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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 1
TEORIA
INSTALAÇÕES
ELÉTRICAS
6
PROIBIDA A REPRODUÇÃO, TOTAL OU PARCIAL DESTA OBRA, POR QUALQUER MEIO OU METODO SEM
AUTORIZAÇÃO POR ESCRITO DO EDITOR. © TODOS OS DIREITOS FICAM RESERVADOS.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 2
POTÊNCIA EM CORRENTE ALTERNADA
Em um circuito de simples resistência, a tensão e a intensidade da corrente se encontram
em fase, por isto, a potência fornecida pelo gerador (PA) é completamente consumida. Isto
se deve a que voltagem e intensidade são ambos positivos ou ambos negativos e seu
produto, também é positivo. Por isto, toda a potência é consumida em um ciclo completo.
Circuito resistivo
Ao contrário, num capacitor ou numa bobina, a voltagem e a intensidade da corrente se
encontram defasadas. Se durante qualquer momento do ciclo a voltagem é negativa e a
intensidade da corrente positiva ou se a intensidade da corrente é negativa enquanto que a
voltagem é positiva, seu produto será negativo, também. A potência negativa não é
disponível para o serviço e ela retorna ao gerador.
Voltagem e intensidade de
corrente em fase
Intensidade da corrente
adiantada 90º com
relação à voltagem.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 3
A potência negativa não é disponível para o serviço e é a potência que retorna ao gerador.
Circuito indutivo real
L = Indutância do motor, transformador, etc.
R = Resistência do fio ou arame da bobina.
= Ângulo inferior a 90º por efeito da resistência.
No circuito analisado existe um elemento que em todo
momento consome potência e é a resistência que dissipa
parte da potência como energia calorífica.
A indutância, ao contrário, não consome potência e por isto
se pode deduzir que toda a potência absorvida desde a linha
é consumida. Esta potência recebe o nome de potência
aparente (PA) e se mede em volt/ampère (V/A). A potência
que realmente é consumida pelo circuito é a potência ativa
ou real e se mede em watts (W).
Para determinar a potência ativa ou real é necessário
conhecer o fator de potência ou co-seno FI e pode ser
obtido pelo quociente entre a oposição do resistor e a
impedância total (ZT) del circuito. O número obtido do co-
seno se multiplica pela potência aparente e assim se obtém, desta maneira, a potência ativa
ou real (PR). É bom destacar que o fator de potência ou co-seno FI é uma característica que
tem os ângulos e que para cada ângulo que fique entre 0º e 90º existe um certo co-seno FI.
Intensidade da corrente
atrasada 90º com relação à
voltagem.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 4
Além disto, o co-seno FI é oposto ao ângulo e fornece a percentagem da potência que
realmente consome o circuito.
A potência real, potência reativa e a potência aparente podem ser representadas por um
triângulo retângulo:
a) Circuito com alta relação resistiva - indutiva
Quanto se trata de pequenos motores, eles se
caracterizam por ter pouca indutância ou
seja, que têm uma grande resistência e por
isto, ao ver o vetor da figura se pode verificar
uma redução do ângulo e o conseqüente
aumento do seu co-seno FI. O aumento do
co-seno FI aumenta o consumo da potência
ativa e diminui a sobrecarga das linhas, pois
a potência reativa é menor.
Potência reactiva
ou regressiva
Potência activa ou real
ou potência disponível
para fazer um serviço
Potência aparente
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Formas de conectar el
condensador.
Motor
Ballast
Fig. a
b) Circuito com baixa relação resistiva – indutiva
Quando o motor é grande, ele têm uma indutância maior do que a resistência, e por isto o
ângulo aumenta e diminui o co-seno FI, abaixando o consumo da potência ativa. Isto tem
como conseqüência uma grande potência reativa e uma considerável sobrecarga nas linhas
de alimentação. Por isto, no caso dos motores é necessário e recomendável até, que eles
tenham um co-seno FI alto, para que a potência reativa seja a mais baixa possível.
Conselhos para melhorar o fator de potência
1. Coloque balastro compensado.
2. Não utilize motores sobre-dimensionados e sim o
mais certo para a potência que necessita.
3. Trate de que seus motores não girem sem carga.
4. Procure repartir eqüitativamente as cargas
monofásicas nas fases de sua montagem trifásica.
5. Evite mover varias máquinas mediante uma única
transmissão mecânica e girada ou impulsionada por
um motor só para evitar as situações anteriores.
Como ligar um capacitor
Quando por razões construtivas os motores apresentam um
co-seno baixo, é possível incrementá-lo. Isto se consegue
neutralizando as correntes das bobinas e com isto se reduz o
ângulo e se aumenta o co-seno Todo isto se consegue
conectando um capacitor ao motor ou elemento que se deseja
melhorar o fator de potência. Sua montagem mais
conveniente é na entrada da instalação, por exemplo um
banco de capacitores e melhora o fator de potência do circuito todo (Fig. a).
Maneira de ligar
o capacitor
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Uma instalação feita com bobinas tem um
baixo fator de potência
Os capacitores melhoram o fator de
potência
Originando
Ocasionando
a) Uma corrente alta nas linhas. Queda de
tensão nos condutores.
b) Perdas altas e baixo rendimento das
máquinas.
c) Aumento do custo da energia elétrica.
a) Uma diminuição de corrente nas linhas.
b) Menor queda da tensão nos condutores.
c) Menos perdas e bom rendimento das
máquinas.
d) Redução do custo da energia elétrica.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Tabela para melhorar o fator da potência
Fator da KVAR necessários por cada KW para elevar o fator da potência:
potência
existente * 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75
0.20 4.57 4.42 4.28 4.15 4.02
0.25 3.53 3.38 3.24 3.11 2.98
0.30 2.84 2.69 2.55 2.42 2.29
0.35 2.34 2.19 2.05 1.92 1.79
0.40 1.94 1.79 1.65 1.52 1.39
0.45 1.65 1.50 1.36 1.23 1.10
0.50 1.40 1.25 1.11 0.98 0.85
0.55 1.18 1.03 0.89 0.76 0.63
0.60 1.00 0.85 0.71 0.58 0.45
*0.65
*0.84 0.69 0.55 0.42 0.29
0.70 0.69 0.54 0.40 0.27 0.14
0.75 0.55 0.40 0.26 0.13 -
0.80 0.42 0.27 0.13 - -
0.85 0.29 0.14 - - -
Fórmula para calcular a In de um motor trifásico
746 x HP
In = --------------------------- = A
1.73 x V x Cos
Exemplo Nº 1:
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Calcular a intensidade da corrente de um motor monofásico de 100 HP com um co-
seno FI de 0,50:
746 x HP 746 x 100 74600
In = ------------------- = ------------------ = ------------ = 678 A
V x Cos 220 x 0.50 110
Exemplo Nº 2:
Calcular a intensidade da corrente fornecida pela rede elétrica a um motor
monofásico de 100 HP com um co-seno FI de 0,80:
746 x 100 74600
In = ------------------ = ---------------- = 423 A
220 x 0.80 176
Conclusão: Embora os dois motores monofásicos possuem a mesma potência, aquele
que tem um baixo co-seno FI tomará da linha uma intensidade de corrente maior.
Cálculo do valor do fator de potência
As bobinas e os capacitores são cargas elétricas associadas e quando funcionam com tensão
alternada, ambas se acumulam e devolvem, periodicamente, energia. Isto não acontece
simultaneamente e sim quando o capacitor fornece sua energia no momento em que o
motor, transformador, etc., é ligado à rede elétrica e vice-versa. O valor da corrente do
capacitor depende da freqüência da rede e logicamente, da sua capacidade.
Quando um capacitor de potência e com a capacidade certa é ligado em paralelo com um
motor, a corrente reativa do motor e do capacitor ficam nulas entre si e na rede somente fica
a carga da corrente ativa. Desta maneira o fator da potência do motor pode ser compensado
até atingir o valor It.
It = Ia2 + Ir
2 = Ia + Ir
Na fórmula se pode observar o valor da It que é absorvida pelos motores e a soma algébrica
resultante é a It que circula pela rede. Se pode determinar o fator de potência de uma
instalação de três formas:
a) Com a leitura do medidor de energia ativa e energia reativa.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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b) Por meio de um fasímetro.
c) Por meio da nota do consumo que fornece a companhia elétrica.
1.- Leitura ativa e reativa do medidor
Através dos medidores da energia ativa e reativa, se pode determinar o fator de potência da
seguinte maneira:
- Se toma a leitura ou registro do medidor de consumo, tanto ativa como reativa, durante
uma jornada de trabalho e sob condições normais de consumo. Esta leitura se toma em cada
medidor desde o inicio até o fim da jornada.
