Equipamentos elétricos

Equipamentos elétricos
- Curso Técnico de Formação para os Funcionários da Educação / Tecnico em meio ambiente e manutenção de infra-estrutura escolar: Equipamentos elétricos e eletrônicos
pro uncionário
14
pro uncionário
Curso Técnico de Formação para
os Funcionários da Educação
Equipamentos
elétricos e
eletrônicos
14
Foto: Escola estadual Paulo Kobayashi – cedida pelo FDE
TÉCNICO EM
MEIO AMBIENTE E MANUTENÇÃO
DE INFRA-ESTRUTURA ESCOLAR
Brasília – 2009
Governo Federal
Ministério da Educação
Secretaria de Educação Básica
Diretoria de Políticas de Formação, Materiais Didáticos e de Tecnologias para a Educação Básica
Universidade de Brasília(UnB)
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
F475e
Figueiredo, Chênia Rocha.
Equipamentos elétricos e eletrônicos. / Chênia Rocha Figueiredo. – Brasília : Universidade de Brasília,
2009.
102 p.
ISBN: 978-85-230-0971-7
1. Consumo de água. 2. Consumo de energia elétrica.
I. Título. II. Profuncionário – Curso Técnico de Formação para os Funcionários da Educação.
CDD 659
Apresentação
Você, funcionário de escola pública, com este módulo,
dará continuidade ao Profuncionário, curso profissional
de nível médio a distância que vai habilitá-lo a exercer, como
técnico, uma das profissões não docentes da educação escolar
básica.
A eficiência da escola em que você trabalha é dada por todo um conjunto de soluções que tem por objetivo otimizar o uso do espaço, tornando este local um ambiente agradável, limpo, em perfeito funcionamento.
Afinal, você, seus colegas educadores e os estudantes passam boa parte do
dia na escola. Medidas que tenham como objetivo reduzir, ao máximo, o custo operacional da escola, incluindo o consumo energético de água e luz e a correta manutenção e conservação dos equipamentos são de grande importância.
E você poderá colaborar com isso!
Objetivo
Este módulo tem como um dos objetivos ampliar seus conhecimentos sobre o
fornecimento da energia elétrica, desde sua geração até o destino final. Iremos
abordar a importância da boa iluminação dos ambientes e conhecer os diversos
tipos de lâmpadas, bem como os demais equipamentos e acessórios elétricos que
contribuem para que a energia elétrica chegue até a escola, nas tomadas e/ou nas
lâmpadas. Este módulo também tem como objetivo entender um projeto elétrico,
desde sua concepção, oferecendo conhecimentos que permitam que você faça o
correto uso e manutenção da sua escola.
Ementa
Eletricidade como fonte de energia. Fundamentos teóricos e aplicações na escola.
Iluminação de ambientes externos e internos ao prédio escolar. Equipamentos e
gasto de energia: estrutura e funcionamento. Ventilação e condicionamento artificiais do ar. Instalações elétricas. Manutenção e reparo de instalações e equipamentos. Aparelhos eletrônicos: manuseio, manutenção e reparos. Progresso científico
e impacto ambiental da produção de energia.
Sumário
UNIDADE 1 – Eletricidade como fonte de energia 09
UNIDADE 2 – Das teorias da física às aplicações no
cotidiano da escola 17
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes 27
UNIDADE 4 – Equipamentos e gastos de energia 43
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações
elétricas 59
UNIDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da
eletrônica 77
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das
instalações e dos aparelhos elétricos 89
REFERÊNCIAS 102
1.1
Introdução
A energia, nas suas diversas formas, é indispensável à sobrevivência da espécie humana. A energia dos braços para segurar e levantar coisas; a energia das pernas para se locomover.
Mais do que sobreviver, o homem procurou sempre evoluir,
descobrindo fontes e maneiras alternativas de se adaptar ao
ambiente em que vive e de atender às suas necessidades.
Dessa forma, a exaustão, a escassez ou a inconveniência de
um recurso tendem a ser compensadas pelo surgimento de
outro. Um dia inventou a alavanca para deslocar uma pedra,
outro dia a roldana e a corda para puxar água de um poço.
Como suprimento energético, a eletricidade tornou-se uma
das formas mais versáteis e convenientes de energia, passando a ser um recurso indispensável e estratégico para o desenvolvimento socioeconômico de muitos países e regiões.
Atualmente, é enorme e crescente a influência que a energia
elétrica exerce em todos os setores da atividade humana. Somos, a cada dia, mais dependentes desta energia, no lar, na
escola, no trabalho, nos locais de lazer, de compras, enfim, em
toda parte.
Os avanços tecnológicos na geração, na transmissão e no uso
final de energia elétrica permitem que ela chegue aos mais
diversos lugares do planeta, transformando regiões desocupadas ou pouco desenvolvidas em pólos industriais e grandes
centros urbanos.
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UNIDADE 1 – Eletricidade como fonte de energia
Apesar de os avanços tecnológicos e benefícios proporcionados pela energia elétrica, cerca de um terço da população
mundial ainda não tem acesso a esse recurso; dos dois terços
restantes, uma parcela considerável é atendida de forma muito precária.
Censo demográfico é o
conjunto de dados estatísticos
sobre a população de um
país. No Brasil, os censos
demográficos são realizado
de 10 em 10 anos e o Instituto
Brasileiro de Geografia e e
Estatística (IBGE) é, por lei,
o órgão responsável pela sua
realização.
No Brasil, a situação é menos crítica, mas ainda muito preocupante. Apesar da grande extensão territorial do país e da
abundância de recursos energéticos, há uma grande diversidade regional e uma forte concentração de pessoas e atividades econômicas em regiões com problemas de suprimento energético. Como revelado no último censo demográfico,
mais de 80% da população brasileira vive na zona urbana.
A grande maioria desse contingente está na periferia dos grandes centros urbanos, onde as condições de infra-estrutura são
deficitárias. Os que vivem em zonas rurais afastadas estiveram
privados de redes de distribuição de eletricidade e tinham de
IMPORTANTE
dispor de geradores próprios, de custo às vezes inacessível.
Recentemente, o Programa Luz para Todos fez chegar energia
elétrica a mais de três milhões de residências do campo.
No entanto, grande parte dos recursos energéticos do país
se localiza em regiões pouco desenvolvidas, distantes dos
grandes centros consumidores e sujeitos a restrições ambientais. Promover o desenvolvimento econômico–social
dessas regiões, preservar a sua diversidade biológica e garantir o suprimento energético das regiões mais desenvolvidas são alguns dos desafios da sociedade brasileira.
Informe-se sobre os problemas atuais de suprimento de energia elétrica no Brasil. Você se lembra
do “apagão” de 2001? O que se fez para superá-lo na
ponta do consumo e na de produção de energia? Entreviste algum engenheiro de sua cidade e pergunte o que
ele acha sobre a construção de usinas atômicas e hidrelétricas no Brasil. Registre em seu memorial.
1.2 Geração, transmissão e distribuição de
energia elétrica
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No Brasil, o consumo de eletricidade, que era de cerca de 213
GWh (giga watts hora) em 1991, chegou a quase 306 GWh em
2000, observando-se uma redução no ano seguinte para 282
GWh, em função de práticas de racionalização de consumo
durante e depois da ocorrência do racionamento de energia
ocorrido em 2001, conhecido como período do “apagão”.
Em termos setoriais, dados de 2003 mostram que o setor industrial é responsável por 41,1% do consumo nacional, e o
setor residencial é o segundo maior consumidor de energia
elétrica no país.
1 GWh= 109 Wh, ou seja, 1
bilhão de Watts x hora.
Mais à frente você aprenderá
sobre esta unidade de
pótência (Watt).
UNIDADE 1 – Eletricidade como fonte de energia
Você sabe como é gerada a energia elétrica?
1.2.1 Geração de energia elétrica
A energia elétrica pode ser gerada industrialmente
pelo uso da energia potencial da água, denominada geração hidroelétrica, ou utilizando a energia potencial dos
combustíveis, denominada geração termoelétrica.
O sistema de geração de energia elétrica do Brasil é basicamente hidrotérmico – que consiste na geração de energia a
partir do movimento da água e/ou de geração de calor – com
forte predominância de usinas hidrelétricas. Isto ocorre porque o nosso país possui um rico potencial hidráulico, ou seja,
água em abundância. Podemos citar como usinas hidrelétricas brasileiras as usinas de Itaipu (foto), Ilha Solteira, Paulo
Afonso, Jupiá e Furnas.
Usina hidrelétrica de Itaipu
Saiba mais sobre energia
hidráulica no site: http://
www.abcdaenergia.com/
enervivas/cap06.htm.
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UNIDADE 1 – Eletricidade como fonte de energia
Fonte: Disponível em: <www.itaipu.gov.br>
O uso da energia hidráulica foi uma das primeiras formas de
substituição do trabalho animal pelo mecânico, particularmente para bombeamento de água e moagem de grãos. Tinha a
seu favor, para tanto, as seguintes características: disponibilidade de recursos, facilidade de aproveitamento e, principalmente, seu caráter renovável.
Matriz energética
Conjunto de fontes de
energia disponíveis para
uso.
A energia hidráulica resulta da irradiação solar e da energia
potencial gravitacional, que provocam a evaporação, a condensação e precipitação da água sobre a superfície terrestre.
Ao contrário das demais fontes renováveis, a energia hidráulica representa uma parcela significativa da matriz energética
A contribuição da energia hidráulica na matriz energética nacional, segundo o Balanço Energético Nacional (2003), é da
ordem de 14%, participando com quase 83% de toda a energia elétrica gerada no país. Apesar da tendência de aumento
de outras fontes de energia como eólica, solar, bem como os
bicombustíveis, por causa das restrições socioeconômicas e
ambientais de projetos hidrelétricos e dos avanços tecnológicos no aproveitamento de fontes não convencionais, tudo
indica que a energia hidráulica continuará sendo, por muitos
anos, a principal fonte geradora de energia elétrica do Brasil.
IMPORTANTE
mundial e possui tecnologias de aproveitamento devidamente consolidadas. Atualmente, é a principal fonte geradora de
energia elétrica para diversos países e responde por cerca de
17% de toda a eletricidade gerada no mundo.
Embora os maiores potenciais remanescentes estejam
localizados em regiões com fortes restrições ambientais
e distantes dos principais centros consumidores,
estima-se que, nos próximos anos, pelo menos 50% da
necessidade de expansão da capacidade de geração seja
de origem hídrica.
No Brasil, menos de 1% da energia elétrica vem de fontes
nucleares e, aproximadamente, 8% têm origem térmica. No
mundo, menos de 20% da energia gerada tem origem hidráulica e quase 80% têm origem térmica, distribuída em 17%
de origem nuclear, 63% térmica e menos de 1% geotérmica,
como por exemplo, o vapor e a água quente provenientes do
interior da Terra.
As usinas hidrelétricas são construídas nos espaços onde melhor se podem aproveitar as afluências e os desníveis dos rios,
geralmente situados em locais distantes dos centros consumidores. Assim, foi necessário desenvolver no país um extenso
sistema de transmissão de energia.
Essa distância geográfica, associada à grande extensão territorial e às variações climáticas e hidrológicas do país, tende a
ocasionar o excesso ou a escassez de produção hidrelétrica
em determinadas regiões e determinados períodos do ano.
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UNIDADE 1 – Eletricidade como fonte de energia
As termelétricas nacionais utilizam diversos combustíveis. Esses podem ser fósseis, como o petróleo e o carvão mineral;
não fósseis, como a madeira e o bagaço de cana-de-açúcar ou
nucleares, como o urânio enriquecido.
Desde meados da década de 1970, a maior parte do sistema
eletroenergético brasileiro é operado de forma coordenada,
viabilizando a troca de energia entre as regiões, oferecendo
menores custos e maior eficiência.
1.2.2 Transmissão de energia elétrica
A transmissão é o transporte da energia elétrica gerada até os
centros consumidores. Tradicionalmente, o sistema de trasmissão é dividido em redes de transmissão e subtransmissão.
A rede primária é responsável pela transmissão de grandes
“blocos” de energia, visando ao suprimento de grandes centros consumidores e a alimentação de eventuais consumidores
de grande porte. A rede secundária, denominada de subtransmissão, é basicamente uma extensão da transmissão, objetivando o atendimento a pequenas cidades e consumidores industriais de grande porte. A subtransmissão faz a realocação
dos grandes blocos de energia, recebidos de subestações de
transmissão, entre as subestações de distribuição.
1.2.3 Distribuição de energia elétrica
UNIDADE 1 – Eletricidade como fonte de energia
14
A distribuição de energia elétrica corresponde a uma parte do
sistema elétrico nos centros de utilização (cidades, bairros,
indústrias). A distribuição começa na subestação abaixadora,
onde a tensão da linha de transmissão é baixada para valores
padronizados nas redes de distribuição primária.
A parte final de um sistema elétrico é a subestação
abaixadora para a baixa-tensão, ou seja, a tensão de utilização. No Brasil há cidades onde a tensão é de 220 V
(Brasília, por exemplo) e outras 110 V (Rio de Janeiro e São
Paulo, por exemplo). Mais à frente você irá aprender sobre
V (volts) e sobre a tensão de utilização.
As redes de distribuição, nos centros urbanos ou rurais, podem ser aéreas ou subterrâneas. Nas redes aéreas, os transformadores podem ser montados em postes ou em subestações abrigadas; e nas redes subterrâneas os transformadores
deverão ser montados em câmaras subterrâneas.
IMPORTANTE
A entrada de energia dos consumidores finais é denominada
de ramal de entrada. As redes de distribuição primária e secundária são, normalmente, trifásicas. As ligações aos consumidores podem ser monofásicas, bifásicas ou trifásicas,
de acordo com a carga de projeto definida pela demanda do
mesmo.
Na Unidade 5, você aprenderá a diferença entre as ligações monofásicas, bifásicas e trifásicas.
A maior parte do serviço de distribuição de energia brasileiro é feita por empresas concessionárias. Como exemplo, em
Brasília, a empresa concessionária é a Companhia Energética de Brasília (CEB). Existem também as permissionárias e as
autorizadas, que são cooperativas de eletrificação rural, que
atuam em mais de 1.400 municípios brasileiros.
As empresas concessionárias, na maioria dos estados brasileiros, principalmente nas Regiões Norte e Nordeste, possuem,
como área de concessão de distribuição, os limites geográficos estaduais; em outros, principalmente em São Paulo e
no Rio Grande do Sul, existem concessionárias com áreas de
abrangência menores. Há, também, áreas de concessão descontínuas, que ultrapassam os limites geográficos do estadosede da concessionária.
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1) Descubra qual a fonte de produção de energia elétrica da sua cidade e, se possível, faça uma
visita ao local.
2) Procure saber qual a tensão elétrica da sua cidade e
qual a empresa concessionária ou permissionária responsável pela distribuição da energia.
UNIDADE 1 – Eletricidade como fonte de energia
São elaborados contratos de concessão com as empresas
prestadoras dos serviços de distribuição de energia em que ficam estabelecidas regras a respeito da tarifa, da regularidade,
da continuidade, da segurança, da atualidade e da qualidade
dos serviços e do atendimento prestado aos consumidores e
aos usuários.
