Dispositivos de Proteção dos Circuitos Elétricos

CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC EAD DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA NEAD Página 64 Professor Joildo Fernandes joildounecgmailcom 3 Dispositivos de Proteção dos Circuitos Os condutores e equipamentos que fazem parte de um circuito elétrico devem ser protegidos contra curtoscircuitos e contra sobrecargas intensidade de corrente acima do valor compatível com o aquecimento do condutor e que poderiam danificar a isolação do mesmo ou deteriorar o equipamento Todos os condutores fase de uma instalação devem ser protegidos por um ou mais dispositivos de seccionamento automático os dispositivos classificamse con forme o objetivo a que se destinam dispositivos que assegurem apenas proteção contra curtocircuito dispositivos que protejam eficazmente apenas contra sobrecargas Esses dispositivos devem ser especificados de forma a interromper as sobre correntes antes que elas possam danificar em decorrência de seus efeitos térmicos e mecânicos a isolação as conexões e outros materiais próximos aos condutores Destacase que a proteção dos condutores não garante necessariamente a proteção dos equipamentos ligados a esses condutores As proteções aplicadas nas instalações elétricas têm por finalidade de projeto a proteção dos condutores de ener gia os equipamentos possuem ou deveriam possuir proteções próprias integradas a cada equipamento A detecção de sobrecorrentes deve ser prevista em todos os condutores fase e deve provocar o seccionamento do condutor em que a corrente for detectada não precisando necessariamente provocar o seccionamento dos outros condutores fase Além dos dispositivos de sobrecorrente para a proteção à vida humana e ao patrimônio devem ser previstos o dispositivo diferencial residual DR e o dispositivo de proteção contra sobretensões transitórias DPS 31 Dispositivos de Proteção Quando ocorrer um curtocircuito o dispositivo de proteção deverá interromper a corrente antes que os efeitos térmicos e mecânicos da corrente possam tornarse perigosos aos condutores terminais e equipamentos CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC EAD DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA NEAD Página 65 Professor Joildo Fernandes joildounecgmailcom A NBR 5410 estabelece que a capacidade de interrupção dos dispositivos de proteção contra curtoscircuitos deve ser igual ou superior à corrente de curtocircuito presumida no ponto onde o dispositivo de proteção seja instalado exceto quando hou ver outro dispositivo colocado mais próximo à fonte de alimentação e que tenha capa cidade de interrupção suficiente Neste caso as características dos dois dispositivos devem ser coordenadas de tal forma que os efeitos das correntes de curtocircuito que os dispositivos deixam passar não danifiquem o dispositivo colocado mais distanciado da fonte bem como os condutores protegidos por esses dispositivos O tempo de interrupção das correntes resultantes de um curtocircuito que se produz em um ponto qualquer do circuito deve ser inferior ao tempo que levaria a temperatura dos condutores para atingir o limite máximo admissível O tempo necessário t para que uma corrente de curtocircuito de duração infe rior a 5 segundos eleve a temperatura dos condutores até a temperatura limite para sua isolação pode ser calculado pela fórmula 𝑇 𝑘2 𝑆2 𝑡2 Em que t duração em segundos da corrente de curtocircuito S seção de condutor em mm2 I valor da corrente de curtocircuito em A k 115 para condutores de cobre isolado com PVC k 135 para condutores de cobre isolado com EPR ou XLPE k 74 para condutores de alumínio isolados com PVC k 87 para condutores de alumínio isolados com EPR ou XLPE Os dispositivos empregados na proteção contra curtoscircuitos são fusíveis disjuntores Os disjuntores atualmente são os dispositivos com maior aplicação para insta lações elétricas prediais ASSISTIR VÍDEO COMPLEMENTAR VÍDEO 19 O que é CurtoCircuito CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC EAD DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA NEAD Página 66 Professor Joildo Fernandes joildounecgmailcom 311 Disjuntores Denominamse disjuntores os dispositivos de manobra e proteção capazes de estabelecer conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito assim como estabelecer conduzir por tempo especificado e interromper correntes em con dições anormais especificadas do circuito tais como as de curtocircuito Os disjuntores possuem um dispositivo de interrupção da corrente constituído por lâminas de metais de coeficientes de dilatação térmica diferentes latão e aço soldados A dilatação desigual das lâminas por efeito do aquecimento provocado por uma corrente de sobrecarga faz interromper a passagem da corrente no circuito além da função térmica dilatação os disjuntores apresentam dispositivos magnéticos que ao serem sensibilizados pela aceleração da corrente elétrica provocadas por um curtocircuito interrompem a circulação instantaneamente