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instalacões PEARSON 5º edicão BW 566 instalações eletricas 5º edição Pearson Education e EMPRESA CIDADÃ & 2009 by Pearson Education do Brasil Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro mei eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação. sem prévia autorização, por escrito, da Pearson Education do Brasil. Diretor editorial: Roger Trimer Gerente editorial: Sabrina Cairo Supervisor de produção editorial: Marcelo Françozo Editora sénior: Tatiana Pavanelli Valsi Editores: Henrique Zanardi de Sá e Renata de Paula Truyts Preparação: Esther Alcântara Revisão: Maria Alice da Costa, Renata G. V, de Assunção e Sandra Scapin Capa; Alexandre Mieda Editoração eletrônica e diagramação: ERJ Composição Editorial Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Cotrim, Ademaro A.M.B., 1939- Instalações elétricas / Ademaro A.M.B. Cotrim ; revisão e adaptação técnica José Aquiles Basso Gromoni e Hilton Moreno, -- 5. ed. -- São Paulo : Pearson Prentice Hall, 2009. Bibliografia ISBN 978-85-7605-208-1 1. Instalações elétricas 1. Título. 08-10784 CDD-621.3192 Índice para catálogo sistemático: 1. Instalações elétricas : Engenharia 621,3192 2008 Direitos exclusivos para a língua portuguesa cedidos à Pearson Education do Brasil Ltda., uma empresa do grupo Pearson Education Av. Emano Marchetti, 1435 CEP: 05038-001 — São Paulo — SP Tel.: (11) 2178-8686 Fax: (11) 2178-8688 e-mail: vendas(O pearsoned.com Capítulo 1 Fundamentos Sumário 1.1 Sistemas e instalações elétricas ...cccccsccsscrsanerieaesarera sessao 1 12 Norma MERMO cume sena sina nas capa 1 13) Componentes: das ihstidições: =: = aja Tia e ta O a 3 EM CISESS SIOMGOS qem Srsit ne A AT CEA 1:5-Choque Slárico usa pecas nas eorne ques snes sao 1.6 Instalação de baixa tensão 16 1.7 Equipamentos de utilização n ES Girgulice esa J4 1.9 Influências externas MZ Exercícios ........... - «28 Capítulo 2 Conceitos fundamentais 2.1 Potência em corrente alterado .....iccssssiasissanasserescasisircanes 29 2.2 Cálculos práticos de circuitos .......cccclcccsscsscics ci sasiasaa cessar 36 2.3 Princípio da compensação da energia reativa ....iciiccciciccscisieciso AT 2.4 Componentes :Simélnicos: 44 === 5 s=usossnas clica DENIS Du 43 ES Valores Dor UNDER sis ares a ea EE STA el a 28 iAnalise deumidraulo:RE susana Rosca 59 2.7 Transformadores de potência . 60 EPOCA PER MEO o es és Capítulo 3 Proteção contra choques elétricos — fundamentos 3.1 A corrente elétrica no corpo humano ...ccccciiiiciiiiiiisiiiiiiiiirs ETA 3.2 Fundamentos da proteção contra choques elétricos .......ciccccscissccicieis 75 3.3 Aterramento e equipotencialização .......iccicicicsiisiccsisiecirerins 78 3.4 As isolações e os graus de proteção .....eccccesiscenicesicesiese ed 93 3.5 Proteção básica [contra contatos diretos) . 97 Enorólilos areias ar se e sans spa asa DE Sumário vi 8.2 Esquema TN .. 8.3 Esquema TT 8.4 Esquema IT 8.5 Aplicação des esquemas de aterramento . 8.6 Aplicação dos dispositivos DR RE er 249 .252 .258 -261 8.7 Condutores de proteção ......cicssesiesencareneo ara 268 88 Locais mspediars pica Sine caia ui DESDE 271 Exercícios 278 Capítulo 9? O aquecimento dos condutores e a queda de tensão 9.1 Inimodução assess saias ESPE E RR TES FOR SRB TER vus2Bl 9.2 Equilibrio térmico e corrente em regime permanente nos condutores e cabos isolados .281 9.3 Capacidades de condução de corrente .. 2B6 9.4 Critério do copocidade de condução de corrente ....iicccsscssssceseacires 296 9.5 Condutores em paralelo .297 92.6 Transitório térmico e tempo de sobrecarga admissível z E .298 9.7 Transitório térmico rápido .....cicicciiscissiiios c.:904 9.8 Queda de tensão nos circuitos .......cccscesenmesascenaraserereesearo 305 9.9 Seção do condulor neuro. «a au cassa areas venenos neras 3 Exercicios ssa dO EAD E 314 Capítulo10 Cálculo de correntes de falta 1071 IntoduÇÕO aces assa DR E ES 315 10.2 As fontes de correntes de falta .......iiciciicicisiiistssiscisrecers 315 10.3 Análise de corrente de curto-cireuito .... ui cciscsscscssisssscesasaenes 316 10.4 Fundamentos dos cálculos de corrente de falta ......... ra 4818 10.5 Impedância de curto-circuito ....iiiccciccecererereraaesaasesaeras 322 10.6 Cálculo das correntes de falto presumidas .....icciiiiisiciisisiscicinas 324 Exorcicos ni OCR O 334 Capítulo 11 Proteção contra sobrecorrentes 11.1 Caracterização das sobrecorrentes ....iicicicccinaiiisessesiraserasrã 335 11.2 Limitação da duração de uma corrente de sobrecarga .336 11.3 A integral de Joule : .337 11,4 Critérios gerais da proteção contra sobrecorrentes ..,......0. 