Ea = Lfj - Lij
Onde:
Ea = Energia ativa consumida na jornada.
Lfj = Leitura final da jornada.
Lij = Leitura inicial da jornada.
Er = Lfj - Lij
A partir dos valores Ea e Er, considerando a constante dos medidores, se terá o fator de
potência ou co-seno FI que será obtido pela expressão:
2.- Medida com o fasímetro
O procedimento mais rápido, seguro e eficaz é montar na entrada da instalação um
fasímetro que dará diretamente o valor do fator de potência (Cos ). No caso de não ter um
fasímetro, existem departamentos técnicos que alugam estes aparelhos e fornecem
qualquer assessoria.
3.- Por meio do faturamento
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Considerando que a companhia elétrica fornece nos recibos as duas últimas leituras dos
medidores da potência ativa e reativa, se procede de igual maneira que no caso anterior,
por exemplo, suponha que recebe um recibo com os seguintes dados:
- Leitura atual:
Energia ativa (Ea) = 22.850 KWh
Energia reativa (Er) = 38.430 KVARh
- Leitura anterior
Energia ativa (Ea) = 20.150 KWh
Energia reativa (Er) = 35.410 KVARh
O consumo de energia faturado será a diferença das leituras ativa e reativa (normalmente
indicadas no recibo).
Ea = 22.850 KWh - 20.150 KWh = 2.700 KWh
Er = 38.430 KVARh - 35.410 KVARH = 3.020 KVARh
Este valor é levado à tabela ou mediante uma calculadora se converte a Tg (tangente FI)
ao Cos . No nosso caso, o cos FI será igual a 0,.67, aproximadamente. Se pode conferir o
cos FI a 0,95, por isto, na coluna correspondente se encontra o fator 0,84, (veja a tabela
para melhorar o fator da potência). Se a jornada de trabalho é de 8 horas e 20 os dias úteis
do mês (consumo mensal), será obtida uma potência ativa media de:
2700
Pa = ------------ = 16,87 KW
8h x 20d
Por isso, a potência necessária do capacitor ou bateria de capacitores será:
P (KVAR) = KW x F = 16,87 x 0,84 = 14.175 KVARh
Onde:
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Pa = Potência do capacitor.
KW = Um quilowatt de consumo do circuito ou motor que vai se compensado.
F = Fator da tabela em função do co-seno existente.
Procedimento para realizar a compensação
- Compensação individual.
- Compensação geral (bateria de capacitores).
- Compensação mista.
1.- Compensação individual
Usando este método, será obtida uma compensação
única sobre o aparelho que deve ser compensado
(motor, transformador, etc.). Isto consiste na conexão
de um capacitor ou grupo de capacitores em cada
lugar de consumo. Ao ser produzida a anulação da
corrente reativa justo no receptor, será obtida uma
notável melhoria na seção dos condutores da
montagem, sendo possível conectar outras cargas ao
circuito geral de distribuição. Este tipo de compensação é feito nas montagens onde os
equipamentos estão muito identificados ou existem poucos, obtendo uma descarga do
centro de transformação, com o conseguinte beneficio da potência disponível (KW). Esta
correção pode ser feita em motores ou transformadores.
Motores
Os motores trifásicos mais freqüentemente usados são os assíncronos que consomem, sem
carga ou em vazio somente, potência reativa. A potência necessária dos capacitores para a
correção dos motores vêm da função do estado de descarga e da velocidade nominal do
motor.
Na tabela da página seguinte se podem obter os KVAR necessários para a compensação de
acordo com os KW ou CV e RPM do receptor. Para evitar a auto-excitação do bobinado,
não se deverá sobre-passar o 90 % do valor recomendado para o funcionamento sem carga.
Esta tabela é válida para o motor com um enrolamento que não tenha sido modificado por
um conserto. O motor consertado deve ficar com o co-seno FI que o fabricante indica na
placa de características do motor. Na compensação individual de motores é importante ter
em conta o tipo de arranque.
Valores indicativos da potência reactiva absorbida para
COMPENSAÇÃO INDIVIDUAL
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Potência nominal do motor
3.000 r.p.m. 1.500 r.p.m. 1.000 r.p.m. 750 r.p.m. 500 r.p.m.
kW CV na marcha lenta
na máxima velocidade
na marcha lenta
na máxima velocidade
na marcha lenta
na máxima velocidade
na marcha lenta
na máxima velocidade
na marcha lenta
na máxima velocidade
0.18 ¼ 0.1 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.4 0.5 0.5 0.6
0.37 ½ 0.3 0.4 0.4 0.5 0.5 0.6 0.5 0.6 0.7 0.9
0.55 ¾ 0.4 0.5 0.4 0.5 0.5 0.6 0.8 0.7 0.7 0.9
0.75 1 0.5 0.6 0.5 0.7 0.6 0.8 0.7 0.9 0.8 1
1.1 1.5 0.7 0.9 0.7 1 0.9 1.2 1 1.3 1.1 1.4
1.5 2 0.8 1 1 1.2 1.1 1.4 1.2 1.6 1.3 1.8
2.2 3 1.1 1.4 1.2 1.5 1.4 1.8 1.7 2.2 2 2.4
3 4 1.5 1.8 1.6 2 1.8 2.4 2.3 3 2.5 3.2
4 5.5 1.8 2.6 2 2.6 2.2 2.9 2.7 3 2.9 3.8
5.5 7.5 2.2 2.9 2.4 3.3 2.7 3.6 3.2 4.3 4 5.2
7.5 10 3.4 4.4 4.8 4.8 4.1 5.4 4.6 6.1 5.5 7.2
11 15 5 6.5 5.5 7.2 6 8 7 9 7.5 10
15 20 6.5 8.5 7 9.5 8 10 9 12 10 13
18.5 25 8 11 9 12 10 13 11 15 12 16
22 30 10 12.5 11 13.5 12 15 13 16 16 18
30 40 14 18 15 20 17 22 20 25 22 28
37 50 18 24 20 27 22 30 26 34 29 39
45 60 19 28 21 31 24 34 28 38 31 43
55 75 22 34 25 37 28 41 32 46 36 52
75 100 28 45 32 49 37 54 41 60 45 68
90 125 34 54 39 59 44 65 48 72 54 83
110 150 40 64 46 70 52 76 58 85 63 98
132 180 45 72 53 80 60 87 67 97 75 110
160 220 54 86 64 96 72 103 81 116 91 132
200 270 66 103 77 115 87 125 97 140 110 160
250 340 75 115 85 125 95 137 105 150 120 175
Capacitor tipo protegido
Esta compensação é feita mediante um relé e sua resistência de descarga rápida, pois a
influencia de descarga do capacitor é muito importante. Por exemplo, em instalações onde
sejam necessários freios eletromagnéticos (ascensões, guindastes, bombas de elevação de
água, etc.). Em estes casos é necessário conectar o capacitor “TIPO PROTEGIDO” a
través do relé do próprio motor.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Arranque direto
Como foi mencionado com anterioridade se deve utilizar o relé do motor e não diretamente
os terminais e se deve utilizar um “capacitor protegido”.
Arranque estrela - triângulo
Tem que ter a precaução de ligar um capacitor com relé “tipo protegido”, pois no
arrancador manual, ao passar da ligação estrela à triângulo, o capacitor fica sem tensão e
quando ele é ligado de volta, se produz transiente de corrente (P.P.) muito alta por se
encontrar defasada com a rede elétrica e gerando os seguintes problemas. Nos arranques
automáticos com relés este problema não é muito grave pois o capacitor não fica sem
tensão durante a transição. Contudo se deve utilizar capacitor protegido para a conexão, o
qual leva o seu próprio relé e o que é muito importante, sua resistência de descarga rápida.
POTÊNCIA NORMAL
DO TRANSFORMADOR EM KVA
POTÊNCIA DO CAPACITOR EM KVAR. PARA AS TENSÕES DE
TRANSFORMAÇÃO
5/10 KV
15/20 KV
20/30 KV
25
50 75
100
160 250
315
400 630
800
1000
2
3,5 5
6
10 15
18
20 28
36
45
2,5
5 6
8
12,3 18
20
22,5 32,5
42
52
3
6 7
10
15 22
24
28 40
49
62
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Transformadores
Eles não fornecem a maior energia reativa da que necessita o receptor ligado ao secundário,
porém o mesmo absorve para o seu próprio consumo, energia reativa e necessitam uma
energia entre 3 a 5% de sua potência nominal e de magnetização. Para a compensação
individual é tomada como base do consumo sem carga ou em vazio.
