valor que considera a resistência de calçados e do piso (solo);

− 0,5 - fator que considera o duplo contato - duas mãos e dois pés; − ZT5% - valor da impedância total do corpo humano que não é ultrapassado por 5% da população; dado na tabela 1 da IEC 479-1, em função da tensão de contato presumida (Ut); − Zp - impedância do corpo humano na situação 2 (condições molhadas), considerando o trajeto duas mãos - dois pés; − 200 Ω - valor da menor resistência do piso (solo), ignorando a presença de calçado. As tabelas 10G e 11G fornecem a relação entre a tensão de contato presumida, Ut, e o tempo máximo de duração, t, considerado como tempo máximo de seccionamento, respectivamente, na situação 1 e na situação 2. Seus valores são obtidos segundo o seguinte roteiro: U t      → Z T 5%    → Z ou Z p → I = Tabela 1-IEC 479 -1

exp ressão

Exemplo: Ut = 125V − a tabela 1 da IEC 479-1 indica ZT5% = 1125 Ω ; tem-se Z = 1000 + 0,5 × 1125 = 1562,5Ω ≅ 1562Ω Z = 200 + 0,5 × 1125 = 762,5Ω ≅ 762Ω

− as correntes serão: I=

125 = 80mA 1562

para Zp: I =

125 = 164mA 762

para Z:

− da curva Lc, figura 14G

Ut U curva Lc da figura 14G ou I = t       → t Z Zp

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para I = 80mA: t ≅ 330 ms para I = 164 mA: t ≅ 170 ms Tabela 10G - Relação entre tensão de contato presumida (Ut) e tempo máximo de seccionamento (t) - situação 1 Ut (V)

Z (Ω)

I (mA)

t (s)

≤ 50

1725 1625 1600 1562 1500 1460 1425 1400

29 46 62 80 147 205 280 350

∝ 0,60 0,40 0,33 0,18 0,12 0,07 0,04

75 100 125 220 300 400 500

Tabela 11G - Relação entre tensão de contato presumida (Ut) e tempo máximo de seccionamento (t) - situação 2 Ut (V)

Zp (Ω)

In (mA)

t (s)

≤ 25

1075 925 825 800 762 700 575

23 54 91 125 164 314 521

0,48 0,30 0,22 0,17 0,05 0,025

50 75 100 125 220 300

A figura 15G apresenta graficamente as tabelas 10G, curva L, e 11G, curva Lp. Figura 15G

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Figura 15G - Duração máxima da tensão de contato presumida (L para a situação 1 e Lp para a situação 2)

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5.1.3.1.1.G A proteção contra contatos indiretos pelo seccionamento automático da alimentação do circuito só é possível se forem combinadas duas condições: (1) a existência de um caminho condutor para a corrente de falta fase-massa, denominado percurso da corrente de falta, cuja constituição depende do esquema de aterramento adotado (ver 4.2.2.2); (2) a interrupção da corrente de falta fase-massa por dispositivo de proteção adequado e em um tempo máximo, que depende de parâmetros tais como a tensão de contato presumida, a probabilidade de ocorrência de uma falta e a probabilidade de uma pessoa tocar na massa do equipamento durante uma falta. A condição (1) requer a presença de condutores de proteção ligando todas as massas da instalação a um sistema de aterramento, formando os percursos de corrente de falta indicados nas figuras 1G, 2G e 3G, de 4.2.2.2.1.G a 4.2.2.2.3.G, para os diversos esquemas de aterramento. A condição (2) exige a presença de dispositivos de proteção, cujas características são definidas de acordo com o tipo de esquema de aterramento. As tabelas 10G e 11G e a figura 15G fornecem os tempos máximos de seccionamento em função da tensão de contato presumida e possibilitam definir a chamada tensão de contato limite, UL, 50V e 25V, em c.a. (15Hz a 100Hz), respectivamente, nas situações 1 e 2. Observe-se que, muito embora a tensão UL possa permanecer por um tempo indefinido, como fica claro na figura 15G, por uma questão de garantia o tempo é limitado a 5s, como mostram as tabelas 10G e 11G.

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5.1.3.1.2.G A figura 16G indica os componentes básicos do aterramento de uma edificação, considerando as finalidades de proteção e funcionais. Tem-se: T - eletrodo de aterramento (6.4.2.2); 1 - condutor de aterramento (6.4.2.3); B - terminal de aterramento principal / ligação equipotencial principal (6.4.2.4 / 5.1.3.1.1); C - elemento condutor estranho (à instalação elétrica); 2 - condutor da ligação equipotencial principal (6.4.7.1.1); 3 - condutor de proteção principal (6.4.3); QD - quadro de distribuição; b - terminal de aterramento de QD; 4 - condutor de proteção (de circuito terminal) (6.4.3); E - equipamento de utilização (massa); ETI - equipamento de tecnologia da informação (6.4.8.1.1); 5 - condutor de ligação equipotencial suplementar (6.4.7.1.2); 6 - barramento de equipotencialidade funcional (6.4.8.5); 7 - condutor de proteção e aterramento funcional (6.4.8.8); M - malha de piso; 8 - condutor de aterramento funcional (6.4.8.7); s - cabo de sinal

Figura 16G - Componentes básicos do aterramento de uma edificação O termo “condutor de proteção”, por sua definição, é genérico, abrangendo os condutores de aterramento, os

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condutores das ligações equipotenciais, os condutores de proteção principais e os condutores de proteção dos circuitos terminais. Via de regra, entretanto, a designação PE é reservada a esses dois últimos tipos. O barramento de equipotencialização principal, BFE, indicado por 2 na figura, é um prolongamento do terminal de aterramento principal, cujo objetivo é encurtar e facilitar, quando necessário, as ligações destinadas ao aterramento funcional dos ETI (ver 6.4.8.5). Os condutores de aterramento funcional, FE, destinam-se basicamente às ligações para a obtenção da referência de sinal (“zero volt”), como é o caso dos condutores 6 e 7 da figura (ver 6.4.8.6 e 6.4.8.7) e à ligação dos dispositivos de proteção contra surtos ao TAP ou ao BEF. Os condutores de proteção e aterramento funcional, PFE, destinam-se à dupla função de aterramento funcional e proteção contra choques elétricos (PFE = PE + FE). É o caso dos condutores 3 e 4 na figura (ver 6.4.8.8).

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5.1.3.1.4.G Com relação às prescrições de 5.1.3.1.4, cabem as seguintes observações: a) Em um esquema TN, o percurso de uma corrente de falta Id, entre fase e massa é constituído pelos condutores da fase em que ocorre a falta, pelos condutores de proteção, desde a massa até o neutro da fonte (PE e/ou PEN) e pela própria fonte (geralmente o secundário do transformador), como mostra a figura 17G.

Figura 17G - Representação simplificada de um esquema TN-C-S, indicando o percurso da corrente de falta fase-massa A impedância do percurso da corrente de falta fase-massa, Zs, é dada por Z s = (R O + RL + RPE ) 2 + ( X O + XL + X PE ) 2

onde − RO, XO são, respectivamente, a resistência e a reatância internas da fonte; − RL, XL são, respectivamente, a resistência e a reatância dos condutores fase, desde a fonte até a massa sob falta; − RPE, XPE são, respectivamente, a resistência e a reatância dos condutores de proteção, desde a massa sob falta, até a fonte. A impedância Zs pode ser medida, no caso de instalação já existente, ou calculada. O cálculo de Zs só é possível se os condutores vivos e os de proteção estiverem juntos uns dos outros (por exemplo, o condutor PE como uma das veias do cabo multipolar que contém os condutores vivos, ou os condutores vivos e o PE contidos no mesmo conduto) e se forem conhecidas as resistências e reatâncias de todos os componentes do percurso. No caso de instalações alimentadas por rede pública em baixa tensão, as resistências e reatâncias de todos os componentes externos à edificação, isto é, entre a fonte e a origem da instalação, devem ser obtidos da concessionária, o que nem sempre é possível. '

'

'

Chamando RPE , XPE e Z PE , de respectivamente, a resistência, a reatância e a impedância dos condutores de proteção entre a massa sob falta e o terminal de aterramento principal (ver figura 10G de 5.1.3.1.0.G), a tensão de contato presumida, Ut, será

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' '2 '2 Ut = Id Z PE = Id RPE + X PE

Por sua vez, a tensão de falta, Uf, será 2 2 Uf = Id ZPE = Id RPE + X PE

Chamando de Uo a tensão entre fase e neutro, pode-se escrever para a corrente de falta Id Id =

UO UO = ZS (R O + RL + RPE ) 2 + ( XO + XL + XPE ) 2

Levando em conta a expressão de Id, pode-se escrever para a tensão de contato presumida, Ut Ut = UO

'2 '2 + XPE R PE

(R O + R L + R PE ) 2 + ( X O + XL + XPE ) 2

O cálculo da impedância Zs pode ser simplificado se for prevista uma ligação equipotencial (suplementar) local entre um elemento condutor estranho próximo à massa sob falta, M, e um ponto do condutor de proteção do circuito que alimenta o equipamento cuja massa é M, o chamado ponto de referência P, como mostra a figura 18G. O elemento condutor estranho considerado pode ser, por exemplo, uma armadura do concreto próxima do quadro de distribuição de onde parte o circuito que alimenta M e o ponto de referência P pode ser o terminal de aterramento desse quadro. Nessas condições, verifica-se, na prática, que a impedância Zs, pode ser calculada levando-se em conta, apenas, a impedância correspondente ao circuito terminal que alimenta M. Pode-se, ainda, desprezar a reatância desse circuito, considerando apenas a resistência do condutor fase, RLT, e a do condutor de proteção, RPE,T. Pode-se escrever para Zs:

ZS =

1 (R LT + R PE,T ) c

onde c é um fator de correção que pode variar de 0,6 a 1, em função da distância entre o ponto de referência P e a fonte, sendo: − 0,6 para P distante da fonte; impedância correspondente ao circuito terminal corrigida de

1 = 1,67 0,6 − 1 para P situado junto à fonte. Adota-se, via de regra, o valor 0,8, o que significa uma correção de 1,25 na impedância correspondente ao circuito terminal da massa M. Figura 18G

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P - ponto de referência; C - elemento condutor estranho; B - terminal de aterramento principal / ligação equipotencial principal (LEP); LE - ligação equipotencial local; PEP - condutor de proteção principal; PE - condutor de proteção do circuito terminal de M; M - massa. Figura 18G - Exemplo de estabelecimento da ligação equipotencial local e do ponto de referência

A ligação equipotencial local deve ser realizada como uma ligação equipotencial complementar, de acordo com 6.4.7.1.2. Se a tensão de contato presumida no ponto P não puder ser superior à tensão de contato limite, UL, a ligação ' equipotencial local é desnecessária. Assim, chamando de RPE a resistência do condutor ou condutores de proteção, entre o ponto de referência e o terminal de aterramento principal, e desprezando a respectiva reatância, virá: UO

R PE ≤ UL ZS

e então R PE ≤ Z S

UL UO

que é a condição, freqüentemente encontrada na prática, que permite dispensar a referida ligação equipotencial.

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Retomando a expressão simplificada de Zs, pode-se escrever, para a corrente de falta Id: Id =

UO cU O = Z S R LT + R PE ,T

e para a tensão de contato presumida, Ut: U t = I dR PE ,T = cU O

R PE,T R LT + R PE,T

Chamando de m a relação entre as resistências do condutor de proteção e do condutor fase do circuito terminal considerado, virá: U t = cUO

m 1+ m

e, se eles forem do mesmo material, m será também a relação entre as seções nominais do condutor fase e do condutor de proteção. Nessas condições, se as seções forem iguais, que é o caso mais comum, a tensão de contato presumida será: cUO Ut = 2 b) Em uma edificação de pequeno porte (caso típico de uma residência) cuja instalação é alimentada por rede pública em baixa tensão, via de regra, os condutores de proteção são aterrados: − no transformador da concessionária (neutro da concessionária, na verdade condutor PEN); − na origem da instalação, situada no quadro de entrada da concessionária (neutro da concessionária, na verdade condutor PEN; ver 4.2.2.2.4); − no terminal de aterramento principal, situado no interior da edificação, quando o quadro de entrada estiver fora da edificação. É o que mostra a figura 19G.

Figura 19G (a)

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Figura 19G (b) TR - Transformador da Concessionária L1’, L2’, L3’, (PEN)’ - Rede Pública Baixa Tensão L2, L3, PEN - Ramal de Entrada QE - Quadro de Entrada da Concessionária (omitido o medidor) QD - Quadro de Distribuição DPG – Dispositivo de proteção geral

TA1, TA2, TA3 - Terminais (barras) de aterramento N - Terminal (barra) de neutro B - Terminal de aterramento principal C - Ligações equipotenciais principais T1, T2, T3 - Eletrodos de aterramento

Figura 19G - Aterramentos em instalações alimentadas por rede pública de baixa tensão (edificações de pequeno porte)

c) Em um esquema TN-C, o rompimento do neutro, na alimentação de um equipamento ligado entre fase e neutro, coloca a carcaça (massa) do equipamento no potencial da fase, como ilustra a figura 20G. Essa é a razão das restrições impostas em 6.4.6.2.

Figura 20G - Rompimento do neutro em um esquema TN-C

d) Quando ocorrer uma falta direta fase-massa, uma tensão de contato presumida, Ut, superior à tensão de contato limite, UL, não poderá perdurar por um tempo superior a um valor t especificado. Em outras palavras,

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a corrente de falta, Id, deverá ser igual ou superior à corrente que assegura a atuação do dispositivo de proteção do circuito no referido tempo t, Ia(t) (ver figura 21G).

Figura 21G - Percurso da corrente de falta fase-massa em um esquema TN O tempo t é determinado em função da tensão de contato presumida, Ut, e da situação (1 ou 2), a partir das curvas L e LP, da figura 15G, ou das tabelas 10G e 11G (ver 5.1.3.1.0.G). A corrente Ia é obtida da curva tempo-corrente do dispositivo de proteção (dispositivo fusível ou disjuntor) utilizado (ver 5.1.3.1.4 g) e 5.1.3.1.4.G(g)), a partir do tempo t. A expressão Ut = cUO

m 1+ m

deduzida em 5.1.3.1.4 G(a), permite obter o tempo t a partir da tensão fase-neutro, UO, da instalação, como é feito na tabela 20. Considera-se que c pode variar entre 0,6 e 1 e que m pode variar entre 1 e 3, sendo os valores extremos de Ut os correspondentes a c = 0,6 e m = 1 (0,3UO) e a c = 1 e m = 3 (0,75UO) . Os tempos adotados na tabela estão compreendidos entre os extremos e correspondem, aproximadamente, a c = 0,8 e m = 1 (0,4UO). A Norma admite tempos de seccionamento superiores aos dados na tabela 20, porém não superiores a 5s, no caso de circuitos que não alimentam diretamente equipamentos móveis ou portáteis, caso dos circuitos de distribuição e dos circuitos terminais que só alimentam equipamentos fixos. As razões dessa abertura são as seguintes: − são pouco prováveis as faltas fase-massa, em circuitos desse tipo; − é pequena a probabilidade de uma pessoa estar em contato com equipamentos do tipo alimentado por esses circuitos, durante uma falta; − os equipamentos alimentados por esses circuitos não são habitualmente seguros pela mão e podem ser facilmente largados, na eventualidade de ocorrência de uma falta; − a tensão de contato é reduzida, devido à ligação equipotencial principal. A limitação a 5s é convencional. Esse tempo cobre a maior parte dos casos em que são necessários tempos superiores aos da tabela 20, como é o caso de circuitos de distribuição e circuitos de motores. É também compatível com a capacidade térmica dos componentes que constituem o percurso da corrente de falta fasemassa. Deve-se atentar para o fato de que tempos de seccionamento superiores aos da tabela 20 podem ser

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transferidos a circuitos terminais que alimentam equipamentos móveis ou portáteis. Quando são realizadas ligações equipotenciais entre todas as partes condutoras simultaneamente acessíveis, o aparecimento de tensões de contato perigosas torna-se improvável, na prática, e não há necessidade de verificar a condição de seccionamento automático para os circuitos situados a montante dessas ligações equipotenciais. Isso é particularmente importante para os circuitos de distribuição (ver 5.1.3.1.4(e)). A figura 22G mostra essas condições.

----- tempos de seccionamento obtidos da tabela 20 ___ tempos de seccionamento superiores aos da tabela 20 e menores ou iguais a 5s T2,T3,T4 - quadros terminais LEL - ligação equipotencial local C - elemento condutor estranho M - circuito de equipamento de utilização fixo (como um motor) X - circuito de aparelhos de iluminação fixos S - circuito de tomadas de corrente P - ponto de referência (ver figura 18G) D - circuito de distribuição B - Terminal de aterramento principal Figura 22G - Condições de proteção dos vários circuitos de uma instalação TN Como foi visto, a ligação equipotencial LEL não será necessária se a resistência dos condutores de proteção entre qualquer massa alimentada pelo quadro T4 e o terminal de aterramento principal B for igual ou inferior a Zs.