estes são denominados disjuntores termomagnéticos 3111 Proteção Contra Corrente de Sobrecarga Para o dimensionamento de dispositivo de proteção contra correntes de sobre carga as seguintes condições devem ser satisfeitas IB IN IZ I2 145 IZ IB Corrente de projeto do circuito In Corrente nominal do disjuntor termomagnético nas condições previstas na instalação IZ Capacidade de condução de corrente dos condutores nas condições previstas para sua instalação 145 x IZ Corrente de sobrecarga máxima permitida para uma condição de temperatura excedida sem que haja o comprometi mento do isolante dos condutores I1 Corrente convencional de não atuação na sobrecarga I2 Corrente convencional de atuação na sobrecarga I3 Limite de tolerância do disparador I4 Corrente convencional de não atuação no curtocircuito I5 Corrente convencional de atuação no curtocircuito ASSISTIR VÍDEO COMPLEMENTAR VÍDEO 20 Como funciona um disjuntor por dentro na prática CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC EAD DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA NEAD Página 67 Professor Joildo Fernandes joildounecgmailcom A diferença entre a 1ª condição e a 2ª condição é denominada margem de se gurança entre estas duas curvas o disjuntor irá desligar o circuito interrompendo a circulação da corrente elétrica Para os disjuntores aplicados as instalações elétricas existem 4 tipos de curvas conforme caraterísticas do circuito a ser protegido curva A B C e D Curva A Indicada para proteção de circuitos de maior sensibilidade como equi pamentos eletrônicos Na figura 41 podemos observar que ele permite uma sobre carga de no máximo 2 vezes a corrente nominal do disjuntor Figura 41 Curva característica para disjuntores curva A Fonte Catálogo Minidisjuntores Siemens pág 17 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC EAD DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA NEAD Página 68 Professor Joildo Fernandes joildounecgmailcom Curva B Indicada para proteção de circuitos que alimentam cargas com carac terísticas predominantemente resistivas como lâmpadas incandescentes chuveiros torneiras e aquecedores elétricos além dos circuitos de tomadas de uso geral Na figura 42 podemos observar que ele permite uma sobrecarga de no máximo 3 a 5 vezes a corrente nominal do disjuntor Figura 42 Curva característica para disjuntores curva B Fonte Catálogo Minidisjuntores Siemens pág 17 Curva C Indicada para proteção de circuitos que alimentam especificamente cargas de natureza indutiva que apresentam picos de corrente no momento de liga ção como microondas ar condicionado motores para bombas além de circuitos com cargas de características semelhantes a essas Na figura 43 podemos observar que ele permite uma sobrecarga de no máximo 5 a 10 vezes a corrente nominal do disjun tor CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC EAD DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA NEAD Página 69 Professor Joildo Fernandes joildounecgmailcom Figura 43 Curva característica para disjuntores curva C Fonte Catálogo Minidisjuntores Siemens pág 17 Os disjuntores de curva C são os mais comuns na aplicação de proteção para circuitos prediais Quando se prescreve a utilização de uma curva diferente é neces sário ter cuidado com a aquisição do produto pois é comum encontrar apenas a curva C disponível no mercado da construção civil de modo geral Curva D Indicada para proteção de circuitos que alimentam cargas altamente indutivas que apresentam elevados picos de corrente no momento de ligação como grandes motores transformadores além de circuitos com cargas de características semelhantes a essas Na figura 44 podemos observar que ele permite uma sobre carga de no máximo 10 a 20 vezes a corrente nominal do disjuntor CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC EAD DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA NEAD Página 70 Professor Joildo Fernandes joildounecgmailcom Dentre as variações de disjuntores existe uma classe chamada de disjuntor motor se trata de um dispositivo desenvolvido especificamente para proteção de mo tores elétricos Figura 44 Curva característica para disjuntores curva D Fonte Catálogo Minidisjuntores Siemens pág 17 ASSISTIR VÍDEO COMPLEMENTAR VÍDEO 21 O QUE É CURVA DE DISJUNTOR CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC EAD DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA NEAD Página 71 Professor Joildo Fernandes joildounecgmailcom 4 Proteção contra choque elétrico O princípio que fundamenta as medidas de proteção contra choques especifi cadas na norma NBR 5410 pode ser resumido Partes vivas perigosas não devem ser acessíveis Massas ou partes condutivas acessíveis não devem oferecer perigo seja em con dições normais seja em particular em caso de alguma falha que as tornem aci dentalmente vivas Deste modo a proteção contra choques elétricos compreende em caráter ge ral dois tipos de proteção a proteção básica Isolação básica ou separação básica Uso de barreira ou invólucro Limitação