2.346 11.5 Proteção contra correntes de sobrecarga .......cccsiisestsstecesaererra 349 11.6 Localização dos dispositivos de proteção contra correntes dessobrecargas: 1jascsais a UE O 356 11.7 Omissão da proteção contra sobrecargas ....ccccccos ERES asa 10, 0356 11.8 Proteção contra correntes de curto-circuito , ...ccacessesintesercrsserasos 358 11.9 Localização dos dispositivos de proteção contra correntes de curto-circuito 11.10 Omissão da proteção contra curtos- 11.1 Proteção dos condutores de fase 11,12 Proteção do condutor neuro ..iisasncresescniesserirsererrra seres 11.13 Coordenação seletiva da proteção contra sobrecorrentes ....iicccccccciisrs 363 PRE as E SP SR a aa 368 vim Instalações elétricas Capítulo 12 Proteções contra sobretensões 121 Aspedas geo ssa ea CRT DS Sa Cad 12.2 Sobretensões devidas às descargas atmosféricas (surtos de tensão) 12.3 Sobretensões causados por falhas da isolação para outra instalação de tensão mais elevada BRR) EBPCÍCIOA aquisra zerei o mr rass aC] Ape ED O Nasa a 386 Capítulo 13 Dimensionamentos 3.1 Circuitos ide imoloraa sic za ora sas si aaa ai 387 13.2 Circuitos que não contêm motores .....icccccciicicsssisircassaraa 394 13.3 Critério econômico para dimensionamento das linhas elétricas ........cicccoos 4 Exercicios iss Rc GG ES E CDE GEADA 418 Capítulo 14 Compensação da energia reativa 14.1 Introdução 14.2 Aspectos conceituais 14.3 Razões de baixo fator de potência é comportamento das instalações ........cciiiccccisicissseses essas 422 14.4: Compensação da energia realiva +. .iciciiiiiccsiccsiiisirisirareaa 422 14.5 Métodos de compensação .....iiiiciiiisiiciaiiias asian 424 14.6 Aspectos da carga — presença de harmônicas e redimedeoperação E ESSES SS SO TS 429 ESESPCNCIO oro secos GUS e Sa a Capítulo 15 Instalações de segurança e de reserva 15.1 Introdução .. 15.2 Conceitos básicos 15.3 Fontes de segurança e de reserva 15.4 Classificação das alimentações de segurança .....ciccciccissiiasiiiaieaa 437 15:5 Carouiloa Ga sagUEaNÇÃo. mem gsm qecarepaç aan ras prata prece cara a 437 EXERCÍCIOS aoasscass siga AS ERREI e ca Ea 438 Capítulo 16 Luminotécnica 16.1 Fundamentos! je eseia ie mio eco niesriniaro ara ara ndo: Eibecadodo o cela ata a io aa fai a oia 439 16.2 Tipos de lâmpadas ....... cenas demasia A) 16.3 Cálculos práticos de iluminação ir ODOR Cass SSIS 450 EMBRCIGIOS coraçao puta caca ar o e SARA a RR ra a 464 Apêndice A Influências externas A.) Seleção dos componentes em função das influências externas ....iiccccccsces 465 A.2 Seleção das linhas elétricas em função das influências externas ......cccccscco 465 Apêndice B Os eletrodos de fundação e a equalização de potencial B.1 Os eletrodos de fundação e a prática alemã .....ccccscscsisescssserecess B.2 Aterramento de SPDA .......cccoo. B.3 Compatibilidade eletromagnético a Bá Resistência de aterramento ........ B.5 Barramento de eguipotencialização principal (BEP) B.ó Aterramento de antenas externos ....... E Biz! Conduaho: ss sussa tanes ae para nana Sa na Indice remissivo .ecerererererorcornorcrrre serasa sra ora noso ABS < Apresentação " Hilton Moreno" | José Aquiles Baesso Grimoni? Foi com indescritível honra e prazer que aceitamos o convite, e o desafio, de revisar e atualizar esta magnífica obra do saudoso professor Ademaro Cotrim. Apesar de não estar mais entre nós desde agosto de 2000, seu livro continua sendo um clássico e uma das principais referências bibliográficas do setor elétrico nacional. Esta quinta edição foi totalmente baseada na norma “ABNT NBR 5410 — Instalações elétricas de baixa tensão”, publicada em 2004 e em vigor no momento desta publicação. Assim, esta obra tem como objetivo atualizar e adequar