UL UO

e) A condição de proteção dada em 5.1.3.1.4(d) não será atendida quando a impedância do percurso da Zs >

Uo Ia

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corrente de falta for suficientemente elevada, isto é, quando

Admitindo que: − os condutores de proteção estejam nas proximidades imediatas dos respectivos condutores vivos; − haja ligações equipotenciais locais, em nível de quadro terminal, com elementos condutores estranhos próximos (por exemplo, ligando o terminal de aterramento do quadro a uma armadura do concreto), ou que a resistência dos condutores de proteção, entre cada quadro terminal e o terminal de aterramento principal não seja superior a _ U Zs . L UO _

onde Z s é a impedância do percurso de uma corrente de uma falta fase-massa no quadro terminal, UL a tensão de contato limite (50 V na situação 1; 25 V na situação 2) e UO a tensão nominal fase-neutro da instalação. A situação de Zs elevado pode ocorrer no caso de circuitos terminais de grande comprimento, com condutores de pequena seção nominal. Pode-se a partir dessas hipóteses, perfeitamente viáveis, na prática, determinar o comprimento máximo de um circuito terminal para que seja atendida a condição de proteção contra contatos indiretos. Para tanto, parte-se da expressão a seguir, apresentada em 5.1.3.1.4 G(a), onde ZS é a impedância do percurso de uma corrente de falta na massa M, 1/C é um fator que leva em conta a porção do percurso a montante do ponto P de referência (quadro terminal), RLT e RPE,T são as resistências, respectivamente, do condutor fase sob falta e do condutor de proteção do circuito terminal (ver figura 23G). 1 Z S = (R LT + R PE ,T ) c Chamando de l o comprimento do circuito terminal, de ρ a resistividade do material dos condutores, virá: ρl 1 ρl 1 ZS = ( + ) = (1 + m) c SLT SPE ,T c S sendo m = LT (ver 5.1.3.1.4.G(a)) SPE,T Da condição de proteção Z S .Ia ≤ UO tem-se: 1 ρl (1 + m).Ia ≤ UO SLT c l≤

cUO SLT ρIa (1 + m)

l MAX =

cUO SLT ρIa (1 + m)

onde Ia é a corrente que assegura a atuação do dispositivo de proteção no tempo dado na tabela 20 ou em até 5s, conforme o caso (ver 5.1.3.1.4.G(d)). Figura 23G

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P - Ponto de referência C - Elemento condutor estranho B - Terminal de aterramento principal LE - Ligação equipotencial local

PE - Condutor de proteção do circuito terminal M - Massa l - comprimento do circuito terminal PEP - Condutor de proteção principal

Figura 23G - Ponto de referência em edifício vertical Quando l > l MAX, a condição de proteção não é atendida e a solução mais freqüente é utilizar um dispositivo DR (ver 5.1.3.1.4.G(g)). f) A figura 24G mostra um exemplo de falta direta para a terra.

L2 - Condutor nu são da linha aérea L1 - Condutor nu da linha aérea rompido F - Cerca metálica B - Ligação equipotencial principal da edificação RE - Resistência entre a cerca e a terra RB - Resistência de aterramento da edificação e da rede de alimentação Figura 24G - Falta direta para a terra

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Figura 25G - Circuito equivalente da falta mostrada na figura 24G

Do circuito da figura 24G pode-se escrever: Id =

UO R B + RE

O potencial do ponto A (condutor PEN) não poderá ser superior à tensão de contato limite UL, isto é RB

UO ≤ UL RB + RE

ou, como indica a Norma RB UL ≤ R E UO − UL

g) O uso de dispositivos de proteção contra sobrecorrentes, na proteção contra contatos indiretos no esquema TN, pode ser encarada como uma das vantagens desse esquema. É necessário dispor das curvas tempo-corrente dos dispositivos (dispositivos fusíveis ou disjuntores) para que se possa, a partir do tempo máximo de seccionamento, t, determinar a corrente correspondente Ia, como ilustra a figura 26G (ver 5.1.3.1.4.G(d)).

Figura 26G - Determinação da corrente Ia Na prática, os tempos dados na tabela 20 são considerados apenas no caso de dispositivos fusíveis. É necessário, para garantir que a corrente de falta Id provoque a atuação do dispositivo, verificar que o ponto correspondente ao tempo to, definido na referida tabela, esteja acima da curva tempo máximo de atuação corrente (figura 27G).

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NOTA – O ponto A correspondente ao tempo to, definido na tabela 20, está acima da curva superior da faixa do fusível; t1 é o tempo de atuação para a corrente de falta.

Figura 27G - Proteção por dispositivo fusível Quando o dispositivo é um disjuntor, é suficiente garantir que a corrente de falta Id seja, no mínimo, igual à menor corrente que assegura a atuação instantânea do disjuntor, Im. Os tempos de atuação dos disjuntores são, via de regra, inferiores aos dados na tabela 20 (figura 28G). Se a corrente de falta Id for superior à corrente limite inferior da faixa de disparo instantâneo do disjuntor, Im, o tempo de atuação t será nitidamente inferior ao tempo to, dado na tabela 20.

Figura 28G - Proteção por disjuntor

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Seja, por exemplo, um disjuntor que atende à IEC 898 (ver 5.3.2.1.G), com corrente nominal Im e característica de disparo instantâneo C. Nesse caso, tem-se Im = 5In e bastará garantir que

I d > 5 In ou, em outras palavras, que o comprimento do circuito terminal correspondente seja inferior a l=

cUO 5ρIn (1 + m)

A figura 29G mostra as duas possibilidades de ligação de um dispositivo DR em um esquema TN (no caso, TN-C-S).

Figura 29G - Utilização do dispositivo DR em um esquema TN (TN-C-S)

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5.1.3.1.5.G Com relação as prescrições de 5.1.3.1.5, cabem as seguintes observações: a) Em um esquema TT, o percurso de uma corrente de falta, Id, entre fase e massa, é constituído pelos condutores da fase em que ocorre a falta, pelos condutores de proteção, desde a massa até o respectivo eletrodo de aterramento, pela terra, no espaço compreendido entre os eletrodos de aterramento da massa e da fonte e pela própria fonte (geralmente o secundário do transformador), como mostra a figura 30G.

Figura 30G - Representação simplificada de um esquema TT, indicando o percurso da corrente de falta fase-massa O percurso da corrente de falta fase-massa, por envolver a terra, apresenta uma impedância, Zs, bem superior à do esquema TN. Conseqüentemente, o nível da corrente de falta será bastante inferior ao da corrente no esquema TN. O valor da impedância Zs, desprezando-se a impedância das partes metálicas, será ZS= RA+ RB onde - RA é a resistência de aterramento das massas e - RB é a resistência de aterramento da fonte Chamando de Uo à tensão fase-neutro, a corrente de falta será: Id =

UO R A + RB

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b) Nos esquemas TT uma falta fase-massa de impedância não desprezível (falta não direta) pode persistir por um tempo maior do que o permitido, sem que haja seccionamento. A segurança, no caso dessas faltas, é garantida desde que a tensão de contato presumida, Ut, devida a uma falta direta fase-massa, não seja superior à tensão de contato limite, UL, sendo o tempo de seccionamento igual ou inferior a 5s. Da figura 12G de 5.1.3.1.0 G, obtém-se que Ut = RA Id e, portanto, a condição de proteção será: R A ⋅ Id ≤ UL

Se a falta não for direta, a corrente de falta será menor e o tempo de seccionamento proporcionalmente maior, porém, por ser a tensão de contato inferior a UL, a proteção estará garantida. O uso de dispositivos de proteção contra sobrecorrentes (disjuntores ou dispositivos fusíveis) exige valores extremamente baixos de resistência de aterramento. Assim, por exemplo, se a proteção for efetuada por um disjuntor termomagnético de 32A, curva de disparo tipo C (IEC 898), ter-se-á (ver figura 31G): IN = 32A 5s à Ia ≤ 6IN = 192A UL = 50V (situação 1) RA , ≤ 50 = 0,26Ω 192

Figura 31G - Curva tempo corrente de um disjuntor termomagnético com disparo tipo C, segundo IEC 898 (Cortesia SIEMENS)

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Valores tão baixos de resistência de aterramento são de obtenção muito difícil na prática e não podem ser garantidos ao longo da vida da instalação. Utilizando um dispositivo DR e chamando de I ∆n sua corrente diferencial-residual de atuação, tem-se a condição de proteção R A ⋅ I∆n ≤ UL

observando-se que o tempo de atuação será sempre muito inferior a 5s. A resistência de aterramento das massas, RA, poderá apresentar os seguintes valores máximos: Tabela 12G - Valores máximos da resistência de aterramento das massas, RA, em um esquema TT, em função da corrente diferencial-residual do dispositivo DR, I ∆n , e da tensão de contato limite, UL

I ∆n

RA(Ω)

(mA)

Situação 1 (UL = 50V)

Situação 2 (UL = 25V)

30 100 300 500

1667 300 167 100

833 250 83 50

A tabela 12G mostra que o uso de dispositivo DR na proteção contra contatos indiretos em um esquema TT é, na prática, independente do valor da resistência de aterramento das massas.

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5.1.3.1.6.G a) As figuras 32G, 33G e 34G mostram os três tipos possíveis de esquemas IT. No primeiro, figura 32G, a alimentação é isolada da terra; nos outros dois tipos, a alimentação é aterrada através de impedância, sendo que, em um deles, as massas são aterradas (individualmente ou por grupos) em eletrodos de aterramento separados do da alimentação (figura 33G) e, no outro, o eletrodo de aterramento da alimentação e das massas é comum (figura 34G).

Figura 32G - Esquema IT isolado da terra

Figura 33G - Esquema IT no qual o neutro é aterrado através de uma impedância (Z) e os eletrodos de aterramento da alimentação (RB) e das massas (RA) são separados

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Figura 34G - Esquema IT no qual o neutro é aterrado através de uma impedância (Z) e o eletrodo de aterramento da alimentação e das massas (RAB) é comum Nas figuras 32G, 33G e 34G, o condutor neutro não foi representado porque é recomendável não distribuir esse condutor ao longo da instalação. Com efeito, se em uma instalação IT, o neutro for distribuído, uma falta para terra que o envolva suprime as vantagens obtidas nas instalações em que o neutro não é diretamente aterrado. Nos casos em que seja necessário distribuir o condutor neutro, é necessário tomar medidas: - para evitar que, no caso de duas faltas na mesma instalação, em dois circuitos com condutores de seções diferentes, o condutor neutro de menor seção seja percorrido por correntes superiores à sua capacidade de condução; - para garantir que os equipamentos de utilização não sejam submetidos a tensões superiores às respectivas tensões nominais. Tais medidas devem ser cuidadosamente analisadas, caso a caso. A impedância Z, de aterramento da alimentação, indicada nas figuras 33G e 34G, deve ser numericamente da ordem de 5 a 6 vezes o valor da tensão de fase (Uo) da instalação, por exemplo, de 1000 Ω para 230/400V. b) Em um esquema IT, no caso da ocorrência de uma única falta fase-massa, a corrente de falta, Id, deve ser limitada de modo tal que não possa surgir nenhuma tensão de contato perigosa, isto é, superior à tensão de contato limite, UL, na instalação. Essa condição permite evitar qualquer seccionamento automático, dando continuidade ao funcionamento da instalação. No entanto, é importante que a (primeira) falta seja localizada e eliminada o mais rápido possível. Caso contrário, ocorrendo uma segunda falta, que envolva uma outra fase, ocorrerá o seccionamento automático, como se a instalação fosse TN ou TT, perdendo-se a grande vantagem do esquema IT. c) No caso de instalação isolada da terra, figura 32G, a corrente de uma (primeira) falta fase-massa, Id, é determinada basicamente pelas capacitâncias para a terra das outras duas fases, o que pode limitar o comprimento de todos os circuitos da instalação. No caso de instalação aterrada por impedância, com as

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massas aterradas separadamente, figura 33G, a corrente Id é limitada pelo valor da impedância, sendo, via de regra, muito elevadas as impedâncias correspondentes às capacitâncias para a terra das outras duas fases, a menos que a instalação contenha cabos de grande comprimento ou com proteção metálica. Nesses dois tipos de esquema IT, a tensão de contato presumida, Ut, é dada, na prática, por Ut = RA . Id Quando a instalação é aterrada através de impedância, com as massas aterradas junto com a alimentação, figura 34G, a corrente de uma (primeira) falta, Id, é limitada, na prática, apenas pela impedância Z, sendo desprezíveis as impedâncias dos condutores de proteção. Assim, a tensão de contato presumida é desprezível, já que corresponderia à queda de tensão nos condutores de proteção. A corrente Id é, via de regra, da ordem de miliampères. A tensão de contato presumida é, em geral, muito inferior à tensão de contato limite, podendo ser da ordem de volts apenas em casos extremos. Assim, por exemplo, em uma instalação com 230/400V, uma resistência de 1000 Ω na fonte limitará a corrente a cerca de 230 mA e um aterramento com a alta resistência de 50 Ω produzirá uma tensão de contato presumida de 11,5V. d) Em uma instalação IT é imprescindível localizar a primeira falta fase-massa. Para isso deve ser utilizado um dispositivo supervisor de isolamento (DSI). Um DSI pode ser constituído, como mostra a figura 35G, por uma fonte (F) e um ou mais dispositivos de detecção (D). A fonte, que pode ser c.a. de freqüência muito baixa, ou c.c. (para reduzir os efeitos da capacitância dos cabos a níveis desprezíveis), aplica uma tensão entre o ponto neutro do transformador e a terra. Essa tensão faz circular uma corrente de pequena intensidade, cujo valor depende da resistência de isolamento de toda a instalação e dos equipamentos de utilização a ela ligados. Os dispositivos de baixa freqüência podem ser usados em sistemas c.a. que, em condições de falta, possam produzir transitórios c.c. Certas versões podem distinguir, na corrente para a terra, componentes resistivas e capacitivas.

Figura 35G - DSI constituído por fonte (c.a. de baixa freqüência ou c.c.), F, e detectores, D, móveis ou fixos

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A detecção da primeira falta é, em muitos casos, efetuada por um dispositivo permanentemente ligado à instalação, designado, muitas vezes, por PIM (Permanent insulation - monitoring device), constituído por um monitor central (MC), alimentado, em geral, pelo próprio transformador da instalação e ligado entre o ponto neutro e a terra, que pode ser associado a detetores (D), como mostra a figura 36G.

Figura 36G - DSI permanentemente instalado, constituído por um monitor central (MC) e detetores fixos (D) e) Se a primeira falta fase-massa não for eliminada e ocorrer uma segunda, envolvendo uma outra fase, circulará na instalação a chamada corrente de dupla falta, Idf, na verdade uma corrente de falta entre duas fases, que deverá ser prontamente eliminada pelo seccionamento automático. As condições de eliminação de Idf independem do aterramento da alimentação (isolada ou aterrada por impedância), dependendo exclusivamente da situação do aterramento das massas. Assim: - se as massas, individualmente ou por grupos, estiverem ligadas a eletrodos de aterramento distintos, como mostra a figura 37G, a condição é a mesma do esquema TT; - se as massas estiverem aterradas no mesmo eletrodo, como mostra a figura 38G, a instalação comporta-se como TN, quando da ocorrência de duas faltas fase-massa;

Figura 37G - Corrente de dupla falta, Idf, em esquema IT com massas aterradas em eletrodos distintos (representadas apenas as fases envolvidas) No caso ilustrado na figura 37G, as tensões de contato presumidas, provocadas pela corrente de dupla falta, Idf, serão: - na massa (1) - Ut1 = Idf . RA1 - na massa (2) - Ut2 = Idf . RA2

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Como em um esquema TT, o seccionamento automático deverá ser proporcionado por dispositivos DR (ver 5.1.3.1.5 (b) e 5.1.3.1.6 (f)). Observe-se, no entanto, que é necessário garantir a não atuação dos DR quando da ocorrência de uma primeira falta. Para isso, a corrente convencional de não atuação, I ∆mo , de cada respectivo, dispositivo (ver 6.3.3.2.1.G(c)) deverá ser igual ou superior à corrente de falta no circuito provocada por uma primeira falta fase-massa. A figura 38G mostra um esquema IT, com massas aterradas no mesmo eletrodo, indicadas as massas (1) e (2), sedes de faltas fase-massa envolvendo fases distintas, e o percurso da corrente de dupla-falta, Idf. A impedância, Zs, desse percurso, será: Z S2 = ( 2R 0 + R L1 + R L 3 + R l1 + R l 2 + R p1 + R p 2 + R MN ) 2 + ( 2 X 0 + + X L1 + X L 3 + X l1 + X l 2 + X p1 + X p 2 + X MN ) 2

onde - Ro, Xo são, respectivamente, a resistência e a reatância internas da fonte; - RL1, XL1 são, respectivamente, a resistência e a reatância da fase 1 do circuito de distribuição principal, no trecho percorrido por Idf; - RL3, XL3 são, respectivamente, a resistência e a reatância da fase 3 do circuito de distribuição principal, no trecho percorrido por Idf; - Rl1, Xl1 são, respectivamente, a resistência e a reatância da fase 3 do circuito terminal que alimenta a carga (1); - Rl2, Xl2 são, respectivamente, a resistência e a reatância da fase 3 do circuito terminal que alimenta a carga (1); - RP1, XP1 são, respectivamente, a resistência e a reatância do condutor de proteção da carga (massa) (1); - RP2, XP2 são, respectivamente, a resistência e a reatância do condutor de proteção da carga (massa) (2); - RMN, XMN são, respectivamente, a resistência e a reatância do condutor de proteção principal, entre os pontos M e N.

