Eletrotecnica - Sistema de Energia Eletrica

ELETROTECNICA

Sistema de energia eletrica

1 Distribuicao de energia eletrica em baixa tensao

Para a grande maioria dos consumidores a convive^ncia diaria com a energia eletrica se da na baixa tens~ao,da a importa^ncia de comecarmos por este assunto.

As instalac~oes eletricas de baixa tens~ao s~ao instalac~oes cuja tens~ao nominal e igual ou inferior a 1.000volts em corrente alternada, com freque^ncias inferiores a 10 kHz, ou a 1.500 volts em corrente contnua.

Para quem se interessar mais profundamente pelo assunto recomenda-se consultar a norma NB-3 -Instalacoes Eletricas de Baixa Tensao - Procedimentos - NBR 5410/90 (ou o livro InstalacoesEletricas do Ademaro A. M. B. Cotrim, MAKRON Books do Brasil Editora Ltda):

predios residenciais; estabelecimentos industriais; estabelecimentos agropecuarios e hortigrangeiros; predios pre-fabricados; trailers, campings, marinas e analogos; canteiro de obras, feiras, locais de exposic~ao e outras instalac~oes temporarias.

As instalac~oes eletricas de baixa tens~ao podem ser alimentadas de varias maneiras:

(a) diretamente, por uma rede publica de baixa tens~ao, atraves de um ramal de ligac~ao; e o caso tpicode predios residenciais, comerciais ou industriais de pequeno porte;

(b) a partir de uma rede publica de alta tens~ao, por intermedio de uma subestac~ao ou transformadorexclusivo, de propriedade da concessionaria; e o caso tpico de predios residenciais e/ou comerciaisde grande porte;

(c) a partir de uma rede publica de alta tens~ao, por intermedio de uma subestac~ao ou transformadorde propriedade do consumidor; e o caso tpico de predios industriais e propriedades com atividadesagro-industriais;

(d) por fonte auto^noma, como e o caso tpico de instalac~oes situadas fora de zonas sevidas por concessi-onarias.

A entrada de servico e o conjunto de equipamentos, condutores e acessorios instalados entre o pontode derivacao da rede da concessionaria e a protec~ao e medic~ao, inclusive.

O ponto de entrega e o ponto ate o qual a concessionaria se obriga a fornecer a energia eletrica,paericipando dos investimentos necessarios, bem como responsabilizando-se pela execuc~ao dos sevicos,pela operac~ao e pela manutenc~ao. A entrada consumidora e o conjunto de equipamentos acessoriosinstalados entre o o ponto de entrega e a protec~ao e medic~ao, inclusive.

O ramal de ligacao e o conjunto de condutores e acessorios instalados entre o ponto de derivacao darede da concessionaria e o ponto de entrega.

O ramal de entrada e o conjunto de condutores e acessorios instalados entre o ponto de entrega e aprotec~ao e medic~ao.

A Figura 1 mostra o esquema basico da entrada de servico.

1 DISTRIBUIC ~AO DE ENERGIA ELETRICA EM BAIXA TENS~AO 2

Ponto de derivao

Ponto de entrega

Ramal de ligao Ramal de entrada

Entrada consumidora

Prot

eo

Med

io

Rede da concessionria

Figura 1: Esquema basico da entrada de servico

1.1 Equipamentos de utilizacao

Os equipamentos de utilizac~ao podem ser classicados em tre^s grandes categorias: os aparelhos deiluminac~ao, os equipamentos industriais e os equipamentos n~ao industriais.

Os aparelhos de iluminac~ao est~ao presentes em todos os tipos de locais e podem ser classicados em:

(a) aparelhos incandescentes (la^mapadas incandescentes);

(b) aparelhos de descarga (la^mpadas fluorescentes, a vapor de mercurio, a vapor de sodio, etc.).

Os equipamentos industriais s~ao os utilizados na area de produc~ao das industrias e pode ser classi-cados em:

(a) equipamentos de fo^rca motriz, incluindo compressores; ventiladores, bombas, elevadores, guindastes,pontes rolantes; correias transportadoras, etc;

(b) maquinas-ferramentas, com tornos, frezas, maquinas operatrizes, etc.;

(c) fornos eletricos;

(d) caldeiras eletricas;

(e) equipamentos de solda eletrica;

(f) equipamentos de convers~ao.

Os equipamentos n~ao-industriais s~ao utilizados em locais comerciais, institucionais, residenciais etc. eem industrias fora das areas de produc~ao (escritorios, laboratorios, depositos etc). Podem ser classicadosem:

(a) aparelhos eletrodomesticos;

(b) aparelhos eletroprossionais (maquiana de escrever, microcomputadores, equipamentos de processa-mento de dados);

(c) equipamentos de ventilac~ao, aquecimento e ar condicionado;

(d) equipamentos hidraulicos e sanitarios;

(e) equipamentos de aquecimento de agua;

(f) equipamentos de transporte vertical (elevadores, escadas rolantes);

(g) equipamentos de cozinha e lavanderia.


1.2 Equipamentos a motor

Os equipamentos a motor constituem a maior parte dos equipamentos industriais e boa parte dosequipamentos n~ao-industriais. Neles s~ao utilizados motores de corrente alternada, motores de correntecontnua e motores universais.

Os motores de corrente contnua s~ao de custo elevado e necessitam da fonte de corrente contnua,podendo funcionar com velocidade ajustavel numa larga faixa. Sa~o usados em equipamentos onde seexigem controles de grande precis~ao e flexibilidade.

Os motores de corrente alternada s~ao os mais usados, uma vez que a fonte de corrente alternadae a mais comum. Os motores sncronos s~ao usados onde se necessita de velocidade constante. Osmotores de induc~ao funcionam com velocidade praticamente constante, variando ligeiramente com acarga meca^nica aplicada no eixo. Devido a sua grande robustez e baixo custo, s~ao os motores maisutilizados, principalmente os tipos gaiola. S~ao adequados para a maioria dos equipamentos encontradosna pratica.

1.3 Sistemas e tensoes de fornecimento

O fornecimento de energia eletrica e feito em tens~ao secundaria de distribuic~ao para as instalac~oes comcargas de no maximo 75 kW. As carga superiores a este valor s~ao atendidas na tens~ao primaria dedistribuic~ao (nvel 15 kV).

A energia eletrica, nas areas de concess~ao da ELETROPAULO (Metropolitana e Bandeirantes),ELEKTRO (antiga CESP) e CPFL, e fornecida nas tens~oes secundariasnominais indicadas no Quadro 1 e na Figura 3 que se seguem.

127 220 220 380 115 230ConcessionriaELETROPAULO

ELEKTRO

CPFL

X

X

X

X

X

X

X(1) (2)(3)

Estrela com neutroTriangulo com

neutro

Tenso

(1) Parte do municpio de So Joo da Boa Vista

(3) Municpios de Lins e Piratininga(2) Ilha Bela

Figura 2: Sistemas e tens~oes de fornecimento

Vf

VlVl

V

Vf

l

f

fase

fase

fase

neutro

V

Vl

Vl

VlVf

Vf

Vf Vl

fase

fase

fase

neutro

115 230

Estre

la c

om n

eutro

127 220

220 380

Tria

ngul

o co

m n

eutro

Sistemas e tenses nominais de fornecimento

Figura 3: Sistemas e tens~oes de fornecimento


1.4 Tipos de atendimento

Nas areas de concess~ao das empresas do estado de S~ao Paulo s~ao tre^s os tipos de atendimento, a saber:

Tipo A - dois os, uma fase e neutro Tipo B - tre^s os, duas fases e neutro Tipo C - quatro os, tre^s fases e neutro

mostradas respectivamente nas Figuras 4, 5 e 6.