o texto de acordo com essa última edição da norma, além de acrescentar alguns temas, como iluminação, correção do fator de potência, harmônicas e proteção contra sobretensões, Diferentemente das anteriores, esta edição inclui, ao final de cada capítulo, uma seção de perguntas que visam a aferir o grau de aprendizado do leitor. Destaque também para a nova diagramação e estilo de redação do livro, que torna sua leitura mais agradável e fácil, e para a atualização de alguns exemplos e para a inclusão de novos. O livro coma, ainda, com um site de apoio exclusivo, para o qual desenvolvemos um interessante mate- rial. Nesse site, os alunos encontrarão uma planta-modelo de instalações elétricas e os professores têm acessa a apresentações em PowerPoint que auxiliam a utilização do livro em sala de aula. (Os editores aler- tam que, para ter acesso a esse conteúdo, os professores que adotam o livro devem entrar em contato com seu representante Pearson ou enviar um e-mail para universitarios? pearsoned.com.) Sinceramente, esperamos que com esta contribuição possamos ajudar a manter este livro como referência no ensino/aprendizagem de instalações elétricas e como guia de utilização da norma ABNT NBR 5410 pelos profi sionais do setor. Por sua qualidade, esta nova edição — revisada e atualizada —, é livro-texto fundamental para diversas escolas de engenharia, nas disciplinas que tratam de instalações elétricas. 1 Hilton Moreno Engenheiro eletricista pela Escola Politécnica da Universidade de São Pauto (1980); consultor. professor titular de Instalações Elétricas da Escola de Engenharia Mauá (1987-2004): membro do Comitê Brasileiro de Eletricidade da ABNT. atuando, enre outras, na Comissão da norma ABNT NBR 5410. Membro do National Protection Association (NEPA) dos Estados Unidos; autor e co-autor de vários livros na área elétri- ca, de diversos artigos técnicos sobre instalações elétricas e qualidade de energia: articulista da Revista de Eletricidade Modema e colaborador de outras revistas técnicas especializadas: palestrante atuante com centenas de apreseniações realizadas no Brasil e no exterior, Conselheiro da UL do Brasil Certificações e da Associação Brasileira de Engenheiros Eletricistas (ABEE-SP). José Aquiles Baesso Grimoni Engenheiro gd a (1980). mestre (1989) doutor (1994) pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Entre 1981 e 1988 trabalhou ma ASEA, CESP, Brown-Boveri a partir de 1989, tomou-se professor de graduação e, a partir de 1994, de pós-graduação da Escola da USP; Entre 2003 «diretor do Instituto de Engenharia Elétrica da Universidade de São Paulo (IEGEUSP), do qual é dinstor desde esse ano. Consultor de empresas de energia em projetos de pesquisa e desenvolvimento e professor da disciplina de Instalações Elétricas | da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo desde 1993; autor de diversos artigos técnicos em revistas e congressos na área de energia elétrica e membro do IEEE e da ABEE-SP. 1.1 Sistemas é instalações elétricas Circuito elétrico é um conjunto de corpos, componen- Les ou meios, no qual é possível que haja corrente elétrica. Um sistema elétrico é um circuito ou conjunto de cii cuitos elétricos inter-relacionados, constituído para determinada finalidade (Quadro 1.1). É formado, essen- cialmente, por componentes elétricos que conduzem tou podem conduzir) corrente. Já uma instalação elétrica inclui componentes elét cos que não conduzem corrente, mas que são essenciais ao seu funcionamento, tais como condutos, caixas e estrutura de suporte. Enfim, uma instalação elétrica é o sistema elétrico físico, ou seja, é o conjunto de compo- nentes elétricos associados e coordenados entre si, com- posto para um fim específico. Dessa forma, a cada instalação elétrica corresponde- rá um sistema elétrico. Em um projeto elétrico, as plantas e os detalhes (por exemplo, cortes, esquemas unifilares e trifilares) represen- tam à instalação, enquanto os circuitos elétricos envol- ventes representam o sistema. Porém, observe que os termos "sistema elétrico” e “instalações elétricas” são utilizados como sinônimos por muitos autores e projetistas. 