Se pode admitir uma potência do capacitor de até 5 % da potência nominal do
transformador sem ter um aumento da tensão e os transformadores de potência podem ser
ligados os capacitores no secundário (do lado de baixa tensão) com modelos “Protegido
com automático”.
2.- Compensação geral (baterias de capacitores)
As instalações que fornecem energia aos receptores que tenham um fator de potência
inferior a 1, podem ser compensadas, porém sem que em nenhum momento a energia
absorvida pela rede poda ser capacitiva.
A bateria de capacitores auto-ajustada é projetada para melhorar o co-seno FI na instalação
e está formada por grupos de capacitores trifásicos de potência, proteções e equipamento de
controle (o regulador) montado logo na frente do painel e à vista. A bateria de capacitores
auto-regulada estão elétrica e mecanicamente lista para ser ligada à rede de alimentação, a
partir do correspondente transformador de intensidade. Os componentes de esta bateria
auto-regulada são da primeira qualidade.
- Relé adaptado para o corte de correntes capacitivas.
- Fusível de alto poder de corte.
- Impedância limitador da intensidade.
- Resistência de descarga rápida (acopladas aos relés).
- Capacitor trifásico de potência.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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- Placa normalizada de conexão para alimentar o circuito de potência.
- Regulador automático de potência reativa, com indicador de quartzo (LCD) que
permite conhecer que grupo está funcionando e o co-seno FI existente na instalação.
- Reatância dos filtros de rechaço para harmônica no caso de ser necessário.
Sistema de regulagem
As baterias equipadas com regulador automático de energia reativa permitem a conexão
gradativa de potencial diferente segundo as necessidades da utilização. Em geral, a relação
de escalonamento dos condensadores de uma bateria automática são basicamente, sistemas:
- Relação 1:1:1: Neste caso todos os escalones são de igual potência. A potência total da
bateria é dividida entre o número de escalones que têm o regulador automático.
Exemplo: Uma bateria de 50 KVAR, relação 1:1:1., com um regulador de 6 degraus está
formada por 5 capacitores de 10 KVAR cada um.
- Relação 1:2:2: Neste caso, a potência dos
capacitores seguintes ao capacitor localizado no
primeiro escalão é dupla. Com este sistema, sempre a
través do regulador automático, os capacitores serão
ligados segundo a necessidade, sem que o primeiro
escalão atue sem necessidade. Desta maneira se evita
desgaste prematuro do primei capacitor.
- Relação 1:2:4: Neste caso a potência do capacitor
que segue ao capacitor localizado no primeiro escalão
é de potência dupla e o terceiro, o quádruplo do
primeiro. Ele trabalha de igual forma que o sistema
anterior pois todos os reguladores estão equipados
microprocessadores e fazem um desgaste
generalizado de todos eles por igual e ao mesmo
tempo.
Ligação
A conexão ou ligação das baterias automáticas é de vital importância para o funcionamento
das mesmas. Os fios de alimentação devem ser ligados aos três terminais de conexão
preparados na bateria e eles deveram ter, no mínimo, um 50% da intensidade nominal do
equipamento.
Condutores
Na tabela se indica a secção recomendada dos condutores ou fios elétricos considerando a
corrente da conexão e as possíveis sobrecargas.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Devido as elevadas correntes geradas é muito importante ter em conta o correto aperto das
conexões e assim evitar aquecimento do local.
Fusíveis
Eles deverão suportar a intensidade de corrente de impacto na conexão dos capacitores e
com um valor que deverá ficar entre 1,5 e 1,8 vezes a intensidade nominal do capacitor.
Nota: Sempre deve ser instalado o transformador de intensidade por encima das baterias
ou entre elas e os equipamento de consumo. Isto é muito importante pois o transformador
de intensidade deve captar os dados indutivos e capacitivos.
3.- Compensação mista
Alguns instalações podem ter uma compensação mista do fator de potência. Isto consiste na
correção do co-seno FI de forma individual em alguns motores e alem disto se pode montar
ou instalar uma bateria auto-ajustada para os restantes receptores. Este método tem a
vantagem de que a bateria corrige também o residual não compensado dos capacitores dos
motores. Alguns exemplos são:
- Instalações de media e alta tensão.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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- Montagens com motores grandes ou muitos motores de pequena potência.
- Usos comuns de prédios, compensando individualmente os elevadores.
- Comunidade de vizinhos.
Vantagens da compensação geral
É o sistema mais utilizado e a vantagem deste sistema é que a ligação de todos os
capacitores é feita num ponto comum e o mais importante, economicamente falando, é
quando há muitos equipamentos ou aparelhos ligados permite ajustar melhor a necessidade
real da montagem na hora de solicitar à empresa de eletricidade a potência (KW).
Desvantagens de compensação geral
A corrente reativa circula pela instalação e as perdas por efeito Joule nos fios elétricos não
são reduzidas.
Vantagens da compensação individual
Este sistema é utilizado quando são ligados poucos aparelhos e permite que a corrente
reativa não circule pela instalação com a conseguinte redução das perdas nos condutores.
Desvantagens de compensação individual
Desde o ponto de vista econômico quando se trata de vários aparelhos é pouco rentável e
somente é feita com motores de uso muito particular, como foi visto com anterioridade
(elevadores, guindastes, bombas de água, etc.). Tecnicamente é difícil obter um co-seno FI
muito próximo à unidade sem aportar energia capacitiva à rede, como assim também, a de:
- Colocar balastro compensado.
- Colocar motores de acordo à máquina e não sobre-dimensionados.
- Não operar varias máquinas com um motor só.
- Não ligar um excesso de carga ao motor.
- Os motores consertados abaixam o co-seno FI.
Si se toma em conta estes detalhes, estaremos logrando um bom co-seno FI.
ILUMINAÇÃO
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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É a técnica da iluminar recintos e a partir deste parte do curso se estudarão os princípios
básicos relativos à técnica da iluminação e que serão considerados desde o ponto de vista
prático, pois é o nosso interesse fundamental poder projetar instalações iluminadas. A
diferença com outras instalações, a iluminação exige conhecimentos elétricos propriamente
específicos e determina a necessidade de considerar as características da visão humana.
A luz
Para nós a luz pode ter dois significados onde ela é considerada como o agente capaz de
excitar nossa visão, enquanto que desde o ponto de vista físico, a luz é uma manifestação da
energia, como a eletricidade, o calor, etc.. Por isto, ela pode ser definida como:
“ Uma radiação eletromagnética de determinada freqüência e velocidade de
propagação é de 300.000 Km/seg.”
Igual que com a eletricidade com a iluminação é imprescindível conhecer certas
magnitudes e unidades fundamentais que permitirão realizar comparações entre diversas
fontes luminosas. Entre elas e por serem indispensáveis para a prática, devem ser
considerados: o fluxo luminoso, a intensidade luminosa e o nível da iluminação.
Fluxo luminoso (F)
É a potência luminosa que emite uma fonte de luz e sua unidade de medição é o lúmen
(lm). Numa fonte de luz toda a energia consumida não é transformada na sua totalidade em
energia luminosa pois grande parte de ela se perde como radiação infravermelha e
ultravioleta e outra parte aquece ao filamento para poder ficar incandescente. Na prática,
para considerar a potência luminosa das lâmpadas, se utiliza a unidade lúmen.
Teoricamente uma fonte de luz deve fornecer 650 lumens por cada watt consumido porém,
lamentavelmente não acontece isto pelos motivos considerados com anteriormente.
Rendimento ou eficácia luminosa (M)
Representa a relação existente entre a energia luminosa obtida (empresada em lumens (lm)
e a energia elétrica consumida (empresada em watts (W). Tenha presente que o rendimento
luminoso diminui rapidamente durante as primeiras 100 horas de funcionamento e depois,
devagar até as 1.000 horas que é considerada como vida útil de uma lâmpada. Por esta
razão, o fabricante da lâmpada deve indicar as características da mesma, fornecendo qual
será o rendimento depois das 100 horas de serviço. Na pagina seguinte se fornece uma
tabela com o rendimento luminoso de algumas lâmpadas incandescentes.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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VALORES ESTATÍSTICOS PARA LÂMPADAS INCANDESCENTES
Potência nominal
(watt)
Fluxo em lúmen
(lm)
Vida útil em
horas
Rendimento
(lm / watt)
15 135 9.0
25 240 2500 9.6
40 400 1500 10.0
60 690 1000 11.5
75 940 1000 12.5
100 1380 750 13.8
150 2280 750 15.2
200 3220 750 16.1
300 5250 750 17.5
500 9500 1000 19.0
750 15300 20.4
1000 21000 21.0
1500 34000 22.6
Intensidade luminosa (I)
É a potência luminosa que emana de uma fonte de luz em uma determinada direção. A
unidade de medição é a Candela (cd), embora também seja utilizada como unidade de
medida, a vela. O fluxo luminoso radiado por um foco não se espalha de forma igual em
todas as direções, ou seja, sua densidade não é constante. Isto se deve a que influi na
distribuição do fluxo o tipo de lâmpada, como o tipo de aparelho elétrico (globo, refletor,
projetor, etc.). A densidade do fluxo luminoso numa determinada direção é a “intensidade
luminosa”.