Figura 4: Tipo A - dois os, uma fase e neutro

Figura 5: Tipo B - tre^s os, duas fases e neutro


Figura 6: Tipo C - quatro os, tre^s fases e neutro

1.4.1 Tipo A - dois fios (fase e neutro)

a) No sistema estrela com neutroAplicado a instalac~ao com carga instalada ate 12 kW para tens~ao de fornecimento de 127-220 V, e ate 15 kW para tens~ao de fornecimento 220-380. N~ao e permitida, neste tipo deatendimento a instalac~ao de aparelhos de raio X e maquinas de solda a transformador.

b) No sistema delta com neutroAplicado a instalac~ao com carga instalada ate 5 kW.

1.4.2 Tipo B - tres fios (duas fases e neutro)

a) No sistema estrela com neutroAplicado a instalac~ao com carga instalada acima 12 kW ate 25 kW para tens~ao de fornecimentode 127-220 V, e acima 15 kW ate 25 kW para tens~ao de fornecimento 220-380 V. N~ao epermitida, neste tipo de atendimento a instalac~ao de aparelhos de raio X da classe de 220 Vcom pote^ncia superior a 1.500 W e maquinas de solda a transformador classe 127 V com maisde 2kVA ou da classe 220 V com mais de 10 kVA.

b) No sistema delta com neutroAplicado a instalac~ao com carga instalada acima de 5 kW.

1.4.3 Tipo C - quatro fios (tres fases e neutro)

a) No sistema estrela com neutroAplicado a instalac~ao com carga instalada acima 25 kW ate 75 kW para tens~ao de fornecimentode 127-220 V, e acima 25 kW ate 75 kW para tens~ao de fornecimento 220-380 V. N~ao epermitida, neste tipo de atendimento a instalac~ao de aparelhos de raio X da classe de 220 Vcom pote^ncia superior a 1.500 W ou trifasicos com pote^ncia superior a 20 kVA e maquinas desolda a transformador classe 127 V com mais de 2kVA, da classe 220 V com mais de 10 kVAou maquina de solda trifasica com reticac~ao em ponte, com pote^ncia superior a 30 kVA.

b) No sistema delta com neutroAplicado a instalac~ao com carga instalada acima de 5 kW.

Exemplo de um quadro de distribuic~ao secundaria


Figura 7: Quadro de distribuic~ao

1.5 Demanda e curva de carga

Consideremos uma instalac~ao predial qualquer (industrial, comercial, residencial etc.). A pote^ncia eletricapor ela consumida, isto e, a pote^ncia ativa, e extremamente variavel, func~ao do numero de cargas ligadase da pote^ncia consumida por cada uma delas, a cada instante. Para a analise de uma instalac~ao e maisconveniente trabalhar com valor medio da pote^ncia; utiliza-se a demanda, D, que e o valor medio dapote^ncia ativa, P , em um intervalo de tempo t especicado (geralmente 0,25 h), isto e:

D =1

t

t+tt

Pdt (1)

como ilustra a Figura 8.A denic~ao dada na Equac~ao 1 indica que a demanda e medida em unidades de pote^ncia ativa (W ,

kW ). Podemos tambem denir uma demanda reativa, DQ (V Ar, kV Ar) e uma demanda aparente, DS(V A, kV A).

A area entre a curva P(t) e o eixo dos tempos e, evidentemente, a energia consumida pela instalac~aono intervalo considerado. Na Figura 8 pela propria denic~ao de demanda, temos que a area hachurada eenergia E consumida durante t, isto e,

E = Dt (2)


t

t

t

D

P(t)

E(kWh) = D.

0

P(kW)

Figura 8: Denic~ao de demanda

Chamamos de curva de carga a curva que da a demanda em func~ao do tempo, D = D(t), para umdado perodo T. Como podemos ver na Figura 9, ela sera, na realidade, constituda por patamares, sendo,no entanto, mais comum apresenta-la como uma curva, resultando da uni~ao dos pontos medio das basessuperiores do reta^ngulo de largura t.

.

MD

t0

D(t)

D

t

Figura 9: Curva de carga

Para um perodo T, a ordenada maxima da curva dene a demanda maxima, DM . A energia totalconsumida no perodo, ET , sera medida pela area entre a curva e o eixo dos tempos, isto e:

ET = T

0

Ddt (3)

A demanda media Dm, sera denida como a altura de de um reta^ngulo cuja base e o perodo T e cujaarea e a energia total ET (Figura 10), ou seja:

Dm =ETT

(4)

1.6 Medicao da energia eletrica

A medic~ao da energia eletrica e necessaria para possibilitar a concessionaria o faturamento adequado daquantidade de energia eletrica consumida por cada usuario, dentro de uma tarifa pre-estabelecida. O ins-trumento que possibilita esta medic~ao e o medidor de energia eletrica, conhecido popularmente comorelogio de luz. E um aparelho eletromeca^nico constitudo, essencialemente, pelos seguintes componentes:

a) Bobina de tens~ao (ou de potencial) altamente indutiva, com muitas espiras de o no de cobre, paraser ligada em paralelo com a carga;

b) Bobina de corrente, alatamente indutiva, com poucas espiras de o grosso de cobre, para ser ligadaem serie com a carga;

c) Nucleo de material ferromagnetico (ferrosilcio), laminados e justapostas, mas isoladas entre s;

d) Conjunto movel ou rotor constitudo de disco de alumnio de alta condutividade, com liberdade paragirar em torno do seu eixo de suspens~ao, ao qual e solidario;


DMPinstal.

0

Dm

t(h)

E T

T

D(kW)

Figura 10: Curva de carga e pote^ncia instalada

e) Ao eixo esta xado um parafuso-sem-m que aciona um sistema meca^nico de engrenagens que registra,num mostrador, a energia eletrica consumida (vide Figura 12);

f) Im~a permanente para produzir um conjugado frenador no disco.

A ligac~ao de um medidor monofasico e mostrada na Figura 11.

Font

e

Carg

aMedidor

BC

BP

BP - Bobina de Potencial

BC - Bobina de Corrente

Figura 11: Ligac~ao de um medidor monofasico

A Figura 12 ilustra um mostrador composto por quatro relogios, cuja leitura deve ser feita da seguintemaneira:

A leitura deve ser iniciada pelo relogio localizado a esquerda (relogio 4); O ponteiro dos relogios giram no sentido crescente dos numeros; Para afetuar a leitura anote o ultimo numero ultrapassado pelo ponteiro de cada um dos relogios; Para calculo do gasto mensal de energia deve-se subtrair a leitura do me^s anterior da leitura do me^s

atual;

Repare que o sentido dos ponteiros e anti-horario e horario alternadamente, partindo do relogio aesquerda (relogio 4).

1.6.1 Caso-exemplo:

Vamos supor que a Figura 12 mostra a leitura do me^s atual e que a Figura 13 do me^s anterior. Determineo gasto mensal da energia eletrica.


012

34 5 6

7

89

34 2 1

0 12

3456

7

89 01

2

34 5 6

7

89

0 12

3456

7

89

Figura 12: Mostrador do medidor de energia eletrica

0 12

3456

7

89 01

2

34 5 6

7

89

0 12

3456

7

8901

2

34 5 6

7

89

34 2 1

Figura 13: Leitura do me^s anterior

Energia eletrica consumida no me^s:As leituras do me^s atual e do me^s anterior s~ao respectivamente: 3772 kW e 3503 kW. Assim oconsumo do me^s e de 269 kW

Gasto mensal em R$:A tarifa da energia eletrica varia de regi~ao para regi~ao. No estado de S~ao Paulo as tre^s empresasde distribuic~ao praticam valores diferenciados. Na area de concess~ao da CPFL, onde se situa omunicpio de Campinas, a tarifa atual e de R$ 0,330140/kWh (julho de 2004). Alem disso, temosque considerar o ICMS cuja alquota e de 25 %. Assim sendo, o calculo sobre a energia consumidamensal e feito pela seguinte formula:

CT =CP

(1, 0A) (5)

Sendo:

CP = Consumo (kWh) x Tarifa (R$/kWh)

A = alquota (0,25)

CT = valor sobre a energia consumida

Assim, no caso-exemplo o valor sobre a energia consumida e de R$ 118,41.