1.2 Norma NBR 5410 A NBR 5410 — Instalações Elétricas de Baixa Tensão túltima edição da norma, de 2004), baseada na norma internacional IEC 60364 — Electrical Installations of Buildings, é a norma aplicada a todas as instalações elé- tricas cuja tensão nominal é igual ou inferior a 1.000 V Fundamentos em corrente alternada (CA) ou a 1.500 V em corrente contínua (CC). As instalações que possuem tensão nominal superior a 1.000 V em CA e inferior a 36.200 V em CA são gene- ricamente chamadas de instalações elétricas de média tensão. E as instalações com tensão nominal superior a 36.200 V em CA são genericamente chamadas instala- ções elétricas de alta tensão. Por sua vez, as instalações com tensão nominal igual ou inferior a 50 V em CA ou a 120 V em CC são instala- ções elétricas de extra baixa tensão. A NBR 5410 fixa as condições a que as instalações de baixa tensão devem atender, à fim de garantir seu funcio- namento adequado, a segurança de pessoas e animais domésticos e a conservação de bens. Aplica-se a instala- ções novas e a reformas em instalações existentes, enten- dendo-se como “reforma”, em princípio, qualquer ampliação de instalação existente (como criação de novos circuitos e alimentação de novos equipamentos), bem como qualquer substituição de componentes que impli- que alteração de circuito, A norma abrange praticamente todos os tipos de ins- talação de baixa tensão, tais como: Edificações residenciais e comerciais, em geral. Estabelecimentos institucionais e de uso público. Estabelecimentos industriais Estabelecimentos agropecuários e hortigranjeiros. Edificações pré-fabricadas. Reboques de acampamento (trailers), locais de acam- pamento (campings), marinas e locais análogos. B Canteiros de obras, feiras, exposições e outras insta- lações temporárias. Instalações elétricas Quadro 1.1 = Algumas definições contidas na norma NBR 5456 E Fonte monofásica: fonte que fomece uma única tensão elétrica (ou corrente) alternada. E Fonte polifásica: fonte que fornece um conjunto de duas ou mais tensões elétricas (ou correntes) alternadas, inter- relacionadas, de mesma frequência. Pode ser classificada de acordo com o número de fases. Por exemplo, fontes “bifásica”, “trifásica”, “hexafásica”. E Fonte polifásica simétrica: fonte polifásica cujas m tensões elétricas (ou correntes) têm a mesma forma de onda e a mesma amplitude, e cujas defasagens sucessivas são iguais a 360º/m. E Dispositivo monofásico: fonte monofásica ou um dispositivo previsto para ser alimentado por uma fonte monofúsica. E Dispositivo polifásico: fonte polifásica ou um dispositivo previsto para ser alimentado por uma fonte polifásica. E Circuito monofásico: circuito elétrico que compreende um conjunto de dispositivos monofásicos interligados. E Circuito polifásico: circuito elétrico que compreende um conjunto de dispositivos polifásicos imerligados. E Sistema monofásico: caso particular de sistema polifásico, reduzido a uma única tensão de fase. E Sistema polifásico: sistema elétrico constituído por um ou mais circuitos polifásicos. = Sistema polifásico simétrico: sistema polifásico tal que, em representação gráfica, os fasores das tensões de fase podem ser dispostos segundo um polígono funicular regular fechado, de m lados. E Polígono funicular: representação gráfica de um conjunto de vetores, deslocados paralelamente a si mesmos até que o ponto de aplicação de cada vetor coincida com a extremidade do vetor precedente e sua extremidade coincida com o ponto de aplicação do vetor subsequente. Nota: Esse conceito é válido para a representação gráfica de fasores. ada uma das tensões de mesma freqj ia e defasadas entre si que constituem um sistema ou cir- o. Sinônimo: rensão fase-neutro. E Tensão de linha: tensão entre duas fases de um circuito ou equipamentos polifásicos, A norma aplica-se, também, a: Circuitos elétricos alimentados sob tensão nominal igual ou inferior a 1.000 V em CA, com frequências inferiores a 400 Hz, ou a 1.500 V em CC, Circuitos elétricos que não os internos aos equipa- mentos, os quais, embora alimentados por meio de instalação com tensão igual ou inferior a 1.000 V em CA, funcionam