Figura 38G

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Figura 38G – Corrente de dupla falta, Idf, em esquema IT com massas aterradas no mesmo eletrodo Considerando M e N como pontos de referência (ver 5.1.3.1.4.G (a)), pode-se escrever para Zs ZS =

1 (R l1 + R l 2 + R p1 + R p 2 ) 2 + ( X l1 + X l 2 + X p1 + X p 2 ) 2 c

sendo c um fator de correção definido em 5.1.3.1.4 G(a). Desprezando as reatâncias dos condutores dos circuitos terminais e fazendo m1 =

R p1 R l1

e m2 =

R p2 R l2

virá, para Zs, ZS =

1 [R l1 (1 + m1 ) + R l 2 (1 + m 2 )] c

A corrente de dupla falta, Idf, será I df =

U ZS

onde U é a tensão de linha da fonte. Considerando a expressão de ZS, tem-se, para Idf, I df =

cU R l1 (1 + m1 ) + R l 2 (1 + m 2 )

Se o risco de contato simultâneo entre as duas massas sob falta for desprezado, por improvável, a tensão de contato presumida a ser considerada será a que aparece, quando da ocorrência da segunda falta, entre uma

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das massas sob falta e o terminal de aterramento principal (B, na figura 38G), ou, o que dá no mesmo, o respectivo ponto de referência, isto é, para a massa (1), por exemplo: U t = m1R l1Idf

Tomando a expressão de Idf e fazendo z=

R l1 R l2

tem-se, para a tensão de contato presumida: Ut =

m1 zcU z(1 + m1 ) + (1 + m 2 )

Admitindo a instalação como TN, com uma fase aterrada, a corrente de uma falta direta fase-massa em (1), será (ver 5.1.3.1.4.G(a)): I d1 =

cU R l1 (1 + m1 )

Id2 =

cU R l 2 (1 + m 2 )

e, analogamente, em (2),

admitindo-se que o fator c seja o mesmo que o considerado no caso da dupla falta. As relações entre a corrente de dupla falta, Idf, e as correntes de falta Id1, e Id2, serão: I df z(1 + m1 ) = I d1 z (1 + m1 ) + (1 + m 2 ) 1+ m2 I df = I d2 z(1 + m1 ) + (1 + m 2 )

observando-se que: - se z > 1+ m2 I , I df > d1 1 + m1 2

- se z < 1+ m2 I , Idf > d2 1 + m1 2

Isto é, a corrente de dupla falta, Idf, será sempre superior à metade das correntes de falta (única) direta, em qualquer das duas massas envolvidas, considerando-se um esquema TN. Assim, pode-se dizer que, em um esquema IT com as massas interligadas, a condição de proteção por seccionamento automático da alimentação, por ocasião de uma segunda falta fase-massa, é satisfeita se o dispositivo de proteção (a sobrecorrente) de cada circuito assegurar o seccionamento de uma corrente, no mínimo, igual à metade da corrente de falta direta fase-massa que circularia se a instalação seguisse o esquema TN, em um tempo máximo obtido da curva LC (ver 5.1.3.1.0.G(c)), para a tensão de contato presumida (entre a massa sob falta e o terminal de aterramento principal).

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Portanto, o dispositivo de proteção deve ser tal que a corrente de dupla falta, Idf, I df = 0,5

U ZS

(ver 5.1.3.1.4 (a)) assegure sua operação em um tempo que não exceda o fixado pela curva LC, função da tensão de contato presumida, ou a 5s, nos casos previstos na nota de 5.1.3.1.3. Na equação: - U é a tensão de linha; - ZS é a impedância do percurso da corrente de falta do esquema TN (ver 5.1.3.1.4.G(a)). Chamando de Ia a corrente que assegura a atuação do dispositivo de proteção nas condições indicadas, temse: U I a ≤ 0,5 ZS ou, como indica a Norma, ZS ≤

U 2I a

Como alternativa ao uso da curva LC, pode ser utilizada, na determinação dos tempos máximos de seccionamento, a tabela 21, obtida de modo análogo à do esquema TN (ver 5.1.3.1.4.G(d)). As expressões da corrente de dupla falta, Idf, e da tensão de contato presumida, Ut, podem ser escritas (desprezando-se as reatâncias): I df = 0,5

cU Rl + Rp

U t = 0,5 cU

m 1+ m

(Essas expressões podem ser obtidas das expressões anteriores de Idf e Ut, fazendo-se m1 = m2 = m e z = 1.) Na equação acima: - Rl a resistência do condutor fase do circuito terminal considerado (a jusante do ponto de referência), e - Rp a resistência do condutor de proteção respectivo. Quando, por necessidade imperiosa, o neutro for distribuído, as condições de dupla falta, uma das quais neutro-massa, são as mais desfavoráveis, porque dão origem à menor corrente de dupla falta, Idf, e essa corrente, tomada igual à metade da corrente de falta neutro-massa no esquema TN, é determinante para a proteção contra contatos indiretos. Se as condições de proteção são satisfeitas para uma dupla falta faseneutro, elas o serão melhor para uma dupla falta fase-fase. No caso de neutro distribuído, a tensão U deve ser substituída nas equações por UO, tensão fase-neutro. e) Em um esquema IT, a proteção contra contatos indiretos deve ser realizada por: - dispositivo DR, quando as massas são aterradas, individualmente ou por grupos, em eletrodos de aterramento distintos; - dispositivos a sobrecorrente, quando as massas são interligadas e ligadas ao mesmo eletrodo de aterramento.

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No caso de massas interligadas, pode-se determinar o comprimento máximo de um circuito terminal, lMAX, para que seja atendida a condição de proteção contra contatos indiretos. A partir da expressão correspondente do esquema TN (ver 5.1.3.1.4.G(e)), tem-se: - sem neutro distribuído:

l MAX = 0,5

cU Sl ρIa (1 + m)

- com neutro distribuído:

l MAX = 0,5

cUO Sl ρIa (1 + m)

onde: - U é a tensão de linha da fonte; - UO é a tensão de fase da fonte; - m é a relação entre as seções nominais do condutor fase e do condutor de proteção do circuito terminal (admitidos do mesmo material); - ρ é a resistividade do material dos condutores; - c é um fator de correção definido em 5.1.3.1.4 G(a); - Sl é a seção nominal do condutor fase do circuito; - Ia é a corrente que garante a atuação do dispositivo de proteção em um tempo máximo, dado na tabela 21, ou em até 5s, nos casos previstos na nota de 5.1.3.1.3.

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5.1.3.1.7.G A ligação equipotencial suplementar constitui uma medida compensadora, que deve ser realizada quando as condições de proteção por seccionamento automático da alimentação não puderem ser atendidas. Ela pode ser necessária, por exemplo, nos esquemas TN e IT (com massas interligadas), quando a impedância do percurso da corrente de falta fase-massa é suficientemente elevada (caso típico de circuitos muito longos), para não permitir a atuação do dispositivo de proteção no tempo prescrito. Seu objetivo, entretanto, não é o de reduzir o tempo de atuação do dispositivo, mas sim o de reduzir a tensão de contato a um valor não perigoso, isto é, igual ou inferior à tensão de contato limite UL (ver 5.1.3.1.1).

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5.1.3.2.0.G A NBR 6151 classifica os equipamentos elétricos (eletrodomésticos e eletroprofissionais), quanto à proteção contra choques elétricos, em cinco classes - O, OI, I, II e III) - como vai indicado a seguir: - Classe 0 – equipamento no qual a proteção contra choques elétricos é assegurada exclusivamente pela isolação básica, não sendo previstos meios para ligar as partes metálicas acessíveis, se existentes, ao condutor de proteção da instalação. Em caso de falha da isolação básica, a proteção dependerá apenas do meio ambiente. Como exemplos, podem ser citados os eletrodomésticos portáteis, como liqüidificadores, batedeiras, etc.. - Classe 0I – equipamento que tem pelo menos a isolação básica, em todas as suas partes vivas, e é dotado de terminal para aterramento das partes metálicas acessíveis, não destinadas a conduzir corrente (massas), e que podem tornar-se vivas em caso de falha de isolação. Entretanto, o cabo de alimentação não possui condutor de proteção, nem o plugue contato de terra. É o caso, por exemplo, de certas geladeiras e máquinas de lavar roupa de uso doméstico: para esses equipamentos, existe a possibilidade de uma proteção complementar, que pode ser obtida pela ligação do terminal de aterramento a um terra adequado. - Classe I – equipamento no qual a proteção contra choques elétricos não é assegurada unicamente pela isolação, mas inclui uma precaução de segurança adicional, constituída por um condutor de proteção independente no cabo de alimentação, para a ligação das massas ao condutor de proteção da instalação. É o caso dos aparelhos eletrodomésticos de maior porte ou potência (lavadora de pratos, condicionador de ar, forno de microondas, etc.) e da maioria dos aparelhos eletroprofissionais (copiadora tipo xerox, equipamento odontológico etc.). - Classe II – equipamento que tem isolação dupla, ou isolação reforçada, em todas as suas partes vivas, sem previsão para aterramento ou outras precauções que dependam das condições da instalação. Podem ser de três tipos: (a) com carcaça isolante durável e substancialmente contínua, que envolve todas as partes metálicas (exceto pequenas partes, como placas de identificação, parafusos, rebites, etc.), que devem ser isoladas das partes vivas por isolação pelo menos equivalente à isolação reforçada. Como exemplo, podem ser citados aspiradores de pó, certos chuveiros elétricos, etc.. (b) com carcaça metálica substancialmente contínua, que tem isolação dupla em todas as suas partes, exceto naquelas em que é utilizada isolação reforçada por ser impraticável a aplicação de isolação dupla. É, por exemplo, o caso das ferramentas elétricas portáteis. (c) com carcaça mista, que combina as características dos tipos com carcaça isolante e com carcaça metálica, como em certas ferramentas portáteis. - Classe III – equipamento no qual a proteção contra choques elétricos é assegurada pela alimentação em extrabaixa tensão, sendo que, durante o funcionamento, não podem ser induzidas tensões mais elevadas. É o caso, por exemplo, de equipamentos para uso subaquático (iluminação de piscinas, hidromassagem etc.). Os condutores elétricos e as linhas elétricas (que não são equipamentos e, portanto, não classificados pela NBR 6151) podem ser considerados “equivalentes à classe II” nos seguintes casos: - cabos unipolares ou cabos multipolares, em qualquer condição de instalação (inclusive contidos em condutos metálicos fechados); - linhas elétricas constituídas por condutores isolados contidos em condutos fechados isolantes.

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5.1.3.3.G Na prática, existem poucos locais que possam satisfazer as condições exigidas para a aplicação dessa medida de proteção, principalmente por uma ou mais das seguintes razões: - existência de uma quantidade razoável de elementos condutores estranhos no local; - possibilidade de modificação do revestimento do piso, que possa transformá-lo de não condutor em condutor (por exemplo, troca de piso de tacos de madeira por piso cerâmico); - presença de tomadas de corrente de uso geral e utilização de extensões, o que pode tornar variáveis as distâncias entre equipamentos de utilização (principalmente móveis ou portáteis), podendo torná-los simultaneamente acessíveis.

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5.1.3.3.4.G Em geral, os pisos de tacos de madeira e as paredes de alvenaria atendem a essas condições (ver 5.1.3.3.G).

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5.1.3.4.G Essa medida de proteção é, na prática, aplicada apenas a locais de trabalho de dimensões reduzidas.

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5.1.3.4.1.G Elementos condutores estranhos entrando no local (ou saindo), como é o caso de tubulações metálicas de água, ar condicionado, etc., devem ser envolvidos por material isolante adequado e excluídos da ligação equipotencial, uma vez que tais elementos provavelmente estão aterrados através da ligação equipotencial principal da edificação. A figura 39G ilustra essa medida de proteção.

Figura 39G - Proteção por ligações equipotenciais locais não aterradas

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5.1.3.4.2.G Uma falta em um equipamento incluído na ligação equipotencial elevará o potencial de todas as massas e elementos condutores interligados, porém não provocará a circulação de corrente de falta.

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5.1.3.4.3.G Pode ser previsto, por exemplo, um piso não condutor na entrada do local.

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5.1.3.5.0.G A separação elétrica de circuitos (geralmente monofásicos) por razões de segurança baseia-se nos seguintes pontos: - os dois condutores ligados ao secundário não aterrado de um transformador de separação são isolados da terra; - se ocorre um contato direto com um condutor, uma corrente muito pequena circulará pela pessoa em contato, pela terra e de volta ao outro condutor, através de sua capacitância para a terra; como essa capacitância é muito pequena, e a reatância correspondente muito grande, a corrente está, em geral, abaixo do nível de percepção; - aumentando o comprimento dos cabos do circuito, a corrente de contato direto aumentará até o ponto em que se torna perigosa; - evidentemente, quando ocorre um contato indireto (na massa de um equipamento de utilização ligado ao circuito), a situação é análoga; - o perigo existe, mesmo em cabos de pequeno comprimento, cuja resistência de isolamento para a terra apresente valor baixo (por exemplo, cabos flexíveis com isolação danificada).

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5.1.3.5.2.G A exigência de fonte classe II, ou com isolação equivalente, não se aplica a grupos geradores ou a outras fontes autônomas, isto é, que não sejam alimentadas por rede pública. Se o circuito primário de um transformador de separação fixo for separado do invólucro metálico através de isolação equivalente à da classe II, não é necessário que o respectivo circuito secundário seja separado do invólucro pelo mesmo tipo de isolação, desde que o invólucro metálico do transformador de separação seja ligado a outra massa (ou elemento condutor, se for o caso), simultaneamente acessível.

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5.1.3.5.3.G É permitido, no entanto, ligar intencionalmente as massas do circuito separado a um sistema de aterramento ao qual não sejam ligadas massas, nem condutores de proteção de outros circuitos, nem elementos condutores estranhos que possam introduzir tensões perigosas.

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5.3.1.G Para que seja mantida a integridade dos condutores de um circuito, as temperaturas limites de sobrecarga, θs, e de curto-circuito, θk, não poderão ser mantidas por tempo superior ao fixado pelas normas de condutores e cabos isolados (ver 6.2.5.2.1 e 6.2.5.2.1.G). Para tanto, as sobrecorrentes, causadoras da sobretemperaturas nos condutores, devem, em princípio, ser eliminadas em um tempo tanto menor, quanto maior o seu valor. A Norma considera dois tipos de sobrecorrentes: as correntes de sobrecarga e as correntes de curto-circuito. As correntes de sobrecarga ocorrem em circuitos eletricamente sãos e podem ser transitórias ou não transitórias. As transitórias são devidas à partida de equipamentos de utilização, como equipamentos a motor e aparelhos de iluminação a descarga, e não devem provocar a atuação dos dispositivos de proteção dos respectivos circuitos. As não transitórias, provocadas por condições de funcionamento não previstas (avaliação a menor do fator de demanda, inclusão de novos equipamentos, etc.) ou anômalas (motor acionando carga superior a sua capacidade, defeito em equipamento alimentado, etc.), devem ser interrompidas em um tempo mais ou menos breve, dependendo de seu valor. As correntes de curto-circuito, provocadas por faltas (perda de isolamento), por erros de ligação ou pela ligação de equipamentos em curto, têm, via de regra, valores bem superiores aos das correntes de sobrecarga (não transitórias) e devem ser eliminadas instantaneamente. Os dispositivos de proteção contra sobrecorrentes devem, como regra geral: - não intervir para correntes inferiores (ou mesmo iguais) à capacidade de condução dos condutores, Iz; - intervir sempre, embora em tempos relativamente longos (que podem atingir 1h ou mais, dependendo do tipo e da corrente nominal do dispositivo), para sobrecorrentes inferiores ou iguais a 1,45 Iz (ver 6.2.5.2.1.G); - intervir em tempos decrescentes, que vão de um máximo de 1h ou mais, dependendo do tipo e da corrente nominal do dispositivo, até uns poucos segundos, para sobrecorrentes acima de 1,45 Iz e até kIz, com k dependendo do tipo de dispositivo (via de regra, k>3); - intervir instantaneamente, para sobrecorrentes acima de kIz.

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5.3.2.G A IEC 947-2 é a norma geral dos disjuntores de baixa tensão, tratando de disjuntores c.a. e c.c., com qualquer corrente nominal, método construtivo e para quaisquer aplicações. A IEC 898 trata de disjuntores c.a. não ajustáveis, a ar, para uso por pessoas não advertidas, que não exigem manutenção e com: - tensões nominais ≤ 440 V (entre fases); - correntes nominais ≤ 125 A; - capacidades de interrupção nominais ≤ 25 kA. Os disjuntores em caixa moldada do tipo MCB (miniature circuit-breakers), os “minidisjuntores”, geralmente atendem à IEC 898. A figura 40G mostra as curvas tempo-corrente típica de disjuntores segundo a IEC 898, com as três características de disparo instantâneo, B, C e D.

Figura 40G

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Figura 40G - Curvas tempo-corrente de mini-disjuntores com características de disparo instantâneo B, C e D, segundo a IEC 898 (Cortesia SIEMENS)

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A NBR 5361 é uma norma baseada na IEC 157-1, que foi substituída pela IEC 947-2. Ela não define três características fundamentais para a coordenação entre disjuntores e condutores, na proteção contra sobrecorrentes: - corrente convencional de atuação, I2 (ver definição 826-05-09 da NBR IEC 50 (826)); - tempo convencional; - característica I2t:integral de Joule (ver figura 41G).

Figura 41G - Curva I2t típica de disjuntor termomagnético (Cortesia SIEMENS) A norma NBR 11840, baseada integralmente na IEC 269, trata dos dispositivos fusíveis: - de uso geral - gG, - para circuitos de motores - gM e aM.

