Eletrotécnica Predial

Eletrotécnica Predial

A eletrotécnica predial trata do projeto de instalações elétricas residenciais, envolvendo, entre outros aspectos, a previsão de carga de iluminação e tomadas, divisão da instalação em circuitos, dimensionamento dos condutores e eletrodutos, o dimensionamento dos dispositivos de proteção e aterramento.

Geração, transmissão e distribuição de energia elétrica

Geração

A energia elétrica usada nas residências geralmente é gerada em lugares distantes dos pontos de consumo, em usinas hidroelétricas, termoelétricas, eólicas ou termo nucleares .

Transmissão

Uma vez gerada, a energia elétrica deve ser transportada até os locais de consumo, através de linhas de transmissão. As linhas de transmissão geralmente percorrem grandes distâncias e transportam energia em alta tensão. As linhas de transmissão tem origem em subestações elevadoras, construídas próximo as unidades geradores, as quais elevam a tensão para valores entre 69 kV e 750 kV. Chegando aos centros consumidores existem as subestações abaixadoras, cuja finalidade e baixar as tensão para serem distribuídas no meio urbano .

Distribuição

A rede de distribuição é a responsável pela entrega da energia elétrica nas unidades consumidoras.

Geralmente a rede de distribuição opera com dois valores de tensão:

• Rede de distribuição primária, que opera em alta tensão, como 13,8 kV;
• Rede de distribuição secundária, que opera em baixa tensão, como 127V ou 220V.

No meio urbano os grandes consumidores são supridos com energia elétrica em alta tensão e usam transformadores privados para abaixar a tensão para consumo interno.

Para os consumidores residenciais a energia é fornecida em baixa tensão, a partir de transformadores públicos da concessionária de energia.

Questões

1. Os locais onde são construídas as usinas hidroelétricas dependem do aproveitamento das quedas d'água dos rios, o que, muitas vezes, se localiza longe dos centros urbanos. Que tipo de usinas geradoras de energia podem ser construídas mais próximo dos centros urbanos?
2. Qual a vantagem de termos usinas geradoras de energia próximo dos centros urbanos?
3. Porque as linhas de transmissão de energia elétrica de longa distância operam em alta tensão?
4. Pesquise sobre as linhas de transmissão de Furnas, responsáveis pela transmissão da energia de de Itaipu. Verifique quantas linhas de transmissão estão em operação e as tensões que elas operam.
5. Pesquise sobre as usinas hidroelétricas situadas no rio Iguaçu.
6. Pesquise sobre as principais linhas de transmissão que interligam os estados do sul do Brasil.

Tensões padronizadas de fornecimento em baixa tensão

A rede secundária de distribuição opera no sistema trifásico de fornecimento de energia elétrica, com quatro fios (três fases e um neutro).

No Brasil as tensões no sistema trifásico são padronizadas, podendo variar de estado para estado:

• 127V / 220V (tensões fase-neutro e fase-fase), por exemplo no Paraná;
• 220V / 380V (tensões fase-neutro e fase-fase), por exemplo em Santa Catarina.

Eletrodomésticos e equipamentos elétricos residenciais

Normalmente os eletrodomésticos e equipamentos elétricos residenciais são fabricados para funcionar em 127V, 220V ou em ambos (bivolts).

Rede com fase-neutro 127V (fase-fase 220V)

Em uma rede que fornece tensões de 127V/220V é possível dispormos de tomadas 127V e 220V em uma instalação elétrica. Desta forma, este tipo de rede permite operar os dois tipos de equipamentos.

Uma vantagem da rede de 127V é apresentar menor risco quanto aos efeitos de um choque elétrico, já que é uma tensão mais baixa que a tensão de 220V.

Rede com fase-neutro 220V (fase-fase 380V)

Em uma rede que fornece tensões de 220V/380V, somente poderemos dispor da tensão de 220V, não sendo possível a ligação de equipamentos de 127V sob o risco de danificá-los.

Uma vantagem da rede de 220V é poder operar com fiação de menor espessura, uma vez que a corrente será menor para uma mesma potência de equipamentos.

A rede 220V/380V é útil em instalações industriais para o acionamento de motores trifásicos 380V.

Fornecimento monofásico, bifásico ou trifásico em 127V / 220V

Dependendo da potência instalada na unidade consumidora, o fornecimento de energia pode ser monofásico, bifásico ou trifásico.