Mas, por que a conta de luz desse consumidor e de R$ 135,20?


1.7 Calculo da carga instalada em kW

O calculo da carga instalada e basico para a determinac~ao do tipo de atendimento, fornecimento, calculoda demanda e a corrente de demanda da instalac~ao. Iluminac~ao e Tomadas

Para instalac~ao residencial considerar no mnimo o numero de tomadas indicadas na Tabela 1,em func~ao da area construda. caso a area construda seja maior que 250 m2 o interessado devedeclarar o numero de tomadas previstas e considerar 100 W por tomada. Considerar tambem acarga m,nima de tomadas para a cozinha, conforme indicado na Tabela 1.

Considerar no mnimo um ponto de luz de 100 W por co^modo ou corredor.

Area total (m2) A B C D ES 8 1 100 1 600 700

8 > S 15 3 300 1 600 90015 > S 20 4 400 2 1200 160020 > S 30 5 500 2 1200 170030 > S 50 6 600 3 1800 240050 > S 70 7 700 3 1800 250070 > S 90 8 800 3 1800 2600

90 > S 110 9 900 3 1800 2700110 > S 140 10 1000 3 1800 2800140 > S 170 11 1100 3 1800 2900170 > S 200 12 1200 3 1800 3000200 > S 220 13 1300 3 1800 3100220 > S 250 14 1400 3 1800 3200

Tabela 1: Numero mnimo de tomadas em funcao da area construda

A = numero de tomadas (100 W)

B = numero de tomadas X 100 W

C = numero de tomadas para cozinha (600 W)

D = numero de tomadas para cozinha X 600 W

D = B + D (W)

Em outros tipos de instalac~oes (moteis, hoteis, hospitais, clubes, casas comerciais, bancos, industrias,igrejas e outros) a carga instalada de acordo com o declarado pelo interessado, considerando-se ascargas mnimas da Tabela 2.

Descricao W/m2 Fator de DemandaAuditorio, sal~oes para exposic~oes 10 1,00Bancos, lojas 30 1,00Barbearias, sal~oes de beleza 30 1,00Clubes 20 1,00Escolas 30 1,00 para os primeiros 12 kW

0,50 para o que exceder 12 kWEscritorios (edifcios) 30 1,00 para os primeiros 20 kW

0,70 para o que exceder 20 kWGaragens comerciais 5 1,00Hospitais 20 0,40 para os primeiros 50 kW

0,20 para o que exceder 50 kWHoteis 20 0,50 para os primeiros 20 kW

0,40 para o que exceder 20 kWIgrejas 10 1,00Industrias interessado 1,00Restaurantes 20 1,00

Tabela 2: Carga mnima e fatores de demanda para iluminacao e tomadas de uso geral


Aparelhos eletrodomesticosConsiderar as pote^ncias dos aparelhos eletrodomesticos relacionados a seguir quando comprovada-mente previstos na instalac~ao, com pote^ncia denida (media):

3000 W - torneira eletrica

4000 W - chuveiro eletrico

2000 W - maquina de lavar louca

2500 W - maquina de secar roupa

1500 W - forno de microondas

1500 W - forno eletrico

1000 W - ferro eletrico

e pote^ncia indicada pelo fabricante:

aquecedor eletrico de acumulac~ao (boiler)

fog~ao eletrico

condicionador de ar

hidromassagem

aquecedor de agua de passagem

aquecedor eletrico central

outros, com pote^ncia acima de 1000 W

Motores eletricos e equipamentos especiaisOs motores e as maquinas de solda a motor deve-se considerar a placa do fabricante e carga instaladaconforme as Tabelas 3 e 4.

Pnom (cv ou HP) Pabs Inom Ip cos mediokW kVA 127 V 220 V 127 V 220 V

1/4 0,42 0,66 5,9 3,0 27,0 14,0 0,631/3 0,51 0,77 7,1 3,5 31,0 16,0 0,661/2 0,79 1,18 11,6 5,4 47,0 24,0 0,673/4 0,90 1,34 12,2 6,1 63,0 33,0 0,671 1,14 1,56 14,2 7,1 68,0 35,0 0,73

1 1/2 1,67 2,35 21,4 10,7 96,0 48,0 0,712 2,17 2,97 27,0 13,5 132,0 68,0 0,733 3,22 4,07 37,0 18,5 220,0 110,0 0,795 5,11 6,16 28,0 145,0 0,83

7 1/2 7,07 1,56 40,2 210,0 0,8010 9,31 1,56 52,9 260,0 0,80

12 1/5 11,58 1,56 67,9 330,0 0,7815 13,72 1,56 77,0 408,0 0,81

Tabela 3: Motores de inducao monofasicos

Pnom = pote^ncia nominal em cv ou HP

Pabs = pote^ncia absorvida da rede em kW

Inom = corrente nominal em A

Ip = corrente de partida em A

cos = fator de pote^ncia medio


Pnom (cv ou HP) Pabs Inom Ip cos mediokW kVA 220 V 380 V 220 V 380 V

1/3 0,39 0,65 1,7 0,9 7,1 4,1 0,611/2 0,58 0,87 2,3 1,3 9,9 5,8 0,663/4 0,83 1,26 3,3 1,9 16,3 9,4 0,661 1,05 1,52 4,0 2,3 20,7 11,9 0,69

1 1/2 1,54 2,17 5,7 3,3 33,1 19,1 0,712 1,95 2,70 7,1 4,1 44,3 25,0 0,723 2,95 4,04 10,6 6,1 65,9 38,0 0,734 3,72 5,03 13,2 7,6 74,4 43,0 0,745 4,51 6,02 15,8 9,1 98,9 57,1 0,75

7 1/2 6,57 8,65 22,7 12,7 157,1 90,7 0,7610 8,89 11,54 30,3 17,5 201,1 116,1 0,77

12 1/5 10,85 14,09 37,0 21,3 270,5 156,6 0,7715 12,82 16,65 43,7 25,2 340,6 196,6 0,7720 17,01 22,10 58,0 33,5 422,1 243,7 0,7725 20,92 25,83 67,8 39,1 477,6 275,7 0,8130 25,03 30,52 80,1 46,2 566,0 326,7 0,8240 33,38 39,74 104,3 60,2 717,3 414,0 0,8450 40,93 48,73 127,9 73,8 915,5 528,5 0,8460 49,42 58,15 152,6 88,1 1095,7 632,6 0,8575 61,44 72,28 189,7 109,5 1288,0 742,6 0,85100 81,23 95,56 250,8 144,8 1619,0 934,7 0,85125 100,67 117,05 307,2 177,3 2014,0 1162,7 0,85150 120,09 141,29 370,8 214,0 2521,7 1455,9 0,85200 161,65 190,18 499,1 288,1 3458,0 1996,4 0,85

Tabela 4: Motores de inducao trifasicos

Pnom = pote^ncia nominal em cv ou HP

Pabs = pote^ncia absorvida da rede em kW

Inom = corrente nominal em A

Ip = corrente de partida em A

cos = fator de pote^ncia medio


Considerem-se equipamentos especiais os aparelhos de raio X, maquinas de solda a transformador,fornos eletricos a arco, fornos eletricos de induc~ao, reticadores e equipamentos de eletrolise, etc.,com carga instalada conforme a placa do fabricante.