Nível de iluminação (E)
È chamado assim ao fluxo luminoso incidente sobre uma superfície de 1 metro quadrado.
Sua unidade de medida é o Lux (lx) ou lúmen x m2. O nível de iluminação de uma
superfície representa a relação entre o fluxo luminoso que recebe e a magnitude da
superfície. Se a fonte de luz equipada com uma lâmpada é localizada a uma distancia de um
metro da mesa que tem uma superfície de 1 m2, e fornece um fluxo luminoso de 1 lúmen,
se pode dizer que sobre a mesa há um nível de iluminação igual a 1 Lux. O nível de
iluminação fica empresado pela seguinte fórmula:
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 20
Onde:
E = Nível de iluminação (em Lux).
F = Fluxo luminoso (em lúmen).
D2 = Distância ao quadrado.
Exemplo:
Se sobre uma superfície de 1 m2, localizada a uma distância de um metro da fonte de luz,
incide um fluxo luminoso de 72 lm, qual será o nível da iluminação?
É importante destacar que o nível de iluminação diminui com o quadrado da distância entre
a fonte de luz e o objeto iluminado ou seja, si se duplica a distância, se terá um nível de
iluminação quatro vezes inferior. Isto pode ficar assim:
Este cálculo simples permite apreciar em que proporção diminui o nível de iluminação de
uma certa superfície, assim que aumenta a distância do foco. O nível de iluminação pode
ser medido com um instrumento conhecido como “LUXÏMETRO”. Este instrumento é
uma célula de selênio sensível à luz e a correspondente escala de medição.
TIPOS DE ILUMINAÇÃO
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 21
Uma condição fundamental das fontes de luz estabelece que as mesmas devem utilizar
elementos destinados a impedir a visão direta da lâmpada. Isto significa que quando a fonte
de luz se encontra no campo visual de forma direta, molesta ou deslumbra, atrapalhando a
visão dos objetos iluminados colocados na sua proximidade. Resumindo, a fonte deve estar
montada sempre em aparelhos elétricos destinados a dissimular a luz direta e a controlá-la
de modo que ilumine os objetos de forma correta.
Para lograr uma correta distribuição da luz se usam, segundo o caso, distintos sistemas de
iluminação que podem ser classificados de: iluminação direta, indireta, semidireta, semi-
indireta, difusa, direcional e localizada. Esta classificação se baseia na maneira de espalhar
o fluxo luminoso dirigido em baixo e encima do plano horizontal.
Iluminação direta
Iluminação mediante luminária com uma distribuição da luz para que entre o 90 ao 100 %
do fluxo luminoso emitido atinja de forma direta ao plano que se quer iluminar. Este
sistema é de maior rendimento luminoso pois a absorção de luz produzida pelo teto e as
paredes é mínima. Os aparelhos utilizados são feitos por uma superfície refletora situada
sobre a fonte de luz e que se dirige para abaixo ao fluxo luminoso. É bom destacar que a
iluminação direta produz sombras muito marcadas e da lugar a fortes deslumbramentos,
pois o manancial de luz não fica totalmente coberto.
Iluminação semidireta
Em este sistema a maior parte do fluxo luminoso é dirigido à superfície que deve ser
iluminada (perto de 60 %) e se pode conseguir que a porção de fluxo dirigida para o teto
diminui o contraste dos brilhos e com isto, as sombras e o deslumbramento são pouco
menos marcados que no sistema de iluminação direta.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 22
Iluminação indireta
Iluminação mediante luminárias com uma distribuição luminosa não superior ao 10 % do
fluxo luminoso emitido e que atinge o plano de trabalho de forma direta. Isto determina que
a maior parte do fluxo luminoso incidente sobre a superfície ou plano de trabalho seja o
refletido pelo teto.
Iluminação semi-indireta
Em este tipo de iluminação a maior parte do fluxo luminoso emitido pela lâmpada se dirige
para o teto, enquanto que uma pequena quantidade é dirigida na superfície de trabalho. Isto
permite conseguir uma iluminação sem deslumbramento e com sombras suaves
proporcionando uma ambiente agradável.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 23
Iluminação difusa
Iluminação mediante luminárias e na qual o fluxo luminoso se espalha de forma uniforme
para cima e para abaixo do plano horizontal, obtendo-se um efeito agradável ao olhos.
Iluminação direcional
Iluminação na qual a luz que atinge ao plano de trabalho ou
objeto incide de forma angular desde uma determinada
direção. É o que acontece com os focos da vitrina que se
mostra na figura, donde se trata de destacar, sapatos, roupa,
jóias, etc.
Iluminação localizada
Iluminação projetada para aumentar a luminosidade em
certas áreas específicas, como por exemplo, onde se realiza
um trabalho, como é o caso de prateleiras, balcões, etc.
.
Regras básicas da iluminação
Iluminação de vitrinas com lâmpadas incandescentes.
Iluminação de ropeiro com lâmpadas incandescentes.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 24
a) Para determinar a potência elétrica necessária para instalar a iluminação de locais
comerciais e industriais, se deverá ter em conta o nível de iluminação necessário, o tipo de
fonte luminosa que será utilizada e a área do local a ser iluminado.
b) O nível de iluminação mínimo, segundo o tipo de local e a tarefa que em ele será
desenvolvido, se determinará de acordo com a seguinte tabela.
NÍVEL MÍNIMO PARA ILUMINAÇÃO DE LOCAIS
COMERCIAIS E INDUSTRIAIS
Tipo de Local Nível de Iluminação
Lux
Auditórios 300
Cassinos, Restaurantes 150
Oficinas de Conserto 200
Salas de Vendas 300
Oficinas 400
Bancos 500
Bodegas 150
Corredores 50
Naves de Máquinas Ferramentas 300
Fábricas 300
Salas de trabalho com iluminação
suplementaria em cada ponto
150
Gráficas 500
Laboratórios 500
Laboratórios de Instrumentos 700
Bibliotecas Públicas 400
Vestuários de Industrias 100
Salas de desenho profissional 600
Estes níveis de iluminação são valores adotados, considerando as tarefas visuais mais
freqüentes e representativas. Para tarefas não consideradas e que possam ser assimiladas às
indicadas na tabela, se adotará aquele valor correspondente à tarefa mais semelhante.
c) Considerando o tipo de fonte se determinará a potência pela unidade de superfície.
POTÊNCIA MEDIA POR UNIDADE DE SUPERFÍCIE
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 25
Nível de
iluminação
necessário
(Lux)
Fluorescente
ou mercúrio
direta
(W/m)
Fluorescente
com difusor
(W/m)
Módulo fluorescente
em tetos metálicos
modulares (W/m)
Incandescente
Direta
(Wm )
Indireta
(Wm )
50 2.5 3 5 7 15
100 5 7 9 12 30
150 10 12 13 18 45
200 12 15 17 25 60
250 15 18 21 30 75
300 18 22 26 35 90
350 22 27 30 42 110
400 25 30 34 48 125
450 28 33 38 55 -
500 30 37 43 60 -
550 35 40 47 66 -
600 37 44 51 71 -
650 40 48 55 71 -
700 43 52 60 85 -
750 47 55 64 90 -
800 50 58 68 95 -
Nota: Nas potências indicadas estão incluídas as dos acessórios das lâmpadas de descarga.