2.1 Noções básicas dos fundamentos da
eletricidade
Geralmente, despertamos com o toque do despertador de um
rádio relógio ou de um celular. Levantamos, acendemos a luz.
Tomamos um banho quente, quase sempre em chuveiro elétrico. Preparamos um lanche com o auxílio de uma torradeira.
Alguma coisa nos ajuda no dia-a-dia, desde a hora em que
acordamos: a eletricidade.
Você já imaginou o mundo sem eletricidade? Não
existiria nenhum dos equipamentos que precisamos
no dia-a-dia. Nem o rádio, nem a televisão ou as máquinas comandadas por computadores e robôs. Para imaginarmos o mundo sem eletricidade, temos de regredir mais
de cem anos. Foi em 1875 que os primeiros geradores de
eletricidade, os dínamos, foram aperfeiçoados para se
tornarem fontes de suprimento, fornecendo eletricidade
para as lâmpadas de uma estação na França.
Mas o que é eletricidade?
2.2 Eletricidade
UNIDADE 2 – Das teorias da física às aplicações no cotidiano da escola
18
Eletricidade é a manifestação de uma forma de energia associada a cargas elétricas paradas ou em movimento. Os detentores das cargas elétricas são os elétrons, partículas minúsculas que giram em volta do núcleo dos átomos que formam as
substâncias. A figura a seguir representa um átomo de hidrogênio, um dos elementos químicos mais simples da natureza.
Na Grécia antiga, já se conhecia a propriedade do âmbar de
atrair partículas de pó ao ser esfregado em outro material.
O âmbar é uma resina fóssil amarela, semitransparente e quebradiça, que na língua grega é chamado de elektron. Talvez
tenha saído daí o nome da eletricidade.
IMPORTANTE
Ocorre que certos materiais perdem cargas elétricas (elétrons)
quando atritados com outros ou, dependendo do material atritado, ganham cargas elétricas ao invés de perdê-las.
Quando ganham, dizemos que ficam carregados
negativamente, pois convencionou-se dizer que os
elétrons possuem cargas negativas. Quando perdem
elétrons, ficam carregados positivamente. Estando
eletricamente carregado, o material é capaz de atrair
corpos eletricamente neutros e cargas com sinais opostos.
Este fato pode ser verificado facilmente. Por exemplo, um
pente depois de ser atritado várias vezes contra o cabelo
atrai pedaços pequenos de papel picado. Esta forma de
eletricidade chama-se eletrostática.
2.3 Tensão, corrente e resistência elétrica
Em 1800, o italiano Alessandro Volta inventou a pilha elétrica.
Ele observou que dois metais diferentes, em contato com as
pernas de uma rã morta, fizeram a perna da rã se movimentar.
Concluiu então, acertadamente, que o movimento da perna
da rã se devia à passagem de elétrons, a que ele denominou
corrente elétrica.
Tensão elétrica é a diferença de potencial elétrico entre
dois pontos, capaz de gerar movimento ordenado dos
elétrons entre um ponto e outro.
A pilha de Volta, ou pilha voltaica, ou qualquer gerador de
tensão elétrica são capazes de manter entre seus pólos uma
diferença de potencial. Há o pólo positivo, que tem menos
elétrons, e o negativo, que tem mais elétrons.
19
Acesse o site: http://fisica.
cdcc.sc.usp.br/Cientistas/
AlessandroVolta.html e
conheça um pouco mais
a história desse grande
cientista.
UNIDADE 2 – Das teorias da física às aplicações no cotidiano da escola
Mais tarde, Volta descobriu que os elétrons se movimentavam
de um metal para outro, através da perna da rã, impulsionados por uma diferença de cargas elétricas entre os metais.
Essa diferença, capaz de provocar o movimento ordenado dos
elétrons de um metal para outro, é chamada hoje de tensão
elétrica ou diferença de potencial elétrico. A unidade de medida de tensão elétrica é o volt, em homenagem a Alessandro
Volta.
Um material condutor (como o fio de cobre, no qual os elétrons se movimentam de um átomo a outro com mais facilidade), quando é ligado entre os dois pólos do gerador, permite
a passagem de corrente elétrica no sentido do negativo para
o positivo. O corpo que tem menos elétrons tende a atrair os
elétrons do corpo que tem mais.
As figuras representam um circuito elétrico. Qualquer caminho fechado por onde possa passar a corrente elétrica forma
um circuito elétrico. O circuito também pode ser desenhado
com símbolos:
UNIDADE 2 – Das teorias da física às aplicações no cotidiano da escola
20
Michael Faraday é originário
de uma família humilde,
Faraday era o terceiro
filho de um ferreiro de
Newington, subúrbio de
Londres, onde nasceu em 22
de setembro de 1791. Com
apenas treze anos, Faraday
foi obrigado a abandonar os
estudos e procurar trabalho,
colocando-se a serviço do
livreiro G. Riebau. Além
de lhe ensinar a arte de
encadernar – que Michael
passou a praticar com rara
perfeição –, o velho livreiro
também lhe facilitou o
acesso aos livros, abrindo
ao garoto o mundo do
conhecimento. O próprio
Faraday conta o quanto se
deliciava com essas leituras,
sobretudo quando teve em
mãos, para encadernar ou
vender, As conversações
em química, de Marcet, e as
maravilhosas teorias sobre
eletricidade que encontrou
na Enciclopédia britânica.
Em outras palavras, corrente elétrica é o deslocamento de cargas dentro de um condutor quando
existe uma diferença de potencial elétrico entre suas extremidades. Então, a corrente elétrica é a quantidade de
cargas que atravessa a seção reta de um condutor, na
unidade de tempo.
Um gerador elétrico é uma máquina que funciona como se
fosse uma bomba, criando energia potencial. Esta energia potencial acumula cargas em um pólo. Dessa forma, um pólo
fica com excesso de cargas e o outro com déficit de cargas.
O gerador provoca uma diferença de potencial entre seus terminais. Se o terminal for um circuito fechado, teremos uma
corrente elétrica.
É assim que funciona um circuito elétrico: temos o “gerador”
de energia elétrica, que vem da concessionária da cidade, os
“condutores”, que são os fios elétricos, e o circuito é “fechado”
quando acionamos o interruptor para acender uma lâmpada,
por exemplo, criando uma diferença de potencial, “passando”
então a corrente e acendendo a luz.
Corrente contínua é o movimento ordenado de cargas
elétricas que ocorre sempre no mesmo sentido, do
pólo negativo de uma fonte para o pólo positivo.
Convencionou-se, no entanto, que o sentido da corrente,
para efeito de análise dos circuitos, é o sentido do pólo
positivo para o negativo.
As máquinas utilizadas na automação necessitam de corrente
contínua para movimentar certos tipos de motores e grande
parte dos componentes eletrônicos.
Em 1831, Michael Faraday observou que ímãs em movimento
dentro de circuitos fechados dão origem à corrente elétrica.
21
UNIDADE 2 – Das teorias da física às aplicações no cotidiano da escola
A corrente elétrica provocada por uma pilha é chamada corrente contínua, pois sempre percorre o circuito no mesmo
sentido. Assim também é a corrente gerada pelas baterias dos
automóveis.
Outra coisa que Faraday percebeu, usando instrumentos sensíveis ao movimento dos elétrons, foi que, afastando-se o ímã
do circuito, o sentido da corrente mudava. Assim, com movimentos de aproximação e afastamento do ímã, produziu-se,
pela primeira vez, uma corrente elétrica que mudava de sentido. Isto recebeu o nome de corrente alternada.
Corrente alternada corresponde ao movimento ordenado de
cargas elétricas, porém com sentido que muda de um instante
para outro. A freqüência com que a corrente alternada muda
de sentido depende do tipo de gerador utilizado.
As usinas geradoras de energia elétrica produzem tensão e
correntes alternadas. O símbolo de um gerador de tensão alternada é mostrado na figura abaixo. Este é o tipo de tensão
que encontramos nas tomadas de nossas residências e fábricas.
UNIDADE 2 – Das teorias da física às aplicações no cotidiano da escola
22
Observe que não existe definição de qual seja o pólo positivo ou negativo. O que de fato ocorre é que a polaridade da
tensão alternada se inverte várias vezes a cada segundo. No
Brasil, em razão da velocidade com que giram as turbinas das
nossas hidrelétricas, a polaridade da tensão alternada invertese sessenta vezes a cada segundo.
As máquinas que necessitam de corrente contínua devem
possuir um dispositivo capaz de converter a tensão alternada
recebida da rede elétrica para a tensão contínua necessária,
num esquema como o da figura a seguir.
IMPORTANTE
Para distribuir a eletricidade, foram inicialmente utilizados
condutores de ferro, depois eles foram substituídos pelos de
cobre, que é um melhor condutor elétrico.
Elétrons em movimento chocam-se com os átomos do material condutor. Isto dificulta a passagem de corrente elétrica.
A esta oposição à passagem de corrente elétrica dá-se o nome
de resistência elétrica, e seu símbolo é mostrado na figura a
seguir. Sua unidade de medida é o ohm.
Foi o cientista alemão Georg Simeon Ohm quem estabeleceu
a lei que tem o seu nome, Lei de Ohm, e inter-relaciona as
grandezas tensão, corrente e resistência. Esta relação é dada
pela equação: U = R x i, onde:
U = tensão ou diferença de potencial, em volts;
R = resistência, em ohms;
i = intensidade de corrente, em amperes.
2.4 Potência elétrica
Para se executar qualquer movimento ou produzir calor,
luz, radiação, etc., é preciso despender energia. A energia
aplicada por segundo em qualquer dessas atividades é
denominada potência.
UNIDADE 2 – Das teorias da física às aplicações no cotidiano da escola
23
A eletricidade, convertida em outra forma de energia, pode
ser utilizada em diversas situações comuns. É o caso, por
exemplo, do chuveiro elétrico, que aquece a água que passa
pela sua resistência elétrica. Dizemos que o chuveiro converte
energia elétrica em energia térmica.
Os motores elétricos, como por exemplo, o motor de um liquidificador, quando recebem tensão, giram seu eixo. Dizemos
que os motores convertem energia elétrica em energia mecânica, possibilitando que outros corpos sejam movimentados
por meio do giro de seu eixo.
Os gases das lâmpadas fluorescentes emitem luz ao serem
percorridos pela corrente elétrica. Dizemos que as lâmpadas
convertem energia elétrica em energia luminosa.
Você conseguiria observar outras situações em que a
energia elétrica é convertida em outra forma de energia,
a fim de gerar alguma coisa útil à sociedade?
Descreva-as.
A quantidade de energia que um sistema elétrico é capaz de
fornecer depende da tensão e da corrente do sistema elétrico.
Mais precisamente, chamamos de potência elétrica, cujo símbolo é a letra P, a capacidade de fornecimento de energia num
certo intervalo de tempo.
UNIDADE 2 – Das teorias da física às aplicações no cotidiano da escola
24
A unidade de medida da potência elétrica é o watt, em homenagem ao inventor de motores, o escocês James Watt (1736–
1819).
Assim, potência elétrica é a capacidade de fornecimento de
energia elétrica por unidade de tempo. Para o sistema que recebe a energia elétrica e a converte em outra forma de energia, a potência elétrica representa a capacidade de absorção e
conversão de energia num dado intervalo de tempo.
Como a unidade watt é,
muitas vezes, pequena
para exprimir os valores
de um circuito, usamos o
quilowatt (kW): 1 kW =
1000 watts.
A potência fornecida
por uma hidrelétrica é
muito elevada e por isso
utilizamos o GW (giga=
109, ou seja, 1 bilhão).
Em eletricidade, a potência é o produto da tensão pela corrente, ou seja, P = U x i, sendo:
P = potência, em watts;
U = tensão, em volts;
i = intensidade de corrente, em ampères.
Qual a potência necessária para fazer girar um motor elétrico cuja tensão é de 220 volts e a
corrente necessária é de 20 amperes?
2.5 Energia elétrica
Energia é tudo aquilo capaz de produzir calor, trabalho mecânico, luz, radiação, etc. A energia elétrica é um tipo especial
de energia, por meio da qual podemos obter esses efeitos.
Ela é usada para transmitir e transformar a energia primária
da fonte produtora que aciona os geradores em outros tipos
de energia. Com o simples acionamento de um interruptor de
uma lâmpada, temos à nossa disposição a energia elétrica.
A energia é a potência utilizada ao longo do tempo. No exemplo anterior, se o motor ficar ligado durante 2 horas, a energia consumida será a potência vezes o tempo, ou seja, a
potência necessária seria de 220 x 20 = 4400 W ou 4,4 kW.
E a energia consumida seria 4,4 x 2 (tempo de funcionamento
em horas) = 8,8 kWh.
Verifique na conta de energia da sua escola, quantos kWh são consumidos de energia por
mês. Compare com alguma conta anterior. Procure
identificar os equipamentos que consomem mais energia na escola e elabore alternativas para minimizar essa
situação. Depois, leia a conta de energia de sua casa e
faça o mesmo.
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UNIDADE 2 – Das teorias da física às aplicações no cotidiano da escola
Então, o quilowatt-hora (KWh) é a unidade que exprime
o consumo de energia na sua escola. Por esta razão na
“conta de luz” que sua escola recebe no fim do mês, está
registrado o número de kWh gasto, o valor a ser pago
dependendo do preço do kWh e de outras taxas que são
incluídas na conta.
3.1 A importância da boa iluminação
Quando usamos a iluminação de forma racional, ela apresenta uma série de benefícios, entre os quais a proteção à visão
humana e a influências benéficas sobre o sistema nervoso vegetativo, que comanda o metabolismo e as funções do corpo.
Assim, uma boa iluminação faz com que se eleve o rendimento do trabalho e diminuam os erros e os acidentes, gerando
mais conforto, bem-estar e segurança.
Paradoxalmente, é exatamente neste uso final de
energia elétrica – a iluminação – onde mais ocorrem os
desperdícios. É importante observar, quer na escola em
que você trabalha, quer em sua casa, o quanto as luzes
permanecem acesas durante o dia e a noite. As lâmpadas
inutilmente acesas não podem ser simplesmente ignoradas. Apagá-las é uma atitude sadia, tanto social quanto
ecologicamente correta.
28
Os sistemas de iluminação devem proporcionar um ambiente
visual adequado, fornecendo a luz necessária à realização de
tarefas visuais a serem executadas pelos ocupantes do ambiente. A luz deve ser fornecida e direcionada à superfície de
trabalho para que os ocupantes possam desenvolver melhor
suas atividades.
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
Para que o projetista defina a iluminação de um ambiente, ele
precisa saber qual atividade será desenvolvida no local. Nas
escolas, temos diferentes necessidades de iluminação, de
acordo com os ambientes: salas de aulas e de reuniões, auditórios, sanitários, cantina, pátios de recreação, portaria, etc.