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5.3.3.2.G Um dispositivo de proteção contra correntes de sobrecarga funciona corretamente se: a) sua corrente nominal, ou de ajuste, In, for igual ou superior à corrente de projeto do circuito, Ib (ver 6.2.5.G), porém inferior à capacidade de condução de corrente dos condutores do circuito, Iz; b) sua corrente convencional de atuação (disjuntores), ou de fusão (fusíveis), for inferior ou igual à corrente que elevaria a temperatura do condutor até (praticamente) a temperatura limite de sobrecarga, 1,45Iz (ver 6.2.5.2.1 e 6.2.5.2.1.G); esta condição implica em que possa circular pelo circuito uma corrente igual a I2 durante um tempo, no máximo, igual ao tempo convencional, tc. As normas de disjuntores e de fusíveis fornecem os valores de I2 e tc, como segue: Norma Disjuntores: - IEC 898 In ≤ 63 A In > 63 A - IEC 947-2 In ≤ 63 A In > 63 A Fusíveis: - NBR 11840 In ≤ 63 A 63 A < In ≤ 160 A 160 A < In ≤ 400 A 400 A < In

I2

tc (h)

1,45 In 1,45 In

1 2

1,30 In 1,30 In

1 2

1,6 In 1,6 In 1,6 In 1,6 In

1 2 3 4

Devido ao seu alto nível de precisão, para os disjuntores, a corrente I2 é, no máximo, igual a 1,45 Iz e, portanto, a condição (b) é sempre atendida. No caso de proteção por fusíveis, verifica-se que a corrente de projeto do circuito nunca poderá ser igual à capacidade de condução de corrente dos respectivos condutores, isto é, não poderá haver um “aproveitamento total” de Iz. Com efeito, tem-se In limitado a 0,906 Iz (para I2 = 1,6 In) e IB deve ser, no máximo, igual a In. Principalmente no caso de circuitos terminais, isso pode não ser uma solução econômica. A capacidade de condução de corrente dos condutores do circuito, Iz, bem como a corrente nominal, ou de ajuste, do dispositivo de proteção, In, referem-se às condições previstas para sua instalação. Nessas condições, podemos escrever: _

_

IZ = f IZ e In = f ' I n

onde: _ - I Z é a capacidade de condução de corrente correspondente ao tipo de condutor, à seção nominal e ao tipo de linha previstos, nas condições indicadas na tabela adequada (dentre as tabelas 31 a 34), isto é: • temperatura ambiente – 30 oC ou 20 oC (temperatura do solo para linhas subterrâneas); • 2 ou 3 condutores carregados; • resistividade térmica do solo - 2,5 Km/W (para linhas subterrâneas); • disposição dos condutores (para linhas ao ar livre);

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- f é o fator de correção aplicável ou o produto dos fatores de correção aplicáveis, obtido(s) das tabelas indicadas: • temperatura ambiente ou do solo - tabela 35; • resistividade térmica do solo - tabela 36; • agrupamento de circuitos - tabelas 37 a 42; • _ - I n é a corrente nominal, ou de ajuste, indicada no dispositivo pelo fabricante, referida a uma dada temperatura ambiente, considerando o dispositivo não agrupado com outros; as temperaturas de referência são: • disjuntores segundo a IEC 898 - 30o C (valor fixado pela norma); • disjuntores segundo a IEC 947-2 - 40o C, valor mais comum, ou 20o C (a norma não fixa valor); - f’ é o fator de correção aplicável, relativo à temperatura ambiente ou a agrupamento, ou o produto dos fatores de correção aplicáveis, obtido(s) da tabela de fabricante; no caso de dispositivos fusíveis, via de regra, devido a sua inércia térmica, f’ é considerado igual à unidade. No caso mais freqüente de disjuntores termomagnéticos montados em quadro de distribuição, na falta de dados mais precisos quanto à temperatura (média) interna do quadro, deve-se considerá-la igual à temperatura ambiente prevista para os condutores, o que estará a favor da segurança.

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5.3.3.3.0.G Quando se trata da proteção de condutores em paralelo, é usual falar em “proteção única” e em “proteção individual”. Para esclarecer bem esses dois conceitos, considere-se um circuito trifásico com três condutores por fase, formando três grupos, cada um com as três fases. A proteção única (figura 42G) consiste em utilizar: - um único disjuntor tripolar, cada polo protegendo todos os três condutores de uma mesma fase, ou - um único dispositivo fusível tripolar (ou três dispositivos fusíveis unipolares), com cada um dos três fusíveis protegendo os três condutores de cada fase. A proteção individual (figura 43G) consiste em utilizar: - três disjuntores tripolares, um por cada grupo das três fases, cada polo de cada disjuntor protegendo um condutor, ou - três dispositivos fusíveis tripolares (ou nove dispositivos fusíveis unipolares), um dispositivo tripolar (ou três unipolares) para cada grupo das três fases, cada fusível protegendo um condutor.

Figura 42G - Proteção única de condutores em paralelo

Figura 43G - Proteção individual de condutores em paralelo

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5.3.3.3.G Quando ocorre uma sobrecarga em um circuito contendo condutores em paralelo, a corrente em cada condutor aumentará proporcionalmente com a sobrecarga. Admitindo-se que a disposição dos condutores seja tal que cada um deles conduza praticamente a mesma corrente, um único dispositivo de proteção poderá ser usado para proteger todos os condutores. Nesse caso, a capacidade de condução de corrente, IZ, a considerar, será a soma das capacidades de condução de cada um dos condutores, afetadas dos fatores de agrupamento e de outros fatores aplicáveis. A divisão da corrente entre os condutores em paralelo é função da impedância dos condutores. Para cabos unipolares (ou condutores isolados) de seção considerável (> 95mm2), a reatância indutiva pode ser superior à resistência e tem efeito significativo sobre a divisão da corrente. A reatância depende da posição física relativa de cada cabo; se, por exemplo, um circuito possui dois cabos unipolares de seção elevada por fase, dispostos de maneira desfavorável (por exemplo, agrupando os cabos de cada fase), é mais provável que a divisão de corrente entre os cabos seja de 70% / 30% do que 50% / 50%. Se a divisão de corrente entre os condutores em paralelo for muito desigual, por exemplo, com diferença superior a 10%, o valor da corrente, bem como as prescrições relativas à proteção contra correntes de sobrecarga de cada condutor, devem ser analisados separadamente. A corrente em cada condutor pode ser calculada a partir da corrente total e da impedância de cada condutor.

Figura 44G

Chamando de IB a corrente de projeto do circuito, de IBk a corrente de projeto do condutor de ordem k, de Z1, Z2,...,Zk,...,Zm as impedâncias dos m condutores em paralelo (figura 44G), tem-se para a corrente IBk: IBk =

IB 1 1 1 1 Zk ( + + ... + + ... + ) Z1 Z 2 Zk Zm

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ou então IB

IBk = Zk

m

1

i=1

i

ΣZ

Chamando de IZ1, IZ2,...,IZk,...,IZm as capacidades de condução de corrente dos diversos condutores em paralelo, já considerados os eventuais fatores de correção aplicáveis, de Im a corrente nominal ou de ajuste do dispositivo de proteção único e de In1, In2,...,Ink,...,Inm as correntes nominais ou de ajuste dos dispositivos individuais, afetadas dos eventuais fatores de correção aplicáveis, sendo I2, I21, I22,...,I2k,...,I2m as respectivas correntes convencionais de atuação, virá de 5.3.3.2: - no caso de correntes praticamente iguais nos condutores, dispositivo único, figura 45G (a): IB ≤ I n ≤ I 2 ≤ 1,45

m

ΣI

Zi

i=1 m

ΣI

Zi

i =1

- no caso de correntes desiguais nos condutores, dispositivos individuais, figura 45G (b):

Figura 45G

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IBk ≤ Ink ≤ I Zk I 2k ≤ 1,45I Zk

Figura 45G

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5.3.4.2.G Em geral, nos sistemas trifásicos, a corrente de curto-circuito presumida, Ik, é a que corresponde a um curto-circuito trifásico. No caso de instalações alimentadas por rede pública de alta ou de baixa tensão, devem ser levados em consideração os dados obtidos da concessionária.

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5.3.4.3.G O dispositivo de proteção contra correntes de curto-circuito deve também satisfazer à condição: Im ≥ IB

A expressão correspondente à condição (b) é genérica e pode ser particularizada para I2 t ≤ k 2 S 2

muitas vezes apresentada como: t =k

S I

nos seguintes casos: - curtos de qualquer duração, quando a assimetria não é significativa; - curtos assimétricos de duração superior a alguns períodos (0,1s ≤ t ≤ 5s), sendo I o valor eficaz da corrente de curto-circuito presumida e t a duração do curto. Para curtos de duração inferior a 0,1s, quando é significativa a assimetria da corrente, e para dispositivos limitadores, o valor da integral de Joule que o dispositivo deixa passar deve ser indicado pelo fabricante. Seja a situação mostrada na figura 46G. O condutor de seção S é protegido contra correntes de curto-circuito pelo dispositivo D1, cuja capacidade de interrupção nominal Icn1 é inferior à corrente de curto-circuito presumida em seu ponto de aplicação. Para que D1 possa ser utilizado, é preciso que exista a montante um outro dispositivo, D2, que o proteja e proteja também o condutor de seção S.

Figura 46G No caso de um curto-circuito com corrente ≤ Icn1, o dispositivo D1 deve atuar; no caso de curto-circuito com corrente Icn1 < I ≤ Ik

deve atuar o dispositivo D2.

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5.3.4.4.0.G Quando se trata da proteção de condutores em paralelo, é usual falar em “proteção única” e em “proteção individual”. Para esclarecer bem esses dois conceitos, considere-se um circuito trifásico com três condutores por fase, formando três grupos, cada um com as três fases. A proteção única (figura 47G) consiste em utilizar: - um único disjuntor tripolar, cada polo protegendo todos os três condutores de uma mesma fase, ou - um único dispositivo fusível tripolar (ou três dispositivos fusíveis unipolares), com cada um dos três fusíveis protegendo os três condutores de cada fase. A proteção individual (figura 48G) consiste em utilizar: - três disjuntores tripolares, um por cada grupo das três fases, cada polo de cada disjuntor protegendo um condutor, ou - três dispositivos fusíveis tripolares (ou nove dispositivos fusíveis unipolares), um dispositivo tripolar (ou três unipolares) para cada grupo das três fases, cada fusível protegendo um condutor.

Figura 47G - Proteção única de condutores em paralelo

Figura 48G - Proteção individual de condutores em paralelo

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5.3.4.4.G Quando condutores são ligados em paralelo, a eventualidade de um curto-circuito entre condutores deve sempre ser considerada. No caso de dois condutores em paralelo, se não puder ser garantido o funcionamento de um único dispositivo, então cada condutor deve ser protegido individualmente contra correntes de curto-circuito. No caso de mais de dois condutores por fase, pode ser necessário prever proteções nas duas extremidades de cada condutor. É o que vai analisado a seguir, para o caso de três condutores por fase.

Figura 49G

Figura 50G

A figura 49G mostra que, se ocorre uma falta no ponto x do condutor c, a corrente de falta irá circular nos condutores a, b e c. O valor total da corrente de falta e as correntes, que circularão pelas proteções c1 e c2, dependem da localização da falta. No exemplo da figura admitiu-se que a maior parte da corrente de falta circulará pelo dispositivo c1. A figura 50G mostra que, mesmo após a atuação de c1, a corrente continuará a circular para o ponto de falta x, através dos condutores a e b. Por estarem a e b em paralelo, as correntes pelas proteções a1 e b1 podem não ser suficientes para fazê-las atuar no tempo exigido. Se isso ocorrer, o dispositivo c2 será necessário. Observe-se que a corrente por c2 será inferior à que fez c1 atuar. Se a falta ocorrer em um ponto suficientemente próximo de c2, então c2 atuará primeiro. A mesma situação existirá, se a falta ocorrer nos condutores a ou b. Portanto, são necessários os dispositivos a2 e b2.

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5.4.1.1.G As sobretensões em uma instalação elétrica de baixa tensão podem ser devidas a: - faltas em instalação de tensão mais elevada; - descargas atmosféricas; - manobras; - fenômenos de ressonância. As sobretensões têm pouco efeito sobre os equipamentos “eletrotécnicos”, isto é, sobre as cargas usuais, mas podem perturbar e, até mesmo, destruir os equipamentos de tecnologia da informação (ver nota de 6.4.8.1.1).

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5.4.2.0.G As faltas em instalação de tensão mais elevada referem-se às que podem ocorrer no lado da alta tensão de uma subestação que alimenta uma instalação de baixa tensão, a partir de uma linha de distribuição com tensão mais elevada. Tais faltas provocam a circulação de corrente no eletrodo de aterramento ao qual estão ligadas as massas da subestação. O valor da corrente de falta depende da impedância do respectivo percurso e sua circulação no eletrodo de aterramento das massas da subestação provoca uma elevação do potencial dessas massas em relação à terra, cujo valor depende: - da intensidade da corrente de falta, e - da resistência de aterramento das massas da subestação. A tensão de falta pode atingir milhares de volts e pode provocar, de acordo com o esquema de aterramento da instalação de baixa tensão: - uma elevação geral do potencial da instalação (de baixa) em relação à terra, que pode danificar os equipamentos de baixa tensão; - uma elevação geral do potencial das massas da instalação (de baixa) em relação à terra, que pode elevar as tensões de falta e de contato. Em princípio, as precauções a serem tomadas devem ser objeto da norma de instalações de alta tensão.

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5.5.1.0.G Tais medidas aplicam-se, principalmente, a equipamentos de utilização que contenham motores que possam partir automaticamente, após uma falta de tensão ou uma queda abaixo de determinado valor. São necessários dispositivos de proteção contra quedas de tensão, em particular, nas instalações em edificações onde exista um sistema de alimentação elétrica para serviços de segurança (SAESS) e/ou um sistema de alimentação elétrica de reserva (SAER) (ver 4.2.3.2.G). Os dispositivos de proteção devem ter condições de garantir o funcionamento desses sistemas, quando a tensão da instalação cair abaixo de um valor prefixado (ver 5.7.6).

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5.6.1.G Por “comando não automático” deve-se entender um comando manual.

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5.6.2.2.G O seccionamento do condutor PEN (em um esquema TN-C ou TN-C-S) e do condutor PE (em um esquema TN-S, TN-C-S, TT e IT) significa interromper o percurso de uma corrente de falta fase-massa, anulando o seccionamento automático da alimentação (ver 5.1.3.1.1.G).

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5.6.3.4.G Como meio apropriado pode-se considerar, por exemplo, um interruptor que efetue a ligação à terra de condutores vivos de componentes elétricos, como capacitores ou cabos, que possam representar perigo.

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5.6.5.3.G A ação de um dispositivo de seccionamento ou de parada de emergência sobre os condutores pode ser realizada diretamente ou à distância, através de circuito elétrico ou outro sistema de transmissão (por exemplo, pneumático). Um dispositivo de parada de emergência pode ser comum a vários circuitos.

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5.6.5.5.G Exemplos de equipamentos que devem ser providos de meios de parada de emergência: - equipamentos de lavagem automática de veículos, - elevadores e monta-cargas, - escadas rolantes, - correias transportadoras, - portas com acionamento elétrico, - certas máquinas-ferramenta, etc. (Ver 5.7.7.3)

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5.7.4.1.1.G A figura 51G ilustra a prescrição de 5.7.4.1.1 (b). Tem-se um circuito com condutores de seção S1, capacidade de condução de corrente Iz1, protegido contra sobrecorrentes pelo dispositivo P1. Do ponto O parte a derivação OV, com condutores de seção S2 e capacidade de condução Iz2 < Iz1. É o caso típico de uma instalação industrial, com um circuito de distribuição constituído por cabos unipolares instalados ao longo de uma parede (por exemplo, linha tipo 11, 12, 13, 14 ou 15 da tabela 28), com uma derivação, destinada a alimentar um quadro de distribuição, constituída por condutores isolados em eletroduto aparente (linha tipo 4, tabela 28). A proteção P2 contra correntes de sobrecarga da derivação OV, que deveria estar em O, pode ser deslocada para O’, desde que: (1) o trecho OO’ esteja protegido por P1 contra correntes de curto-circuito, isto é, de 5.3.4.3 (I 2 t ) P1 ≤ k 22 S 22

(2) o trecho OO’ não possua derivações, nem tomadas de corrente e esteja instalado de modo a reduzir ao mínimo o risco de curto-circuito, por exemplo, com os condutores contidos em eletroduto; (3) l ≤ 3m; (4) o trecho OO’ não esteja situado nas proximidades de materiais combustíveis. No caso da instalação industrial citada anteriormente, o ponto O’ poderia ser a localização do quadro de distribuição alimentado pela derivação, que conteria P2.