Se considera nestes casos que o fator de potência é 0,9.
d) A potência total obtida dos parágrafos precedentes, será dividida pela quantidade de
centros necessários para ser distribuídos convenientemente sobre o área considerada, se
obtenha uma iluminação razoável e uniforme.
e) Para iluminar vitrinas comerciais correspondentes a locais localizados em ruas do centro
da cidade, se deve considerar uma potência de 400 W por metro lineal de vitrina. Para
outros locais localizados em ruas secundarias, uma potência de 200 W por metro lineal de
vitrina. Para outros casos, por exemplo locais comerciais em bairros, se considerará 100 W
por metro lineal de vitrina. O comprimento se medirá ao longo do rodapé da vitrina.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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NÍVEL MÍNIMO DE ILUMINAÇÃO DE LOCAIS ASSISTENCIAIS E
EDUCACIONAIS
Tipo de Recinto Nível de Iluminação (Lux)
Oficinas
Salas de Espera
Corredores
Cozinhas
400
150
100
300
Policlínicos
Salas de Cirurgia menor
Quirófanos
Salas de Pacientes
300
500
500
100
Aulas de Escolas
Aulas de Ensino Básico
Aulas de Ensino Médio
Aulas de Universidades
Aulas de Desenho
Salas de Professores
Bibliotecas
Ginásios
150
200
250
300
600
400
400
200
Instalações especiais
As instalações para iluminação de piscinas, espelhos de água e similares serão ligados a
tensões não superiores a 24 V. No caso de que a tensão de 24 V ou inferior seja obtida
mediante transformadores, eles terão uma potência máxima de 5 KVA e serão do tipo duplo
isolamento. Se não for possível cumprir o anterior se deverá proteger aos circuitos de
alimentação da iluminação de piscinas ou similares mediante interruptores diferenciais não
superior aos 5 mA, ou protetores de tensão com tensão de operação não superior aos 24 V.
Recintos esportivos
Tanto os locais esportivos ao ar livre como em recintos sob o teto se deverá fazer um
projeto da iluminação para cada caso.
Banheiros públicos
Ou similares são considerados como recintos molhados e os aparelhos que em eles sejam
instalados deverão ser blindados ou seja a prova da umidade. Os controles dos aparelhos
elétricos de estes locais deverão estar ao alcance do público. Todos os circuitos dos recintos
que sejam classificados como úmidos deverão ser protegidos mediante protetores
diferenciais de alta sensibilidade.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 27
FONTES DE LUZ ARTIFICIAIS
Antes de proceder à descrição dos tipos de
lâmpadas mais utilizadas é preciso ter presente
que consideramos como fonte de luz ao
dispositivo capaz de ceder energia em forma de
radiações eletromagnéticas, do comprimento da
onda compreendida dentro do espectro visível.
Como é sabido, a energia elétrica é o meio mais
difundido para produzir luz. Hoje em dia, a
energia elétrica se transforma em luz por
distintos métodos, sendo que os dois más
usados são os de incandescência e os de
descarga elétrica. Ao primeiro grupo pertencem,
por exemplo, as lâmpadas incandescentes e
halógenas e ao segundo grupo, as lâmpadas
fluorescentes, de vapor de mercúrio e de néon.
Lâmpadas incandescentes
São utilizadas principalmente para a iluminação interior (casas, oficinas, etc) e suas
principais vantagens são a facilidade de utilização e seu baixo custo. Além disto, ocupam
pouco espaço e não tem limitações no que se refere a sua posição de montagem. Contudo,
sua eficiência é pobre comparada com
outros tipos de lâmpadas, devido a que a
maior parte da energia elétrica recebida é
convertida em calor. As lâmpadas
incandescentes se baseiam na
propriedade que tem alguns materiais de
emitir luz quando aumenta sua
temperatura interna. Independentemente
de sua forma ou tamanho, todas as
lâmpadas incandescentes incorporam
uma ampola de vidro e um filamento
espiral de tungstênio. Quando circula
corrente a través do filamento, ele se
aquece até seu ponto de incandescência
(entre 2.500 e 3.000º.C), emitindo luz.
Com a finalidade de prolongar a vida útil
do filamento, na ampola se realiza um
vácuo, depois se enche com um gás
inerte (argônio, criptônio, etc.), antes de
que ela seja fechada. As ampolas ou
bulbos se fabricam com uma grande
variedade de formas y estilos.
LÂMPADAS
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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As lâmpadas incandescentes podem ser classificadas
dependendo da sua aplicação. As mais comuns são as de
serviço geral, desenhadas para operar com 220 V e
outras para propósitos especiais, como as de três
intensidades, as de destelho, as halógenas, os tubos para
iluminação de vitrinas, os refletores, os projetores, etc.
As lâmpadas de três intensidades utilizam dois
filamentos separados, e permite produzir três fluxos
luminosos distintos (50 W, 100 W e 150 W).
As lâmpadas de destelho, por sua parte, utilizam
uma ampola com oxigênio puro e finas tiras de
magnésio ou alumínio no seu interior. Ao circular
corrente a través do filamento, este se queima
quase instantaneamente, produzindo uma chispa
que ao atuar com o magnésio ou alumínio, gera a
emissão de um destelho de luz potente, pero muito
breve. Sua principal aplicação é a fotografia.
Lâmpadas halógenas
A alta temperatura do filamento das lâmpadas incandescentes normais provoca a
evaporação de partículas de tungstênio e da condensação posterior das mesmas na parede
interna da ampola, com o conseguinte enegrecimento da mesma. Para poder evitar isto se
adiciona ao gás normal que se encontra no interior da lâmpada um elemento químico da
família dos alógenos (por exemplo, iodo, cloro, bromo), gerando um ciclo de regeneração
que evita a perda de luminosidade da lâmpada.
Em estas lâmpadas halógenas, a temperatura da ampola é o suficientemente alta como para
que não produzir condensação. O tungstênio que se evapora do filamento se combina com o
alógeno e se forma um composto gasoso de alógeno e tungstênio. Quando este gás se
aproxima ao filamento incandescente se descompõe, pela alta temperatura, em tungstênio,
que volta a se depositar no filamento. O alógeno inicia o ciclo de regeneração. O invólucro
das lâmpadas halógenas é feito com cristal de quartzo para permitir as altas temperaturas
que alógeno necessita.
Como a temperatura da ampola deve ser alta, as lâmpadas halógenas são muito mais
pequenas que as lâmpadas incandescentes normais. Se utilizam principalmente na
iluminação de projeção, em projetores de cinema, nos faróis de carros e outras aplicações
que necessitam alto nível de luz. São mais eficientes que as lâmpadas incandescentes
convencionais, ocupam menos espaço e têm uma maior vida útil,embora sejam mais caras e
necessitam transformadores para funcionar.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 29
As lâmpadas halógenas são fabricadas em potências de até 2.000 W e têm duas versões
básicas: de baixa e de alta voltagem.
As primeiras trabalham com tensões de 6, 12 ou 24 V. Por esta razão necessitam de um
transformador para sua conexão com a rede de energia elétrica domiciliaria de 220 V.
As lâmpadas de alta voltagem podem ser ligadas diretamente à rede de 220 V.
A tabela seguinte compara as principais características de alguns voltagens comuns de
lâmpadas halógenas.
As lâmpadas de baixa voltagem se empregam com ou sem refletores e permitem realçar
moradas, vitrinas, exposições , etc., assim como para trabalhos de precisão e são fornecidas
nas potências de 15, 20, 25 e 50 W. As lâmpadas de alta voltagem, ou seja de 220 V, por
sua parte, são oferecidas em potências desde 75 até 2000 W ou mais e se utilizam com
projetores para a iluminação de monumentos, campos esportivos, cenas cinematográficas
ou de televisão e toda outra aplicação que requer alto nível de iluminação. A seguir se
mostram duas formas típicas de conectar lâmpadas halógenas de baixa voltagem. A
configuração em anéis é a mais simples, porém com freqüência se opta pela disposição em
estrela, para poder reduzir as perdas na linha e se melhora a eficiência luminosa.
Características de lâmpadas halógenas
Potencia (W)
50
100
150
250
500
1000
1500
2000
Fluxo (lm)
850
2000
2500
4200
9500
22000
33000
44000
Voltagem (V)
12
24
220
220
220
220
220
220
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 30
Lâmpadas fluorescentes
Sem dúvida nenhuma elas são as mais utilizadas no conjunto de lâmpadas de descarga
gasosa e têm eletrodos desenhados para ser aquecidos antes de serem ligadas e por isto o
seu nome é de “lâmpadas fluorescentes”. Se utilizam principalmente na iluminação de
oficinas, lojas, industrias, etc., assim como algumas aplicações espaciais em hotéis, centros
comerciais, hospitais, etc. e são mais eficientes que as lâmpadas incandescentes e não tem
restrição em quanto à posição de montagem para sua operação. Contudo, necessitam
dispositivos auxiliares para serem ligadas, são mais caras e necessitam de maior espaço
para sua instalação.Independentemente da sua tecnologia, a função primária de uma
lâmpada é iluminar.