com tensão superior a 1.000 V, como é o caso de circuitos de lâmpadas de descarga, de precipitadores eletrostáticos etc. Qualquer linha elétrica (ou fiação) que não seja espe- cificamente coberta pelas normas dos equipamentos de utilização. Linhas elétricas fixas de sinal, com exceção dos circui- tos internos dos equipamentos, relacionadas exclusi- vamente à segurança (contra choques elétricos, incêndios e efeitos térmicos em geral) e à compatibi- lidade eletromagnética. Por sua vez, a norma não se aplica a: Instalações de distribuição de energia elétrica (redes) e de iluminação pública. Instalações de tração elétrica, de veículos automoto- res, embarcações e aeronaves. Instalações em minas. Instalações de cercas elerrificadas. Equipamentos para a supressão de perturbações radioe- létricas, uma vez que eles não comprometam a segu- rança das instalações. Instalações específicas para proteção contra descar- gas atmosféricas diretas. A NBR 5410 é complementada atualmente por outras duas normas: a NBR 13570 — Instalações Elétricas em Locais de Afluência de Público: Requisitos Específicos e a NBR 13534 — Instalações Elétricas de Baixa Tensão — Requisitos Específicos para Instalação em Estabelecimentos Assistenciais de Saúde, Ambas complementam, quando necessário, prescrições de caráter geral contidas na NBR 5410, relativas a seus respectivos campos de aplicação. A NBR 13570 aplica-se às instalações elétricas de locais como cinemas, teatros, danceterias, escolas, lojas, restaurantes, estádios, ginásios, circos e outros locais indicados, com capacidades mínimas de ocupação (nº de pessoas) especificadas. A NBR 13534, por sua vez, aplica-se a determinados locais como hospitais, ambulatórios, unidades sanitárias; clínicas médicas, veterinárias e odontológicas; entre outros, tendo em vista a segurança dos pacientes. Define-se estabelecimento assistencial de saúde (ou, simplesmente, estabelecimento de saúde) como o esta- belecimento destinado ao atendimento médico, de enfer- magem e paramédico (exame, tratamento, monitoramento, transporte etc.) de pessoas. Corresponde ao termo health care facility utilizado na língua inglesa. Instalação elétrica em estabelecimento assistencial de saúde é definida como o conjunto de componentes e equipamentos (exceto os aparelhos eletromédicos) devi- damente interligados e dispostos de maneira apropriada em áreas e locais de um estabelecimento assistencial de saúde, tendo em vista-o suprimento, a transformação, o armazenamento, a distribuição e a utilização de energia elétrica de modo compatível com as necessidades e à segurança específicas de cada recinto para fins médicos, (diagnósticos ou terapêuticos). 4 Instalações elétricas Dispositivo elétrico Dispositivo elétrico é um equipamento integrante de um circuito elétrico cujo objetivo é desempenhar uma ou mais funções de manobra, proteção ou controle, É importante observar que um dispositivo elétrico pode, por sua vez, ser parte integrante de uma unidade maior. Normalmente, o termo é utilizado para designar um componente que consome um mínimo de energia elétri- ca no exercício de sua função (geralmente comando, manobra ou proteção), correspondendo ao termo devi- ce, como é definido na norma norte-americana NEC — National Electrical Code, As principais funções exercidas pelos dispositivos elétricos (device) são: m Manobra: mudança na configuração elétrica de um circuito, feita manual ou automaticamente. = Comando: ação destinada a efetuar a manobra, que pode ser de desligamento, ligação ou variação da ali- mentação de energia elétrica de toda ou parte de uma instalação, sob condições de funcionamento normal. = Proteção: ação automática provocada por dispositi vos sensíveis a determinadas condições anormais que ocorrem em um circuito, a fim de evitar danos às pessoas e aos animais e evitar ou limitar danos a um sistema ou equipamento elétrico. = Controle: ação de estabelecer 0 funcionamento de equipamentos elétricos sob determinadas condições de operação. Carga elétrica Carga elétrica, na linguagem usual de eletrotécnica, pode ter vários significados, como: E Conjunto de valores das prandezas