1.8 Partida de motores

Os motores devem possuir dispositivos de protec~ao conforme estabelecidos na NBR 5410. Devem ser utilizados os dispositivos para reduc~ao da corrente de partida de motores trifasicos

conforme a Tabela A1 (anexa)

Deve ser exigida a instalac~ao de motor com rotor bobinado e reostato de partida sempre que, devidoa sua pote^ncia, forem ultrapassados os limites estipulados na para reduc~ao da corrente de partidade motores trifasicos conforme a Tabela A1 (anexa), ou quando condic~oes de partida difcil otornarem aconselhavel.

Os dispositivos de partida de motores sob tens~ao reduzida, devem ser dotados de equipamentosadequados que os desliguem quando falta de energia ou falta de fase.

1.9 Dimensionamento do padrao de entrada

Nas areas de concess~ao da ELEKTRO e da CPFL o dimensionamento das entradas trifasicas devem serfeito de acordo com a demanda em kVA da instalac~ao. Na area de concess~ao da ELETROPAULO todasas entradas consumidoras devem ser dimensionadas com base na corrente de demanda da instalac~ao.

Fatores de demandaO presente calculo de demanda se aplica as instalac~oes comerciais, escolares, hospitalares e resi-denciais. Podera ser aplicado tambem as pequenas industrias atendidas em baixa tens~ao, quandoo interessado n~ao tiver dados mais precisos quanto a sua demanda prevista.

D = a + b + c + d + e + f + g + h + i (6)

Sendo, D a demanda total da instalac~ao em kVA.

a) Demanda referente a iluminac~a e as tomadas

a1) Instalac~ao residencialCarga mnima instalada, conforme a Tabela 1. fator de demanda, conforme a Tabela 5; fator de pote^ncia unitario.

Carga instalada (kW) Fator de demanda0 < C 1 0,861 < C 2 0,752 > S 3 0,663 < C 4 0,594 < C 5 0,525 < C 6 0,456 < C 7 0,407 < C 8 0,358 < C 9 0,319 < C 10 0,27

> 10 0,24

Tabela 5: Fatores de demanda referentes a tomadas e imuminacao residencial

a2) Outros tipos de instalac~ao (moteis, hoteis, hospitais, clubes, casas comerciais, bancos,industrias, igrejas e outros)Carga instalada de acordo com o declarado pelo interessado, devendo separar as cargas detomadas e iluminac~ao. fator de demanda para tomada e iluminac~ao, conforme Tabela 2;


fator de pote^ncia para iluminac~ao: fator de pote^ncia = 1,0: para projeto com iluminac~ao incandescente ou com la^mpadas

que n~ao usam reator; fator de pote^ncia = 0,5: para projeto com iluminac~ao fluorescente, neon, vapor de

sodio ou mercurio, sem compensac~ao do fator; fator de pote^ncia = 0,95: projeto com iluminac~ao fluorescente, neon, vapor de sodio

ou mercurio, com compensac~ao do fator de pote^ncia. fator de pote^ncia unitario, para tomadas.

b) Demanda referente aos chuveiros, torneiras, aquecedores de agua de passagem e ferro eletrico

b1) Instalac~ao residencial, hoteis, moteis, hospitais, casas comerciais e igrejasCarga mnima instalada, conforme Aparelhos eletrodomesticos dados na pagina 25. fator de demanda para tomada, conforme Tabela 6; fator de pote^ncia unitario.

Nota: No caso de edicac~oes contendo vestiarios, deve se considerar o fator de deman-da 1,0 para cargas de chuveiros, torneiras e aquededores. Para os aparelhos instaladosinternamente a edicac~ao, considerar os fatores de demanda da Tabela 6.

N0 de aparelhos FD N0 de aparelhos FD1 1,00 14 0,452 1,00 15 0,443 0,84 16 0,434 0,76 17 0,425 0,70 18 0,416 0,65 19 0,407 0,60 20 0,408 0,57 21 0,399 0,54 22 0,3910 0,52 23 0,3911 0,49 24 0,3812 0,48 25 0,3813 0,46 > 25 0,38

Tabela 6: Fatores de demanda de chuveiros, torneiras, aquecedores de agua de passagem e ferros eletricos

b2) Outros tipos de instalac~aoCarga mnima instalada, conforme Aparelhos eletrodomesticos dados na pagina 25. fator de dema^nda = 1,0; fator de pote^ncia unitario.

c) Demanda referente ao aquecedor central ou de acumulac~ao (boiler)A carga instalada deve considerar a pote^ncia do catalogo do fabricante.

fator de demanda, conforme a Tabela 7; fator de pote^ncia unitario.

N0 de aparelhos FD1 1,002 0,723 0,62

> 3 0,62

Tabela 7: Fatores de demanda de aquecedores central ou de acumulacao (boiler)

d) Demanda de secadora de roupa, forno eletrico, forno de microondas e maquina de lavar louca



N0 de aparelhos FD1 1,00

2 a 4 0,705 a 6 0,607 a 8 0,50> 8 0,50

Tabela 8: Fatores de demanda de aquecedores central ou de acumulacao (boiler)

e) Demanda referente ao fog~ao eletricoA carga instalada deve considerar a pote^ncia do catalogo do fabricante.


N0 de aparelhos FD1 1,002 0,603 0,484 0,405 0,376 0,357 0,338 0,329 0,31

10 a 11 0,3012 a 15 0,2816 a 20 0,2621 a 25 0,26> 25 0,26

Tabela 9: Fatores de demanda de fogoes eletricos

f) Demanda referente ao condicionador de ar tipo janelaA carga instalada deve considerar a pote^ncia por aparelho , conforme Tabela 10

fator de demanda; para uso residencial, 1,0; para uso comercial, conforme a Tabela 11.

Cap (Btu/h) 7100 7100 8500 8500 10000 10000Cap (kCal/h) 1775 1775 2125 2125 2500 2500Tensao (V) 110 220 110 220 110 220Corrente (A) 10 5 14 7 15 7,5Potencia (VA) 1100 1100 1550 1550 1650 1650Potencia (W) 900 900 1300 1300 1400 1400Cap (Btu/h) 12000 12000 14000 18000 21000 30000Cap (kCal/h) 3000 3000 3500 4500 5250 7500Tensao (V) 110 220 220 220 220 220Corrente (A) 17 8,5 9,5 13 14 18Potencia (VA) 1900 1900 2100 2860 3080 4000Potencia (W) 1600 1600 1900 2600 2800 3600

Tabela 10: Aparelhos de ar condicionado tipo janela

g) Demanda referente aos motores e maquinas de solda a motorA carga instalada deve considerar a pote^ncia de placa do fabricante (cv ou HP) e convers~aode kW ou kVA, conforme Tabelas 3 e 4.


N0 de aparelhos FD1 a 10 1,0011 a 20 0,9021 a 30 0,8231 a 40 0,8041 a 50 0,7751 a 75 0,7576 a100 0,75> 100 0,75

Tabela 11: Fatores de demanda para aparelhos de ar condicionado tipo janela para uso comercial

fator de demanda, conforme a Tabela 12.

Motor FDMaior motor 1,00Restantes 0,50

Tabela 12: Fatores de demanda de motores

h) Demanda referente aos equipamentos especiaisA carga instalada deve considerar a pote^ncia de placa do fabricante.

fator de demanda, conforme a Tabela 13, a ser aplicada a cada tipo de aparelho; fator de pote^ncia = 0,5.