Uma boa iluminação é importante em muitos sentidos. Por exemplo, contribui ao conforto
pessoal, reduz a fadiga, melhora a eficiência e permite criar diferentes ambientes em um
mesmo local interior Além disto, gera um sentido de segurança, previne acidentes
freqüentemente causados por uma visibilidade deficiente e serve para atrair a atenção até
um objeto ou um sitio definido. As lâmpadas fluorescentes geram energia luminosa como
resultado da passagem de uma corrente a través de um gás. Geralmente é construída por um
tubo de vidro cilíndrico, que contêm no seu interior uma pequena quantidade de mercúrio e
de gás inerte que pode ser o argônio ou criptônio ou uma mistura de argônio e néon. As
paredes internas do tubo estão cobertas de pó de fósforo e em cada um de seus extremos
um pequeno filamento chamado cátodo. Na seguinte figura se ilustra o principio de
funcionamento de uma lâmpada fluorescente.
Tubo cheio
de argônio e
vapor de
mercúrio
Parede interna
com material
fluorescente
Conetores
do tubo
Base Mercúrio Cátodo
Estrutura interna de uma lâmpada fluorescente
Cristais de
fósforo Eletrón
Luz
visível Radiação
ultravioleta
Eletrodo Átomo de mercúrio
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 31
Ao fluir uma corrente elétrica a través da mistura de gás contida no interior do tubo, se
excitam os átomos de mercúrio, liberando energia luminosa na forma de radiação
ultravioleta. Ela não é visível ao olho humano, porém quando incide sobre a superfície de
fósforo provoca o brilho dele e emite uma luz visível ao ser humano. O tipo de luz emitida
por uma lâmpada fluorescente depende das características físicas e químicas da mistura de
fósforo utilizada para cobrir a parede interna do tubo.
As principais cores das lâmpadas fluorescentes são o branco frio (CW), o branco frio de
luxo (DCW), o branco cálido de luxo (DWW), o branco (W) e a luz-do-dia (D). As
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 32
diferenças entre um e outro tipo fica na proporção de vermelho e azul presente na luz
emitida por cada lâmpada. A variedade “cálida”, por exemplo, enfatiza o vermelho e o
amarelo (similar às lâmpadas incandescentes), em quanto que a variedade “fria” enfatiza no
azul (similar à luz exterior natural). A lâmpada da cor branca fria (cool white) proporciona
um efeito de iluminação natural e é altamente eficiente. Por isto ela é utilizada em oficinas,
fábricas, escolas, salas de desenho, banheiros, locais comerciais e outras áreas onde seja
necessário gerar uma atmosfera de trabalho psicologicamente fria.
A lâmpada da cor branca de luxo (de luxe cool white) é da mesma aplicação geral da de
cor branca fria, porém ela é menos eficiente. Se caracteriza por ter mais vermelho, com o
qual se enfatiza a cor de rosa da pele e favorece, assim, a aparência das pessoas. Também é
muito utilizada nas prateleiras de alimentos devido a que enfatizam a aparência dos
vegetais verdes, a carne moída, etc.
A lâmpada da cor cálida (warm white) proporciona uma iluminação muito similar às das
lâmpadas incandescentes e se utiliza quando se deseja obter uma atmosfera social cálida.
Proporcionam uma aparência aceitável à pessoas, porem destacam as peles da cor amarela.
Ademais enfatizam os terminais de cor amarelo, laranja e canela. Proporciona uma
aparência brilhante ao vermelho e faz mais cálidos o azul e proporcionam um tono branco
ou cinza amarelo às superfícies neutras.
A lâmpada da cor branca cálida de luxo (DWW: Deluxe Warm White) favorece mais o
espectro geral das pessoas que as da cor branca cálida e dão uma cor vermelha ou
bronzeado à pele, porém é, aproximadamente, um 25 % menos eficiente. Se recomenda
para aplicação doméstica ou em ambiente social, para uso comercial onde se consideram
importantes os efeitos de aparência das pessoas e a mercancia.
A lâmpada da cor branca (white) é usada em aplicações gerais de iluminação em oficinas,
escolas, armazéns e casas onde não seja crítica uma atmosfera de trabalho fria ou uma
atmosfera social cálida. Destaca o amarelo, verde e laranja. Contudo, ela é muito rara de ser
utilizada na maioria das aplicações práticas.
A lâmpada luz-do-dia (daylight) produze o mais claro de todas as cores das lâmpadas
fluorescentes. É utilizada em áreas industriais e de trabalho onde se prefere a cor azul
associada com a luz de dia real. Também é utilizada em vitrinas e stands. Por essa razão
não deve se utilizada em áreas onde se realizem tarefas de seleção de cores.
O tipo branco depende dos efeitos desejados. A expressão “de luxo”, utiliza uma segunda
capa de fósforo e produz uma maior quantidade de vermelho, com o qual as cores parecem
mais naturais, mais isto sacrifica à eficiência.
Também existem lâmpadas fluorescentes de cor, utilizadas para conseguir efeitos especiais
em espetáculos, avisos, etc. e se caracterizam por sua alta eficiência. Uma lâmpada
fluorescente verde, por exemplo, produz cem vezes mais luz verde por watt que uma
lâmpada incandescente da mesma cor.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
EDUBRAS Página 33
Lâmpada de mercúrio
É utilizada para produzir grandes quantidades de luz,
como para iluminar ruas, pontes, parques e outros
locais e consta de dois corpos: um exterior e outro
interior. Este último, denominada tubo de arco, é
geralmente de quartzo e contêm no seu interior gás
argônio e uma pequena quantidade de mercúrio.
Também recebe ao eletrodo de ignição e os eletrodos
principais.
Ao aplicar uma voltagem à lâmpada, se produz um
pequeno arco voltaico a través do argônio que aquece
ao mercúrio e ele começa a se vaporizar
gradativamente. Após alguns segundos, o mercúrio
vira vapor e o arco se propaga ao longo de todo o
tubo, permitindo que a lâmpada fique com seu
máximo brilho.
Para poder ligar todas as lâmpadas de mercúrio e
do mesmo jeito que com as fluorescentes, é
necessário um balastro (ballast) adequado ao tipo
de lâmpada e à voltagem do circuito. A voltagem
do balastro se aplica entre o eletrodo principal
inferior e o eletrodo de ignição, produzindo uma
descarga elétrica (arco voltaico) que aquece o
mercúrio, provocando sua vaporização e permite o
fluxo de uma alta corrente entre os eletrodos
principais. Este efeito é chamado de “descarga de
alta intensidade (HID)” e é utilizado nas
lâmpadas halógenas e as de sódio,
Também. As lâmpadas de
mercúrio são fornecidas entre 50
e 3.000 W, sendo que as mais
comuns são as de 175 e 400 W.
O tamanho do bulbo muda de
acordo com a voltagem da
lâmpada. A figura seguinte
mostra varias formas, sendo os
más populares os bulbos tipo “R”
(refletores). A vida de una
lâmpada de mercúrio é muito
longa, sendo superior às 24.000
horas (quase três anos de uso
continuo) para potências por cima dos 100 W e entre 16.000 a 18.000 horas nos tamanhos
Bulbo
exterior
Eletrodos
principais
Tubo
de
arco
Eletrodo de
ignição tipo
resistivo Base
roscada
Formas comuns de lâmpadas de mercúrio
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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mais pequenos. A eficiência em lumens por watt da lâmpada de mercúrio é muito superior à
da lâmpada incandescente e similar à lâmpada fluorescente. Contudo ela é muito superior à
lâmpada de descarga de alta intensidade, como a de sódio. Elas serão estudadas mais na
frente e estão substituindo, devagar, às lâmpadas de mercúrio nas novas montagens
elétricas. A seguinte tabela compara as características de estes três tipos de lâmpadas.
Características de lâmpadas HID
Parámetro Mercúrio Halógena Sodio
Vida (h)
Eficiencia
(lm/W)
Cor da luz
Costo da lâmpada
Costo del consumo
24.000
55
Bom
Baixo
Alto
20.000
85
Bom com
enfasis no
verde e o
amarelo
Medio
Medio
24.000
125
Amarelo,
laranja
Alto
Baixo
Lâmpadas alógena metálica
Fora introduzida no mercado em 1964 e é muito similar em aparência à lâmpada de
mercúrio e trabalha sob o mesmo principio. Contudo, o tubo de arco, somado ao gás
argônio e ao mercúrio, contêm outros ingredientes tais como iodato de sódio, iodato de
tálio, iodato de índio ou iodato de escândio. Isto permite uma muito alta eficiência, da
ordem dos 80 aos 100 lumens por watt. Além disto, é necessário ballast especiais.