elétricas (e mecá- nicas, no caso de máquinas) que caracterizam as solicitações impostas a um equipamento elétrico (transformador, máquina etc.) em dado instante, por um circuito elétrico (ou dispositivo mecânico, no caso de máquina). m Equipamento elétrico que absorve potência ativa. = Potência (ou corrente) transferida por um equipa- mento elétrico. m Potência instalada. Por sua vez, para um circuito ou equipamento eléi co, fala-se em: = Funcionamento em carga: quando o circuito ou o equipamento está transferindo ou absorvendo ener- gia elétrica. Bm Funcionamento em vazio: quando o circuito ou o equi- pamento não está transferindo energia, sendo porém normais as outras condições de funcionamento. Para o equipamento de utilização, as cargas podem ainda ser caracterizadas como: m Cargas lineares: constituídas pelos equipamentos elétri- cos cuja forma de onda de tensão e corrente de entrada permanecem senoidais em qualquer ponto de opera- ção. É o caso típico de motores de indução usuais, da iluminação incandescente e de cargas de aquecimento. m Cargas não-lineares: constituídas basicamente pelos equipamentos eletrônicos cujas tensão e corrente elétricas são distorcidas, contendo harmônicas. O termo equipamento de tecnologia da informação (ETI) é usado pela 1EC para designar todos os tipos de equipamentos elétricos e eletrônicos utilizados em ins- talações comerciais, bem como equipamentos de tele- comunicação. É o caso de: E Equipamentos de processamento de dados. = Equipamentos de telecomunicação e transmissão de dados. E Fontes CC que alimentam equipamentos de tecnolo- gia da informação no interior de edificações. E Equipamentos e instalações de CPCT (Centrais Privadas de Comutação Telefônica). E Redes locais (LAN). E Sistemas de alarme. E Sistemas de automação predial. E Sistemas CAM (Computer Aided Manufacturing). Aparelhos com material ferromagnético e que ope- ram na região de saturação são também cargas não- lineares, porque as harmônicas decorrentes dessa salura- ção distorcem as ondas de tensão e correntes. Potência instalada A potência instalada de uma instalação elétrica, de um setor de uma instalação ou de um conjunto de equi- pamentos de utilização é a soma das potências nomi- nais dos equipamentos de utilização da instalação, do setor da instalação ou do conjunto de equipamentos. Um equipamento que absorve energia elétrica é um equipamento de utilização; «dependendo da necessida- de, a potência ativa consumida pode variar de zero até sua potência nominal, Falta elétrica Uma falta elétrica é o contato ou arco acidental entre partes com potenciais diferentes, bem como de uma ou mais dessas partes para a terra, em um sistema ou equi- pamento energizado. As faltas são geralmente causadas por falha de isolamento entre as partes, e a impedância entre elas pode ser baixa ou desprezível, quando então é denominada falta direta. Quando uma das partes envol- vidas é a terra, tem-se falta para terra. Um curto-circuito é um caminho condutor acidental ou intencional entre dois ou mais pontos de um circui- to, por meio de uma impedância baixa ou desprezível. Quando o curto-circuito é acidental e os pontos estão sob potenciais diferentes, tem-se uma falta direta. Sobrecarga, sobrecorrente e curto-circuito Sobrecarga é a parte da carga existente em um cir- cuito ou equipamento que excede a plena carga. Por sua vez, sobrecorrente é uma corrente que excede o valor nominal, que, no caso de condutores elétricos, é a capa- cidade de condução de corrente, Da mesma maneira, sobretensão é uma tensão cujo valor excede o maior valor nominal do sistema ou equipamento elétrico. Nas instalações elétricas, as sobrecorrentes podem ser de dois tipos: 8 Corrente de falta: corrente que flui de um condutor para outro ou de um condutor pata a terra, no caso de uma falta e no local desta. B Corrente de sobrecarga: sobrecorrente em um circuito ou equipamento elétrico sem que haja falta elétrica. A chamada corrente de curto-circuito, caso particular de corrente de falta, é a sobrecorrente resultante de uma falta direta entre condutores energizados que apresentam uma diferença de potencial em