Figura 51G - Deslocamento da proteção contra correntes de sobrecarga

P - Disjuntor (por exemplo), com corrente nominal Im IB1, IB2 - correntes de projeto Iz1, Iz2 - capacidades de condução de corrente à

IB1 ≤ Im ≤ I z1

- P protege derivação à

IB 2 ≤ Im ≤ I z 2

Condições - P protege circuito

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Figura 52G - Omissão da proteção contra correntes de sobrecarga

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5.7.4.1.2.G a) A figura 52G ilustra a condição indicada em 5.7.4.1.2 (a). O dispositivo P, que protege os condutores de seção S, contra correntes de sobrecarga, também protege os condutores da derivação OV. É tipicamente o caso de um circuito terminal com várias cargas ligadas através de condutores de seção inferior à dos condutores do circuito. b) Uma linha não é suscetível de ser percorrida por correntes de sobrecarga nos seguintes casos: - quando o equipamento de utilização alimentado possuir proteção própria contra sobrecargas (incorporada ou não ao equipamento), desde o dispositivo de proteção proteja também os condutores do circuito contra correntes de sobrecarga; é o caso usual de equipamento a motor (de indução) protegido por relé térmico; - quando o equipamento de utilização alimentado não puder dar origem a correntes de sobrecarga, como, por exemplo: • aparelho de aquecimento de água, instantâneo (chuveiro, torneira) ou por acumulação (boiler) (ver nota); • motor de indução, cuja corrente de rotor travado não seja superior à capacidade de condução dos condutores, por exemplo, motor monofásico de até 1CV, 220V, alimentado por condutores de 2,5mm2; • aparelho de iluminação (ver nota); - quando o condutor alimentar duas ou mais derivações protegidas individualmente contra correntes de sobrecarga, desde que sua capacidade de condução de corrente seja, no mínimo, igual a soma das correntes de projeto das diversas derivações, como no exemplo da figura 53G. - os dispositivos Pi (i=1,2,3,...m) protegem os respectivos circuitos terminais contra correntes de sobrecarga - o dispositivo P poderá proteger o circuito de distribuição apenas contra correntes de curto-circuito, desde que m

I Z ≥ Σ IBi i=1

Figura 53G - Omissão da proteção contra correntes de sobrecarga NOTA - Uma tomada de corrente ou uma caixa de ligação, entregues ao usuário sem o respectivo equipamento de utilização ligado, são consideradas componentes a jusante dos quais é sempre possível que se produzam sobrecargas. Por essa razão, nos circuitos terminais destinados a alimentar equipamentos não suscetíveis de produzir correntes de sobrecarga, ligados em tomadas de corrente ou em caixas de ligação, como é o caso de chuveiros e torneiras elétricas, condicionadores de ar tipo janela, etc., não deve ser omitida a proteção contra correntes de sobrecarga. O mesmo se pode dizer dos circuitos de iluminação nos quais apenas os “pontos” são entregues ao usuário.

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5.7.4.1.3.G Em uma instalação com esquema IT, a corrente de dupla falta a terra em dois circuitos distintos (ver 5.1.3.1.6G) poderá ser de intensidade inferior à da corrente de curto-circuito mínima presumida (ver 6.3.4.3.G). Nessas condições, as prescrições de 5.3.3.2 poderão não ser atendidas, na medida em que o tempo de interrupção da corrente de dupla falta resultar demasiado longo e os condutores de um dos dois circuitos possam atingir temperatura superior à máxima para serviço contínuo. Por essa razão os condutores no esquema IT devem ser sempre protegidos contra correntes de sobrecarga.

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5.7.4.2.2.G As prescrições contidas em 5.7.4.2.2 podem ser exemplificadas a partir de 5.7.4.1.1 G, considerando P como proteção contra correntes de curto-circuito e observando que a prescrição (a) corresponde às condições (2), (3) e (4) e a prescrição (b) à condição (1).

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5.7.4.3.G A tabela 13G a seguir mostra como são aplicadas as prescrições de 5.7.4.3.1, 5.7.4.3.2 e 5.7.4.3.3. Tabela 13G Circuitos Esquemas TN-C TN-S TT IT SN SF P X

3F + N SN ≥ SF FFFN PPPx PPPPPPPPPP(3) (5)

SN < SF FFFN PPPx(1) PPPP(3) (4) PPPP(3) (4) PPPP(3) (5)

3F FFF PPP(2) PPP(2) PPP(2) PPP

F+N FN Px PPPP(3) (5)

2F FF PP(2) PP(2) PP(2) PP

Seção do condutor neutro; Seção do condutor fase; Significa que um dispositivo de proteção deve ser previsto no condutor correspondente; Significa que não é exigido um dispositivo de proteção no condutor correspondente, muito embora não seja proibido instalá-lo; - Significa que não é permitido dispositivo de proteção no condutor PEN.

NOTAS (1) Se as duas condições indicadas na nota de 5.7.4.3.2 não forem atendidas, deve-se instalar no condutor PEN um dispositivo que, em caso de sobrecorrente, provoque a interrupção dos condutores fase, mas não a do próprio condutor PEN. (2) - Exceto no caso de proteção diferencial (ver 5.7.4.3.2). (3) - Aplica-se 5.7.4.3.3. (4) - Exceto no caso de 5.7.4.3.2. (5) - Exceto no caso em que o condutor neutro seja efetivamente protegido contra correntes de curto-circuito ou que exista, a montante, uma proteção diferencial cuja corrente diferencial-residual nominal de atuação não seja superior a 15% da capacidade de condução de corrente do neutro correspondente; esse dispositivo deve interromper todos os condutores vivos do circuito correspondente.

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6.1.2.2.G Na falta de Norma da ABNT e de Normas Internacionais (IEC e ISO) ou Regionais, deve ser utilizada uma norma estrangeira (de comum acordo entre projetista e instalador). É importante que a norma estrangeira escolhida seja compatível com as normas IEC.

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6.1.3.2.1.G Em particular, para as linhas elétricas, ver 6.2.4.

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6.2.2.1.G A tabela 28 indica 51 tipos de linhas elétricas, cobrindo praticamente todas as maneiras de instalar utilizadas atualmente nas instalações de baixa tensão. Os métodos de referência indicados na última coluna são descritos em 6.2.5.1.2.

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6.2.3.2.G Nas instalações de baixa tensão podem ser utilizados condutores com isolação de PVC, EPR e XLPE, sob a forma de: − condutores isolados (NBR 6148 e NBR 7285); − cabos unipolares e multipolares (NBR 7286, NBR 7287 e NBR 7288); − cabos multiplexados (NBR 7285); − cabos multiplexados auto-sustentados (NBR 8182). Os condutores cobertos (NBR 6524, NBR 7270 e NBR 7271), para efeito desta norma são considerados como condutores nus. A tabela 14G indica, para os diferentes tipos de condutores, as maneiras possíveis de instalação, enquanto que a tabela 15G relaciona a localização da linha com o tipo de instalação, referindo-se à numeração dos tipos de linha da tabela 28. Tabela 14G - Escolha dos condutores Tipo de Instalação Sem fixação

Diretamente fixado em superfície

Em eletroduto de seção circular

Em canaleta suspensa ou sobre parede; em moldura

Em eletroduto de seção não circular

Em bandeja, leito ou sobre suportes

Sobre isoladores

Cabo suspenso (com condutor de suporte)

Condutores Isolados

--

--

+

+

+

--

+

--

Cabos unipolares

0

+

+

+

+

+

0

+

Cabos multipolares

+

+

+

+

+

+

0

+

Cabos multiplexados (não autosustentados)

+

+

+

+

+

+

0

--

Cabos multiplexados (autosustentados)

--

0

--

--

--

--

+

+

Condutores nus

--

--

--

--

--

--

+

--

Condutores cobertos

--

--

--

--

--

--

+

-

Tipo de condutor

Indicações:

(+) - Permitido (-) - Não permitido (0) - Não aplicável ou normalmente não usado Tabela 15G

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Tabela 15G - Tipo de instalação (referida à tabela 28) Tipo de Instalação

Localização

Sem fixação

Diretamente fixado em superfície

Em eletroduto de seção circular

Em eletroduto de seção não circular

--

24-25

Sobre isoladores

Cabo suspenso (com condutor de suporte)

12-13-1415-16

--

--

12-13-1415-16

--

-

Em bandeja, leito ou sobre suportes

Em espaço de construção

21-2873-74

Em canaleta no piso ou no solo

33-34-43

33-34-43

41-42

0

0

Enterrado

62-63

0

61

--

61

0

--

--

Embutido

52-53

51

1-2-7-8

--

26-27

--

--

--

Em montagem aparente

--

11

3-4

Aéreo

--

--

0

Indicações:

0

22-23-7374

Em canaleta suspensa ou sobre parede; em moldura

31-32-3536-71-72 35-36

Permitido (indicado o número referente à tabela 28) (-) - Não permitido (0) - Normalmente não usado

5

12-13-1415-16

18

--

--

12-13-1415-16

18

17

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6.2.3.7.0.G As restrições aos condutores de alumínio estão relacionadas a suas conexões (com outros condutores de alumínio ou com condutores de cobre), tendo em vista os seguintes aspectos: − Oxidação: Quando exposta ao ar a superfície do condutor de alumínio fica recoberta por uma camada fina e imperceptível de óxido, altamente isolante e de difícil remoção; nas conexões o bom contato só é conseguido com a ruptura dessa camada; − Escoamento (Fluência): O condutor de alumínio escoa com pressão constante (creep, fluência); por essa razão, os conectores usados devem ter as superfícies de contato com área suficiente para distribuir as tensões e, além disso, necessitam de reaperto periódico, em razão do afrouxamento causado pelo escoamento; − Eletropositividade: o alumínio e o cobre estão separados eletroquimicamente por 2 volts, o que predispõe uma conexão alumínio-cobre à corrosão galvânica; são necessários, portanto, cuidados especiais nas conexões, como por exemplo, o uso de um terceiro metal (em geral, estanho) no conector (para conexão bimetálica). A finalidade das prescrições de 6.2.3.7.1 a 6.2.3.7.3 é impedir a instalação de condutores de alumínio por pessoal não habilitado e em locais onde não haja garantia de utilização de técnicas adequadas e de manutenção periódica.

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6.2.5.1.1.G O dimensionamento de um circuito implica na determinação da seção nominal dos condutores e na escolha do dispositivo que os protegerá contra sobrecorrentes. São utilizados os seguintes critérios: − capacidade de condução de corrente (6.2.5 e 6.2.6); − queda de tensão (6.2.7); − coordenação com a proteção contra correntes de sobrecarga (5.3, 5.7.4 e 6.3.4); − coordenação com a proteção contra correntes de curto-circuito (5.3, 5.7.4 e 6.3.4); − proteção contra contatos indiretos nos esquemas TN e IT (5.1.3.1.4 e 5.1.3.1.6). A seção adotada é, em princípio, a menor das seções nominais que atenda a todos os critérios, a chamada “seção técnica”. A consideração, em determinadas circunstâncias, de um “critério econômico”, baseado no custo das perdas Joule ao longo da vida útil do condutor, pode levar à adoção de uma seção maior (a chamada “seção econômica”).

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6.2.5.2.1.G As normas de condutores isolados e de cabos uni ou multipolares (como as citadas em 6.2.3.2.G) definem três temperaturas características, em função do tipo de isolação, consideradas na superfície externa do condutor propriamente dito (interface condutor-isolação): − a temperatura máxima para serviço contínuo, θz, utilizada para definir a capacidade de condução de corrente do condutor, IZ; − a temperatura limite de sobrecarga, θs, na qual o condutor pode permanecer por até 100 h, a cada 12 meses, em um máximo de 500 horas ao longo de sua vida útil; − a temperatura limite de curto-circuito, θk, na qual o condutor não pode permanecer por mais do que 5 s. A tabela 30 indica os valores dessas temperaturas. Quando um condutor, inicialmente sem corrente e, portanto, na temperatura ambiente, é percorrido, a partir de um determinado instante, por uma corrente de valor constante, I (corrente contínua ou corrente alternada de valor eficaz constante), após um período transitório, sua temperatura atinge um valor de regime, θR. Observe-se que: - quando a corrente I = IZ, θR = θZ; - quando a corrente I = 1,45IZ, admite-se que θR ≅.θS.

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6.2.5.2.2.G As tabelas 31,32, 33 e 34 fornecem as capacidades de condução de corrente dos condutores isolados e dos cabos uni e multipolares, I Z , considerando: − condutores de cobre e de alumínio; − isolações de PVC, EPR e XLPE; − 2 e 3 condutores carregados; − temperatura ambiente de 30 oC e temperatura do solo de 20 oC (linhas subterrâneas); − resistência térmica do solo de 2.5 k.m/W (linhas subterrâneas); − métodos de referência • tabelas 31 e 32 - A1, A2, B1, B2, C e D; • tabelas 33 e 34 - E, F e G Quando, para um dado circuito, as condições previstas enquadram-se perfeitamente nas indicadas em uma das tabelas, utiliza-se diretamente a corrente de projeto do circuito, IB, para a determinação da seção S, como indicado a seguir: I B → I Z ≥ I B (mais proximo) → S tabela

As tabelas 35 a 42 dão os fatores de correção, sendo: − correção da temperatura ambiente ou do solo - tabela 35 (fator f1); − correção da resistividade térmica do solo - tabela 36 (fator f2); − agrupamento de circuitos - tabelas 37, 38, 39, 40, 41 e 42 (fator f3). Quando, para um dado circuito, as condições previstas de temperatura (ambiente ou do solo) e/ou de resistividade térmica do solo diferirem das indicadas nas tabelas 31 a 34 e/ou quando for prevista a presença de mais de um circuito (agrupamento) na linha elétrica, deve-se terminar, nas tabelas 35 a 42, os fatores aplicáveis. ' Utiliza-se, agora, a corrente fictícia I B de projeto, , definida por: IB f sendo f o fator de correção aplicável (f1, f2 ou f3) ou o produto dos fatores aplicáveis (no caso mais geral f = f1 x f2 x f3). Procede-se, então, como no caso anterior, ou seja: I 'B =

_

I 'B → I Z ≥ I 'B (mais proximo) → S tabela

Observe-se que: − a corrente fictícia de projeto é apenas um artifício de cálculo para utilizar diretamente as tabelas 31 a 34; − a capacidade de condução de corrente real, prevista para o condutor de seção S será: IZ = IZ × f

As tabelas 16G e17G representam uma simplificação das tabelas 31, 32, 33 e 34, de capacidades de condução de corrente, e a tabela 18G dá os fatores de agrupamento a utilizar com as capacidades de condução da tabela 16G.

Tabela 16G

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Volta para Norma Tabela 16G - Capacidades de condução de corrente em ampères

Métodos de instalação definidos na tabela 28

Número de condutores carregados e tipo de isolação

A1 A2

3 PVC

3 PVC 2 PVC

2 PVC

B1 3 PVC

B2 C E F 1 Seções nominais (mm2)

3 2 XLPE XLPE 3 2 XLPE XLPE 3 2 3 2 PVC PVC XLPE XLPE 2 3 2 PVC XLPE XLPE 3 2 3 2 PVC PVC XLPE XLPE 3 2 3 2 PVC PVC XLPE XLPE 3 2 3 2 PVC PVC XLPE XLPE 5 6 7 8 9 10 11 12 13

2

3

4

1,5 2,5 4 6

13 17,5 23 29

13,5 18 24 31

14,5 19,5 26 34

15,5 21 28 36

17 23 31 40

18,5 25 34 43

19,5 27 36 46

22 30 40 51

23 31 42 54

24 33 45 58

26 36 49 63

-

10 16 25 35

39 52 68 -

42 56 73 -

46 61 80 -

50 68 89 110

54 73 95 117

60 80 101 126

63 85 110 137

70 94 119 147

75 100 127 158

80 107 135 169

86 115 149 185

161 200

50 70 95 120

-

-

-

134 171 207 239

141 179 216 249

153 196 238 276

167 213 258 299

179 229 278 322

192 246 298 346

207 268 328 382

225 289 352 410

242 310 377 437

150 185 240

-

-

-

-

285 324 380

318 362 424

344 392 461

371 424 500

395 450 538

441 506 599

473 542 641

504 575 679

Cobre

/continua

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Volta para Norma Tabela 16G – Conclusão

1 Alumínio

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

10

31

32

36

39

44

46

49

54

58

62

67

-

16 25 35 50

41 53 -

43 57 -

48 63 -

53 70 86 104

58 73 90 110

61 78 96 117

66 83 103 125

73 90 112 136

77 97 120 146

84 101 126 154

91 108 135 164

121 150 184

70 95 120 150

-

-

-

133 161 186 -

140 170 197 226

150 183 212 245

160 195 226 261

174 211 245 283

187 227 263 304

198 241 280 324

211 257 300 346

237 289 337 389

185 240

-

-

-

-

256 300

280 330

298 352

323 382

347 409

371 439

397 470

447 530

Tabela 17G

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Tabela 17G - Capacidades de condução de corrente em ampères Métodos de instalação definidos na tabela 28

Seções nominais (mm2)

Número de condutores carregados e tipo de isolação 2 PVC

3 PVC

2 XLPE

3 XLPE

1,5 2,5 4 6

22 29 38 47

18 24 31 39

26 34 44 56

22 29 37 46

10 16 25 35

63 81 104 125

52 67 86 103

73 95 121 146

61 79 101 122

50 70 95 120

148 183 216 246

122 151 179 203

173 213 252 287

144 178 211 240

150 185 240 300 Alumínio

278 312 361 408

230 258 297 336

324 363 419 474

271 304 351 396

10 16 25 35

48 62 80 96

40 52 66 80

56 73 93 112

47 61 78 94

50 70 95 120

113 140 166 189

94 117 138 157

132 163 193 220

112 138 164 186

150 185 240 300

213 240 277 313

178 200 230 260

249 279 322 364

210 236 272 308

Cobre

D

D

Tabela 18G

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Tabela 18G - Fatores de agrupamento de diversos circuitos ou de diversos cabos multipolares (a utilizar com os valores das capacidades de condução de corrente da tabela 16G) Número de circuitos ou de cabos multipolares