da tensão b proteção supletiva Equipotencialização e seccionamento automático da alimentação Isolação suplementar Separação elétrica O aterramento das partes condutoras isolamento das partes condutoras ex postas e seccionamento automático com aplicação de dispositivos automáticos são as principais ações para proteção contra choques elétricos O dispositivo Diferencial Residual DR é um dos dispositivos mais novos e importantes na prevenção do choque elétrico Este dispositivo possui três grandes vantagens que podem ser vistas abaixo Minimiza as consequências dos choques elétricos que poderiam causar sérios danos ao usuário da instalação elétrica CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC EAD DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA NEAD Página 72 Professor Joildo Fernandes joildounecgmailcom Diminui e protege contra o desperdício de energia elétrica por conta das fugas de correntes Ele diminui a chance de possíveis curtocircuitos na instalação elétrica que po deriam ocasionar incêndios Nas instalações elétricas de utilização devem ser adotadas medidas de prote ção das pessoas nas instalações elétricas de utilização devem ser adotadas medidas destinadas a garantir a proteção das pessoas contra os chamados choques elétricos Segundo a norma NBR54102004 nas instalações de utilização devem ser to madas medidas destinadas a garantir a proteção das pessoas contra os contatos di retos e os contatos indiretos A proteção contra os contatos diretos envolve fundamentalmente medidas pre ventivas A proteção contra contatos indiretos é usualmente feita através da utilização de aparelhos sensíveis à corrente diferencial residual DR resultante de um defeito de isolamento Desde 1997 o dispositivo DR é obrigatório em certos casos conforme a norma da ABNT NBR 5410 São eles circuitos que sirvam a pontos de uso que estão em locais que tenham banheira ou chuveiro circuitos que alimentam tomadas que estão em áreas externas a uma edificação circuitos de tomadas de corrente situados em áreas internas que possam alimen tar equipamentos no exterior circuitos que em locais de habitação ou edificações não residenciais sirvam a pontos de utilização situados em cozinhas copas lavanderias áreas de serviço garagens e demais dependências internas molhadas em uso normal ou sujeitas a lavagens ASSISTIR VÍDEO COMPLEMENTAR VÍDEO 22 Dispositivo Diferencial Residual DR VÍDEO 23 Dispositivo DR Siemens CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC EAD DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA NEAD Página 73 Professor Joildo Fernandes joildounecgmailcom 5 Dispositivos de Proteção Contra Sobretensões A ocorrência de sobretensões em instalações elétricas de energia não deve comprometer a segurança de pessoas e a integridade de sistemas elétricos e equipa mentos A proteção contra sobretensões deverá ser proporcionada basicamente pela adoção de dispositivos de proteção contra surtos DPS de tensão nominal e nível de suportabilidade compatível para a característica da tensão do atendimento bem como pela equalização de potencial e aplicação das demais recomendações complementa res em conformidade com as exigências contidas na Norma Brasileira NBR 5410 da ABNT consideradas as suas atualizações A efetividade dos DPSs está baseada na funcionalidade de um Varistor em inglês VDR voltage dependent resistor é uma resistência cujo valor nominal é uma função da própria tensão aplicada aos terminais Os DPS devem ser eletricamente conectados a jusante apos da medição e do disjuntor de proteção geral de entrada preferencialmente na entrada do QDG in terno a edificação conforme ilustrado na figura 45 Figura 45 Esquema de instalação do DPS Fonte Autor CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC EAD DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA NEAD Página 74 Professor Joildo Fernandes joildounecgmailcom A instalação do DR nunca poderá ocorrer a montante antes do DPS pois na ação do DPS é provocado uma fuga para terra justamente para eliminação do surto de tensão e tal fuga para terra irá provocar um acionamento falso nos DPS a montante Os vídeos complementares disponíveis complementam os detalhes técnicos construtivos e de instalação dos DRs e DPSs REFERÊNCIAS CREDER Hélio Instalações elétricas 16 ed Rio de Janeiro LTC 2016 CRUZ Eduardo César A Circuitos Elétricos Análise em Corrente Contínua e Alter nada São Paulo Editora Saraiva 2014 DORF Richard C SVOBODA James A Introdução aos circuitos elétricos 9 ed São Paulo LTC 2016 MAMEDE FILHO João Instalações elétricas industriais 9 ed Rio de Janeiro LTC 2017 NISKIER Julio MACINTYRE Archibald Instalações elétricas 7 ed Rio de Janeiro LTC 2021 SADIKU Matthew NO ALEXANDER Charles K MUSA Sarhan Análise de circui tos elétricos com aplicações Porto Alegre AMGH 2014 SERWAY Raymond A JEWETT JR John W Física para cientistas e engenheiros v3 eletricidade e magnetismo 2 ed São Paulo Cengage Learning 2017 ASSISTIR VÍDEO COMPLEMENTAR VÍDEO 24 Compreenda o Surto Elétrico