funcionamento normal. Corrente de fuga A corrente de fuga, como conceito geral, é uma cor- rente muito pequena que percorre um caminho diferen- te do previsto. Em particular, a corrente de fuga de uma instalação ou de parte dela é a corrente que, na ausên- cia de falta, flui através do dielétrico do material isolan- te dos condutores, ou, em caso de rede de distribuição de energia elétrica, flui sobre as saias cos isoladores (ver Tabela 3.9). Corrente diferencial-residual A corrente diferencial-residual Voa) de uma instala- ção ou de um setor de uma instalação é definida como a soma dos valores instantâneos das correntes que per- correm todos os condutores vivos do circuito considera- do, em dado ponto. Seja o circuito trifásico com neutro apresentado na Figura 1,1. =» dy Lo —+» ia Loo —+ à Lis —+ dy L, Capitulo 1 = Fundamentos 5 Supondo que o circuito esteja alimentando uma carga elétrica equilibrada ou desequilibrada, mas que não tenha corrente de fuga, pode-se determinar para o ponto P, de acordo com a 14 Lei de Kirchhoff, que: htb+HiL+HIÇSO (11) onde ij e iv são os fasores ou valores instantâneos das correntes que percorrem os condutores vivos do cir- cuito. No caso da Expressão 1.1, a corrente diferencial- residual é igual a zero. Caso haja corrente de fuga ou corrente de falta para a terra, a soma dos valores instantâneos das correntes será diferente de zero. Pode-se, então, determinar, no caso geral, que im=hthti+ti (1.2) ou, em termos fasoriais (ver diagrama fasorial da Figura 14), que Im=h+b+Hh+I q3) onde 4, &, |, e Ly são os fasores das correntes nos condu- tores e Ipy É O fasor da corrente diferencial residual, 1.4 Tensões elétricas De acordo com a IEC 60038, os sistemas elétricos são caracterizados por três valores de lensão eficaz, a nomi- nal, a máxima e a mínima. A tensão nominal de um sistema é aquela que carac- teriza a tensão do sistema e à qual são deferidas certas características operacionais. As tensões máxima e mínima de um sistema são, res- pectivamente, o maior e o menor valor de tensão que podem ocorrer em condições normais de operação, em qualquer tempo e em qualquer ponto do sistema, excluí- das as condições transitórias e anormais. Para uma instalação elétrica, a tensão nominal (de acordo com a NBR IEC 60050 (Capítulo 826)) é defini- da como a tensão pela qual a instalação (ou parte dela) é designada, Figura 1.1 = Corrente diferencial-residual Capitulo 1 = Fundamentos 7 “Tabela 1,4 = Tensões nominais de sistemas com 1 kV < U, < 35 kV e tensões máximas correspon- dentes para equipamentos (EC) Série 1 usa Tensão nominal de (EV) sistema (KV) 36 3,3” 5 t2 6,6 [oa 2 H 10 (17,5 = (15) pal 22 20 36 33 — 40,5 — 35 para sistemas de 60 Hz, corresponde aos padrões norte- americanos. A [EC recomenda que um país utilize ape- nas uma das séries e, no caso de a opção ser pela Série | que apenas uma das listas seja usada. São feitas as seguintes observações: mM Para um sistema normal da Série |, a tensão máxima e a tensão mínima não devem diferir além de +10% da tensão nominal. Mm Em um sistema normal da Série II, a tensão máxima não deve diferir além de +5% ea tensão mínima, além de —10% da tensão nominal, MAs tensões assinaladas com asterisco (*) não devem ser usadas em redes públicas. mM Estuda-se a unificação das tensões 33 e 35 kV. E Os valores indicados entre parênteses são considera- dos não preferenciais. Tabela 1,5 = Tensões nominais na faixa 1 kV. < U,= 35 kV usuais no Brasil (kV) 24 38 416 Nota: 1. Usadas em redes das concessionárias de distribuição de energia eléxrica. Série II DE Tensão nominal de (EV) sistema (kV) 44 416% 32 12.47 13,97 132 14,52 13,8” 26,4 24,94 36,5 345 No Brasil, as tensões usuais —- entre 1 kV e 35 kV — estão indicadas na Tabela 1.5. 