Disposição dos cabos justapostos

1

2

3

4

6

9

12

16

20

1

Feixe de cabos ao ar livre ou sobre superfície; cabos em condutos fechados

1,00

0,80

0,70

0,70

0,55

0,50

0,45

0,40

0,40

2

Camada única sobre parede, piso, ou em bandeja não perfurada ou prateleira

1,00

0,85

0,80

0,75

0,70

0,70

-

-

-

0,95

0,80

0,70

0,70

0,65

0,60

-

-

-

4

Camada única em bandeja perfurada, horizontal ou vertical

1,00

0,90

0,80

0,75

0,75

0,70

-

-

-

5

Camada unida em leito, suporte

1,00

0,85

0,80

0,80

0,80

0,80

-

-

-

Item

3

Camada única no teto

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6.2.5.3.1.G Como orientação geral, considerando o interior de edificações em diferentes regiões do país, sugerese adotar, no projeto, como mínimos, os seguintes valores de temperatura ambiente: − regiões sul, sudeste e centro-oeste – 30 oC − regiões nordeste e norte – 40 oC

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6.2.5.5.2.G Trata-se de uma situação muito comum em instalações residenciais. Seja, por exemplo, um eletroduto circular embutido em alvenaria, contendo 3 circuitos de tomadas de corrente, todos com 2 condutores isolados, cobre com isolação em PVC, de 2,5mm2, que é a seção mínima imposta pela tabela 43. A capacidade de condução de corrente dos condutores de cada circuito será, das tabelas 31 e 37: 24 x 0,7 = 16,8A Se um dos circuitos tiver uma corrente de projeto não superior a 16,8 x 0,3 = 5,04A, ele pode ser desconsiderado e os condutores dos outros 2 circuitos terão uma capacidade de condução de corrente de 24 x 0,8 = 19,2A Se, agora, um desses 2 circuitos tiver uma corrente de projeto não superior a 19,2 x 0,3 = 5,76A, ele também poderá ser desconsiderado e os condutores do circuito restante terão uma capacidade de condução de corrente de 24A. Assim, nas condições de instalação indicadas, não será necessário aplicar qualquer fator de agrupamento, se: - circuito 1: I B1 ≤ 5,04A

- circuito 2: IB 2 ≤ 5,76A

- circuito 3: IB3 ≤ 24A

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6.2.5.5.3.G A principal aplicação da tabela 42 é para o caso de cabos unipolares ou cabos multipolares, dispostos em mais de uma camada em bandejas, prateleiras e suportes horizontais. Seja, por exemplo, para uma linha constituída por duas camadas horizontais de oito cabos tripolares (ou oito circuitos com cabos unipolares) cada uma; o fator de correção será: - disposição em um plano horizontal - oito cabos/circuitos à 0,72 - disposição em um plano vertical ---- duas camadas ------à 0,80 Fator de correção = 0,72 x 0,80 = 0,576

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6.2.5.5.5.G Sejam quatro circuitos trifásicos constituídos por cabos tripolares, um por circuito, justapostos em uma camada única, sobre uma prateleira. Se os cabos tiverem suas seções no intervalo de três seções normalizadas sucessivas (por exemplo, de 16mm2 a 35mm2) o fator, obtido da tabela 37, será 0,75. Se, isso não ocorrer (por exemplo, um dos cabos for de 50mm2), o fator será:

f=

1 4

= 0,5

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6.2.5.6.2.G Ver 6.2.6.3 e 6.2.6.3.G.

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6.2.5.7.G O uso de condutores em paralelo, ao invés de um único condutor por fase, pode representar uma solução mais prática e econômica, principalmente do ponto de vista da instalação do cabo. Via de regra, é a solução adotada em circuitos cujos cabos, pela corrente de projeto, resultam em seção superior a 185mm2. Por outro lado, por razões práticas, dificilmente são ligados em paralelo condutores com seções inferiores a 50 mm2. Os condutores isolados, os cabos unipolares ou as velas de cabos multipolares são reunidos eletricamente em ambas as extremidades, devendo ser tomadas medidas para garantir uma igual divisão de corrente entre eles (considera-se ideal que a diferença de corrente entre os condutores não seja superior a 10%) (ver 6.2.5.7 (a)). Os condutores ligados em paralelo devem ser reunidos em tantos grupos quantos forem os condutores de cada fase, cada grupo contendo os condutores de cada fase. Assim, por exemplo, em um circuito trifásico com três fases e neutro, com dois condutores por fase e dois para o neutro, deve-se ter dois grupos de condutores, cada grupo com as três fases e o neutro, podendo ser: - dois grupos de quatro cabos unipolares (ou, quando possível, de quatro condutores isolados) ou - dois cabos tetrapolares. Os condutores de cada grupo devem ser instalados próximos uns dos outros, mesmo que estejam em linhas elétricas separadas. Quando são utilizados cabos unipolares com seções superiores a 50mm2, em cobre, ou a 70mm2, em alumínio, a reatância indutiva passa a ser importante e devem ser tomadas medidas para que os cabos, principalmente os de mesma fase, tenham praticamente a mesma reatância. Uma das soluções utilizadas para o caso de bandejas, leitos ou prateleiras, consiste em agrupar os cabos alternando a seqüência das fases em cada grupo e separando os grupos adjacentes de uma distância de cerca do dobro do diâmetro externo de cada cabo (se a distância for superior ao dobro do diâmetro externo não é necessário utilizar fator de agrupamento). Assim, por exemplo, podese ter: RST TSR RTS TSR ....

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6.2.6.3.G Considere-se o circuito de distribuição trifásico com neutro, mostrado na figura 54G, onde se admite que as cargas estejam distribuídas entre as fases, de modo a ter-se um equilíbrio razoável, em condições de funcionamento normal. Sejam P a potência total do circuito, P123 a potência total das cargas ligadas entre fases, P1, P2 e P3 as potências (totais) das cargas ligadas entre cada fase e o neutro, todas elas aparentes em VA, já afetadas dos eventuais fatores de demanda. Sejam ainda U a tensão nominal de linha do circuito e U0 =

U 3

a respectiva tensão nominal da fase.

Figura 54G A corrente de projeto será IB =

P 3U

Admitindo que P1 seja maior do que P2 e P3, a condição mais desfavorável para o condutor neutro dar-se-á quando todas as cargas entre ele e as fases 2 e 3 estiverem desligadas e as cargas entre ele e a fase 1, correspondentes à potência P1, estiverem ligadas. Nessas condições, a corrente no neutro será IN =

P1 U0

que é “a máxima corrente suscetível de percorrer o condutor neutro”. Admitindo agora que todas as cargas sejam lineares, isto é, que não haja harmônicas, e que P1, P2 e P3 sejam iguais ou inferiores a 0,1 P e considerando apenas o critério da capacidade de condução de corrente: − a seção dos condutores fase, S, será determinada em função de IB, a partir das tabelas aplicáveis (tabelas 31 a 42); − a seção do condutor neutro, SN, será obtida a partir da tabela 44, em função de S, desde que IN < IZN, onde IZN é a capacidade de condução de corrente correspondente a SN, considerados os eventuais fatores de correção aplicáveis (tabelas 35 a 42).

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6.2.6.4.G Em um circuito trifásico a quatro condutores, alimentando cargas não lineares, como é o caso, por exemplo, de aparelhos de iluminação fluorescente e de fontes chaveadas, como as que alimentam computadores, existe corrente no neutro, mesmo que as cargas estejam equilibradas. Essa corrente é devida à presença de harmônicas nas correntes de fase, que não se cancelam no neutro, somando-se. As harmônicas que se somam no condutor neutro, as chamadas “harmônicas de seqüência zero”, são as de 3a ordem (f = 180Hz) e as de ordem múltipla de três (9a, 12a, etc.). Delas, a de 3a ordem é a mais significativa e seu valor, no neutro, pode ser superior ao da corrente de fase. O critério de dimensionamento apresentado pela Norma é aplicável a circuitos trifásicos a quatro condutores (de mesmo material), razoavelmente equilibrados (admite-se um desequilíbrio inferior a 50%), onde é prevista corrente de 3a harmônica no neutro. Nesse caso, os quatro condutores devem ter a mesma seção (ver 6.2.6.3) e o dimensionamento é feito considerando os quatro condutores carregados. Quando a corrente no neutro é inferior ou igual à de fase, toma-se como base a corrente de fase; quando a corrente de neutro é superior à de fase, o dimensionamento é feito com base na corrente de neutro. Os fatores de correção dados na tabela 45, quando aplicados à capacidade de condução de corrente dos condutores de um circuito com três condutores carregados, dão o valor correspondente a um circuito com quatro condutores carregados. Levam em consideração, também, o aquecimento produzido pela corrente harmônica nos condutores de fase. Foram originalmente calculados para condutores neutros componentes de cabos tetra ou pentapolares, podendo, em princípio, ser também aplicados a circuitos constituídos por cabos unipolares ou por condutores isolados. Observe-se que, se for prevista uma porcentagem superior a 10% para as harmônicas de ordem 9, 12, etc., os fatores devem ser menores, o mesmo ocorrendo quando o desequilíbrio entre fases for superior a 50%. A primeira coluna da tabela 45 indica a porcentagem, p, da 3a harmônica, valor eficaz I3, na corrente de projeto, IB, corrente de fase, isto é, p=

I3 × 100% IB

A corrente de terceira harmônica no neutro, IN=3I3, poderá ser (ver tabela 45): − inferior à de fase, para p ≤ 33%, valendo no limite 3x0,33IB; − superior à de fase, para p > 33%. Quando IN for inferior (ou igual) à corrente de fase, o dimensionamento será feito a partir da corrente de fase, IB, ' utilizando-se uma corrente fictícia de I B projeto, , dada por I 'B = I =

IB f

sendo f o fator de correção dado na tabela 45. Quando IN for superior à corrente de fase, o dimensionamento será feito a partir de IN, que vale IN = IB ×

p ×3 100

utilizando uma corrente fictícia, I 'N , dada por I 'N =

IN 1 p = × IB × ×3 f f 100

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Seja, por exemplo, um circuito trifásico a quatro condutores, condutores isolados com PVC, contido em um eletroduto de seção circular embutido em alvenaria (método de referência B1, tabela 28). Seja IB = 34A a corrente de projeto. Se não houvesse harmônicas, pelo critério da capacidade de condução de corrente a seção escolhida, pela tabela 31, seria de 6mm2 (IZ = 36A). Com 20% de terceira harmônica, a tabela 45 fornece um fator f = 0,86 e a corrente fictícia de projeto igual a I 'B =

34 = 39,5A 0,86

resultando uma seção de 10mm2. Com 45% de terceira harmônica, o dimensionamento é feito pela corrente de neutro, que é I N = 34 × 0,45 × 3 = 45,9A

e é utilizado um fator f = 0,86 (tabela 45), resultando em I 'N =

que conduz a uma seção de 16mm2.

45,9 = 53,4A 0,86

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6.2.7.3.G A queda de tensão em um circuito com carga concentrada na extremidade, pode ser calculada pela expressão aproximada: ∆U = tI B l(rcosφ + x sen φ)

onde: - ∆ U é a queda de tensão; - t é um fator que vale 2 para os circuitos monofásicos e

3 para os trifásicos (admitidos equilibrados);

- l é o comprimento do circuito; - r e x são, respectivamente, a resistência e a reatância, por unidade de comprimento, dos condutores; - cosφ e senφ são, respectivamente, o fator de potência e o fator reativo do circuito. Essa expressão é muitas vezes apresentada como ∆U = I B l ∆U

onde ∆U = t (r cos φ + x sen φ)

é a chamada “queda de tensão unitária”, dada em V/A.km e tabelada pelos fabricantes de cabos para diversos tipos de circuitos e diversos valores do fator de potência. No caso de circuito com cargas distribuídas, o cálculo deve ser feito para cada trecho do circuito.

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6.2.9.6.3.G Essa prescrição aplica-se principalmente às prumadas de edificações verticais (residenciais e comerciais), para as quais ficam perfeitamente definidas as seguintes opções de linhas elétricas: (1) condutores isolados contidos em eletrodutos metálicos, fixados em suportes adequados, ao longo do poço vertical, sem obturações; (2) condutores isolados contidos em eletrodutos não metálicos, fixados em suportes adequados, ao longo do poço vertical, com obturações a cada travessia de piso; (3) cabos unipolares agrupados (por exemplo, em trifólios) ou cabos multipolares que não sejam resistentes à chama sob condições simuladas de incêndio, nem livres de halogênio e com baixa emissão de fumaça e gases tóxicos, fixados em suportes adequados ou em leitos, ao longo do poço vertical, com obturações a cada travessia de piso; (4) cabos unipolares agrupados (por exemplo, em trifólios) ou cabos multipolares resistentes à chama sob condições simuladas de incêndio, livres de halogênio e com baixa emissão de fumaça e gases tóxicos, fixados em suportes adequados ou em leitos, ao longo do poço vertical, sem obturações.

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6.2.10.4.G Ver 6.2.5.7 e 6.2.5.7.G.

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6.2.11.1.2.G A área útil de um eletroduto de seção circular, AE, pode ser calculada pela expressão: AE =

π (d c − 2e) 2 4

onde dc é o diâmetro externo (mínimo) do eletroduto e e sua espessura (máxima). A área total de um condutor isolado ou cabo unipolar ou multipolar, por sua vez, é dada por AC =

π 2 d 4

onde d é o diâmetro externo do condutor isolado ou cabo. Admitindo que todos os condutores isolados ou cabos sejam iguais, o número máximo a ser contido no eletroduto, N, será dado por N=

0,4A E AC

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6.2.11.3.5.G Seja, por exemplo, um cabo unipolar de cobre, com isolação e cobertura em PVC, 0,6/1kV, tipo BF (NBR 6812), seção de 50mm2, para o qual o fabricante fornece os seguintes dados: - diâmetro do condutor - 8,05mm - diâmetro externo nominal - 14,00mm O volume de material combustível (isolação e cobertura, no caso) por metro linear, Vc, será: Vc =

π [(14 × 10− 2 ) 2 − (8,05 × 10− 2 ) 2 ] × 10 = 0,13 dm3 / m 4

Portanto, poderão ser instalados, sob o ponto de vista da não propagação de incêndio: 3,5 = 26,9 - - - - 26 cabos 0,13

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6.3.0.G A tabela 19G indica os dispositivos de proteção, seccionamento e comando utilizados nas instalações de baixa tensão e as diversas funções executadas por cada um, no contexto da NBR 5410. Tabela 19G - Dispositivos de proteção, seccionamento e comando e respectivas funções (indicadas com (x)) Proteção contra choques elétricos

Proteção contra sobrecorrentes

Seccionamento e Comando

Seccionamento

Seccionamento para manutenção mecânica

Seccionamento de emergência

Parada de emergência

Comando funcional

5.6.3

5.6.4

5.6.5

5.6.5

5.6.6

x

x(1)

x(1)(2)

x

x

x(1)

x(1)(2)

x

x

x(1)

x(1)(2)

x

(1)

Dispositivo Contatos diretos

Contatos indiretos

5.1.2.5

5.1.3.1

Correntes de sobrecarga

Correntes de curtocircuito

5.3.3

5.3.4

Seccionador

x

Interruptor InterruptorSeccionador

x x(3)

Contator Telerruptor

x

x

x

x(1)

x(1)(2)

x

x

x

x(1)

x(1)(2)

x

x

x

x(1)

x(1)(2)

x

Disjuntor

x(4)

x

x

x

Dispositivofusível

x(4)

x

x

x

Interruptor DR

x(5)

x

Disjuntor DR

x(5)

x

x

x

NOTAS (1) Quando todos os condutores vivos são seccionados. (2) Pode ser necessário manter a alimentação de um sistema de frenagem. (3) Quando associado a um relé térmico. (4) Em esquemas TN e IT com massas interligadas. (5) Proteção complementar.

x

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6.3.2.1.G O objetivo dessa prescrição é evitar que o seccionamento do condutor neutro antes do seccionamento das fases, ou sua religação após a religação das fases, em circuitos com duas ou três fases e neutro, coloque cargas ligadas entre fase e neutro sob tensão superior à respectiva tensão nominal.

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6.3.3.2.1.G a) As prescrições relativas ao seccionamento do neutro nos esquemas TN-S são dadas em 5.7.4.3.2. b) Existem dispositivos DR com dois, três e quatro pólos (2P, 3P e 4P). A escolha depende do tipo de circuito quanto ao número de condutores vivos (fases, F, e neutro, N). Tem-se: Circuito

DR

FN 2F 2FN 3F 3FN

2P, 3P ou 4P 2P, 3P ou 4P 3P ou 4P 3P ou 4P 4P

c) Em qualquer instalação existem correntes de fuga, devidas a isolações imperfeitas e à capacitância intrínseca entre os condutores vivos e a terra. As normas estabelecem valores máximos de corrente de fuga, como os apresentados na tabela 20G. A IEC 1008 estabelece que a corrente diferencial-residual nominal de não atuação, I∆no de um dispositivo DR vale 50% da corrente diferencial-residual nominal de atuação, I∆n, isto é: I ∆no = 0,5I ∆n

Nessas condições, se a soma das correntes de fuga das cargas alimentadas por um circuito protegido por um dispositivo DR forem superiores a esse valor, o dispositivo poderá atuar. Para se determinar o valor de I∆n de um DR destinado a proteger uma instalação, um setor de uma instalação ou um circuito terminal, devem-se tomar como base os valores de correntes de fuga dados na tabela 20G, para os equipamentos de utilização alimentados. Assim, tem-se: − circuito terminal com p cargas p

I ∆n ≥ 2 Σ I fi i=1

− instalação ou setor de instalação com m conjuntos de cargas e n cargas isoladas; cada conjunto sendo constituído por q cargas (ver 4.2.1.1.G) m

n

j=1

i=1

I ∆n ≥ 2( Σ g j I fj + Σ I fi )

sendo q

I fj = Σ I fi i=1

onde I fi - corrente de fuga (máxima) de um equipamento de utilização ou tomada de corrente; _

I fj - corrente de fuga (máxima) de um conjunto de cargas; g j - fator de demanda de um conjunto de cargas.