Equipamento FDMaior equipamento 1,00

Restantes 0,60

Tabela 13: Fatores de demanda de equipamentos especiais

i) Demanda referente ao equipamento de hidromassagemA carga instalada deve considerar a pote^ncia de placa do fabricante.

fator de demanda, conforme a Tabela 14, a ser aplicada a cada tipo de aparelho; fator de pote^ncia unitario.

1.10 Exemplos de dimensionamento do padrao de entrada

Area de concess~ao da ELETROPAULOUma reside^ncia de aproximadamente 180 m2 de area construda, localizada no municpio de In-daiatuba, possuindo 12 co^modos e contendo os seguintes aparelhos eletrodomesticos com pote^nciadenida ou de acordo com a placa de fabricante:

2 ar condicionado de 14000 BTU: 1900 W

4 chuveiros eletricos: 4000 W

1 torneira eletrica: 3000 W

1 ferro eletrico: 1000 W

1 forno eletrico: 1500 W

1 maquina de lavar louca: 2000 W

1 maquina de secar roupa: 2500 W

2 motores trifasicos: 1 cv

Calculos da carga instalada em W

cargas de tomadas: Pela Tabela 1 (area construda de 180 m2) temos: 12x100 W + 3x600 W= 3000 W


N0 de aparelhos FD1 1,002 0,563 0,474 0,39

> 4 0,39

Tabela 14: Fatores de demanda de hidromassagem

pontos de luz (12 co^modos): 12 co^modos, sendo 100W mnimo por co^modo, temos: 12x100= 1200 W

2 ar condicionado: 3800 W4 chuveiros eletricos: 16000 W4 torneira eletrica: 3000 W1 ferro eletrico: 1000 W1 forno eletrico: 1500 W1 maquina de lavar louca: 2000 W1 maquina de secar roupa: 2500 W2 motores trifasicos 1 cv: 2100 WTotal: 36100 W

Considerendo-se que no municpio de Indaiatuba, o sistema de fornecimento e estrela comneutro nas tens~oes de 127-220 V, e o tipo de atendimento e C:

Calculos da demanda em VAA demanda em VA e calculada pela formula:

S =P

cos(FD) (7)

a) Tomadas e iluminac~aoCarga instalada: 3000 + 1200 = 4200 WPela Tabela 5, temos FD = 0,52 para 6 aparelhosa = 4200x0,52 = 2184 VA

b) Aparelhosb1 Chuveiros + torneiras + ferro eletrico:

Carga instalada: 4x4000 + 3000 + 1000 = 20000 WPela Tabela 6, temos FD = 0,65 para 6 aparelhos

b2 Forno eletrico + maq. de lavar louca + maquina de secar roupa:Carga instalada: 1500 + 2000 + 2500 = 6000 WPela Tabela 8, temos FD = 0,70 para 3 aparelhos

b = 20000x0,65 + 6000x0,70 = 17200 VAc) Ar condicionado tipo janela

Para ar condicionado monofasico ou bifasico:Carga instalada em kVA: 2x2100 = 4200 VA (Tabela 10)FD = 1, para uso residencial, portanto:c = 4200 VA

d) Motores eletricosPara motores trifasico com pote^ncia nominal de 1 cv, apresenta conforme a Tabela 4,pote^ncia absorvida de 1520 VA. Neste caso, um dos motores sera considerado como maior,e o outro motor, sera considerado como segundo em pote^ncia.d = 1520(1 + 0,5) = 2280 VA

Dtotal = 2184 + 17200 + 4200 + 2280 = 25900 VACorrente de demanda em amperes = 68,2 A

Obs.: A corrente de demanda em amperes e calculada pela formula:

I =Sp3Vl

(8)


Area de concess~ao da ELEKTRO e CPFLUma reside^ncia de aproximadamente 180 m2 de area construda, localizada no municpio de Cam-pinas, possuindo 12 co^modos e contendo os seguintes aparelhos eletrodomesticos com pote^nciadenida ou de acordo com a placa de fabricante:

2 ar condicionado de 14000 BTU: 1900 W

4 chuveiros eletricos: 4000 W

1 torneira eletrica: 3000 W

1 ferro eletrico: 1000 W

1 forno eletrico: 1500 W

1 maquina de lavar louca: 2000 W

1 maquina de secar roupa: 2500 W

2 motores trifasicos: 1 cv

Calculos da carga instalada em WA carga instalada total e igual a calculada para area de concess~ao da ELETROPAULO, istoe, 36100 W.

Calculos da demanda em VANeste caso deve-se dimensionar a entrada de acordo com demanda (VA) da instalac~ao.A demanda em VA e calculada pela formula:

S =P

cos(FD) (9)

a) Tomadas e iluminac~aoCarga instalada: 3000 + 1200 = 4200 WPela Tabela 5, temos FD = 0,52a = 4200x0,52 = 2184 VA

b) AparelhosChuveiros + torneiras + ferro eletrico:Carga instalada: 4x4000 + 3000 + 1000 = 20000 WPela Tabela 6, temos FD = 0,65 para 6 aparelhosb = 20000x0,65 = 13000 VA

d) Secadora de roupa, forno eletrico, maquina de lavar louca e forno microondasCarga instalada: 1500 + 2000 + 2500 = 6000 WPelo item 1.3.8 b) e Tabela 8, temos cos e FD = 0,70 para 6 aparelhosd = 6000x0,70 = 4200 VA

f) Condicionador de ar tipo janelaCarga instalada: 2x1900 = 3800 WPela Tabela 10, temos a carga instalada em VA:2x2100 = 4200 VAPela Tabela 11 FD = 1,0, portanto:f = 4200 VA

g) Motores eletricosPela Tabela 4, temos:Carga instalada: 2x1520 = 3040 VAPela Tabela 12, temos:g = 1520(1,0 + 0,5) = 2280 VA

Dtotal = 2184 + 13000 + 4200 + 4200 + 2280 = 258600 VADtotal = 26000 VA

2 ATERRAMENTO ELETRICO 19

UT

I

Figura 14: Variac~ao das tens~oes geradas no solo pela passagen da corrente num eletrodo de aterramento

2 Aterramento eletrico

A terra, isto e, o solo pode ser considerado como um condutor, atraves do qual a corrente eletrica podefluir, difundindo-se. S~ao considerados \bons condutores" solos com resistividades na faixa de 50 a 100m (apenas como comparac~ao, a resistividade do cobre e da ordem de 1,72x108 m).

Chamaremos de aterramento a ligac~ao intencional com terra, que pode ser realizada utilizandoapenas os condutores eletricos necessarios (aterramento direto), ou atraves da inserc~ao intencional de umresistor ou reator, introduzindo uma impada^ncia no caminho da corrente.

Nas instalac~oes eletricas, s~ao considerados dois tipos de aterramentos:

o aterramento funcional, que consiste na ligac~ao a terra de um dos condutores do sistema, geral-mente o neutro, e esta relacionado com o funcionamento correto, seguro e conavel da instalac~ao;

o aterramento de protecao, que consiste na ligac~ao das massa e dos elementos condutoresestranhos a instalac~ao, visando a protec~ao contra choques eletricos por contato indireto.

Numa instalac~ao eletrica, dentro de determinadas condic~oes pode-se ter, um aterramento (combinado)funcional e de protec~ao.

Existe tambem o aterramento de trabalho, um aterramento provisorio, que tem como nalidadepermitir ac~oes seguras de manutenc~ao em partes da instalac~ao normalmente sob tens~ao, temporariamentedesligadas.