1.5 Choque elétrico Choque elétrico é a perturbação, de natureza e efei- tos diversos, que se manifesta no organismo humano ou animal quando este é percorrido por uma corrente elé- trica. Dependendo da intensidade e do tempo do cho- que elétrico, a corrente elétrica provoca maiores danos e efeitos fisiopatológicos no homem. No estudo da pre- venção do choque elétrico, devem-se considerar: E Contatos diretos: é quando a pessoa toca diretamen- te a parte viva (condutores energizados) de uma ins- talação elétrica. Isso pode ocorrer quando a pessoa toca inadvertidamente os condutores energizados ou outra parte do circuito de um equipamento, ou devi- do a uma fissura (falha) do material isolante do fio, como mostra a Figura 1.2. m Contatos indiretos: contatos de pessoas ou animais com massas que ficaram sob tensão devido a uma falha de isolamento (Figura 1.2). Os contatos diretos, que a cada ano provocam milha- res de acidentes graves (muitos até fatais), são provocados geralmente por falha de isolamento, por ruptura ou remo- ção indevida de partes isolantes ou por imprudência de uma pessoa com relação a uma parte viva (energizada). Terminais de equipamentos não isolados, condutores e cabos com isolação danificada ou deteriorada e equipa- mentos de utilização velhos são as “fontes” mais comuns de choques por contatos diretos. Observe, por exemplo, que o (mau) hábito de desconectar o plugue da tomada 8 Instalações elétricas Contato direto Contato indireto Figura 1.2 = Contatos direto e indireto de aparelhos portáteis (como ferro de passar roupa e secador de cabelos) ou móveis (coma enceradeira e aspi- rador de pó) puxando o cabo ou o fio aumenta em muito o perigo de acidentes elétricos. Os contatos indiretos, por sua vez, são particular- mente perigosos, pois quando o usuário encosta a mão em uma massa (por exemplo, na carcaça de um equipa- mento de utilização), ele não suspeita de uma eventual energização acicental, provocada por falta ou por defei- to interno no equipamento. 1.6 Instalação de baixa tensão! As instalações de baixa tensão (BT) podem ser ali- mentadas de várias maneiras: m Diretamente, por uma rede de distribuição de ener- gia elétrica de baixa tensão, por meio de um ramal de ligação; é o caso típico de edificações residen- ciais, comerciais ou industriais de pequeno porte. m De uma rede de distribuição de alta tensão (AT), por meio de uma subestação ou de um transformador exclusivo, de propriedade da concessionária; é o ípico de instalações residenciais de uso coleti- vo (apartamentos) e comerciais de grande porte m De uma rede de distribuição de alta tensão, por meio «de uma subestação de propriedade do consumidor; é ico de edificações industriais e comerciais «de médio e grande portes. m Por fonte autônoma, como é o caso de instalações de segurança ou de instalações situadas fora de zonas servidas por concessionárias. As definições apresentadas neste texto estão de acordo com as normas NBR 5460 e NBR IEC 60050 (826) e com a ter minologia usual das concessionárias de energia elétrica, Alimentação diretamente em baixa tensão A entrada de serviço é o conjunto de equipamentos, condutores e acessórios instalados entre o ponto de deri- vação da rede da concessionária e o quadro de medição ou proteção, estando este incluído. O ponto de entrega é o ponto até onde a concessio- nária deve fornecer energia elétrica, participando dos investimentos necessários e responsabilizando-se pela execução dos serviços, pela operação e pela manuten- ção, não sendo necessariamente o ponta de medição. O ponto de entrega é o panto a partir do qual se aplica a NBR 5410:2004. A entrada consumidora é o conjunto de equipamen- tos, condutores e acessórios instalados entre o ponto de entrega e o quadro de proteção e medição, estando este incluído. O ramal de ligação é o conjunto de condutores e acessórios instalados entre o ponto de derivação da rede da concessionária e o ponto de entrega. O rama! de entrada é o conjunto de condutores e acessórios instalados entre o ponto de entrega e o qua- dro de proteção e medição. A Figura 1.3 mostra esquematicamente os compo- nentes da entrada de serviço. Alimentação em alta tensão Uma subestação é uma instalação elétrica destina- da a manobra, transformação e/ou outra forma de con- versão de energia elétrica. Quando esse termo é empregado sozinho, subentende-se uma subestação de transformação. Observe que: na Figura 1.3, a proteção está localiza- da antes da medição, mas algumas concessionárias do Brasil a utilizam depois da medição. 