A quantidade de luz desejada e necessária para qualquer instalação depende da tarefa a ser executada. O grau de habilidade requerida, a minuciosidade do detalhe a ser observado, a
cor, a refletividade da tarefa, assim como os arredores imediatos afetam as necessidades de iluminância, que produzirão as
condições de visibilidade máxima.
Os iluminamentos recomendados são baseados nas características das tarefas visuais e nos requerimentos de execução,
sendo maiores para o trabalho envolvendo muitos detalhes,
trabalhos precisos e trabalhos de baixos contrastes.
IMPORTANTE
As tarefas visuais, apesar de serem em número ilimitado, podem ser classificadas de acordo com certas características comuns, conforme a Associação Brasileira de Normas Técnicas
(ABNT) NBR 5413 – Iluminância de interiores – que estabelece
os valores de iluminâncias médias em serviço para iluminação
artificial em interiores onde se realizam atividades específicas.
Esta norma permite flexibilidade na determinação dos níveis
de iluminação, em três variáveis:
1. A idade do observador: pessoas mais “idosas” necessitam
de mais luz para desenvolver a mesma atividade que pessoas jovens.
2. Velocidade e acuidade do desempenho visual: necessidades críticas exigem mais luz que as casuais, ou seja, quanto
maior o grau de precisão requerido para executar a tarefa,
maiores serão os níveis de iluminação exigidos.
3. Refletância da tarefa em relação ao fundo: grande diferença
de refletâncias entre a tarefa e o seu entorno próximo podem reduzir o contraste e o desempenho visual e/ou causar
desconforto visual.
Cabe também aos projetistas e aos gestores, sempre que possível, ter uma outra preocupação, relacionada com a entrada
de luz natural (direta e indireta) no ambiente. Salas de aula com
janelas amplas, que possam oferecer ventilação e visibilidade
(entrada de luz natural), um bom espaço físico e tranqüilidade
influenciam positivamente na melhoria do desempenho dos
estudantes (SOUZA, 2005). A luz natural oferece qualidade
da luz, comunicação visual com o meio externo, conservação
dos recursos naturais, redução do consumo de energia e benefícios psicológicos.
A utilização da iluminação natural deve ser avaliada na concepção inicial do projeto e deve levar em conta a variação diária
e sazonal da luz solar para fornecer iluminação adequada por
29
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
Estas informações fazem com que os gestores da educação reflitam. Qual será a clientela da escola? Somente
crianças ou também adultos? Qual será o horário das atividades? Somente diurno ou também noturno? Que tipos
de atividade visual serão exigidos nos processos de ensino, estudo e aprendizagem?
maior tempo e menor carga térmica possíveis. Uma abertura
de grandes dimensões pode causar uma entrada excessiva
de luz, resultando em uma carga térmica indesejável de muito
calor, dependendo da região e da época do ano. Pequenas
aberturas, ao contrário, necessitam de iluminação auxiliar (na
maioria das vezes, iluminação artificial, mesmo durante um
dia de céu claro, quando há mais luz). Altos níveis de iluminação natural no interior de ambientes construídos podem
produzir um desconforto visual por ofuscamento excessivo, e
ainda um aumento da carga térmica ao exigir mais consumo
de energia para o resfriamento através de ar-condicionado e
ventiladores. Portanto, o projeto arquitetônico e luminotécnico de toda escola deve ser feito por um profissional habilitado, em diálogo com os educadores.
Como podemos ver, um projeto de iluminação envolve
diversos fatores que vão desde o local onde será instalada a luminária, até a escolha da lâmpada, buscando o
conforto do usuário. Estes aspectos foram considerados
pelos projetistas que elaboraram o projeto elétrico da sua
escola?
30
Nesta Unidade 3, iremos falar sobre as lâmpadas, responsáveis diretos pela iluminância dos ambientes, procurando auxiliar os gestores na escolha do tipo adequado de lâmpada, seja
no momento de sua instalação ou de reposição.
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
3.2 A origem da luz artificial
Pode-se dizer que a luz artificial é tão antiga quanto a história
da humanidade. Seu início deu-se quando o homem aprendeu a controlar o fogo, e por milhares de anos a única fonte
de luz artificial disponível foi a chama.
Posteriormente, o homem, no intuito de controlar essa chama
por um longo período, desenvolveu outras fontes de luz mais
duradouras, tais como a primeira lâmpada, que era composta
por um pavio mergulhado em óleo animal ou vegetal e, mais
tarde, provavelmente na era romana, a vela, obtendo-se assim
fontes de luz portáteis.
Tais fontes de luz permaneceram em uso até, aproximadamente, dois séculos atrás, quando surgiram os queimadores tubulares (lampiões). Somente no século XX, a chama foi substituída por corpos sólidos incandescentes, tendo como exemplos
mais marcantes a lâmpada elétrica e a camisa de gás.
Finalmente, no começo dos anos 1930, iniciou-se a produção
de lâmpadas de descarga de baixa pressão, semelhantes às
que utilizamos atualmente, com menor desperdício de energia em forma de calor.
Camisa de gás (lâmpada):
a tela que incandesce em
determinadas lâmpadas à
gás.
Das fontes de luz artificial, as lâmpadas elétricas são, sem
dúvida, as que apresentam maior eficiência e possibilidades
quase sempre ilimitadas de se obter ambientes acolhedores
e confortáveis para o olho humano. As lâmpadas elétricas do
mercado atual são agrupadas em dois tipos principais: lâmpadas incandescentes e lâmpadas de descarga.
Existem muitos fabricantes de lâmpadas no Brasil, e cada um
deles fabrica vários tipos, cada um específico para determinado uso. Listaremos abaixo vários tipos de lâmpadas comuns
no mercado brasileiro. Mas esta lista não se esgota aqui.
A cada dia, novos tipos aparecem no mercado (item 3.4).
Faça uma pesquisa sobre o surgimento das lâmpadas elétricas e descubra: quem, como e quando inventou a primeira lâmpada.
31
Partilhe suas informações com os colegas de turma e
escola. Organizem uma exposição de cartazes sobre
o tema.
Para falarmos sobre iluminação, é importante conhecermos
alguns conceitos relacionados ao assunto: iluminância, nível
de iluminação, refletividade, entre outros. Esses conceitos básicos são importantes para entendermos como as lâmpadas
são classificadas. A seguir, analisaremos alguns deles:
a) Fluxo luminoso
É a quantidade total de luz emitida a cada segundo por uma
fonte luminosa. A unidade de medida do fluxo luminoso é o
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
3.3 Conceitos básicos das lâmpadas
lúmen (lm), representado pelo símbolo Ø. Pode ser comparado com a quantidade de água que passa por segundo em determinado ponto. Exemplo: uma lâmpada incandescente de
100 watts emite cerca de 1.600 lúmens de fluxo luminoso por
segundo ao ambiente.
b) Intensidade luminosa
É definida como a concentração de luz em
uma direção específica, radiada por segundo. Ela é representada pelo símbolo I e a
unidade de medida é a candela (cd). Pode
ser comparada com a intensidade de um
jato de água em determinada direção.
c) Nível de iluminação ou iluminância
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
32
É a quantidade de luz ou fluxo luminoso que atinge uma unidade de área de uma superfície por segundo. Pode ser comparada com a quantidade de água (chuva) que cai numa área
de superfície por segundo. A unidade de medida é o lux, representada pelo símbolo E. Um lux equivale a 1 lúmen por
metro quadrado (lm/m2).
Baseados em pesquisas realizadas com diferentes níveis de
iluminação, os valores relativos à iluminância foram tabelados, e no Brasil eles são encontrados na
Associação Brasileira de Normas Técnicas
(ABNT) NBR 5413 – Iluminância de interiores. De acordo com esta norma, a iluminância da sala de aula de uma escola varia de
200 a 500 lux.
d) Eficiência luminosa de uma lâmpada
É calculada pela divisão entre o fluxo luminoso emitido em
lúmens e a potência consumida pela lâmpada em watts. A unidade de medida é o lúmen por watt (lm/W).
IMPORTANTE
Exemplo: uma lâmpada incandescente proporciona, em média, uma eficiência luminosa de 17 lm/W (o que dá para iluminar uma
sala de aula de 30 m2, com 4 a 8 lâmpadas
de 100 Watts) e uma lâmpada fluorescente compacta proporciona 65 lm/W. Assim,
a lâmpada fluorescente tem uma eficiência
luminosa cerca de quatro vezes maior que
a de uma lâmpada incandescente.
e) Tempo de vida
Vida útil: é definida como o tempo em horas, no qual cerca
de 25% do fluxo luminoso das lâmpadas testadas foi depreciado.
Vida mediana: é definida como o tempo em horas, no qual
50% das lâmpadas de um grupo representativo, testadas sob
condições controladas de operação, tiveram queima.
f) Depreciação do fluxo luminoso
g) Temperatura de cor
Expressa a aparência de cor da luz emitida pela fonte e sua unidade de medida é o Kelvin (K). Quanto mais alta a temperatura
de cor, mais clara é a tonalidade da luz. Quando falamos em
luz quente ou fria, não estamos nos referindo ao calor físico da
33
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
Ao longo da vida útil da lâmpada, é comum ocorrer uma diminuição do fluxo luminoso que sai da luminária, em razão da
própria depreciação normal do fluxo da lâmpada e em razão
do acúmulo de poeira sobre as superfícies da lâmpada e do
refletor. Este fator deve ser considerado no cálculo do projeto
de iluminação, a fim de preservar a iluminância média (lux)
projetada sobre o ambiente ao longo da vida útil da lâmpada.
lâmpada, e sim à tonalidade de cor
que ela passa ao ambiente. Luz com
tonalidade de cor mais suave tornase mais aconchegante e relaxante,
luz mais clara, mais estimulante.
Por exemplo: nas escolas, principalmente nas salas de aula, o ideal
é utilizar lâmpadas com temperatura
de cor neutra ou clara, que induzem
maior atividade. Isso também se aplica aos banheiros, às cantinas e aos
auditórios. Já as áreas sociais, como
os corredores e os locais de descanso, devem ter tonalidade mais suave ou neutra, que leva ao
relaxamento e ao aconchego.
h) Índice de Reprodução de Cor (IRC)
Este índice quantifica a fidelidade com que as cores são reproduzidas sob determinada fonte de luz. A capacidade da lâmpada reproduzir bem as cores (IRC) independe de sua temperatura de cor (K). Existem lâmpadas com diferentes temperaturas
de cor e que apresentam o mesmo IRC.
34
Nas escolas, devemos utilizar lâmpadas com boa
reprodução de cores (IRC acima de 80), pois esta característica é fundamental para o estudo e, também, para o
conforto e beleza do ambiente.
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
Informações sobre o IRC podem ser obtidas nas embalagens das lâmpadas e/ou nos sites dos fabricantes.
3.4 Tipos de lâmpadas
As lâmpadas fornecem a energia luminosa segundo suas especificações por meio das luminárias que as sustentam. Existem no mercado nacional diversos tipos de lâmpadas que podem ser incandescentes, halógenas, mistas, fluorescentes, de
mercúrio, metálicas e de sódio.
O funcionamento de uma lâmpada incandescente ocorre pela
passagem de corrente elétrica por um fio fino (filamento da
lâmpada), com alta resistência elétrica, que é levado à incandescência, produzindo luz e calor. Essas lâmpadas são produzidas para os mais diversos fins.
IMPORTANTE
3.4.1 Lâmpadas incandescentes
Há também as lâmpadas incandescentes halógenas. Elas também possuem filamento, porém trabalham em conjunto com
o halogênio (iodo, cloro e bromo).
As lâmpadas incandescentes são fabricadas em vários tipos e
para diversas aplicações:
‡ OkPSDGDVSDUDXVRJHUDO
‡ OkPSDGDVHVSHFtILFDVSDUDIRUQRVJHODGHLUDVHWF
‡ OkPSDGDV GHFRUDWLYDV SDUD IHVWDV GHFRUDo}HV QDWDOLQDV
etc.;
‡ OkPSDGDV UHIOHWRUDVGHIOHWRUDV RX HVSHOKDGDV XWLOL]DGDV
para concentrar os fachos luminosos. Muito utilizadas em
vitrines, lojas, exposições, museus, etc.;
‡ OkPSDGDVKDOyJHQDVSRVVXHPRIRUPDWRGRWLSRSDOLWRUHfletor dicróico. Possuem um gás inerte no seu interior, o halógeno. As que possuem espelho dicróico são muito utilizadas em exposições, galerias de arte e museus. As em forma
de palito são muito utilizadas para iluminação de quadras
esportivas, piscinas, monumentos, etc.
35
‡ OkPSDGDV LQIUDYHUPHOKDV XWLOL]DGDV HP LQG~VWULDV SULQFLpalmente para secagem de tintas ou outros materiais.
‡ OkPSDGDVWDQGDUGSRVVXLEXOERWUDQVSDUHQWH
‡ OkPSDGDsoft: possui bulbo leitoso, criando uma atmosfera
agradável e relaxante com alto grau de conforto visual. São
utilizadas para iluminação residencial, iluminação de emergência e iluminação comercial (hotéis);
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
Veja alguns exemplos de lâmpadas incandescentes:
Standard
Soft
‡ OkPSDGD UHIOHWRUD SRVVXL HVSHOKR SDUDEyOLFR LQWHUQR TXH
produz facho de luz direcionado. São utilizadas na iluminação decorativa e de destaque em ambientes residenciais.
Indicada para uso em spots e luminárias embutidas;
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
36
‡ OkPSDGDdisney: é utilizada para iluminação decorativa em
diversos tipos de ambiente (sala, quarto de criança, dormitórios em geral, etc.), onde se queira obter conforto e
aconchego através do leve toque colorido da luz que esta
lâmpada emite;
‡ OkPSDGD KDOyJHQD GLFUyLFD HVVHQWLDO SRVVXL XP UHIOHWRU
que proporciona luz constante e cor uniforme. Utilizadas
para iluminação decorativa e de destaque de objetos.
A lâmpada fluorescente é uma lâmpada de descarga de baixa
pressão, na qual a luz é produzida através do pó fluorescente
ativado pela energia ultravioleta da descarga. As lâmpadas
fluorescentes são ideais para substituição das lâmpadas incandescentes em uso residencial em virtude de sua praticidade, grande economia de energia e alta durabilidade.
IMPORTANTE
3.4.2 Lâmpadas fluorescentes
Essa família de lâmpadas é dividida em três: fluorescentes
compactas integradas, fluorescentes compactas não integradas e fluorescentes tubulares.
As compactas integradas possuem o reator incorporado na
lâmpada, o que permite sua troca e seu manuseio de maneira
fácil e segura para o usuário. Possuem alta eficiência luminosa, IRC >80, vida mediana de 5 mil a 6 mil horas, cores suaves e claras e ainda uma grande diversidade de formatos. Nas
compactas não integradas, o reator não precisa ser substituído sempre que necessitar trocar a lâmpada, pois permanece
em operação por longo tempo, o que torna o sistema mais
econômico para o usuário. Estes modelos são recomendados
para áreas comerciais, onde a iluminação fica ligada por períodos longos. Possuem IRC >80, cores quentes e frias, variados
modelos e aplicações.