Existem vários tipos de lâmpadas halógenas metálicas. Alguns têm um bulbo limpo e
produz uma luz similar à das lâmpadas fluorescentes de cor branco frio e outras têm uma
camada de fósforo no seu interior e produz uma luz similar á da lâmpada fluorescente da
cor branca. Elas são vendidas em três faixas de potência: 175 W, 250 W, 400 W, 1.000 W e
1.500 W. Sua vida útil é muito inferior ás das lâmpadas de mercúrio, ou seja de 20.000
horas para às de 400 W e de 10.000 horas para ás de 1.000 W, além de serem muito caras.
No obstante, a geração de lumens por watt de una lâmpada alógena metálica é
aproximadamente 60 % superior ao da lâmpada de mercúrio e sua luz pode ser dirigida
facilmente para um área relativamente pequena com ajuda de refletores. Isto não é possível
com lâmpadas de mercúrio devido a que elas apresentam uma fonte de luz de considerável
área ao refletor, impedindo a produção de feixes de luz estreitos.
Lâmpadas de vapor de sódio
As lâmpadas de sódio, introduzidas no 1965, utilizam um tubo de arco feito de um material
cerâmico transparente especial, que funciona com alta temperatura (uns 1.300º C) e contêm
sódio, misturado com xénon e mercúrio. Elas são as mais utilizadas e conhecidas como
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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lâmpadas de alta pressão e com uma luz da cor laranja e vermelha, similar à luz
fluorescente branca cálida. As lâmpadas com sódio, somente produzem luz amarelenta.
A lâmpada de sódio necessita um balastro especial e são vendidas nas potências de 50 até
1.000 W. Sua saída é a mais alta de todas as fontes de luz elétrica conhecidas: 8 a 140
lumens por watt, quase o dobro das lâmpadas fluorescentes ou de mercúrio e até cinco
vezes a da lâmpada incandescente de 500 W. Sua vida media é de 24.000 horas.
Lâmpadas eletroluminescentes
As lâmpadas eletroluminescentes estão formadas por dois eletrodos encerrados numa
ampola de vidro com gás inerte, geralmente o argônio ou néon. Quando se aplica una
voltagem apropriada aos eletrodos, o gás se ioniza e libera energia na forma de luz visível.
Um tipo especial de lâmpada luminescente é o cartaz de néon, feito de tubo de vidro cheio
de néon e um eletrodo em cada extremo.
Entre mais comprido seja o tubo, mais alta tem que ser a voltagem utilizada entre os
eletrodos para ionizar suficientemente ao gás. A alta voltagem necessária para ionizar ao
gás dentro de um tubo de néon, é fornecido geralmente por um transformador elevador e
pode atingir os 10 KV, até. Podem ser obtidas luzes de diferente cor usando argônio, hélio
ou uma mistura de todos estes gases. Também se podem obter diferentes cores utilizando
tubos de vidro pintados na parede interna ou na externa.
Luminárias
As fontes luminosas estudadas com anterioridade
são geralmente associadas com aparelhos de
iluminação chamados “luminárias”. Elas servem
para dirigir, filtrar, transformar e controlar a luz
emitida pelas lâmpadas. As luminárias com-
preendem todos os elementos necessários para
fixar e proteger mecanicamente as lâmpadas e
para receber ao circuito de alimentação. Na figura
ao lado se mostram alguns tipos de luminárias.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Dependendo da forma da distribuição do feixe da luz, a luminária pode ser de dois tipos:
refletor ou difusor. Os refletores são superfícies polidas de alumínio, de vidro, etc. e se
utilizam para concentrar a luz emitida pela lâmpada num feixe comprido ou fino. O difusor
é uma ampola de vidro ou de plástico, com diferente tipo de acabamento e utilizado,
basicamente, para atenuar o efeito deslumbrante da fonte luminosa. O rendimento do
refletor (relação entre o fluxo luminoso emitido pela lâmpada e o fluxo utilizável) é de 70
ao 80 % e no difusor, de 50 ao 80%.
Exercícios:
1) Sobre uma superfície de 1 m2
incide um fluxo luminoso de 85 lumens. Qual será o
nível de iluminação?
a) Para una distância de 1 m.
b) Para una distância de 2 m.
c) Para una distância de 4 m.
Dados:
F= 85 lm
d2
= 1 m
E = ?
2) Qual é o fluxo luminoso e o rendimento de uma lâmpada de 75 W de potência?
Resposta: Veja a tabela de valores estatísticos para lâmpada incandescente de 75 W.
Fluxo luminoso = 940 lm.
Rendimento = 12,5 lm x watt.
3) Se uma lâmpada produz um nível de iluminação de 100 lx e a distância entre a fonte
de luz e a superfície é de 2 metros. Que potência aproximada tem a lâmpada?
Dados:
E = 100 lx
d2
= 2 m.
F = ?
F 85 85 85
E = -------- = -------- = --------- = --------- = 85 LUX
d2 1
2 1 x 1 1
F 85 85 85
E = -------- = -------- = --------- = --------- = 21, 25 LUX
d2 2
2 2 x 2 4
F 85 85 85
E = -------- = -------- = --------- = --------- = 5, 31 LUX
d2 4
2 4 x 4 16
F
E = ----- ; despejando a fórmula temos que.
d2
F = E x d2 = 100 x 2
2 = 100 x 4 = 400 lm.
Por isto, a potencia da lámpada é de 40 W.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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PRÁTICA
INSTALAÇÕES
ELÉTRICAS
6
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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CONEXÃO DE LÂMPADAS EM SÉRIE
Medições num circuito série
1.- Com o ohmímetro na escala X1 medir a:
a) Rt do circuito:.........................................................................................................
b) Resistência de L1:....................................................................................................
c) Resistência de L2:....................................................................................................
d) Resistência de L3:....................................................................................................
e) Resistência de L4:....................................................................................................
Nota: A Rt é igual à suma das resistências parciais:
2.- Alimentar o circuito com 220 V entre os pontos 1 e 2.
3.- Tomar leitura com o voltímetro:..................................................................................
4.- Tomar leitura com o amperímetro:..............................................................................
5.- Calcular a potência (P = V x I = watts):.................................................................
6.- Com o tester como voltímetro na escala de 250 VAC, medir:
a) Queda de tensão em L1:.............................................................................................
b) Queda de tensão em L2:.............................................................................................
c) Queda de tensão em L3:.............................................................................................
d) Queda de tensão em L4:.............................................................................................
e) Tensão total:.............................................................................................................
7.- Desligar a L4 e indicar o efeito visual, indicando por que ocorre:
.............................................................................................................................................
Nota: A resistência do filamento de uma lâmpada aumenta 13,4 vezes ao ser ligada.
1
V A L1 L2 L3 L4
2
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CONEXÃO DE LÂMPADAS EM PARALELO
Medições no circuito paralelo:
1.- Com o ohmímetro na escala X1 medir:
a) Rt do circuito:........................................................................................................
b) Resistência de L1:...................................................................................................
c) Resistência de L2:...................................................................................................
d) Resistência de L3:...................................................................................................
e) Resistência de L4:...................................................................................................
Nota: A Rt é inferior do que a mais pequena das resistências parciais.
2.-Alimentar o circuito com 220 V entre os pontos 1 e 2.
3.-Tomar leitura com o voltímetro:.................................................................................
4.-Tomar leitura com o amperímetro:.............................................................................
5.-Calcular a potência do circuito:............................................................................
6.-Com o tester como voltímetro na escala de 250 VAC medir:
a) Queda de tensão em L1:............................................................................................
b) Queda de tensão em L2:............................................................................................
c) Queda de tensão em L3:............................................................................................
d) Queda de tensão em L4:............................................................................................
e) Tensão total:.............................................................................................................
7.-Desligar a L4 e indicar o efeito visual, indicando por que ocorre:
...................................................................................................................................................
8.-Desligue as lâmpadas de a uma e observe a leitura do amperímetro:
1
V A L1 L2 L3 L4
2
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Leitura do amperímetro
a) L1 desligada:..................................................................................................
b) L2 desligada:..................................................................................................
c) L3 desligada:..................................................................................................
d) L4 desligada:..................................................................................................
e) Todas desligadas:...........................................................................................
CONEXÃO DE LÂMPADAS EM SÉRIE - PARALELO
Medições no circuito misto:
1.-Com o ohmímetro na escala X1 medir a:
a) Rt do circuito:...................................................................................................
b) Resistência de L1:..............................................................................................
c) Resistência de L2:..............................................................................................
d) Resistência de L3:..............................................................................................
e) Resistência de L4:..............................................................................................