O eletrodo de aterramento e o condutor ou um conjunto de condutores enterrado(s) no soloe eletricamente ligado(s) a terra para fazer um aterramento. O termo se aplica a um simples hasteenterrada, como a varias hastes enterradas e interligadas e a diversos outros tipos de condutores emdiversas congurac~oes.

Consideremos um eletrodo de aterramento constitudo por uma unica haste. Ao ser pecorrido poruma corrente I, ele assumira um potencial UT em relac~ao a um ponto distante de potencial zero. Dene-sea resistencia de aterramento, RT , do eletrodo com sendo a relac~ao:

RT =UTI

(10)

Os pontos do solo proximos a haste assumem potenciais intermediarios entre UT e zero; isto e, opotencial do solo diminui ao aumentar a dista^ncia a haste, ate anular-se num ponto distante, comomostra a Figura 14.

2.1 Ordem de grandeza da resistencia de aterramento

Para que o aterramento possa desempenhar satisfatoriamente a sua nalidade , e desjavel que a suaresiste^ncia seja menor possvel. Estes valores devem ser func~ao do tipo, da importa^ncia e do desempenho


que deve ter a instalac~ao eletrica a qual serve de aterramento. Os limites desses valores s~ao recomendadospelas Normas Tecnicas vigentes referentes ao assunto.

Nas instalac~oes eletricas de grande porte como, centrais eletricas e subestac~oes a resiste^ncia de ater-ramento deve ter valor tal que os nveis de tensao de passo e tensao de toque se situem dentro devalores admissveis.

Para se ter a ordem de grandeza podemos dizer que:

1. nas instalac~oes de grande porte e desejavel que o sistema de aterramento tenha resiste^ncia abaixode 5 ;

2. nas redes de distribuic~ao de energia eletrica e desejavel que o valor dessa resiste^ncia seja ate 10 ,sendo aceitavel no maximo ate 25 .

Na pratica para se saber se a resiste^ncia de aterramento esta dentro da ordem de grandeza do valoradmissvel, e preciso med-la. Mesmo nas instalac~oes em que o sistema de aterramento e projetado ecalculado previamente, recomenda-se medir-la apos a execuc~ao da obra, pois nos calculos s~ao utilizadosalguns para^metros que podem sofrer alterac~oes por ocasi~ao da realizac~ao dos trabalhos, como por exemplo:

(a) resistividade do solo;

(b) profundidade dos eletrodos de aterramento;

(c) dimens~oes dos eletrodos;

(d) qualidade do material de que s~ao feitos os eletrodos.

Tens~ao de passoE a diferenca de potencial que pode aparecer entre dois pontos da superfcie do solo, separados poruma dista^ncia igual ao passo de uma pessoa (geralmente 1 m, como refere^ncia).

Tens~ao de toqueE a diferenca de potencial que pode aparecer entre parte metalica aterrada e um ponto de superfciedo solo, separados por uma dista^ncia que pode ser alcancada pelo braco de uma pessoa (geralmente1 m, como refere^ncia). E tambem chamada de tens~ao de contato.

2.2 Esquemas de aterramento

Os aterramentos devem assegurar, de modo ecaz, as necessidades de seguranca e de funcionamentode uma instalac~ao eletrica, constituindo-se num dos pontos mais importantes de seu projeto e de suamontagem. O aterramento de protecao que, como se sabe, consiste na ligac~ao a terra das massas edos elementos condutores estranhos a instalac~ao, tem como nalidades:

limitar o potencial entre massas, entre massas e elementos condutores estranhos a instalac~ao eentre ambos e a terra a um valor sucientemente seguro sob condic~oes normais e anormais defuncionamento;

proporcionar um caminho de baixa impeda^ncia para as correntes de curto-circuito para a terra.

Por sua vez, o aterramento funcional, isto e, a ligac~ao a terra de um dos condutores vivos dosistema (inclusive o neutro), proporciona principalmente:

denic~ao e estabilizac~ao da tens~ao da instalac~ao em relac~ao a terra durante o funcionamento; limitac~ao de sobretens~oes devidas a manobras, descargas atmosfericas e a contatos acidentais com

linhas de tens~ao mais elevada.

Quanto ao aterramento funcional, os sistemas podem ser classicados em:

diretamente aterrados; aterrados atraves de impeda^ncia; n~ao aterrados (isolados).


As instalac~oes de baixa tens~ao devem obedecer, no que concerne aos aterramentos funcional e deprotec~ao, a tre^s esquemas de aterramento basicos. Tais esquemas s~ao classicados em func~ao doaterramento da fonte de alimentac~ao (transformador, no caso mais comum) e das massas, sendo designadospor uma simbologia que utiliza duas letras fundamentais:

1a. letra - indica a situac~ao da alimentac~ao em relac~ao a terra, podendo ser:

T - um ponto diretamente aterrado; I - nenhum ponto aterrado ou aterramento atraves de impeda^ncia.

2a. letra - indica as caractersticas do aterramento, das massa, podendo ser:

T - massas diretamente aterradas independentemente do eventual aterramento da alimentac~ao; N - massas ligadas diretamente ao ponto da alimentac~ao aterrado, geralmente o neutro.

S~ao considerados pela norma os esquemas TT, TN e IT, que passamos a descrever.No esquema TT existe um ponto de alimentac~ao (geralmente o secundario do transformador com

o seu ponto neutro) diretamente aterrado, estando as massas da instalac~ao ligadas a um eletrodo deaterramento (ou, eventualmente, a mais de um eletrodo) independente do eletrodo de aterramento daalimentac~ao. A Figura 15 mostra o esquema TT.

Trata-se de um esquema concebido de forma que o percurso de uma corrente proveniente de uma faltafase-massa, ocorrida num componente ou num equipamento de utilizac~ao da instalac~ao, inclua a terra eque a elevada resiste^ncia deste percurso limite o valor daquela corrente. As correntes de falta direta fase-massa ser~ao de intensidade menor a de uma corrente de curto-circuito fase-neutro, podendo, no entanto,trazer perigo para as pessoas que toquem numa massa acidentalmente energizada. Logicamente, se umapessoa entrar em contato com um condutor fase, o circuito podera fechar-se pela terra, criando-se umasituac~ao de grande perigo.

No esquema TN existe tambem um ponto de alimentac~ao (via de regra, o secundario do transformadorcom seu ponto neutro) diretamente aterrado, sendo as massas da instalac~ao ligadas a esse ponto atravesde condutores de protec~ao. O esquema pode ser do tipo TN-S, quando as func~oes de neutro e de protec~aoforem asseguradas por condutores distintos (n e PE) como mostrado na Figura 16, ou TN-C quandoessas func~oes forem asseguradas pelo mesmo condutor (PEn), conforme a Figura 17. Pode-se ter aindaum esquema misto TN-C-S

O esquema TN e concebido de modo que o percurso de uma corrente fase-massa seja constitudoexclusivamente por elementos condutores e, portanto possua baixssima impeda^ncia. Deve-se notar queuma corrente de falta direta fase-massa sera uma corrente de curto-circuito fase-neutro.


Redeprimria

Redesecundria

MassaPE

A

B

C

a

b

c

n

Transformador

Figura 15: Esquema TT

Redeprimria

Redesecundria

A

B

C

a

b

c

n

Transformador

Massa

PE

Figura 16: Esquema TN-S


A

B

C

a

b

c

Transformador

PEn

Massa

primria secundriaRedeRede

Figura 17: Esquema TN-C

MassaPEZ

A

B

C

a

b

c

Transformador primriaRede Rede

secundria

Figura 18: Esquema IT


Tambem neste esquema, o contato de uma pessoa com um condutor fase pode provocar o fechamentodo circuito pela terra.