As lâmpadas fluorescentes podem ser de vários tipos, desde
as lineares, muito utilizadas em salas de aula, até as circulares,
além das compactas. A seguir são apresentados alguns tipos
de lâmpadas fluorescentes:
37
‡ OkPSDGD XQLYHUVDO XWLOL]DGD QD LOXPLQDomR
comercial ou em residências. Ideais para iluminação decorativa em residências, hotéis e lojas.
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
‡ OkPSDGDmini ambiance: são miniaturizadas,
proporcionando praticidade na instalação e
na qualidade de luz. Ideais para iluminação
decorativa em residências, hotéis e lojas;
‡ OkPSDGDV3/&H3/7XWLOL]DGDVHPLOXPLQDomRFRPHUFLDO
(escolas, hotéis, shoppings, restaurantes) e demais locais
que necessitem de qualidade de luz e alta eficiência do sistema.
PL-T
PL-C
‡ OkPSDGDVWXEXODUHVXVDGDVSDUDLOXPLQDomRFRPHUFLDOUHsidencial e em locais que priorizem a qualidade de luz e a altíssima eficiência do sistema (escritórios, oficinas, cozinhas,
etc.).
38
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
3.4.3 Luz mista
A lâmpada de luz mista consiste em um bulbo preenchido
com gás, revestido na parede interna com um fósforo, contendo um tubo de descarga ligado em série a um filamento
de tungstênio. É utilizada para iluminação de vias públicas,
jardins, praças, estacionamentos, etc.
A lâmpada a vapor de mercúrio, como o próprio nome sugere, possui vapor de mercúrio em suspensão dentro do tubo
de descarga. Elas são utilizadas para iluminação de galpões
industriais, iluminação pública e demais instalações que necessitem de baixo custo inicial, não se preocupando com a eficiência do sistema. Atualmente, estão sendo substituídas por
lâmpadas mais eficientes como lâmpadas de vapor de sódio
(iluminação pública) e lâmpadas de vapor metálico (iluminação de galpões industriais).
IMPORTANTE
3.4.4 Vapor de mercúrio
3.4.5 Vapor metálico
A lâmpada de vapor metálico possui vapor de haletos metálicos na descarga de mercúrio no interior do tubo. Ideais
para iluminação de destaque em interiores e, principalmente, para iluminação de monumentos e outdoors e até mesmo
para a iluminação pública.
39
Veja alguns exemplos de lâmpadas de vapor metálico:
‡ OkPSDGD &'05 ,,, SRVVXL WXER FHUkPLFR HQYHORSDGR
em uma superfície refletora com uma base antiofuscante.
Ideal para criar uma iluminação dirigida, proporcionando
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
‡ OkPSDGD mini master colour: lâmpada miniaturizada que
facilita o uso e a manutenção. Utilizada em iluminação comercial (lojas e vitrines) e demais locais que necessitem de
uma iluminação de altíssima qualidade de luz e eficiência
do sistema.
destaque de produtos em vitrines e expositores ou para iluminar objetos de arte e decoração. Pode ser utilizada para
iluminação geral, criando uma atmosfera agradável e aconchegante.
3.4.6 Vapor de sódio
A lâmpada vapor de sódio possui sódio a baixa pressão no
seu interior. É principalmente utilizada para iluminação externa e de estradas. Pode ser utilizada em quadras esportivas
cobertas.
3.5 Acessórios para lâmpadas
Os acessórios mais comuns são: soquetes, plafonniers, luminárias, reatores, ignitores, starters, relés fotoelétricos e sensores de presença.
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
40
As luminárias são aparelhos destinados a distribuir, filtrar e
controlar a luz gerada por uma lâmpada ou mais, que contenham todos os equipamentos e acessórios necessários para
fixar, proteger e alimentar essas lâmpadas. Existem luminárias
para diversas finalidades e destinadas às lâmpadas incandescentes, fluorescentes, vapor de mercúrio, etc. As luminárias
possuem um papel extremamente importante em um sistema
de iluminação, pois elas contribuem diretamente para uma
distribuição eficiente da luz no ambiente e para o conforto visual das pessoas.
Os reatores são equipamentos auxiliares e necessários ao funcionamento de lâmpadas de descarga (exceto luz mista), com
a finalidade de proporcionar as condições de partida (ignição)
Os sensores de presença (ou movimento) e os sensores de luz
são receptores automáticos para os sistemas de iluminação,
ligando e desligando a luz ou aumentando e diminuindo o nível de iluminamento do ambiente, conforme esteja ajustado.
O sensor tem como função principal proporcionar a economia
de energia por meio do controle da iluminação.
IMPORTANTE
e de maneira que controle e estabilize a corrente elétrica do
circuito.
Um bom exemplo são os sensores de movimento instalados
em halls ou áreas comuns de prédios residenciais.
3.6 Dicas para economizar energia
Existem importantes critérios que podem ajudar a reduzir o
consumo energético de uma edificação e auxiliam nas definições de projeto:
41
‡ 6H YRFr XWLOL]DU FRUHV FODUDV WDQWR HP SDUHGHV TXDQWR
nos mobiliários, a escola ficará mais luminosa e necessitará de menos lâmpadas para sua iluminação.
‡ $OLPSH]DGDVOkPSDGDVHGDVOXPLQiULDVpHVVHQFLDOSDUD
manter um nível de iluminância adequado, pois o escurecimento das mesmas reduz sua eficiência.
‡ $SURYHLWHDRPi[LPRDOX]VRODUDEUDDVMDQHODVHDVFRUtinas.
‡ 8WLOL]H OkPSDGDV IOXRUHVFHQWHV TXDQGR SRVVtYHO HVSHcialmente nas salas de aula, nos banheiros, nos refeitórios e nas cozinhas. Elas espalham bem a luz e são econômicas.
‡ $VOkPSDGDVLQFDQGHVFHQWHVSDUDLOXPLQDomRJHUDOVmR
fáceis de usar e baratas.
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
‡ (P iUHDVPHQRVXWLOL]DGDVFRPRRVFRUUHGRUHVRXVR
de detectores de presença ou sistemas automáticos de
acionamento das lâmpadas são fundamentais.
Qual o tipo de lâmpada utilizada nas salas
de aula da sua escola? Essa lâmpada é a mais
apropriada? Observe também as lâmpadas nos banheiros, na cozinha e nos corredores.
Verifique se as lâmpadas e as luminárias estão limpas.
Isso é muito importante para a qualidade da luz.
Faça uma leitura da conta de energia de sua escola e
deduza, a partir da potência das lâmpadas e do tempo
de utilização, qual percentual do consumo deriva da
iluminação.
UNIDADE 3 – Iluminação dos ambientes
42
4.1 Uso racional de energia
Atualmente, o desenvolvimento de qualquer nação está associado à produção de energia elétrica. As nações andam
preocupadas com o elevado consumo de energia elétrica.
A construção de usinas hidrelétricas, principal fonte de energia elétrica em diversos países, como o Brasil, requer altos
investimentos. As obras de uma usina, além de caras, produzem alterações irreversíveis no meio ambiente, tais como
mudança no curso de rios, inundação de florestas, mudanças
climáticas e desapropriações de propriedades, até mesmo de
terras produtivas.
Por isso, economizar energia é um dever de todo
cidadão. Eu e você podemos fazer isso, em casa ou em
nosso local de trabalho. O uso racional da energia é a
melhor forma de conservá-la. Para isso, a principal dica é
que devemos ligar apenas o necessário, nas horas certas.
Alguns eletrodomésticos, como geladeiras, freezers, aparelhos de ar-condicionado e lâmpadas têm a previsão de
consumo indicada nas especificações do produto, a partir
de testes feitos por centros de pesquisas do governo. Os
mais eficientes ganham o Selo Procel. Na hora da compra, escolha esses modelos.
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
44
O que é o Selo Procel? O selo é um produto desenvolvido pelo Programa Nacional de
Conservação de Energia Elétrica, que tem
por objetivo orientar o consumidor no ato da
compra, indicando os produtos que apresentam os melhores níveis de eficiência energética em cada categoria.
Também é de fundamental importância que
os projetos e a execução física das instalações elétricas obedeçam a normas rigorosas,
que garantam seu funcionamento adequado,
bem como a segurança das pessoas e dos
animais.
A necessidade de economizar energia elétrica tem aumentado
a procura por alternativas energéticas, como a energia solar e
o aquecimento a gás.
A utilização do aquecedor solar para fornecimento de água
quente vem se tornando opção viável, técnica e economicamente, para implantação nas mais diferentes edificações, de
residências a hotéis. O sistema é composto por reservatórios
térmicos e coletores solares, que são placas que captam a
energia do sol e a transferem para a água. Contam também
com um sistema de aquecimento auxiliar elétrico, cuja função
é complementar a temperatura necessária nos dias em que a
radiação solar seja insuficiente para um aquecimento pleno
– o que ocorre, por exemplo, em dias muito chuvosos ou intensamente frios, dependendo da região.
IMPORTANTE
O uso de métodos para economia de energia depende de diversos fatores, que vão desde a concepção e reavaliação do
projeto de um edifício até a consideração de variáveis econômicas, climáticas e regionais.
O impulso provocado pela abertura de mercado brasileiro, a
busca constante pela segurança do usuário e a procura por
opções econômicas, agravada com o período do “apagão”,
acirraram a concorrência e exigiram, dos fabricantes, a evolução da qualidade dos materiais e dos componentes elétricos.
Desde então, o setor elétrico buscou melhores materiais e sistemas para atender às necessidades do usuário. Houve, assim, uma evolução dos equipamentos elétricos e eletrônicos,
visando a uma maior economia de energia com a mesma eficiência.
45
Na escola que você trabalha existe algum programa que
vise à redução no consumo de energia? Como você poderá
ajudar para que isso ocorra?
4.2 Equipamentos e acessórios elétricos
Os equipamentos e acessórios elétricos compreendem desde os conhecidos interruptores, as tomadas e os sensores de
presença para acionamento das lâmpadas, até os mais elaborados e complexos, como os que controlam a intensidade de
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
Vamos conhecer agora os diferentes equipamentos e acessórios elétricos, apresentar a potência média de consumo dos
aparelhos elétricos e aprender como calcular o consumo de
energia.
iluminação de acordo com a luz do ambiente. Os mais complexos fazem parte dos sistemas de automação, que facilitam
o uso, melhoram o conforto e visam à economia de energia.
4.2.1 Interruptores e tomadas
Os interruptores são os dispositivos de comando das lâmpadas. Eles são utilizados para interromper o condutor fase
(eletricidade), o que possibilita reparar e substituir lâmpadas
sem risco de choque. Basta desligá-lo.
Os interruptores mais utilizados são os simples e os paralelos.
Os simples comandam as lâmpadas de um só lugar. Quando
for necessário comandar diversas lâmpadas em um mesmo
ponto de luz, deve-se utilizar interruptor de várias seções, o
interruptor paralelo, que comanda mais de uma lâmpada.
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
46
Existe ainda o sistema three-way, que corresponde a um mesmo ponto de luz acionado por dois interruptores diferentes e
distantes um do outro. Esse sistema é muito útil em escadas
ou dependências onde se deseja apagar ou acender a luz a
partir de pontos diferentes, em função da distância ou por comodidade. Assim, tanto quem está descendo a escada como
quem está subindo pode acender a mesma lâmpada que a
ilumina. Nas escolas, o uso deste sistema pode ser útil para
acionar a luz tanto de dentro da sala de aula quanto do corredor, permitindo que um funcionário possa apagar as luzes
de todas as salas de um único local, evitando desperdício de
tempo e de energia.
As tomadas são utilizadas para ligarmos os equipamentos elétricos. As tomadas podem ser de dois pinos ou de três pinos
(com fio terra). A ABNT NBR 5410 – Instalações elétricas de
baixa tensão, por medida de segurança, tornou obrigatório o
uso do pino do fio terra em tomadas.
Nas escolas existe também a campainha ou “sinal”, que é indispensável para a chamada dos alunos, informando o horário
de início e término das aulas. Essas campainhas geralmente
O que é um aterramento?
IMPORTANTE
são instaladas nos corredores e o botão de chamada na sala
da administração ou em algum local de fácil acesso pelo responsável.
A palavra aterramento refere-se à terra propriamente
dita. O aterramento é o fio ou a barra de cobre enterrado, que conduz a corrente elétrica para o solo. Quando
se diz que algum aparelho está aterrado (ou eletricamente aterrado) significa que um dos fios de seu cabo
de ligação está propositalmente ligado à terra. Ao fio que
faz essa ligação denominamos “fio terra”.
É obrigatório que todas as tomadas tenham o seu fio terra. Normalmente, elas já vêm com o fio terra instalado,
seja no próprio cabo de ligação do aparelho à tomada,
seja separado dele. No primeiro caso, é preciso utilizar
uma tomada com três pólos onde será ligado o cabo do
aparelho.
O objetivo dos aterramentos é assegurar, sem perigo,
o escoamento das correntes de falta e de fuga para a
terra, satisfazendo as necessidades de segurança das
pessoas e funcionais das instalações.
Fonte: http://www.celpe.com.br
47
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
Isto é possível, pois a superfície da terra é o caminho natural de escoamento de cargas elétricas indesejáveis, como,
por exemplo, dos relâmpagos nas tempestades. Então, a
terra pode servir como condutor de corrente elétrica. Assim, quase todos os sistemas de distribuição de energia
elétrica possuem um fio neutro em ligação com a terra
para proteção individual. Desta forma, o excesso de tensão, caso ocorra, é encaminhado para a terra. Nas edificações, no ponto de alimentação de energia, que são as
tomadas, é obrigatório executar um contato entre a terra
e o equipamento elétrico, criando um condutor de proteção, denominado de aterramento. Assim os equipamentos elétricos estarão ligados a terra.
4.2.2 Dimmers e sensores de presença
O dimmer é um interruptor do tipo variador de luminosidade.
Através dele é possível aumentar ou diminuir a iluminância
de um ambiente, dentro dos limites da lâmpada. Nas escolas,
podem ser utilizados nos auditórios e em salas de vídeo, permitindo criar diferentes cenários.
Os sensores de presença são elementos utilizados com a finalidade de manter desligadas as luzes onde não haja constante permanência de pessoas. Quando o sensor de presença
detecta movimento, imediatamente comanda o acendimento
das luzes, que permanecem acesas por um tempo predeterminado. Pode ser muito útil nos banheiros das escolas, por
exemplo.
dimmer
sensor de presença
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
48
4.2.3 Fios e cabos
Os fios ou condutores elétricos são constituídos por material
condutor (cobre ou alumínio) destinado a transportar energia
e são protegidos por uma camada de material isolante, geralmente por um material termoplástico, como o PVC (cloreto de
polivinila e polietileno) ou ainda por material termofixo, como
o EPR ou o XLPE (polietileno reticulado ou borracha de etileno
e propileno).
O cabo é um conjunto de fios encordoados isolados, cuja isolação é protegida externamente por uma capa ou cobertura.