2.-Alimentar o circuito com 220 VAC entre os pontos 1 e 2.
3.-Tomar leitura do voltímetro:............................................................................
4.-Tomar leitura do amperímetro:........................................................................
5.-Calcular a potência total do circuito:...............................................................
6.-Com o tester como voltímetro na escala de 250 VAC medir:
a) Queda de tensão em L1:........................................................................................
b) Queda de tensão em L2:........................................................................................
c) Queda de tensão em L3:........................................................................................
1
V A L1 L2 L3 L4
2
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d) Queda de tensão em L4:........................................................................................
e) Tensão total:........................................................................................................
7.-Desligar L1 e indicar o efeito visual, indicando por que ocorre:
..............................................................................................................................
8.-Desligar as lâmpadas de a uma e observe a leitura do amperímetro:
Leitura do amperímetro
a) L1 desligada:.................................................................................................
b) L2 desligada:.................................................................................................
c) L3 desligada:.................................................................................................
d) L4 desligada:.................................................................................................
e) Todas desligadas:..........................................................................................
APARELHOS ELÉTRICOS
Se define como aparelho a todo elemento de uma instalação elétrica destinado a controlar a
passagem de energia elétrica. Se podem citar os seguintes exemplos:
a) Interruptores.
b) Relés.
c) Tomadas.
d) Disjuntores.
e) Etc.
Os parâmetro mais importantes de considerar para selecionar um aparelho elétrico são:
a) A tensão com que deverá funcionar.
b) A intensidade da corrente deverá suportar.
O material que faz o contacto e a rapidez com que é ligado e desligado é clave para
determinar a qualidade do componente elétrico. Outro aspecto importante a observar é sua
resistência mecânica, relacionada com a vida útil. Como último aspecto, porém não menos
importante, deve ser verificada a estética do aparelho para não estragar o estilo
arquitetônico do local. Os aparelhos elétricos se classificam da seguinte forma:
1.-Aparelhos de controle
Sua função é controlar as condições de um determinado circuito e pertencem a esta
classificação os seguintes aparelhos:
a) Interruptor.
b) Botão.
c) Atenuador (Dimmer).
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d) Relé.
e) Limitador.
a) Interruptor: é o
aparelho que serve para
fechar ou abrir circuitos.
Pode ser do tipo embutido
ou externo. Nas lojas se
encontram para um, dois
ou três efeitos, com a
denominação de 9/12,
9/15 e 9/32 respectivamente. Além disto, o interruptor de combinação se designa como
9/24.
b) Botão: é um tipo de interruptor que fica fechado ou aberto enquanto é mantida uma
pressão sobre ele. Na prática encontramos dos tipos de botões:
- N.A. = Fica abrindo o circuito de forma permanente.
- N.C. = Abre o circuito quando é pressionado.
c) Atenuador: trabalha com um circuito eletrônico de regulação de tensão e devido a seu
principio de funcionamento, pode regular a luminosidade de uma lâmpada incandescente de
forma gradativa até atingir a iluminação desejada. Pode ser do tipo esterno ou interno ou
de embutir. Sua montagem é muito fácil, pois somente é necessário trocar o interruptor
convencional na linha que fornece a energia (fase).
PULSADOR NORMALMENTE ABERTO (NA – NO)
PULSADOR NORMALMENTE FECHADO
(NC –NC)
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Esquema prático de um atenuador
Esquema unilinhal
d) Relé de controle: é um interruptor de acionamento eletromagnético que está constituído
por um sistema de atuação e um ou mais interruptores. Existe uma grande variedade de
relés na praça e sua aquisição é determinada pela tensão de trabalho de sua bobina e pela I.
de corrente máxima que permitem seus contactos de conexão e desconexão. As bobinas
apresentam desenhos para voltagens distintos, segundo as condições em que será instalado
o relé. Respeito dos contactos, geralmente são múltiplos para realizar manobras distintas
com o mesmo relé.
e) Relé de tempo (temporizador): o relé temporizador abre ou fecha seus contactos depois
de um certo tempo (normalmente regulado dentro de certos limites pelo operador) de
acionado seu circuito. O temporizador pode utilizar diferentes sistemas para conseguir o
Dimmers DORMITORIO
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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tempo desejado, por exemplo, mecânicos de relógios, com motores sincrônicos e com
sistemas eletrônicos, sendo estes últimos os mais utilizados. Os relés temporizados se
classificam em dois grupos que são :
-Temporizador simples.
-Temporizado intermitente ou cíclico.
Temporizador simples: o contacto fecha ou abre depois do tempo de regulação
determinado pelo operador e assim permanece. Na prática existem temporizadores de
conexão e de desconexão.
No temporizador de conexão, o contacto fecha depois de ficar um tempo energizado e
assim permanece em quanto se mantenha ligado.
No temporizador de desconexão, o contacto abre depois de um tempo ficar energizado e
permanece assim em quanto se mantenha ligado.
No temporizador intermitente ou cíclico o contacto fecha ou abre permanentemente em
quanto fica energizado. O tempo que dura o fechamento e apertura dos contactos está
determinado pela regulação dada pelo operador.
2.- Aparelhos de conexão
Efetuam a união dos aparelhos ou receptores da energia elétrica com as linhas de
alimentação. Pertencem a esta classificação os seguintes aparelhos:
TEMPORIZADOR DE
CONEXÃO (DELAY ON)
TEMPORIZADOR DE
CONEXÃO (DELAY OFF)
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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a) Tomada fêmea.
b) Tomadas macho.
c) Porta lâmpadas. d) Base para tubo fluorescente.
e) Etc.
a)Tomada fêmea: é o ponto desde onde se toma a energia para alimentar aparelhos ou
receptores portáteis e está constituído por dois ou três terminais metálicos, onde se ligam as
linhas de alimentação e um suporte isolado. Há para instalações embutidas, externas e
móveis sendo estes últimos utilizados para construir extensões ou alargadores.
O parâmetro mais importante de considerar no momento da eleição destes componentes, é
sua capacidade da amperagem e da voltagem nominal.
b) Tomada macho: é o meio pelo qual o fio elétrico ou linha de alimentação de um
aparelho pode ser ligado à rede da energia elétrica. Se fabricam com dois ou três pinos num
suporte plástico e permite seu manuseio sem problema de segurança para o usuário. Ao
selecionar um deles se deve considerar os mesmos parâmetros da tomada fêmea.
c) Porta lâmpada: é o suporte e o meio de conexão da lâmpada com a rede de energia e
está formado por uma bucha roscada que serve de sujeição da mesma e tem um contacto
que une os extremos do filamento. O extremo da bucha está isolado do segundo contacto
que une o outro extremo do filamento, quando a lâmpada está roscada. Na praça se podem
encontrar como base inclinada, base reta e porta lâmpadas volante.
3.-Aparatos de proteção
São dispositivos encarregados de desligar um sistema, circuito ou aparelho, quando em eles
se alteram as condições normais de funcionamento. Os mais utilizados são:
a) Os disjuntores.
b) Os diferenciais.
INSTALAÇÃO DE UM CENTRO COM COMANDO DE CRUZAMENTO
Ás vezes é necessário ou simplesmente cômodo poder controlar a iluminação de qualquer
aparelho elétrico desde pontos diferentes da habitação de uma casa. No caso de um cômodo
suponha que se deseja controlar a luz desde qualquer dos dois extremos da cabeceira da
cama e também desde a porta de entrada (veja a figura). Isto só será possível entendendo o
que é um comando de cruzamento.
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
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Um comando de cruzamento está formado por:
a) Fonte de energia.
b) Condutores.
c) Interruptor de combinação.
d) Interruptor de cruzamento ou de dupla combinação.
e) Um ou mais pontos de consumo.
A finalidade deste circuito é a de comandar um ou mais pontos de consumo desde três ou
mais pontos. Para lograr isto se necessita um interruptor de cruzamento ou de dupla
combinação, o qual tem como característica principal, possuir um botão a través da qual se
controlam os contactos, que se cruzam, quando o botão é atuado.
Primeira posição do interruptor
Segunda posição do interruptor
Esquema prático do comando de uma lâmpada desde três pontos distintos
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Esquema prático do comando de uma lâmpada desde quatro pontos diferentes
Esquema unilinhal
Esquema de montagem
CORREDOR
Portalâmpada
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Ordem de operações para sua execução:
a) Interpretar o esquema elétrico.
b) Passar condutores pelo conduite.
c) Executar uniões elétricas.
d) Isolar uniões elétricas.
e) Teste com corrente.