No esquema IT, mostrado na Figura 18 n~ao existe nenhum ponto da alimentac~ao diretamente aterrado;ela e totalmente isolada da terra ou aterrada atraves de uma impeda^ncia de valor elevado. Neste esquema,a corrente resultante de uma unica falta fase-massa n~ao possuira intensidade suciente para trazer perigopara as pessoas que toquem na massa energizada

O esquema TT e, em alguns pases, o esquema padr~ao das instalac~oes alimentadas por rede publicaaerea de baixa tens~ao. Os condutores neutro e de protec~ao s~ao separados na instalac~ao do consumidor ea concessionaria n~ao fornece nenhum terminal de aterramento. O terminal de aterramento principal doconsumidor e ligado a um eletrodo de aterramento.

O esquema TN-S e muito usado em instalac~oes alimentadas por redes publicas subterra^neas. Oterminal de aterramento principal do consumidor e ligado pela concessionaria a seu condutor de protec~ao.

O esquema TN-C que, como vimos, utiliza um condutor PEn, pode em princpio ser usado tanto narede da concessionaria como na instalac~ao do consumidor, sofrendo nesse ultimo caso diversas restric~oes.

O esquema IT e utilizado exclusivamente em instalac~oes de consumidores que possuem transformadorproprio, principalmente em industrias onde se necessita da reduc~ao da corrente de curto-circuito fase-terra.

3 CHOQUE ELETRICO 25

3 Choque eletrico

Choque eletrico e um efeito resultante da passagem de uma corrente eletrica, a chamada corrente dechoque, atraves do corpo humano ou de um animal.

No estudo da protec~ao contra choques eletricos devemos considerar tre^s elementos fundamentais:parte viva, massa e elemento condutor estranho a` instalacao.

A parte viva de um componente ou de uma instalac~ao e a parte condutora que apresenta diferencade potencial em relac~ao a terra. Para as linhas eletricas falamos em condutor vivo, termo que inclui oscondutores fase e condutor neutro.

A massa de um componente ou de uma instalac~ao e a parte condutora que pode ser tocada facilmentee que normalmente n~ao e viva, mas que pode tornar-se viva em condic~oes de faltas ou defeitos. Comoexemplo de massa podemos citar as carcacas e involucros metalicos de equipamentos.

Um elemento condutor estranho a` instalacao e um elemento condutor que n~ao faz parte dainstalac~ao, mas nela pode ser introduzida um potencial, geralmente o de terra. E o caso de elementosmetalicos usados na construc~ao de predios, das canalizac~oes metalicas de gas, agua, aquecimento, arcondicionado etc., dos equipamentos n~ao eletricos a elas ligados, bem como dos solos e paredes n~ao-isolantes etc.

Os choques eletricos numa instalac~ao eletrica podem ser causadas por dois tipos de contatos:

contatos diretos, que s~ao os contatos de pessoas ou animais com partes vivas sob tens~ao; contatos indiretos, que s~ao os contatos de pessoas ou animais com massas que cam sob tens~ao

devido a uma falha de isolamento.

As Figuras 19 e 20 ilustram respectivamente os dois tipos:

PUTZ!

Figura 19: Choque eletrico por contato direto

As pesquisas sobre a corrente eletrica no corpo humano remontam aos anos 30. Varios pesquisadoreslevaram a cabo experie^ncias com animais (bezerros, porcos, carneirosc~aes e gatos), com seres humanosvivos e com cadaveres com o objetivo de avaliar o grau de periculosidade da corrente eletrica.

O documento internacionalmente considerado como orientac~ao basica no que concerne a protec~aocontra choques eletricos em instalac~oes eletricas e a publicac~ao no 479 da IEC de 1974 Effects ofCurrent Passing Through the Human Body, que consubstancia os estudos sobre o assunto. A normabrasileira NBR 6533 de 1981 Estabelecimento de Seguranca aos Efeitos da Corrente Eletrica Percorrendoo Corpo Humano foi publicada baseando-se integralmente naquela publicac~ao.

3.1 Efeitos do choque eletrico no corpo humanoO corpo humano e um conjunto heteroge^neo de lquidos e tecidos orga^nicos de resistividade variavel,sendo os maiores valores encontrados na pele, no tecido osseo e no tecido adiposo. Do ponto de vistaeletrico, podemos representar o corpo humano por um conjunto de impeda^ncias, mas na pratica, falamossempre em resiste^ncia eletrica do corpo humano e consideramos os seguintes valores medios em func~aodo trajeto da corrente:

m~ao-pe: 1000 a 1500 ;


dce larLar,

De novo!

Figura 20: Choque eletrico por contato indireto

m~ao-m~ao: 1000 a 1500 ; m~ao-torax: 450 a 700 ;

A resiste^ncia do corpo humano n~ao e constante, variando de pessoa para pessoa e, na mesma pessoa,de acordo com as condic~oes siologicas e ambientais. As principais variaveis que influem no valor daresiste^ncia eletrica do corpo humano s~ao as seguintes:

(a) estado da pele

(b) tipo de contato

(c) superfcie de contato

(d) press~ao de contato

(e) durac~ao de contato

(f) natureza da corrente

(g) taxa de alcool no sangue

(h) tens~ao de contato

Qualquer atividade biologica, seja ela glandular, nervosa ou muscular, e originada por impulsos decorrente eletrica. Se essa corrente siologica interna somar-se a uma corrente de origem externa, devidoa um contato, ocorrera no organismo humano uma alterac~ao das func~oes vitais que, dependendo daintensidade e durac~ao da corrente pode levar o indivduo ao falecimento.

Os efeitos principais que de uma corrente eletrica (externa) produz no corpo humano s~ao fundamen-talmente quatro:

tetanizac~ao parada respiratoria queimadura brilac~ao ventricular

A tetanizacao e um feno^meno decorrente da contrac~ao muscular produzida por um impulso eletrico.verica-se que, sob a ac~ao de um estmulo devido a aplicac~ao de uma diferenca de potencial eletrico a umabra nervosa, o musculo se contrai, para em seguida retornar ao estado de repouso. Diversos estmulosaplicados seguidamente produzem contrac~oes repetidas do musculo, de modo progressivo; e a chamadacontracao tetanica. quando a freque^ncia dos estmulos ultrapassa um certo limite o musculo e levado a


contrac~ao completa, permanecendo nessa condic~ao ate que cessem os estmulos, apos o que lentamenteretorna ao estado de repouso.

Uma pessoa em contato com uma parte energizada de um circuito eletrico pode car \grudada" aele durante o tempo em que perdurar a diferenca de potencial e dependendo da durac~ao, pode causarinconscie^ncia e ate a morte. E importante observar que o feno^meno que ocorre para valores pequenos decorrente e mais perigoso, se considerarmos que a impeda^ncia do corpo humano diminui com a durac~aodo contato.

Para valores mais elevados de corrente n~ao ocorre a tetanizacao. A excitac~ao muscular pode sersucientemente violenta provocando uma repuls~ao. Dependendo da situac~ao, o indivduo pode ser ateatirado a uma certa dista^cia.

Dene-se o limite de largar como o valor maximo da corrente para o qual uma pessoa, tendo em m~aouma parte energizada, pode ainda larga-lo. Experimentalmente determinou-se, para 50/60 Hz, que essagrandeza apresenta uma media de 10 mA (6 a 14 mA) para mulheres e 16 mA (9 a 23 mA) para homens.

Correntes inferiores ao limite de largar, muito embora n~ao causem, geralmente, alterac~oes graves noorganismo, podem originar violentas contrac~oes musculares e ser causa indireta de acidentes.