Os cabos podem ser: unipolares, constituídos por um único
condutor isolado, provido de cobertura sobre a isolação; ou
multipolares, constituídos por vários condutores isolados, providos de cobertura sobre o conjunto de condutores isolados.
IMPORTANTE
Os fios elétricos devem ser dimensionados de acordo com
as normas brasileiras e por profissionais habilitados. No Brasil, temos a NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão,
lançada em 1980, com segunda revisão publicada em 1997.
Trata-se de uma norma bastante atual que reflete o consenso
hoje existente entre os principais países do mundo, no tocante ao uso seguro e racional da energia elétrica.
Entre os diversos critérios de dimensionamento de
circuitos, está o da atenção especial sobre as cargas que
serão utilizadas, ao tipo de instalação (aparente ou embutida), ao ambiente (sujeito às intempéries, interno, em
altas temperaturas) e às distâncias entre a fonte de alimentação e o uso de cargas.
Luzes piscando e disjuntores desarmando são exemplos de
circuitos mal dimensionados. Conexões malfeitas entre os cabos são os principais vilões da boa instalação elétrica, responsáveis pelos problemas de curtos-circuitos.
49
O eletroduto é utilizado para que os fios ou condutores sejam levados do ponto de utilização (tomadas ou interruptores) até o quadro de energia. Podem ser flexíveis ou rígidos,
em PVC ou metálicos. Os flexíveis são maleáveis e fáceis de
serem utilizados embutidos em alvenarias. Os rígidos são os
mais utilizados dentro das lajes das edificações. Os de PVC
são mais práticos e econômicos e os metálicos são muito
empregados em instalações aparentes.
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
4.2.4 Eletroduto
Eletroduto PVC flexível corrugado
Eletroduto PVC rígido
4.2.5 Disjuntor
O disjuntor é um dispositivo de proteção e interrupção eventual dos circuitos.
Para aumentar a segurança do usuário, a NBR de “Instalações
elétricas” passou a exigir, desde 1997, o uso do dispositivo DR
(disjuntor diferencial residual) em áreas molháveis. O dispositivo DR detecta a fuga de correntes, cortando imediatamente a
corrente elétrica principal, evitando choques elétricos.
50
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
Disjuntor padrão
Disjuntor DR
Podem ser utilizados também os fusíveis. A vantagem do
disjuntor em relação ao fusível é que o disjuntor simplesmente
“desarma”, interrompendo a corrente quando ela se torna perigosa, enquanto o fusível “queima”. Uma vez eliminada a causa
do excesso de corrente, o fusível precisa ser trocado por outro
novo, enquanto o disjuntor é simplesmente rearmado.
4.2.6 Quadro de energia
O sistema elétrico de uma escola é dividido em circuitos, e estes são ligados aos disjuntores instalados dentro de
um quadro de energia. O quadro de energia deve ser instalado
em um lugar protegido, de fácil acesso e conter indicações
claras de risco.
IMPORTANTE
Dos quadros de distribuição saem os fios correspondentes
aos circuitos que alimentam as lâmpadas, as tomadas e os
equipamentos. A figura a seguir mostra um quadro de energia
ou quadro de distribuição elétrica.
Atualmente têm sido muito utilizados os quadros de distribuição de energia em PVC, considerados mais leves que os metálicos.
4.3 Cargas específicas dos aparelhos de utilização
Para estimar o gasto de energia elétrica de uma edificação é
necessário saber qual a potência elétrica dos equipamentos
utilizados. Você sabe qual o consumo de energia elétrica de
um ventilador, por exemplo?
51
No projeto elétrico, a potência das tomadas de uso específico,
ou seja, as tomadas designadas para determinado aparelho
elétrico possuem o valor nominal da potência do equipamento.
A tabela a seguir apresenta a potência específica (média) de
alguns aparelhos de utilização em escolas. Os valores aqui
empregados estão de acordo com a Tabela NTD-6.01 da Companhia Energética de Brasília (1997) e com o livro Instalações
elétricas, de Hélio Creder (1998).
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
Aqui, apresentaremos a potência média de consumo dos principais aparelhos elétricos utilizados nas escolas.
Tabela – Potência média de consumo dos equipamentos
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
52
APARELHOS ELÉTRICOS
Potência (watts)
Aquecedor de ambiente (portátil)
1000 W
Ar-condicionado
1400 W
Chuveiro
4400 a 6500 W
Computador
120 W
Copiadora
2500 W
Fax
90 W
Ferro de passar roupa
1000 W
Forno elétrico
1500 W
Forno de microondas
1200 W
Freezer
200 a 500 W
Geladeira (duplex)
200 a 500 W
Impressora
100 W
Liquidificador
300 W
Projetor de slides
250 W
Retroprojetor
1200 W
Televisor
60 a 200 W
Ventilador
200 W
Videocassete
10 a 100 W
‡3URFXUHQDLQWHUQHWRXQRPDQXDOGRIDEULcante, a potência dos diversos equipamentos elétricos existentes na escola. Essas potências variam
de acordo com a marca, o modelo e o tamanho do
aparelho. Os valores antes apresentados correspondem
aos valores médios.
‡ 9HMD VH DOJXP DSDUHOKR GD VXD HVFROD SRVVXL R 6HOR
Procel, que garante menor consumo de energia. Procure saber qual a economia de uma geladeira com Selo
Procel em relação a uma geladeira que não o tenha.
Registre em seu memorial. Caso a atividade integre
a Prática Profissional Supervisionada, descreva-a
no relatório.
Você sabe como é calculado o consumo de energia de um
aparelho elétrico? Com a potência e a estimativa de uso do
equipamento elétrico, em horas, é possível calcular o gasto
mensal de energia por aparelho.
IMPORTANTE
4.4 Gasto de energia
4.4.1 A eficiência do projeto no consumo energético
Desde a pré-história, a adaptação ao clima norteia o modo
como o homem organiza os espaços. A arquitetura possibilita
essa adaptação, na medida em que tira partido de materiais,
tecnologias e sistemas específicos para cada meio ambiente.
Casas de gelo com elevada capacidade térmica são usadas no
Pólo Norte. Climas quentes e secos tiram partido da inércia
térmica do barro, enquanto construções em madeira se adaptam a países de clima temperado. Cada um destes ambientes
arquitetônicos congrega duas variáveis básicas: a luz e o calor.
A eficiência de uma edificação é dada por todo um conjunto de soluções adotadas que tenham por objetivo aperfeiçoar
o uso do espaço e reduzir ao máximo o custo pós-ocupação do
imóvel e, nisso, inclui-se a redução do consumo energético.
Nesse contexto, uma escola projetada para tirar partido da
iluminação natural, com grandes janelas, com aberturas e iluminação nos tetos ou na seção superior das paredes, permite
uma redução do uso da iluminação artificial e do sistema de
ar-condicionado ou ventilação. Muita luz natural e arborização
que amenize o calor na escola são redutores do consumo de
energia, dispensando acender lâmpadas de dia e permitindo
maior conforto em seu interior.
53
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
Uma escolha eficiente, por exemplo, resulta do uso das melhores tecnologias solares passivas e ativas, ou seja, uma combinação de soluções arquitetônicas adequadas e uso de equipamentos e aparelhos mais eficientes. Isso resulta em menores
gastos e mais conforto. Desse conjunto, o projeto arquitetônico é o principal fator que determina a eficiência energética de
uma edificação. Utilizar tecnologias passivas significa extrair
os maiores benefícios possíveis do clima, dos materiais de
construção, dos princípios clássicos de transferência de calor
e das propriedades térmicas das envolventes exteriores.
Prestemos atenção ao que se passa na construção
de prédios de apartamentos. Procurando a redução
dos custos operacionais das edificações, algumas empresas estão exigindo das imobiliárias e das construtoras
um contrato de eficiência energética do edifício. Neste
contrato, deve-se apresentar uma relação de seus custos
operacionais, com vistas a baixar as taxas dos condomínios. Assim, projetos que levam à redução dos custos, ou
seja, prédios inteligentes ou os chamados greenbuildings
(edifícios ecologicamente corretos desde sua concepção,
construídos de forma que evite gastos energéticos e privilegiar o conforto e o bolso do usuário) passaram a ser
uma exigência básica feita por incorporadores de vários países.
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
54
Em Brasília, capital federal, temos dois exemplos interessantes. O primeiro, do Plano Piloto, com a concepção, em 1960,
das escolas classes e escolas parques, do educador Anísio Teixeira, integradas ao projeto urbanístico de Lúcio Costa, com
total adaptação às posições do sol e às sombras das árvores.
O segundo, atual, do lançamento do primeiro bairro brasileiro
construído com o conceito de greenbuilding, ou construção
verde. A construção sustentável é, hoje, em todo mundo, a
melhor tradução para eficiência econômica e menor impacto ambiental. As edificações executadas nesta filosofia, com
projetos que busquem design ambiental e excelência no uso
de energia, empregando coletores solares, aproveitamento da
água da chuva, reutilizando a água mais limpa da edificação
nos locais menos nobres de consumo, coleta seletiva de lixo,
etc. Considerando que o bairro será formado praticamente por
edifícios residenciais, teremos um ganho considerável para o
meio ambiente.
O setor comercial no Brasil consome cerca de 15% da energia destinada aos edifícios. Assim, os investimentos em edifícios com eficiência energética oferecem maior retorno em
shoppings, hospitais, edifícios de escritórios, hotéis e supermercados, nas escolas, essa preocupação não faz parte do
projeto, talvez por não oferecer, aparentemente, retorno financeiro. Estatísticas da Agência Internacional de Energia (AIE)
apontam o Brasil como 10o produtor mundial de eletricidade
e o 4o produtor mundial de hidroeletricidade. Esses números
refletem uma posição de relevo de nosso país. Mas não podemos nos deixar envaidecer por nossa “potência” hidroelétrica.
4.4.2 Como estimar o consumo mensal de energia
IMPORTANTE
Temos de racionalizar para não chegarmos a um novo “apagão”. Alguns países da Europa regulam o consumo energético dos edifícios e, no Brasil, a ABNT trabalha no sentido de
também estabelecer uma normalização.
Com a potência média de consumo do equipamento elétrico e o tempo médio, em horas, de sua utilização, obtemos o
consumo de energia, em Kwh (quilowatt-hora). Como exemplo, vamos utilizar um retroprojetor cuja potência média é de
1.200 W. Estimando um uso médio diário de 2 horas, obtemos
um consumo de 2.400 Wh (1.200 x 2) por dia. Para obter o
consumo mensal basta multiplicar por 20, que corresponde
ao número médio de dias/aula em um mês. Como resultado,
temos um consumo de 48.000 Wh (2.400 x 20), ou seja, o retroprojetor consome 48 Kwh no final do mês.
A tabela a seguir apresenta o consumo mensal de energia dos
aparelhos elétricos utilizados em escolas. Esses valores correspondem à potência média do aparelho e podem variar de
acordo com o fabricante, a idade e o estado de conservação
do aparelho. Para um valor mais acurado, cheque a potência
do equipamento na placa do mesmo.
55
Aparelhos elétricos
Potência
média
watts
Dias estimados
uso/mês
Média
utilização/dia
Consumo
médio
mensal
(Kwh)
Aquecedor de ambiente
1000
15
8h
120
Ar-condicionado
1400
30
8h
336
Chuveiro elétrico
4400
30
40 min
88
Computador,
impressora e
estabilizador
180
30
3h
16,2
Ferro elétrico
1000
12
1h
12,0
Forno microondas
1200
30
20 min
12,0
Freezer
200
–
–
80
Geladeira
200
–
–
45
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
Tabela – Estimativa de consumo mensal de energia de
aparelhos elétricos
Lâmpada fluorescente
compacta
15
30
5 min
2,2
Lâmpada incandescente
40
30
5h
6,0
Lâmpada fluorescente
compacta
60
30
5h
9,0
Lâmpada incandescente
100
30
5h
15,0
Liquidificador
300
15
15 min
1,1
Tv em cores – 14”
60
30
5h
9,0
Ventilador
120
30
8h
28,8
Videocassete
10
8
2h
0,16
4.4.3 Como fazer a leitura do medidor
Aprender como se faz a leitura do medidor (relógio de luz) é
importante para acompanhar e controlar o consumo de energia. Para isso, basta fazer duas leituras mensais, uma no início
e outra no final do mês, para saber qual o consumo de energia.
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
56
Existem três tipos de medidores: o ciclométrico, que é analógico; o de ponteiros, que também é analógico; e o digital.
Caso na instalação da sua escola o medidor seja analógico, a
leitura do consumo deve ser feita no relógio que indica a grandeza “kWh”. Nele existe um outro relógio que indica a grandeza em “kVAr”, a qual não serve para medir o consumo ativo.
Para obter o consumo mensal, inicialmente é necessário anotar as indicações do medidor lido no mês anterior e as indicações no mês atual. O cálculo do consumo consiste em subtrair
o valor da penúltima leitura, da última e multiplicar esta diferença pela constante, que depende do medidor da instalação.
Essa constante pode estar indicada no próprio medidor ou ser
obtida na conta de energia elétrica. Assim, você terá o consumo mensal em KWh.
A fórmula do consumo é dada pela expressão: C = V x
cte, onde:
C = consumo de energia em kWh;
V = valor lido no mostrador;
cte= constante de multiplicação do medidor que deve
ser lido na fatura de energia (conta de luz) ou no medidor.
Como exemplo, caso a leitura do mês anterior seja de 04590 e
a do mês atual igual a 04805, temos: 04805 - 04590 = 215 kWh
C = 215 kWh x 1(constante indicada no medidor) = 215
kWh
a) Medidas de segurança para efetuar a leitura
IMPORTANTE
C = V x cte – para uma constante igual a 1 temos:
Em geral, o medidor digital está instalado no interior de um
compartimento denominado de cabine primária. Não há perigo de choque elétrico ao efetuar a leitura, pois todas as partes
metálicas no interior da cabine estão aterradas. Além disso, é
feita por inspeção visual sem necessidade de apertar botões,
abrir tampas ou tocar qualquer objeto ou chaves no interior
da cabine.
Porém, cabines primárias são locais onde se corre
risco de choques, caso os procedimentos de segurança
não sejam seguidos. Por isso, evite ultrapassar as áreas
cercadas com grades e restrinja sua permanência no interior da cabine apenas à efetuação da medição. Evite levar
pessoas inadvertidas, portar alimentos, mexer em chaves
ou equipamentos sem saber o que está fazendo e, de preferência, solicite a um eletricista que conheça a cabine
que o(a) acompanhe, pelo menos na primeira vez.
57
‡)DoDXPDSODQLOKDFRPRVHTXLSDPHQWRVHOpWULFRVXWLlizados na escola e, utilizando a tabela com a potência
média de cada aparelho, estime o consumo de energia
mensal. Registre na forma adequada.
UNIDADE 4 – Equipamentos e gasto de energia
‡&DOFXOHRFRQVXPRPHQVDOGHHQHUJLDQDVXD
escola, a partir da leitura do medidor.