Vamos somente considerar o fornecimento em 127V / 220V, que é o padrão usado no Paraná.

Monofásico

Fornecimento de energia a dois fios (1 fase + 1 neutro):

• Tensão fase-neutro: 127V

Bifásico

Fornecimento de energia a três fios (2 fase + 1 neutro):

• Tensão fase-neutro: 127V
• Tensão fase-fase: 127 x ${\sqrt {3}}$ = 220V

Trifásico

Fornecimento de energia a quatro fios (3 fase + 1 neutro):

• Tensão fase-neutro: 127V
• Tensão fase-fase: 127 x ${\sqrt {3}}$ = 220V

Questões

1. Pesquise quando um consumidor de energia em Foz do Iguaçu deve ser suprido com tensão primária.
2. Pesquise quando um consumidor de energia em Foz do Iguaçu deve ser suprido com tensão secundária monofásica, bifásica ou trifásica.
3. Pesquise sobre as tensões secundárias de fornecimento de energia utilizados nos diversos estados e cidades brasileiros.
4. Explique porque chuveiros, aparelhos de ar condicionado e outros que demandam potência elevada normalmente utilizam tensão de 220V ao invés de 127V.

Entrada de energia

A entrada energia para consumidores residenciais é padronizada pela concessionária, podendo ser monofásica, bifásica ou trifásica, dependendo da potência instalada na unidade consumidora.

Os principais elementos de uma entrada de energia são:

• Ramal de ligação: Fios de ligação da rede da concessionária até o medidor de energia;
• Medidor de energia: Realiza a medição do consumo de energia em kWh para fins de tarifação;
• Aterramento: Haste de cobre de aterramento junto ao medidor, na qual o neutro é aterrado e também é derivado fio terra de proteção para os circuitos internos da residência.

Fonte: .

Quadro de Distribuição Monofásico

Do medidor de energia a energia é encaminhada ao quadro de distribuição, o qual acomoda disjuntores individuais para cada circuito da instalação elétrica residencial.

Questões

1. Numa instalação elétrica residencial chuveiros e outros aparelhos com potência elevada utilizam um disjuntor exclusivo para proteger o circuito de sobre corrente. Numa instalação com tensão de 220V, calcule o valor do disjuntor de proteção para um chuveiro de 7000W. E caso a tensão fosse 127V, que disjuntor deveria ser utilizado?
2. Um circuito elétrico residencial normalmente agrupa em um disjuntor vários pontos de iluminação ou de tomadas. Quando ligamos vários aparelhos nas tomadas ao mesmo tempo, explique o que acontece com a corrente elétrica total circulando no circuito.
3. Suponha que um circuito elétrico residencial seja utilizado para proteger 8 tomadas de força, localizadas sala e na copa. Calcule a corrente total circulando no circuito caso sejam ligados, ao mesmo tempo, uma televisão (127V; 200W), um aquecedor (127V, 500W), dois abadjures (127V, 60W) e um laptop (127V; 80W). Responda de os equipamentos estão ligados em série ou paralelo no circuito. Faça um desenho ilustrativo da ligação dos aparelos, considerando a resistência individual de cada aparelho e a resistência equivalente.
4. Numa instalação elétrica residencial ocorre frequentemente o desarme de um disjuntor de 15A. Para solucionar o problema, o morador trocou o disjuntor por um de 30A. Pesquise e discuta as implicações desta troca.

Condutores fase, neutro e terra

Os condutores fase, neutro e terra são padronizado por meio de cores em uma instalação elétrica, a fim de facilitar a instalação, manutenção e a segurança da instalação.

Cores padronizadas pela NBR 5410:

• Neutro: Azul Claro
• Terra: Verde-amarelo (ou Verde)

Cores recomendadas:

• Fase: Preto, Marrom ou Vermelho

Nos diagramas unifilares utilizados nas instalações elétricas residenciais, os condutores fase, neutro, terra e retorno são represenados por símbolos:

Questões

1. Pesquise e explique a importância do condutor terra nos circuitos elétricos residenciais.
2. Explique porque na instalação de uma lâmpada, em uma instalação com usando tensão fase-neutro de 127V, o fio neutro deve ser lavado até a lâmpada e o fase até a chave. Desenhe o circuito desta instalação.

Referências

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--Evandro.cantu (discussão) 15h03min de 6 de abril de 2015 (BRT)

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