Correntes superiores ao limite de largar podem causa paradas respiratorias. tais correntes produzemno indivduo asxia, devido a contrac~ao dos musculos ligados ao org~ao respiratorio e/ou a paralisia doscentros nervosos que comandam a func~ao respiratoria. A permane^ncia da corrente causa a perda daconscie^ncia, e se n~ao socorrido em tempo habil, leva o indivduo a morte por asxia.

A passagem da corrente eletrica pelo corpo humano e acompanhada do desenvolvimento de calorpor efeito Joule podendo produzir queimaduras, sendo os pontos de entrada e sada da corrente osmais crticos. As queimaduras s~ao tanto mais graves quanto maiores forem a densidade de corrente e adurac~ao. Nas altas tens~oes predominam os efeitos termicos da corrente, fazendo com que o calor destruaos tecidos superciais e o rompimento das arterias. Deve-se ressaltar que as queimaduras provocadaspela passagem da corrente eletrica s~ao as mais profundas e de difcil cura e podendo causar a morte porinsucie^ncia renal.

O feno^meno siologico mais grave causado pela passagem da corrente eletrica atraves do corpo humanoe a fibrilacao ventricular, geralmente fatal. Por se tratar de um feno^meno bastante complexo, tentaremosexplicar de maneira bastante supercial. O musculo cardaco (miocardio) contrai-se ritmicamente de 60a 100 vezes por minuto, possibilitando a circulac~ao sangunea. A contrac~ao da bra muscular e produzidapor impulsos eletricos gerados internamente (no nodulo seno-atrial, situado na parte superior do atriodireito). A sobreposic~ao de uma corrente externa, geralmente de um valor bem superior, a correnteeletrica siologica provoca uma desordem no funcionamento normal, denominada fibrilacao ventricular.A Figura 21 mostra o eletrocardiograma (ECG) do corac~ao em brilac~ao ventricular e da press~ao arterial.

A fibrilacao ventricular e caracterizada pelo sinal caotico, numa freque^ncia variavel na faixa de 170a 300 vezes por minuto, provocando a insucie^ncia total do bombeamento do sangue e em conseque^nciaa queda da press~ao arterial seguida de parada respiratoria. Nestas condic~oes, a vtima ca em estadode morte aparente e a rapidez do socorro, aplicando corretamente a respirac~ao articial e importante.Se providencias n~ao forem tomadas, em ate 4 minutos, podera ocorrer les~oes irreversveis nos tecidoscelebrais por falta de irrigac~ao sangunea.

O valor ecaz das correntes alternadas, na faixa de 15 a 100 Hz, que provacam efeitos patologicos nocorpo humano s~ao:

de 0,1 a 0,5 mA : percepc~ao supercial leve; geralmente nenhum efeito patologico;

de 0,5 a 10,0 mA : ligeira paralisia dos musculos do braco com princpio de tetanizac~ao, em geral n~aooferece perigo;

de 10,0 a 30,0 mA : nenhum efeito siologico perigoso se a corrente for interrompida em menos de 5segundos;

de 30,0 a 500,0 ms : paralisia dos musculos do torax com sensac~ao de sufocamento e tontura; possi-bilidade de brilac~ao ventricular se o contato ocorrer na fase crtica do ciclo cardaco e por temposuperior a 200 ms.

acima de 500,0 mA : traumas cardacos de efeito letal, caso n~ao seja socorrido imediatamente pelopessoal especializado com equipamento adequado (desbrilados eletrico).

3.2 Fundamentos da protecao contra choques eletricos

As normas em geral, d~ao grande importa^ncia a protec~ao contra choques eletricos, o que se justicaplenamente, tendo em vista a quantidade de equipamentos eletricos atualmente utilizados em qualquertipo de atividade.


P

R

QS

TP

Q

R

S

Choque eltrico

Fibrilao ventricular

120

80

40

0

mm Hg

Presso arterial

ECG

400 ms

Figura 21: Eletrocardiograma e press~ao arterial do corac~ao em brilac~ao ventricular

Com efeito, se n~ao forem adotadas medidas apropriadas de seguranca e protec~ao, ser~ao muito grandesos riscos de ferimentos ou ate mesmo de morte por eletrocuss~ao. O perigo pode existir tanto para oeletricista que, por acidente, toca numa barra energizada de uma subestac~ao ou um quadro de distribuic~ao,como para o operario que se apoia na carcaca acidentalmente energizada de um motor eletrico ou, atemesmo para uma dona de casa que encosta a m~ao na caixa metalica de uma lavadora de roupas ou deuma geladeira, posta sob tens~ao por uma falha de isolamento.

E muito importante observar que o perigo para um indivduo n~ao esta simplesmente em tocar umelemento energizado, seja por contato direto, seja por contato indireto, e sim tocar simulta^neamente emoutro elemento que se encontra em potencial diferente em relac~ao ao primeiro. Isto e, o perigo esta nadiferenca de potencial. Como regra geral devemos considerar que as pessoas sempre est~ao em contatocom um elemento do predio, por exemplo, piso ou parede, que esteja em potencial bem denido, via deregra o de terra.

Os contatos diretos, em sua maior parte, s~ao devidos a desconhecimento, neglige^ncia ou imprude^nciadas pessoas, mas s~ao de ocorre^ncia menos frequentes. Os contatos indiretos, por sua vez, imprevisveis,s~ao mais frequentes e representam um perigo maior e as normas lhes conferem maior importa^ncia.

A protec~ao contra contatos diretos, e garantida pela qualidade dos componentes e da instalac~ao e pordeterminadas disposic~oes fsicas dos componentes, podendo ser utilizados para tal:

isolac~ao das partes vivas; barreiras ou involucros; obstaculos; colocac~ao fora do alcance.A protec~ao contra contatos indiretos e prevista atraves de medidas que podem ser divididas em dois

grupos: as que n~ao utilizam o condutor de protecao (por denic~ao, o condutor de protec~ao e o condutorque se destina a interligar eletricamente massas, elementos condutores estranhos a instalac~ao, o terminalde aterramento principal, eletrodo de aterramento e/ou pontos de alimentac~ao ligados a terra ou a um


ponto neutro articial) e as mediadas de seccionamento automatico da alimentac~ao, nas quais o condutorde protec~ao desempenha uma func~ao muito importante.

Nas primeiras, a protec~ao e garantida basicamente pela qualidade da instalac~ao; s~ao elas:

emprego de equipamentos com classe isolac~ao superior; protec~ao de locais n~ao-condutores; ligac~oes equipotenciais de locais n~ao-aterrados; separac~ao eletrica.

As medidas de protec~ao por seccionamento automatico da alimentac~ao independem da qualidade dainstalac~ao. De acordo com elas, um dispositivo de protec~ao deve promover o seccionamento de um circuitoquando de uma falta para terra, impedindo a permane^ncia de uma situac~ao que possa resultar em perigopara as pessoas. A sua aplicac~ao exige a coordenac~ao entre o esquema de aterramento e as caractersticasdos dispositivos de protec~ao, sendo considerados os seguintes esquemas, ja discutidos na sec~ao anterior:

esquema TN; esquema TT; esquema IT;

REFERE^NCIAS 30

Referencias

[1] MEDEIROS Filho, S. Medicao de energia eletrica Editora Universitaria da UFPE, Recife ,1980.

[2] COTRIM, A.M. B. Instalacoes eletricas Editora McGraw-Hill Ltda, S~ao Paulo,1992.

[3] KINDERMANN, G. Choque eletrico Sagra-DC Luzzatto Editores, Porto Alegre, 1995.

[4] NTU.01 Fornecimento de energia eletrica em tensao secundaria a` edificacoes individuais - Redede distribuicao aerea, CESP-CPFL-ELETROPAULO S~ao Paulo, 1995.

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Eletrotecnica - Sistema de Energia Eletrica