5.1 O projeto elétrico
As instalações elétricas são representadas graficamente por
meio do projeto elétrico. Um sistema elétrico compreende a
entrada de energia da rua e sua medição mediante o relógio;
os quadros de distribuição de energia, constituídos por disjuntores ou fusíveis para distribuição dos circuitos da sua escola;
os fios, que passam dentro dos eletrodutos, estão ligados aos
pontos de utilização, como os interruptores, as tomadas e os
pontos de iluminação.
Os pontos de iluminação são utilizados para ligação das lâmpadas e das luminárias. As tomadas podem ser de energia
ou especiais, as primeiras para ligação de eletrodomésticos
e equipamentos de uso corrente, as outras para equipamentos específicos como máquina de lavar, forno de microondas,
chuveiro elétrico, etc. Os interruptores são utilizados para o
acionamento dos pontos de iluminação.
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
60
O sistema elétrico é dividido em circuitos. Circuito é o conjunto de pontos de consumo (iluminação ou
tomadas), alimentados pelos mesmos condutores (fios)
e ligados ao mesmo dispositivo de proteção (chave ou
disjuntor). Em outras palavras, circuito é um conjunto de
tomadas, pontos de energia, pontos de iluminação e interruptores cuja fiação se encontra interligada. Cada circuito é ligado a uma chave dentro do quadro de energia.
O quadro elétrico serve para controlar a sobrecarga dos
circuitos. Nesse caso, os disjuntores desarmam.
Dos quadros de distribuição saem os fios correspondentes
aos circuitos que alimentam as lâmpadas, as tomadas e os
equipamentos. O quadro de distribuição deve ser disposto
em local de fácil acesso. Ele é composto por disjuntor geral,
com chave seccionadora ou dispositivo diferencial residual
que desliga todos os circuitos a ele conectados e, ainda, por
diversos disjuntores secundários que desligam seus respectivos circuitos.
5.1.1 Representação gráfica
O projeto consiste na previsão escrita da instalação, com todos os seus detalhes, localização dos pontos de utilização de
A figura a seguir apresenta o desenho esquemático de um
projeto elétrico. Nele estão representados graficamente os
pontos de luz, as tomadas, os interruptores, os eletrodutos,
os fios e o quadro de energia.
IMPORTANTE
energia elétrica (pontos de luz e tomadas), comandos (interruptores), trajeto dos condutores, divisão em circuitos, seção
dos condutores, dispositivos de manobra, carga de cada circuito, carga total, etc.
O projeto deve ser acompanhado por uma legenda que é a
identificação do que foi usado no projeto. Veja a legenda do
projeto acima:
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
61
Ponto de luz no teto
Tomada
Interruptor
s
Fios
Eletroduto
––––––––––––––––––
Quadro de nenergia
5.1.2 Previsão de carga
O projeto elétrico é elaborado utilizando uma planilha de previsão de carga. A previsão de carga consiste em estimar todos
os equipamentos elétricos que serão utilizados na edificação.
Esta previsão de carga é obtida pelo somatório da potência de
todos os pontos de luz e das tomadas da edificação, empregando critérios sugeridos pela norma brasileira. A potência
utilizada é a potência média dos aparelhos de consumo mais
a potência de iluminação.
62
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
O projeto de layout é aquele
que representa os desenhos
de móveis e equipamentos.
A primeira etapa é ter em mãos o projeto de arquitetura, no
qual é definido o que é cada ambiente da edificação. Na planta
de arquitetura das escolas, por exemplo, estão definidos os
locais das salas de aula, da diretoria, dos banheiros, do refeitório, etc. Deve-se, também, obter o layout de cada ambiente.
Nas salas de aula é importante conhecer as alternativas de posição das mesas e das carteiras, se haverá tomadas para computadores, para televisor e outros aparelhos. Nas cozinhas e
nos refeitórios, é preciso definir o local da bancada para que
as tomadas estejam próximas, facilitando o uso. É com o projeto ou o esboço do layout que o projetista elétrico lança os
pontos de consumo (iluminação e tomadas).
Laboratórios ou salas especiais devem ser previstos para que
o projetista determine a potência das tomadas para os equipamentos elétricos. Tudo isso é pensado para que o projeto esteja de acordo com o uso da edificação, garantindo a eficiência
e o conforto do usuário.
IMPORTANTE
Como critério geral, todos os ambientes devem ter pelo menos um ponto de luz e um ponto para tomada. As tomadas de
uso geral nas salas de aula podem ser utilizadas para televisor
ou retroprojetor. Havendo aparelho de ar-condicionado, devese deixar uma tomada para uso específico.
Para iluminação, pode ser previsto apenas um ponto de luz no
teto, no centro da sala. Existem ainda salas com vários pontos
de luz, onde são utilizadas as lâmpadas fluorescentes, mais
econômicas e funcionais em locais onde a luz irá ficar acesa
por um longo período. Ambientes com pé direito alto podem
contar com as arandelas, que são pontos de luz na parede.
As cozinhas ou refeitórios, geralmente, possuem maior número de pontos de tomadas, para uso dos diversos equipamentos existentes, como forno, geladeira, liquidificador, etc. Cada
projeto é feito em função do tipo de uso da edificação, procurando atender a necessidades específicas.
Pé direito é a altura útil entre
o chão e o teto em qualquer
edificação.
Arandela: qualquer aparelho
de iluminação feito para
funcionar preso à parede.
5.1.3 Simbologia
O projeto elétrico é representado por símbolos gráficos. Eles
são utilizados para facilitar sua execução e a identificação dos
pontos de consumo. Aqui, será apresentada a simbologia
usual, consagrada nos projetos elétricos. Contudo, essa simbologia pode variar de um profissional para outro. Consulte
sempre a legenda para identificar o que foi usado no projeto.
63
Ponto de luz no teto
c
Ponto de luz na parede
Tomada
Interruptor
fou c
s ou c
Fios
Eletroduto no teto ou na parede
––––––––––––––––––
Eletroduto no piso
––––––––––––––
Quadro de energia
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
Simbolos gráficos
5.1.4 Dimensionamento dos fios e dos eletrodutos
Os fios e os eletrodutos são dimensionados segundo os critérios propostos na norma brasileira.
Para o dimensionamento dos fios são utilizados diversos critérios, como a carga a ser utilizada no circuito, o tipo de instalação (aparente ou embutida), o ambiente (sujeito às intempéries, interno, em altas temperaturas) e as distâncias entre a
fonte de alimentação e o local de uso da carga.
Dimensionados os fios, por circuito, pode-se calcular a bitola
dos eletrodutos. Para dimensionamento do eletroduto, considera-se a área de ocupação dos fios que o percorrem, dividindo-a pela taxa de ocupação máxima.
Os eletrodutos são dimensionados de forma a atenderem uma taxa de ocupação máxima, ou seja, parte do
eletroduto não deve ser ocupada pelos fios. Isso é necessário porque os fios esquentam com o uso dos equipamentos
e dilatam. Havendo espaço livre dentro do eletroduto, o
fio dilata e não há problemas.
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
64
Para a definição da bitola dos fios e dos eletrodutos é necessário utilizar tabelas com as bitolas comerciais. A seção nominal
dos fios é dada em mm2, com fios de 1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, etc.
A seção mínima de cada circuito deve ser:
Elemento
Seção mínima (mm2)
Iluminação
1,5
Tomadas de uso geral em quarto, sala e similares
Tomadas em cozinha, áreas de serviço, garagens
e similares
1,5
2,5
Aquecedores de água em geral
2,5
Condicionador de ar
2,5
São encontrados, no mercado, eletrodutos com diferentes
diâmetros e o tamanho nominal a eles designados podem ser
de 16, 20, 25, 32, etc.
IMPORTANTE
Tradicionalmente no Brasil, os eletrodutos são designados
por um tamanho nominal, um simples número, sem
dimensão, embora muito próximo ao valor do diâmetro
externo, dado em mm ou polegadas.
A tabela a seguir apresenta a correspondência entre o tamanho nominal dos eletrodutos rígidos em PVC, do tipo roscável
e seu diâmetro externo, em mm.
Tamanho nominal
Diâmetro externo (mm)
16
16,7 ± 0,3
20
21,1 ± 0,3
25
26,2 ± 0,3
32
33,2 ± 0,3
40
42,2 ± 0,3
50
47,8 ± 0,4
60
59,4 ± 0,4
75
75,1 ± 0,4
85
88,0 ± 0,4
65
5.2 Entendendo o projeto elétrico
A energia elétrica, fornecida pela empresa de eletricidade à
escola em que você trabalha, chega por meio de três fios, distribuem as tensões típicas de 110 V e/ou de 220 V da sua cidade entre os aparelhos elétricos para que eles funcionem.
Portanto, podemos dizer que a eletricidade chega até sua escola através de fios elétricos e que esta energia é transportada por ondulações da corrente elétrica que vão e vêm pelos
condutores, impulsionadas pela tensão elétrica. A tensão varia
continuamente, mudando de polaridade, às vezes “empurrando” a corrente, outras vezes “puxando-a”, alternadamente.
Para que uma corrente elétrica possa circular por um aparelho que seja ligado a esses condutores de energia, ela precisa
de um percurso completo (circuito fechado), ou seja, de ida e
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
5.2.1 A chegada da energia elétrica
volta, o que significa que um só fio não pode alimentar nenhum aparelho. Precisamos usar dois fios, entre os quais a
tensão elétrica muda alternadamente de polaridade.
Por segurança, a empresa distribuidora de energia aterra um
dos fios que chegam até sua escola, na saída do gerador, no
transformador da rua e em centenas de outros pontos ao longo de seu percurso. Este fio não apresenta nenhuma diferença
de potencial com o solo (porque está intimamente ligado com
ele), sendo denominado, subjetivamente, de “retorno”, “neutro” ou “terra”. Os outros dois fios são isolados da terra. São
os denominados fios fase ou vivos.
Para um aparelho elétrico estes nomes são desnecessários,
uma vez que os dois fios trabalham exatamente do mesmo
modo, alternadamente.
66
Contudo, para o instalador (eletricista) e para o usuário da
edificação é importante saber qual fio está ligando o quê a
quê, por motivos de segurança, não por motivos de funcionamento do aparelho. Quando ligamos a televisão à tomada, de
qualquer lado que coloquemos o plugue, ela funcionará. Isto
comprova que não importa, para o funcionamento do aparelho, saber em qual fio está a fase ou o neutro. Contudo, se utilizarmos uma chave teste (chave que acende uma luz quando
colocada na tomada no fio da fase), podemos verificar que um
lado da tomada esta energizado (fase) e o outro não (neutro).
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
Assim, se colocarmos o dedo dentro da tomada no local ligado
ao fio neutro, não tomaremos choque, pois não há diferença
de potencial. Tanto o corpo humano quanto o fio neutro estão
ligados à terra. Mas, se colocarmos o dedo na fase, fechamos
o circuito (pois o corpo é um condutor) e tomamos choque.
Na figura a seguir, mostramos um circuito elétrico simples e a
nomenclatura associada.
Estes fios condutores de energia elétrica passam por um
transformador abaixador de tensão (instalado, geralmente,
em algum poste próximo da edificação) e são levados até o
medidor de energia elétrica ou de consumo de energia, denominado “relógio da luz”. Este relógio, como é popularmente
conhecido, mede os quilowatts-horas consumidos, que correspondem à quantidade de energia fornecida.
O medidor só funciona
quando a corrente circula,
ou seja, quando algum
aparelho é ligado (luz ou
tomada) e exige, com
isso, a circulação de uma
corrente que lhe forneça
energia.
Após o relógio, encontramos um conjunto de dispositivos de
proteção denominados de chaves ou disjuntores. Os disjuntores desarmam quando a corrente ultrapassa um valor considerado perigoso para a instalação.
Como já foi explicado anteriormente, temos que P
= U x i, onde “P” é a potência do aparelho, “U” é a tensão da cidade e “i” a corrente suportada pelo fio. Para
ligarmos uma geladeira cuja potência seja de 500 W em
uma cidade cuja tensão seja 220 V, precisamos de uma
corrente mínima igual a: i = P/U, ou seja, i = 500/220 =
2,3 A.
Isso significa que, para o correto funcionamento da geladeira, neste exemplo, o fio tem de ter uma bitola que
suporte no mínimo 2,3 A de corrente. Se a espessura
do fio for inferior, a quantidade de calor produzida
67
67
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
UNIDADE 8 – Escrituração escolar: gêneros administrativos
A intensidade máxima da corrente que pode passar por um
fio é determinada basicamente pelo material com o qual ele
é feito e por sua espessura. Portanto, tanto os fios quanto
os disjuntores devem ser corretamente dimensionados para
atender aos equipamentos elétricos e pontos de iluminação
necessários na edificação.
pela geladeira irá esquentar o fio e dependendo do
tempo que o fio se mantiver aquecido, poderá afetar a
integridade de sua capa plástica. Se essa capa derreter,
com a perda do isolamento, há risco de ocorrer um curtocircuito.
Neste caso, a função do disjuntor é desarmar, interrompendo assim a circulação da corrente. Caso isto não ocorra há risco de pifar todos os equipamentos que estejam
ligados e até de provocar um incêndio.
”Curto-circuito” não é um circuito “curto” (trajeto físico
de pequena extensão), é um percurso de menor resistência elétrica para a corrente.
5.2.2 Os fios elétricos
68
A rede elétrica é formada por fios chamados de neutro e de
fase. O fio neutro possui potencial zero, e o fio fase é o fio por
onde a tensão elétrica é transmitida. Como haverá diferença
de potencial entre a fase e o neutro, haverá tensão elétrica. Na
rede elétrica, a tensão é alternada, já que potencial elétrico do
fio fase é uma forma de onda senoidal, isto é, varia ao longo
do tempo.
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
Nas instalações elétricas de uma escola podem entrar de dois
a quatro fios. Destes fios que vêm do poste para a caixa de luz
e passam pelo relógio medidor, um é chamado neutro e os
demais são chamados fase. Podemos ter até três fases.
O número de fases é definido pelo projetista em função da
potência instalada na edificação. A edificação é denominada
monofásica quando existe apenas uma fase e um neutro, bifásica se forem duas fases e um neutro e trifásica para três fases
e um neutro. Em seguida, esses fios passam pela chave geral,
que serve como interruptor de toda a instalação. Da chave
geral saem os fios para cada circuito, levando energia para os
aparelhos e para a iluminação da edificação.
Normalmente, os fios são representados graficamente nos
projetos elétricos conforme apresentado a seguir:
retorno
neutro
terra
Vamos agora explicar a diferença na denominação de cada fio.
O fio neutro é um dos condutores de energia da empresa
distribuidora, sendo ligado à terra. No local onde a energia
elétrica é gerada, ao longo das torres de distribuição, nas subestações e nos transformadores de rua há uma ligação desse
condutor até o solo.
IMPORTANTE
fase
O condutor isolado da terra que apresenta potencial elétrico
em relação a ela é denominado de fio fase. Evidentemente, se
com os pés no chão, tocarmos nesse condutor, tomaremos
choque.