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Tabela 20G - Correntes de fuga máximas típicas Equipamento de utilização

Corrente de fuga máxima If (mA)

Classe O, OI e III (*)

0,5

Portátil classe I: sem motor (*) com motor (*)

0,75 3,5

Estacionário classe I (*)

0,75 ou 0,75/kW, o que for maior, com o máximo de 5mA

Classe II (*)

0,25

Forno (doméstico) de microondas (**)

0,5

Tomada de uso geral em cozinha, copa-cozinha, lavanderia, área de serviço e locais análogos

3,5

Tomada de uso geral (em outros locais)

0,75

Aparelho de iluminação fluorescente (ref. 4x40W com reatores convencionais) Copiadora tipo Xerox Equipamentos de tecnologia da informação Terminal de Fax (***) Workstation (***) Impressora (***) PC (terminal ou isolado) (***)

1 1,5 2 2 1 2

(* ) IEC 335 (**) VDE 0720 / 0875 (***) Bulletin de l’UTE (April 1992) Seja, por exemplo, uma unidade residencial, contendo as seguintes cargas, já agrupadas em conjuntos e cargas isoladas (ver 4.2.1.1.G): - conjunto 1 - 15 pontos de luz incandescentes; - conjunto 2 - cinco tomadas de uso geral da copa-cozinha e da área de serviço - conjunto 3 - 17 tomadas de uso geral nas demais dependências - conjunto 4 - tomadas de uso específico da copa-cozinha . forno de microondas --- 1500 W . geladeira ------------------- 500 W . freezer ---------------------- 500 W . lavadora de pratos ------- 1500 W - conjunto 5 - tomadas de uso específico da área de serviço . lavadora de roupas ------ 700 W . secadora de roupas ------ 1500 W - cargas isoladas (tomadas de uso específico) . aquecedor de água ------- 2500 W . chuveiro -------------------- 4400 W As correntes de fuga serão: - conjunto 1: I f1 = 0

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- conjunto 2: I f 2 = 5 × 3,5 = 17,5mA

-

conjunto 3: I f 3 = 17 0,75 = 12,75mA

- conjunto 4: . forno de microondas ------ 0,5 . geladeira --------------------- 0,75 . freezer ------------------------ 0,75 . lavadora de pratos 1,5 x 0,75 ---------------- 1,13 I f 4 = 3,13 mA - conjunto 5 . lavadora de roupas -------- 0,75 . secadora de roupas 1,5 x 0,75 --------------- 1,13 I f 5 = 1,88 mA - cargas isoladas . aquecedor de água - If1 = 2,5 x 0,75 = 1,88 mA . chuveiro --------------- If2 = 4,4 x 0,75 = 3,3 mA Considerando um interruptor DR como “chave geral” da instalação e adotando os fatores de demanda da tabela 3G, virá: ∆n

I ∆n ≥ 2[(0 +

≥ 2[(g1

x 17,5 +

_

f1 + g 2

_

I

_ 2

3

I f3 + g4

_

f 4 + g5

_

I 5)

f1

+ If2 ]

x 12,75 + 0,75 x 3,13 + 0,7 x 1,88) + 1,88 + 3,3] = 29 8 mA

Pode-se, portanto, utilizar um DR de 30 mA. d) As faltas fase-massa, a jusante de fontes c.c. e equipamentos contendo retificadores (diodos, triacs, tiristores, etc.), podem dar origem a correntes de falta contendo componentes contínuas. O risco depende do nível de isolamento dos circuitos c.c. dos equipamentos, sendo que cada caso deve ser considerado individualmente. A IEC 1008 classifica os dispositivos DR de acordo com sua capacidade de funcionar adequadamente na presença de componentes c.c. na corrente diferencial-residual ( ). São I∆ indicadas três classes: - classe AC

-

I ∆ ca (são os mais comuns);

- classe A

-

I ∆ ca e com pulsos unidirecionais;

- classe B

-

I ∆ ca e c.c.

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e) A inexistência de condutor de proteção em um dado circuito pode fazer com que uma pessoa, ao tocar em uma massa energizada, seja percorrida por uma corrente perigosa, como mostra a figura 55G.

Dispositivo DR atua, porém a pessoa é percorrida por corrente elevada.

Dispositivo DR atua; a maior parte da corrente de falta vai pelo condutor de proteção (PE); o DR pode atuar mesmo sem que haja o contato da pessoa com a massa.

Figura 55G

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6.3.3.2.2.G Os dispositivos DR podem ser de dois tipos, quanto ao acionamento do disparador: sem fonte auxiliar, quando o disparador é acionado diretamente pelo circuito magnético, como nos DR - com fonte auxiliar disparador, como é o caso dos DR eletrônicos. Os DR eletrônicos mais comuns podem ficar inoperantes quando a tensão da rede cair abaixo de um determinado fase-massa. Nessas condições, o seu uso, na proteção contra contatos indiretos, só é admitido: - quando existir, a montante, um outro dispositivo DR, geralmente eletromecânico, que possa funcionar - quando existir uma supervisão constante, no setor servido pelo DR, por pessoal BA4 ou BA5.

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6.3.3.2.3.G As figuras 56G e 57G ilustram a prescrição.

Figura 56G – Proteção por DR em esquema TN: massa aterrada por condutor PE da instalação

Figura 57G – Proteção por DR em esquema TN: massa aterrada através de eletrodo separado cuja resistência 50 RE ≤ I ∆n

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6.3.3.2.4.G a) Os valores admitidos para a resistência de aterramento das massas são bastante elevados e, nessas condições, as referidas variações sazonais não são, via de regra, críticas. Ver tabela 12G em 5.1.3.1.5.G(b). b) Tendo em vista as exigências de 5.1.2.5, o DR único deverá, na maioria dos casos, ser de alta sensibilidade. Quanto a seu deslocamento da origem para um outro ponto, por exemplo, o quadro de distribuição principal da instalação, ele será possível se o circuito (de distribuição) que parte da origem e vai ao quadro for constituído por: - condutores isolados contidos em eletroduto isolante, ou - cabos unipolares ou cabo multipolar, qualquer que seja a maneira de instalar, inclusive utilizando condutos ou suportes metálicos.

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6.3.3.2.5.G Ver 5.1.3.1.6.G.

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6.3.3.3.G Ver 5.1.3.1.6.G(d).

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6.3.4.0.G Ver 5.3.2 e 5.3.2.G.

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6.3.4.3.G A corrente de curto-circuito mínima é aquela que corresponde a um curto-circuito entre fase e neutro, ou entre duas fases, se o condutor neutro não existir, no ponto mais distante do circuito a ser protegido. A determinação da corrente de curto-circuito mínima I k min presumida, , na maior parte dos casos que se apresentam na prática, pode ser determinada pelas expressões (a) e (b) a seguir, que consideram: − um aumento de 50% na resistência dos condutores, em relação ao valor a 20 oC, devido ao aquecimento causado pela corrente de curto-circuito; − uma redução de tensão para 80% do valor nominal, por efeito da corrente de curto-circuito. (a) , I k min =

(b) , I k min = Nessas

0,8U 2l quando não existe neutro no circuito; 1,5ρ S 0,8U 0

quando o circuito possui condutor neutro. l 1,5ρ(1 + m) S expressões:

− U = tensão nominal de linha do circuito (V); − U0 = tensão nominal de fase do circuito (V); − ρ= resistividade a 20o C do material condutor (Ω.mm2/m), valendo 0,018 Ω.mm2/m, para o cobre, e 0,027 Ω.mm2/m, para o alumínio; − l= comprimento do circuito (m); − S = seção do condutor fase do circuito (mm2); − m = relação entre a resistência do condutor neutro e a resistência do condutor fase; no caso de serem ambos do mesmo material, m é a relação entre a seção do condutor fase e a seção do condutor neutro. As duas expressões não consideram a reatância indutiva do circuito, com um erro que se torna significativo para seções superiores a 95mm2. Assim, devem ser aplicados, como multiplicadores, às expressões (a) e (b), os seguintes fatores: • 0,90 para 120mm2 • 0,85 para 150mm2 • 0,80 para 185mm

2

• 0,75 para 240mm

2

A corrente de curto-circuito presumida, Ik, refere-se, via de regra, ao ponto de aplicação do dispositivo de proteção e pode ser calculada quando são conhecidos os parâmetros da rede de alimentação e da parte da instalação situados a montante do referido ponto de aplicação. As condições de coordenação entre condutores e dispositivo de proteção contra correntes de curto-circuito, dadas em 5.3.4.3, podem ser apresentadas com base nas características I2t dos condutores e dos dispositivos de proteção, como segue. No caso de proteção por disjuntor, figura 58G, sendo D a característica I2t do disjuntor e C a do condutor e sendo Ia e Ib as correntes correspondentes aos pontos de interseção das curvas, à esquerda e à direita, respectivamente, as condições de coordenação são: I k min ≥ I a

e

I k ≤ Ib

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Figura 58G

Figura 59G

Quando a proteção é feita por dispositivo fusível, figura 59G, sendo F a característica I2t (de fusão) do fusível e C a característica I2t do condutor e sendo Ia o ponto de interseção de ambas, deve-se ter I k min ≥ I a

No caso de um único dispositivo protegendo contra correntes de sobrecarga e de curto-circuito, as curvas I2t devem apresentar o aspecto mostrado nas figuras 60G, para disjuntor, e 61G, para fusível, não sendo, então, necessário calcular Ikmin.

Figura 60G

Figura 61G

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6.3.5.1.G Os dispositivos de proteção contra sobretensões (DPS) podem ser classificados em dois tipos, a saber: - curto-circuitante, que apresenta uma alta impedância na ausência de surto, que é bruscamente reduzida a um valor baixo em resposta a um surto; - não curto-circuitante (ou limitador de tensão), que apresenta uma alta impedância na ausência de surto, que vai sendo reduzida continuamente com o crescimento do surto. O chamado “supressor de surtos de sobretensão” é um DPS do tipo não curto-circuitante que apresenta tensões de limitação / referência e residual inferior a 120% do valor de crista da tensão nominal.

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6.3.5.2.G A figura 62G mostra a ligação dos dispositivos de proteção contra sobretensões em uma instalação alimentada por rede pública em baixa tensão, com esquema TN-C-S.

1- origem de instalação de energia de baixa tensão (terminais de saída do dispositivo de comando e proteção) 2- quadro de distribuição 3- origem de instalação de telecomunicações (PTR) 4- dispositivos de proteção de sobretensão principal 5- dispositivos de proteção de sobretensão suplementar 6- terminal de aterramento local 7- terminal de aterramento principal 8a ou 8b- ligação à terra dos DPSs (trecho mais curto) 9- condutor de aterramento suplementar 10- condutor de aterramento (mais curto possível) 11a ou 11b - condutor de aterramento do PTR (trecho mais curto) 12- condutor de equipotencialidade 13- equipamento a ser protegido 14- dispositivo de proteção de sobretensão RA- eletrodo de aterramento local RB- eletrodo de armadura de aço das fundações da edificação RC- eletrodo de aterramento da fonte F- dispositivos de sobrecorrentes dos DPS

Figura 62G - Instalação dos DPS em esquema TN-C-S

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6.3.7.1.1.G Na figura 63G, o dispositivo B será seletivo em relação ao dispositivo A, instalado a montante, se, para uma faixa de sobrecorrentes produzidas a jusante de B, só atuar esse dispositivo.

Figura 63G - Dois dispositivos de proteção em série A seletividade será total, se a faixa estender-se até a corrente de curto-circuito presumida (máxima) calculada para o ponto de aplicação de B; será parcial, se for limitada a uma sobrecorrente inferior aquele valor. A coordenação seletiva entre dispositivos de proteção contra sobrecorrentes exige a análise das respectivas características tempo-corrente e, por vezes, das características de integral de Joule. A figura 64G mostra as características tempo-corrente de dois disjuntores termomagnéticos, dispostos como na figura 63G, com correntes nominais de 125A e 50A, respectivamente. Verifica-se, no caso, que tais disjuntores são seletivos até 1000A.

Figura 64G - Seletividade entre disjuntores

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6.3.7.2.2.G Via de regra, as capacidades de interrupção nominais dos interruptores DR são baixas, razão pela qual deve-se verificar cuidadosamente a proteção contra correntes de curto-circuito, a montante do DR.

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6.3.7.3.2.G A figura 65G mostra, em um primeiro exemplo, uma disposição em que existem dois níveis de proteção, utilizando dispositivos DR, do tipo geral e do tipo S. Os dispositivos situados a jusante são do tipo geral, correntes diferenciais-residuais nominais de atuação ( I ∆n ) de 100 mA e 300mA e o dispositivo a montante é do tipo S com I ∆n =1A. A figura 66G mostra um segundo exemplo de seletividade, utilizando, além dos dois tipos citados, um DR com retardo definido. O dispositivo a jusante é do tipo geral, I ∆n com =30mA; o intermediário é do tipo S, com I ∆n =100mA e o DR situado a montante é retardado, com I ∆n =300mA.

Figura 65G

Figura 66G Verifica-se, na prática, que a seletividade entre dois dispositivos DR, um do tipo S e outro do tipo geral, com correntes diferenciais-residuais nominais de atuação I ∆ns e I ∆n , respectivamente, é obtida quando I ∆ns ≥3 I ∆n

No caso geral, a análise da seletividade entre dispositivos DR exige a análise das características tempo-corrente dos dispositivos. A figura 67G mostra as características de um DR tipo geral e um DR do tipo S.

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Figura 67G - Características tempo-corrente de dispositivos DR, tipo geral e tipo S (Cortesia SIEMENS)

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6.4.2.0.G Ver 5.1.3.1.2.G.

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6.4.2.2.1.G O aterramento pelas fundações, já consagrado em diversos países e já previsto nas edições de 1980 e de 1990 da NBR5410, tem como características básicas: - o fato de o concreto, em contato com o solo, apresentar resistividade típica de terreno argiloso (cerca de 30 Ω.m a 20o C) e - a existência de grande quantidade de condutores (de aço) nas fundações, bastante superior à de condutores de cobre que seria utilizada para o mesmo fim. Nessas condições, o eletrodo de aterramento assim constituído, atende plenamente às exigências contidas em 6.4.2.1.2 e apresenta uma resistência de aterramento de valor bastante baixo. Por outro lado, a abrangência de sua zona de influência torna impossível, na prática, utilizar outro eletrodo de aterramento eletricamente independente, para qualquer sistema da edificação. Por essa razão, a medição da resistência de aterramento não deve, no caso, ser efetuada pelos métodos tradicionais, e sim através da injeção de corrente no terminal de aterramento principal. A NBR 5419 admite a utilização de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas integrado pelas armações de aço interligadas da estrutura e das fundações, formando uma gaiola de Faraday, eventualmente complementado por captores e por ligações equipotenciais. Ver especificamente naquela norma, as seções: - 5.1.3.1.2 e 5.1.3.2(d), para o eletrodo de aterramento; - 5.1.2.5(c), para os condutores de descida; - 5.2.1.2.1 (b), para as ligações equipotenciais; - 5.1.1.4 (a) e (b), para os captores. A grande maioria das normas de proteção de estruturas contra descargas atmosféricas admite que as amarrações habituais das armaduras do concreto, feitas com arame recozido, são suficientes para garantir a continuidade elétrica do sistema formado pelas fundações e pela estrutura da edificação, o que, aliás, tem sido comprovado na prática.

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6.4.2.2.4.G A prescrição baseia-se, principalmente, na possibilidade de interrupção da continuidade pela colocação de luvas isolantes e outros acessórios isolantes.

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6.4.2.3.1.G De um modo geral, os condutores de aterramento, que são condutores de proteção, devem atender ao critério de dimensionamento dado pela expressão indicada em 6.4.3.1.1.

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6.4.2.3.2.G Em ambiente que não seja agressivo, do ponto de vista químico, o cobre e o aço zincado, não providos de cobertura, são considerados protegidos contra a corrosão.

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6.4.2.3.4.G Recomenda-se que o condutor de aterramento siga o percurso de menor comprimento e não seja submetido a esforços mecânicos.

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6.4.2.4.1.G Nas edificações de pequeno porte, alimentadas por rede de distribuição pública em baixa tensão, esquema TN, o neutro da concessionária (na realidade, o condutor PEN) deve ser aterrado na origem da instalação (ver 4.2.2.2.4). Quando o quadro de entrada (onde está a origem da instalação) estiver fora da edificação, admite-se aterrar o condutor neutro em um eletrodo de aterramento separado, junto ao quadro de entrada, através de um terminal de aterramento local, ligado ao terminal de aterramento principal, através do condutor PE (ou PEN) do circuito de distribuição principal, ou através de condutor de equipotencialidade. Ver figura 19G(b), em 5.1.3.1.4.G(b).