O retorno é o fio que conecta o interruptor e a lâmpada. Quando acionamos a chave do interruptor, ele leva a corrente elétrica presente na fase (instalada no interruptor) até a lâmpada,
acendendo a mesma. Enquanto o interruptor está desligado,
este fio funciona como fio neutro, quando ligamos o interruptor, ele passa a ser uma fase, pois leva a fase para a lâmpada,
acendendo-a.
69
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
E o fio terra? O fio terra tem a função de capturar a corrente
elétrica que algumas vezes quer “fugir” do interior dos aparelhos defeituosos e conduzi-la para a terra, desviando-a do
corpo das pessoas. Ele é fundamental para a proteção das
pessoas contra os choques elétricos, absorvendo e encaminhando para a terra as correntes que “fugiram” dos aparelhos,
e para a proteção dos aparelhos elétricos contra picos de
energia. Ele descarregará para a terra as correntes “fugitivas”
e estabilizará as tensões quando ocorrerem defeitos nas instalações. Podemos compará-lo ao cinto de segurança de um
automóvel. Como o automóvel funciona e transporta pessoas
que não estão utilizando o cinto de segurança, os aparelhos
também funcionam sem possuir o fio terra. Por isso, muitas
vezes as pessoas não se lembram de colocar o fio terra, fazendo com que os riscos à segurança delas e dos aparelhos
aumentem bastante, da mesma forma quando, no automóvel
que se envolve em um acidente, seus ocupantes estão sem o
cinto de segurança.
5.2.3 Funcionamento das tomadas e das lâmpadas
O projeto de uma escola é dividido em vários circuitos. Peguemos um exemplo: nos fios que chegam à escola em que você
trabalha, uma das fases pode ser utilizada para alimentar as
tomadas de energia distribuídas pelas salas de aula, corredores e demais ambientes da escola e outra fase para alimentar
as lâmpadas.
Estas separações de circuitos são feitas pelos projetistas e são
interessantes não só em termos de distribuição das correntes
como também para a manutenção. Ao separarmos o circuito
de iluminação das tomadas, por exemplo, podemos desligar
a chave que alimenta as tomadas para trabalhar numa delas,
sem precisar desligar a luz, que vai iluminar o local em que se
está trabalhando.
A distribuição em vários circuitos é utilizada também para evitar os perigos que possam resultar da falha de um único circuito e para limitar as conseqüências de uma falta de energia
elétrica. Cada circuito possui fios independentes que saem do
quadro de distribuição de energia.
‡7RPDGDV
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
70
As tomadas são alimentadas pelos fios denominados de fase,
neutro e terra. A figura a seguir mostra uma tomada-padrão,
com os pinos da fase e neutro, onde a energia passa e o pino
terra (aterramento), que permite o escape da energia excedente, evitando choques e a queima dos aparelhos.
É obrigatório que todas as tomadas tenham seu fio terra. Normalmente, os aparelhos elétricos já vêm com o fio terra instalado, seja no próprio cabo de ligação do aparelho à tomada
(três pinos), seja separado dele (fio elétrico ao lado do plugue,
geralmente verde). No primeiro
caso, é preciso utilizar uma tomada com três pólos onde será
ligado o cabo do aparelho. No
segundo, uma tomada com dois
pólos é suficiente. O fio terra do
aparelho (que fica, normalmente, no fundo do equipamento)
deve ser ligado diretamente ao
fio terra da rede. Este fio substitui o pino do fio terra.
A figura esquemática a seguir representa o quadro de energia, onde estão os disjuntores e a haste para aterramento do
fio terra. Cada disjuntor liga um circuito. Cada circuito possui
fio fase e neutro independente. As tomadas, como já foi dito,
possuem três pinos: um para o fio fase, outro para o fio neutro
e outro para o fio terra.
IMPORTANTE
Alguns aparelhos elétricos não precisam de fio terra. Eles são
construídos de tal forma que a corrente “fugitiva” não cause
risco às pessoas. Para sua ligação é usada uma tomada com
apenas dois pólos, um para o fio fase e outro para o fio neutro.
‡,OXPLQDomR
Os interruptores são ligados em série com as lâmpadas, ou
seja, a corrente que passa pelo interruptor é a mesma que
passa pela lâmpada, Observe que basta interromper a corrente em apenas um fio, pois isso interrompe seu percurso, impedindo sua circulação: a lâmpada não acende. Em princípio,
podemos interromper a corrente no fio fase ou no fio neutro,
mas é uma boa prática do instalador identificar o pólo fase
e nele colocar o interruptor (geralmente no ponto médio da
chave de tecla).
Esse procedimento é interessante porque, se tentarmos trocar uma lâmpada tendo apenas o interruptor desligado e
esse se achar no neutro (todo o restante do circuito ligado na
fase), um toque em qualquer parte metálica do soquete ou do
71
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
Os circuitos que alimentam pontos de iluminação utilizam apenas a fase e o neutro. Existe um terceiro fio chamado retorno.
A fase chega no interruptor e é transmitida para a lâmpada
pelo retorno. Se o interruptor estiver desligado não passa corrente pelo retorno. Ao ligá-lo, a corrente passa pelo retorno e
acende a luz. Na lâmpada chegam o neutro e o retorno.
circuito não impede que levemos um choque, pois passamos
a formar um circuito fechado.
Se o fio interrompido for a fase (caso 1), nas partes metálicas
do soquete da lâmpada teremos apenas neutro, ou seja, elementos com o mesmo potencial de nosso corpo e que, portanto, não podem dar choque mesmo que toquemos neles.
No caso 2, mesmo que o interruptor esteja desligado, a fase
está chegando na lâmpada, criando um circuito fechado com
o corpo no momento da troca da lâmpada e causará o choque.
Os interruptores possuem
três pinos de contato na
chave de tecla (por trás da
peça). Quando instalamos
circuitos simples devemos
conectar o fio fase no
ponto médio (pino do
meio) e o fio do retorno
em uma das extremidades.
Interruptores instalados
em three-way utilizam os
três pinos, devendo o fio
fase e o retorno da lâmpada
ser instalado no centro de
cada um deles (neste caso
são dois interruptores) e os
demais ao retorno.
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
72
Fique atento para a passagem dos fios elétricos nos circuitos. Este conhecimento é fundamental para a segurança dos
usuários da edificação.
Faça um croqui dos fios elétricos, procurando entender quais fios chegam às lâmpadas
e às tomadas. Ficou clara a diferença entre a fase, o
neutro e o terra? Caso tenha dúvida, ou queira socializar
o conhecimento, monte uma equipe de estudo, com outros funcionários ou com alunos e, com eles, faça a maquete do circuito elétrico de uma lâmpada. Para isso,
vocês irão precisar de um interruptor, um soquete,
uma lâmpada e fios. Registre adequadamente.
5.3 Projeto elétrico de uma escola
Vamos apresentar, como exemplo, o projeto elétrico de uma
escola. A planta baixa da escola é apresentada a seguir. Temos, no projeto, salas de aula, direção, banheiros, lavatório,
corredor e pátio.
O projeto elétrico é apresentado a seguir. Nele, constam a representação gráfica dos pontos de luz, as tomadas, os interruptores, os fios, os eletrodutos e o quadro de energia.
73
Circuito
Pontos de consumo
Potência das
lâmpadas +
tomadas
Potência
total
(W)
1
Tomadas das salas e do pátio
7 x 300 W
2.100
2
Iluminação das salas
5 x 200 W
1.000
3
Iluminação do corredor
Iluminação do pátio
1 x 200 W
3 x 500 W
1.700
4
Iluminação da direção, do corre5 x 200 W
dor e banheiro + tomada lava1 x 1.000 W
tório
2.000
5
Tomadas da direção
3.000
3 x 1.000 W
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
A planilha de circuitos da escola é apresentada a seguir. Nela,
consta a previsão de carga dos aparelhos elétricos e dos pontos de iluminação por circuito.
O projeto é acompanhado por uma legenda que identifica os
símbolos usados. Veja a legenda do projeto acima:
Ponto de luz incandescente no teto
Ponto de luz fluorescente no teto
Tomada baixa (30 cm)
Interruptor
X
s
Fios
Eletroduto no teto ou na parede
Eletroduto no piso
Quadro de energia
No projeto, vemos que chegam nos interruptores os fios fase
e retorno, que é ligado à lâmpada. Na lâmpada chega o fio
neutro e o retorno, que vêm do interruptor. E nas tomadas
chegam a fase, o neutro e o retorno.
Os fios vêm da rede elétrica e chegam até o relógio, localizado
na entrada da edificação. Partem geralmente pelo piso para o
quadro de energia.
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
74
Nesse exemplo, temos uma edificação bifásica, onde chegam
da rede dois fios de fase e o neutro. O quadro deve ser aterrado de onde temos então o fio terra.
Do quadro de energia localizado dentro da edificação saem
os fios que alimentam os pontos de consumo. Cada um dos
cinco circuitos possui seus respectivos fios. No quadro, para
cada circuito é instalado um disjuntor.
5.4 Instalação de um fio terra
A conexão dos equipamentos elétricos ao sistema de aterramento deve permitir que, caso ocorra uma falha no isolamento dos equipamentos, a corrente de falta (corrente “fugitiva”)
passe através do fio de aterramento, em vez de percorrer o
corpo de uma pessoa que, eventualmente, esteja tocando o
equipamento (o que provocaria choque, lesões e até mesmo
morte – dependendo de cada situação e da intensidade da
corrente de fuga).
Dentro de uma instalação elétrica existem diversos
tipos de proteção: contra choques elétricos, contra
descargas atmosféricas, contra sobretensões, etc. Para
uma melhor compreensão e busca da solução mais conveniente, deve-se estudar separadamente cada uma delas.
Porém, para executar a instalação deve ser feito um único
aterramento. As Normas Técnicas não permitem aterramentos isolados ou independentes, para que não apareça
diferença de tensão, que é a principal causa de “queima”
dos equipamentos e que colocam em riscos os usuários
das instalações elétricas. Um único ponto de aterramento, portanto, garantirá a proteção adequada.
exclusivos ou independentes constitui um grande equívoco.
Esse procedimento não está de acordo com as Normas Técnicas Brasileiras, de uso obrigatório, e coloca em risco as pessoas e os aparelhos elétricos.
Todo o quadro de distribuição deve ter um terminal de aterramento, para onde irão convergir os fios terra da instalação.
Isso significa que todos os fios terra, de cada aparelho, devem
ser ligados ao mesmo ponto de aterramento.
De uma forma simples, dizemos que um aterramento
é conseguido enterrando uma haste metálica a cerca
de dois metros de profundidade no solo (na terra),
conectando o fio terra nele ou ligando o fio às partes
metálicas da edificação.
5.5 Observações gerais
Aqui estão apresentados alguns cuidados gerais na execução
de um projeto elétrico e no contato com a rede:
‡ nunca aumente o valor do disjuntor ou do fusível sem trocar a fiação. Nesse caso, procure um especialista para auxiliá-lo;
75
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
O terminal, por sua vez, deve ser ligado ao eletrodo de aterramento, de uso obrigatório em todo padrão de entrada de
energia. Essas ligações devem ser feitas da forma mais direta
e curta possível.
‡ devem ser previstos circuitos separados para as tomadas
da cozinha ou refeitório e a iluminação;
‡ todas as tomadas devem ter um fio para o aterramento;
‡ o disjuntor não deve ser utilizado como interruptor;
‡ não utilize o fio neutro como fio terra;
‡ apenas o aterramento não é suficiente para a proteção das
pessoas contra os choques elétricos. As Normas Técnicas
Brasileiras exigem o uso de disjuntores DR (Diferencial–Residual), que podem ser adquiridos em casas de material
elétrico;
‡ evite a utilização dos chamados “Ts” ou benjamins. Seu uso
indevido causa sobrecarga nas instalações. Instale mais tomadas, respeitando o limite de condução de energia elétrica dos fios;
‡ recorra sempre aos serviços de um profissional bem qualificado;
‡ os chuveiros elétricos devem possuir circuitos exclusivos;
‡ no caso da instalação de um novo equipamento elétrico
como, por exemplo, um ar-condicionado, procure um especialista para calcular se a fiação, o eletroduto e o disjuntor existentes suportam o aparelho;
76
‡ sempre que for fazer manutenção na rede elétrica, desligue
o disjuntor.
UNIDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas
Procure obter o projeto elétrico da sua escola. Ele será útil no caso de eventuais manutenções da rede elétrica. Procure entender os circuitos existentes.
Localize o quadro de energia da escola. Veja quantos
disjuntores existem dentro do quadro. Procure descobrir qual circuito cada disjuntor alimenta e se possível
anote com fita adesiva os pontos de consumo de cada
circuito ao lado do disjuntor (lâmpadas, tomadas, etc.).
Observe se existem disjuntores desarmando ou fusíveis
queimando. Caso isso ocorra procure ajuda de um especialista para redimensionar a rede e verificar o motivo da falha.
Verifique se o quadro da sua escola está aterrado.
6.1 Conceitos básicos
Sabemos que, sem eletricidade, não há automação. Ela está
presente no acionamento (motores elétricos), no sensoriamento e mesmo nas bombas hidráulicas e nos compressores
pneumáticos. Tudo na vida evolui. Desde o século passado,
a humanidade vem produzindo diversas coisas novas como
a eletricidade, que também já se modificou, adquirindo uma
nova identidade: a eletrônica.
Eletrônica é um ramo da eletricidade que opera com correntes
elétricas baixas, porém muito bem controladas. Na automação, a eletrônica é mais usada no controle de equipamentos.
A eletrônica está sempre presente no dia-a-dia. Quando você
assiste a uma telenovela ou a uma partida de futebol pela televisão, ouve música no rádio ou utiliza o computador, está
desfrutando de coisas que só a eletrônica é capaz de proporcionar.
UNIDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da eletrônica
78
O assunto mais abordado na eletrônica hoje é a automação
residencial. Ela está diretamente ligada ao conforto e à qualidade de vida, estando cada dia mais presente nas edificações. A automação consiste em um processo de integração
dos diversos componentes de uma edificação, seja uma casa,
um edifício ou uma escola. Toda a estrutura é cabeada. Pelos
cabos, trafegam os sinais de dados, voz e imagens recebidos
na edificação.
Quais sistemas podem ser integrados na automação? Os sistemas domésticos e escolares passíveis de integração são:
comunicação (centrais telefônicas, secretária eletrônica, identificador de chamadas), eletrodoméstico (geladeira, lavadora de roupas, microondas), iluminação (dimmers, sensores,
luminárias, keypads), utilidades (irrigação, bombas de piscinas, sauna, aspiração de pó, gás, aquecedores), informática
(micros, impressoras, scanners), climatização (ar-condicionado, termostatos, ventilação), áudio/vídeo (home theater, som
ambiente, multimídia) e segurança (alarme, monitoramento,
portas automáticas, fechaduras automáticas, circuito fechado
de TV – CFTVz).