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6.4.3.1.1.G A expressão baseia-se na admissão de aquecimento adiabático, entre duas temperaturas, inicial e final, prefixadas (indicadas nas notas das tabelas 49, 50, 51 e 52). O valor do fator k pode ser obtido da expressão: k=

Q c (B + +20) θ − θo ln(1 + f ) ρ 20 B + θo

onde: - Qc é a capacidade térmica por unidade de volume do material do condutor (J/Comm3); - B é o inverso do coeficiente de temperatura da resistividade (oC); - ρ20 resistividade elétrica, a 20o C, do material do condutor (Ω.mm); - θo e θf são, respectivamente, as temperaturas inicial e final consideradas (oC). A tabela 21G indica os valores de B, Qc e ρ20 para alguns materiais. Tabela 21G - Valores de B, Oc e ρ20 Material

B o

( C)

ρ20

Qc o

3

(J/ Cmm )

(Ω.mm)

234,5

3,45 x 10

17,241 x 10-6

Alumínio

228

2,5 x 10-3

28,264 x 10-6

Chumbo

230

1,45 x 10-3

214 x 10-6

Aço

202

3,8 x 10-3

130 x 10-6

Cobre

-3

Nos esquemas TN e IT com massas interligadas, a utilização do condutor de proteção, com seção calculada pela expressão dada, pode resultar em uma impedância elevada para o percurso da corrente de falta. Assim, para esses esquemas, é recomendável utilizar sempre a tabela 53 para determinar a seção desse condutor.

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6.4.3.2.1.G Os condutores de proteção devem, em princípio, ser condutores elétricos, propriamente ditos, isto é, veias de cabos multipolares, cabos unipolares ou condutores isolados. No caso de esquema TN ou de esquema IT com massas interligadas, onde é crítico o valor da impedância do percurso da corrente de falta, isso torna-se praticamente obrigatório, já que os condutores de proteção devem estar contidos na mesma linha elétrica dos condutores vivos dos respectivos circuitos (ver 6.4.4.1.1).

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6.4.3.2.3.G Não é conveniente utilizar eletrodutos metálicos como condutores de proteção, tendo em vista a possibilidade de, durante a execução ou durante o uso da instalação, sua continuidade ser comprometida, seja por interrupção em juntas de dilatação do edifício, seja pela utilização de acessórios isolantes como, por exemplo, luvas, seja por oxidação de buchas e arruelas na ligação de caixas de derivação.

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6.4.4.1.1.G Quanto maior a distância entre um condutor de proteção e um condutor vivo, maior a reatância indutiva do percurso da corrente de falta fase-massa.

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6.4.6.2.1.G Ver 5.1.3.1.4.G(c).

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6.4.8.0.G A figura 68G mostra os principais componentes do aterramento e da equipotencialização dos equipamentos de tecnologia da informação.

Figura 68G - Componentes básicos do aterramento de uma edificação

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6.4.8.2.G Muitas vezes, por sua localização, o terminal de aterramento principal fica distante dos equipamentos de tecnologia da informação (ETI) e é conveniente prolongá-lo através do barramento de equipotencialidade funcional (ver 6.4.2.4 e 6.4.8.5). A ligação de um ETI ao terminal de aterramento principal (TAP) ou ao barramento de equipotencialidade funcional (BEF) deve ser feita, preferencialmente, através do terminal de aterramento do quadro de distribuição respectivo.

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6.4.8.3.G No esquema TN-C (figura 69G(a)), o condutor PEN é percorrido permanentemente pela corrente de neutro, devida ao desequilíbrio do trifásico e, freqüentemente, com conteúdo harmônico significativo. Essa corrente irá circular por elementos condutores estranhos, pelas blindagens e/ou pelos condutores de referência dos cabos de sinal, criando uma diferença de potencial constante entre as massas dos equipamentos de tecnologia da informação (ETI). No esquema TN-S (figura 69G(b)), a corrente de neutro circula apenas pelo condutor neutro.

Figura 69G - Correntes nos esquemas TN-C e TN-S Seja qual for o esquema TN escolhido, há que observar que, no caso da ocorrência de uma falta fase-massa, circulará pelo condutor PEN (no TN-C), ou pelo condutor PE (no TN-S), uma corrente elevada. O campo magnético criado pode produzir perturbações nas telas catódicas e em certos componentes magnéticos e pode, também, induzir tensões parasitas nos laços formados pelos condutores PE e pelos cabos de sinal, que são bem visíveis na figura 69G. Nessas condições, no esquema TN, em uma distribuição vertical (ou mesmo no interior de um painel), os condutores PEN, ou PE e N, e os condutores fase, devem ser dispostos em um conduto ou suporte metálico (bandeja, por exemplo), a fim de confinar o campo magnético. No esquema TT, de aplicação restrita, a corrente de falta que percorre o condutor PE é muito baixa e não provoca um campo magnético significativo.

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6.5.3.0.G As funções indicadas na figura 72G de 6.5.3.3.G, referentes a um circuito terminal alimentando um único motor, podem ser exercidas pelos dispositivos relacionados na tabela 22G. A figura 70G mostra as características tempo-corrente envolvidas na proteção de um circuito terminal de um motor contra sobrecorrentes.

Figura 70G - Características tempo-corrente relativas às proteções contra sobrecorrentes em um circuito terminal de motor

Tabela 22G - Funções e dispositivos em um circuito terminal de motor Dispositivo Função (1) Seccionamento

(2)

(3)

(4)

Seccionador Seccionador-fusível ou disjuntor apenas magnético

Proteção contra correntes de curto-circuito

Dispositivo fusível

Proteção contra correntes de sobrecarga

Relé térmico

Comando funcional

Contator

Disjuntormotor

Contator com relé térmico Contator

Disjuntorcontator

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6.5.3.2.G Via de regra, as cargas constituídas por motores elétricos apresentam características peculiares, que são as seguintes: - a corrente absorvida durante a partida é bastante superior à de funcionamento normal, em carga; - a potência absorvida em funcionamento é determinada pela potência mecânica no eixo, solicitada pela carga acionada, o que pode resultar em sobrecarga no circuito de alimentação, desde que não haja proteção adequada. Um circuito de alimentação de um motor (carga industrial ou similar; ver 6.5.3.3) apresenta certas características não encontradas em outros circuitos, devidas ao motor, propriamente dito, tais como: - queda de tensão significativa durante a partida, provocada pela corrente elevada e altamente indutiva (ver figura 71G); - número e freqüência de partidas geralmente altos; - proteção contra correntes de sobrecarga com características tais que impeçam sua atuação durante a partida. In – corrente nominal do motor Ip – corrente de partida – 5 a 8 In tp – tempo de partida I” = 8 a 12 In

Figura 71G - Característica de partida direta de motor de indução As perturbações causadas nas redes públicas de baixa tensão durante a partida direta de um motor podem afetar consumidores vizinhos. Por essa razão, as concessionárias costumam limitar a 5 CV (cerca de 3,7kW) a potência nominal dos motores trifásicos com partida direta, nas instalações servidas por redes públicas em baixa tensão. Para as instalações alimentadas por rede pública de alta tensão, caso típico de estabelecimentos industriais, não existe limitação de potência, por parte da concessionária, para motores com partida direta. As eventuais limitações ficam a critério do usuário. Via de regra, para motores com potências acima da faixa de 7,5CV a 10CV (5,5kW a 7,5kW), a partida é realizada por métodos que reduzem a corrente de partida, e conseqüentemente as perturbações, tais como chave estrela-triângulo, chave compensadora ou dispositivos eletrônicos (soft-starter).

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6.5.3.3.G Os motores trifásicos de gaiola correspondem a cerca de 95% das aplicações industriais e similares. Os circuitos que alimentam equipamentos eletrodomésticos e eletroprofissionais a motor são, em geral, tratados como circuitos normais. A figura 72G indica um circuito terminal típico de um motor para cargas industriais e similares, indicando as diversas funções básicas envolvidas.

Figura 72G - Circuito terminal típico de motor e funções básicas

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6.5.3.4.0.G A corrente de rotor bloqueado é a máxima corrente absorvida pelo motor com o rotor travado (velocidade zero), sob tensão e freqüência nominais. Por sua vez, a corrente de partida é a corrente absorvida pelo motor durante a partida, sob tensão e freqüência nominais. Na prática, os dois termos são usados como sinônimos. O fator de serviço é um multiplicador que, quando aplicado à potência nominal do motor, indica a potência que este pode fornecer sob tensão e freqüência nominais, com limite de elevação da temperatura do enrolamento 10% superior ao especificado na norma e com características de desempenho que podem diferir das nominais. O fator de serviço, embora citado na NBR 7094 como aplicável a algumas categorias de motores, está praticamente em desuso no Brasil.

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6.5.3.4.2.G É o caso típico de circuitos de distribuição, como mostra a figura 73G, que representa um circuito de distribuição alimentando m motores, cada um com seu circuito terminal, e n circuitos terminais de outras cargas. A corrente de projeto de um circuito terminal genérico de motor IBi, é dada por (ver 6.5.3.4.1) I Bi ≥ f si IMi

onde - f si e IMi são, respectivamente, o fator de serviço e a corrente nominal do motor do referido circuito; - IBj é a corrente de projeto de um circuito terminal genérico com outras cargas (que não motores).

Figura 73G A corrente de projeto, IB, do circuito terminal é dada por: IB ≥

m

n

ΣI +ΣI Bi

i=1

Bj

j=1

No caso de circuitos de distribuição alimentando vários motores e, eventualmente, outras cargas, dois pontos devem ser cuidadosamente analisados, por ocasião do dimensionamento: - a possibilidade de partidas simultâneas de motores; - a não simultaneidade no funcionamento dos motores e demais cargas, caso existam, o que pode levar à utilização de fator de demanda (ver 4.2.1.1.G).

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6.5.3.4.4.G Para que um motor parta e atinja sua velocidade normal no tempo adequado, o conjugado do motor, que é proporcional ao quadrado da tensão, deve superar o conjugado da carga de, no mínimo, 70%. No entanto, a corrente de partida, de valor elevado e altamente indutiva, pode proporcionar uma queda de tensão excessiva, reduzindo significativamente o conjugado. Isto pode resultar tanto em um tempo de partida excessivamente longo, como, em casos extremos, em falha na partida do motor. Assim, por exemplo, com uma tensão de 400V mantida nos terminais de um motor, seu conjugado é 2,1 vezes o conjugado da carga. Verifica-se que: - para uma queda de 10% durante a partida, o conjugado passará a valer 2,1 x 0,92 = 1,7 vezes o conjugado da carga e o motor atingirá sua velocidade nominal em um tempo adequado; - para uma queda de 15% durante a partida, o conjugado valerá 2,1 x 0,852 = 1,5 vezes o conjugado da carga e, então, o tempo de partida será maior do que o normal.

Figura 74G - Quedas de tensão em instalação com motores A Norma estabelece que, durante a partida do motor, a queda de tensão entre a origem da instalação e o dispositivo de partida (isto é, de comando funcional) do motor, não ultrapasse 10% da tensão nominal do motor, mantidos os limites fixados (ver 6.2.6.1) para os demais circuitos da instalação, como mostra a figura 74G. Via de regra, para efeito de cálculo da queda de tensão, considera-se, no circuito terminal (entre o quadro de distribuição e o dispositivo de partida) o fator de potência 0,3.

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6.5.3.5.G No caso de dispositivo de proteção contra correntes de sobrecarga independente do motor (aplicações normais), geralmente é utilizado um relé térmico (“relé de sobrecarga”), isolado ou, o que é mais comum, associado a um contator (casos (1) e (2) da tabela 22G de 6.5.3.0.G. Para esse dispositivo, via de regra, o fabricante indica uma faixa de corrente de ajuste.

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6.5.3.6.G Para a proteção contra correntes de curto-circuito podem ser usados: - dispositivos fusíveis tipos gG, gM e aM; - disjuntores providos apenas de disparador magnético. Seja, por exemplo, um motor com corrente nominal de In=20A e corrente de rotor bloqueado Ip=100A. No caso de proteção por dispositivo fusível tipo g, o fusível máximo a utilizar seria de (tabela 54): 100 x 0,4 = 40A No caso de disjuntor, a faixa de disparo (magnético) instantâneo deveria ter como limites I 1 > 100A I 2 ≤ 12 x 20 = 240A

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6.5.3.7.G Quando forem utilizados, em um circuito terminal de motor, diversos dispositivos para a realização de diferentes funções (ver tabela 22G de 6.5.3.0.G), é essencial que haja uma coordenação entre eles. No caso de uma falta de qualquer tipo, nenhum dos dispositivos envolvidos deve ser danificado, exceto determinadas peças, para as quais é normal, após um certo tempo de uso, a substituição (por exemplo, contatos de arco em certos tipos de contatores). Quando forem utilizados dispositivos combinados, no caso de um mesmo dispositivo exercer as proteções contra correntes de sobrecarga e de curto-circuito, as condições dadas em 6.5.3.5 e 6.5.3.6 deverão ser simultaneamente atendidas.

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6.6.0.G Ver 4.2.3.2, 4.2.3.2.G, 4.6, 4.6.1.0.G, 4.6.1.2.G, 4.6.2.G.

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6.6.1.0.G Os componentes de um sistema de alimentação elétrica para serviços de segurança (SAESS), isto é, a fonte, as linhas elétricas (que contém os circuitos de distribuição e terminais), os dispositivos de manobra e proteção e, em certos casos, os equipamentos de utilização, devem atender a determinadas condições particulares dadas em 6.6.2, 6.6.3, 6.6.4 e, para um sistema destinado a funcionar durante um incêndio, também as de 6.6.1.1.

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fonte circuito de distribuição dispositivo de comutação quadro de distribuição circuitos terminais equipamento de utilização Figura 75G - Componentes de um SAESS típico

É importante observar, no que se refere à proteção (física) dos componentes de um SAESS, as condições impostas podem ser atendidas por instalação ou pela construção do próprio componente.

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6.6.1.1.G Os sistemas de alimentação elétrica para serviços de segurança (SAESS), destinados a funcionar em condições de incêndio são, em princípio, os que servem a equipamentos destinados a: - sinalizar rotas de fuga, para a evacuação do local; - promover a exaustão de fumaça e gases, produzidos no incêndio; - combater o incêndio (bombas, compressores, etc.). Esses sistemas devem funcionar por um tempo adequado e, portanto, seus componentes devem ter condições de suportar, por esse período, os efeitos de um incêndio. Via de regra, considera-se um tempo mínimo de 1h. Existem duas opções para os componentes desses SAESS: - serem instalados em locais “resistentes ao fogo”, por construção ou onde existam sistemas automáticos de supressão de incêndio, tais como sprinklers, sistemas de dióxido de carbono, etc.; - serem, eles próprios, “resistentes ao fogo”, como é o caso, por exemplo, dos cabos que atendem à NBR 13418 ou à BS6387.

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6.6.1.2.G A prescrição de 6.6.1.2 não exclui o uso, pelo sistema de alimentação elétrica para serviços de segurança (SAESS), dos esquemas TN e TT, nos quais ocorre o seccionamento automático da alimentação quando da ocorrência de uma primeira falta fase-massa. Nesses casos, é necessário que o sistema seja adequadamente subdividido em circuitos terminais, de tal modo que uma falta em um circuito, com seu conseqüente desligamento, comprometa o menos possível a segurança que deve ser promovida pelo sistema.

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6.6.3.1.G O objetivo da prescrição de 6.6.3.1 é evitar que qualquer circuito de um sistema de alimentação elétrica para serviços de segurança (SAESS) tenha seu funcionamento comprometido por qualquer ocorrência acidental (como é o caso de uma falta) ou intencional (manobra, manutenção, etc.) em um circuito da instalação “normal”. A Norma não especifica as medidas necessárias para assegurar a “independência” entre os circuitos do SAESS e os demais circuitos.

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9.1.3.1.2.G Como regra geral, devem ser reunidos na ligação equipotencial suplementar todos os elementos condutores estranhos existentes no banheiro, com exceção daqueles, de pequenas dimensões que não possam apresentar risco de serem levados a um potencial definido ou distinto do potencial da ligação suplementar. Nessas condições, devem ser incluídos: - canalizações metálicas de água quente, de água fria, de gás, de esgoto, etc., no ponto em que penetram no banheiro; - corpos e aparelhos sanitários metálicos (por exemplo, banheiras metálicas), nos pontos de fixação ao piso ou à parede; - todas as partes metálicas de portas, janelas, boxes, etc., que possam estar em contato com elementos metálicos da construção (tais como a armadura do concreto); NOTA - As partes metálicas efetivamente isoladas dos elementos metálicos da construção não devem ser incluídas.

- registros metálicos de água, mesmo quando ligados à canalizações isolantes. Para a ligação equipotencial suplementar pode ser utilizada uma cordoalha de cobre de 4mm2, diretamente embutida no piso e/ou na parede, ligada ao condutor de proteção mais próximo, em uma caixa de derivação.

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9.1.4.3.2.G A alternativa (a) é muito utilizada no caso de tomadas de corrente, de potência limitada (em geral ≤ 15W), para barbeadores elétricos. A alternativa (e) é a mais comum (ver 5.1.2.5 e 5.1.2.5.G).

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9.2.3.0.G A bomba de circulação de água, quando situada em local contíguo à piscina e que tenha acesso, através de porta, a um dos volumes de proteção (1 ou 2), pode ser protegida, contra contatos indiretos, por seccionamento automático da alimentação, desde que a referida porta de acesso permaneça trancada a chave e que a tubulação de água ligando a bomba ao reservatório da piscina seja isolante ou, se metálica, seja incluída na ligação equipotencial suplementar (ver 9.2.3.1.2 e 9.2.3.1.2.G).

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9.2.3.1.2.G A ligação equipotencial suplementar deve incluir o pavimento não isolante. Para as tubulações metálicas, é suficiente ligá-las no ponto de entrada no local.