A chave desse processo é a criação de uma adequada infra-estrutura física e lógica, representada pelo cabeamento e
seus acessórios, responsáveis por trafegar todos os sinais de
dados, voz e imagem recebidos pela residência, pelo edifício
ou pela escola. Assim, cada vez mais, a tradicional instalação
A automação vem crescendo a cada ano. Afinal, quem não
quer estar em casa relaxando e escolhendo, do sofá, não apenas os canais da TV, pelo controle remoto, mas também a persiana da janela para que diminua um pouco a claridade da sala,
tornando-a mais aconchegante? Ou, então, indo para casa
após um dia de trabalho, poder acionar a cafeteira para que
prepare um delicioso café? E a segurança? Através das fechaduras automáticas, podemos conferir se a porta da nossa
casa está realmente trancada e através dos sistemas de alarme podemos garantir que nossa casa esteja protegida.
IMPORTANTE
elétrica será substituída por inovações necessárias à sua completa automação.
Numa escola podemos ter todos estes exemplos de automação.
Podemos citar outros sistemas de automação: aceso controlado à edificação pela leitura da íris (olhos) ou pela digital
(mãos), sensores de presença, monitoramento, climatização
de ambientes, etc. Tudo isso garante a funcionalidade, o conforto e a segurança de nossas vidas e patrimônios. São muito úteis em museus, bancos, shoppings, na sua escola e até
mesmo em nossa casa.
O uso do ar-condicionado pode representar até 50% do consumo elétrico de um edifício comercial. Por meio da automação
é possível reduzir esse consumo, controlando a temperatura
de acordo com a demanda. Em geral, o conforto para o ambiente é de temperaturas entre 23ºC e 25ºC, e a eficiência do
sistema é obtida pela escolha do equipamento e por uma correta operação. Nas escolas, o sistema mais utilizado é do tipo
janela ou split. O sistema de ar-condicionado central, embora
mais eficiente, raramente é utilizado em escolas. Nos dois, é
possível o controle eletrônico da temperatura e do funcionamento dos climatizadores.
79
UNIDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da eletrônica
O que dizer da escola em que você trabalha?
Além da segurança, imagine a economia! Por meio da
automação, é possível programar para que todas ou parte
das luzes do prédio escolar desliguem em determinada
hora, evitando o desperdício.
A eletrônica engloba desde os eletrodomésticos até os
microcomputadores, incluindo os sistemas de alarme,
som e vídeo. Iremos abordar, a seguir, os principais
componentes eletrônicos (o transistor, o resistor, o
capacitor, o indutor e o diodo), que estão presentes em
um sistema de automação.
6.1.1 Transistor
A eletrônica moderna começou com o aparecimento do transistor em 1947. Um transistor é feito de três camadas, geralmente de silício, elemento químico encontrado em grande
quantidade na natureza. No processo de fabricação do transistor, se uma das camadas é enriquecida com elétrons, passa
a ser chamada N; se é empobrecida, isso é, perde elétrons,
vira camada P. Há dois tipos de transistores que podem ser
construídos com camadas P e N: transistores NPN e transistores PNP.
Todo transistor possui três terminais. Aquele que está ligado
à camada do meio chama-se base. Os que estão ligados às
camadas das pontas chamam-se emissor e coletor. A figura a
seguir ilustra os transistores PNP e NPN com seus símbolos.
UNIDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da eletrônica
80
A figura, a seguir, mostra o aspecto físico de vários transistores, com a identificação dos terminais.
A corrente da base deve ser obtida por uma tensão elétrica
adequada. Se a base é P, o pólo positivo da tensão deve ser ligado na base e o negativo, no emissor. Assim, os elétrons em
excesso no emissor são acelerados em direção à base. Como
a base é fina, os elétrons entram no coletor.
IMPORTANTE
Os transistores funcionam de maneira semelhante ao registro
de água. Entre coletor e emissor do transistor, aplica-se uma
tensão elétrica e, entre a base e o emissor, faz-se circular uma
corrente, que irá controlar a corrente entre coletor e emissor.
Assim como, no registro de água, o controle da abertura faz
variar o fluxo de água, no transistor, a corrente de base controla a corrente entre coletor e emissor. A figura, a seguir, mostra
como deve ser ligado um transistor NPN, de tal forma que a
corrente de base (chamada de IB) controla a corrente do coletor (Ic) e do emissor (IE).
81
6.1.2 Resistor
Em muitas situações, é necessária uma mudança rápida da
resistência elétrica para controlar tensão ou corrente. Você
observa isso no controle de volume de um amplificador, na
intensidade do brilho da televisão ou ainda no controle da
UNIDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da eletrônica
O resistor é um componente de dois terminais, feitos de carbono, película metálica ou fio. O resistor é usado para controlar a corrente num circuito.
velocidade de um motor elétrico. Nesses casos, usa-se um
resistor variável, chamado potenciômetro.
6.1.3 Capacitor
Esse componente possui duas placas condutoras (armaduras), separadas por um material isolante chamado dielétrico.
Serve para acumular cargas elétricas.
6.1.4 Indutor
UNIDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da eletrônica
82
Indutor é uma bobina, enrolada com fios condutores em torno
de um núcleo que pode ser de ferro ou ar. Seu efeito é o de se
opor às variações de corrente elétrica num circuito por meio
do campo magnético criado no seu interior.
6.1.5 Diodo
Construído com duas camadas, P e N, geralmente de silício, o
diodo é um componente usado como uma chave. A corrente
elétrica (os elétrons em movimento) passa pelo diodo quando
entra pela camada N e sai pela camada P; quando se tenta
IMPORTANTE
fazer a corrente passar da camada P para N, o componente
fecha a passagem.
Certos diodos emitem luz visível quando atravessados por
corrente elétrica. São os LEDs (diodo emissor de luz), feitos
geralmente com fosfeto de arsenieto de gálio ou fosfeto de
gálio.
6.2 Instrumentação básica para a eletrônica
Alguns destes medidores podem ser dedicados a determinado equipamento e instalado em seu painel de controle. Outros
são mais versáteis e são utilizados para testes em campo ou
em bancadas.
Os instrumentos para medição eletrônica podem ser analógicos ou digitais. Os modelos analógicos têm como vantagem
uma boa fidelidade de medição, mesmo sob presença de
harmônicas e outras interferências no circuito que se deseja
medir. Já os digitais possuem a vantagem de melhor visualização, principalmente os que utilizam LCD (Liquid Cristal Display) com back light (luz de fundo).
Dentre os equipamentos considerados básicos na eletrônica, temos o amperímetro e o voltímetro. A figura a seguir
83
UNIDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da eletrônica
Instrumentos para medição eletrônica são utilizados para análise de circuitos elétricos/eletrônicos. Com ele podemos medir
corrente, voltagem e resistência. Podemos, ainda, analisar capacitores, diodos e transistores.
apresenta um amperímetro analógico de painel e um voltímetro digital:
Amperímetro analógico
Voltímetro digital
Um amperímetro sempre deve ser conectado em série ao sistema, como é ilustrado abaixo.
Esquema de ligação de um amperímetro
UNIDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da eletrônica
84
A resistência interna do amperímetro é extremamente pequena, o que significa que ele não interfere na resistência equivalente do circuito, indicando uma corrente próxima à que realmente existe no circuito. Quando estamos trabalhando em um
circuito de corrente alternada, não devemos nos preocupar
com a polaridade do amperímetro, isto é, tanto faz qual cabo
conectaremos em cada parte do circuito.
No entanto, ao trabalharmos em corrente contínua, devemos
nos ater ao sentido da corrente. A corrente sempre deve entrar no amperímetro pelo seu pólo positivo (+, normalmente indicado pela cor vermelha) e sair pelo seu pólo negativo
(–, normalmente indicado pela cor preta).
A maioria dos amperímetros possui fusíveis de proteção interna. Se utilizarmos o amperímetro de forma incorreta, com
corrente elétrica superior à sua capacidade, esses dispositivos
de proteção atuarão e terão de ser substituídos.
Os voltímetros, como o próprio nome também sugere,
medem volts, isto é, a diferença de potencial ou tensão.
O voltímetro pode ser para corrente alternada ou para corrente contínua.
Um voltímetro, ao contrário do amperímetro, possui alta resistência interna, para que pouca corrente
circule por ele e não ocorra alteração na resistência equivalente do circuito a ser medido. Sua conexão a um circuito é ilustrada a seguir, onde estamos medindo a
queda de tensão existente em cima da lâmpada de
120ohms.
Esquema de ligação de um voltímetro
Assim como o amperímetro, não existe polaridade para o voltímetro, quando estamos trabalhando em corrente alternada.
No entanto, ao trabalharmos com corrente contínua, é necessário respeitar a polaridade.
Em geral, instrumentos de medição eletrônica são integrados
em um mesmo equipamento, denominado “multímetro”.
85
6.3 Fontes de alimentação
As fontes de alimentação são imprescindíveis no nosso
dia-a-dia, estando presentes em praticamente todo eletrodoméstico, desde o carregador do telefone celular até sua televisão ou microcomputador. As fontes passaram por vários
processos evolutivos e, apesar das chamadas fontes lineares
ainda serem encontradas frequentemente, as fontes chaveadas
estão conquistando espaço nos dispositivos modernos graças
às suas vantagens.
A diferença básica entre uma fonte chaveada e uma fonte linear é que, na primeira, o componente do circuito encarregado de controlar a tensão da carga opera por pulsos. Daí
UNIDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da eletrônica
Assim, por meio de chaves seletoras, podemos medir com
um mesmo equipamento corrente, voltagem, resistência, capacitância e analisar diodos e transistores.
a vantagem de não dissipar praticamente nenhuma potência. Com isso, pode-se usar um componente de menor potência para controlar cargas de maior consumo, com perdas
bem pequenas por dissipação, o que seria impossível em
uma fonte linear, uma vez que nesse tipo de fonte o elemento
regulador opera continuamente, dissipando-se intensamente a corrente do circuito.
O elemento de controle de corrente nessas fontes pode ser
um transistor bipolar, um FET de potência, um SCR ou ainda
um IGBt. Na saída da fonte, um circuito é destinado à detecção
da tensão (circuito sensor) e, em função dela, gera os pulsos
que determinarão quanto tempo o elemento de controle irá
conduzir.
O diagrama de blocos simplificado de uma fonte chaveada
típica é mostrado abaixo:
UNIDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da eletrônica
86
Se o tempo em que o transistor está “ligado” for igual ao tempo em que fica “desligado” (operação em ciclo ativo de 50%),
a tensão resultante na saída vai ser igual à metade da tensão
de pico dos pulsos. Se a tensão na saída (carga) cair (em virtude do aumento da corrente, por exemplo), essa queda vai ser
detectada pelo circuito sensor, que aumentará sua freqüência
e, consequentemente, o ciclo ativo do transistor e a estabilização da tensão de saída.
Como já foi dito, o elemento regulador, teoricamente, não dissipa nenhuma energia. Isso acontece porque no momento em
que o transistor não conduz, a corrente circulante é nula, fazendo com que o transistor não perca nenhuma potência. No
momento em que o transistor é comutado, a sua resistência é
zero e, da mesma forma, a dissipação de calor não existe.
No entanto, na prática, a condição anterior esbarra nos limites do transistor (ou outro elemento regulador), que além
de não possuir resistência absolutamente zero (ela chega a
ser próxima a zero, mas nunca é nula), também não é um
As fontes chaveadas possuem características que as fazem ser
cada dia mais utilizadas, dentre elas há um bom rendimento,
não necessitando de elementos reguladores muito potentes,
de grandes dissipadores de calor e podendo fornecer normalmente a tensão necessária para a alimentação dos circuitos
em geral.
IMPORTANTE
comutador ideal, que parte da tensão mínima para a máxima
instantaneamente, o que reflete em uma pequena dissipação
de potência nesse ponto intermediário entre a tensão mínima
e a máxima.
Em aparelhos delicados, normalmente o elemento regulador
é um transistor de efeito de campo, e esse é controlado diretamente pelo circuito oscilador.
É importante ressaltar que em fontes chaveadas a presença do
transformador isolador não é obrigatória, o que as torna crítica no aspecto da reparação, em que um cuidado extra deve
ser dedicado para se evitar eventuais acidentes elétricos.
Existe algum sistema de automação na escola em que você trabalha? Caso não exista, procure algum edifício na sua cidade ou próxima a ela
que tenha sistemas de automação e faça uma visita
guiada a ele. Anote no memorial.
87
Se possível, agende uma visita a alguma eletrônica especializada e peça a um técnico para que mostre o funcionamento interno de um televisor ou de um microcomputador. Caso exista em sua cidade alguma fábrica ou
montagem de equipamentos eletrônicos, faça uma
visita a ela. Registre o que você viu, relacionado
com o que você estudou.
UNIDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da eletrônica
Pesquise em livros, revistas ou na internet edifícios existentes com sistemas de automação. Anote em seu memorial as informações e as curiosidades encontradas.
7.1 Instalação elétrica em geral
7.1.1 Recomendações
‡ $FDGDGH]DQRVUHFRPHQGDVHYHULILFDURHVWDGRGDVWXEXlações elétricas.
‡ 9HULILTXH R IXQFLRQDPHQWR GDV WRPDGDV LQWHUUXSWRUHV H
pontos de luz a cada dois anos e os disjuntores ou fusíveis
a cada seis meses, reapertando as conexões.
‡ 1RFDVRGHPXGDQoDGHXVRRXLQVWDODomRGHQRYRVHTXLpamentos, pode-se utilizar instalações aparentes que facilitam as vistorias e as novas instalações.
‡ 1XQFDGHL[HRVTXDGURVGHHQHUJLDDEHUWRV
‡ 1mRSHUPLWDH[WHQV}HVGHTXDOTXHUGRVFLUFXLWRVHOpWULFRV
(gambiarras) e não substitua lâmpadas por outras mais fortes, para não aquecer ou queimar o disjuntor ou fusível.
‡ 1mRVXEVWLWXDIXVtYHLVTXHLPDGRVRXGLVMXQWRUHVTXHEUDGRV
por fios de arame ou por outros de maior capacidade que
os originais.
‡ )DoD SHULRGLFDPHQWH D VXEVWLWXLomR GRV FRPSRQHQWHV GHfeituosos, como lâmpadas, interruptores, tomadas, etc.
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
90
‡ 1DUHSRVLomRGHTXDOTXHUFRPSRQHQWHGRVLVWHPDHOpWULFR
desligue o circuito do quadro geral a fim de evitar choques
elétricos.
‡ 0DQWHQKDVHPSUHEHPSUHVDVjSDUHGHSRUPHLRGHEUDoDdeiras, as canalizações aparentes.
‡ 9HULILTXHDIL[DomRHRLVRODPHQWRGDILDomRDpUHDHGRVLVRladores da rede externa e interna.
‡ 8WLOL]H SURWHomR LQGLYLGXDO FRPR HVWDELOL]DGRUHV RX ILOWURV
de linha, para equipamentos muito sensíveis, como microcomputadores.
‡ $V LQVWDODo}HV GH HTXLSDPHQWRV H OXPLQiULDV GHYHP VHU
executadas por técnico habilitado em eletricidade ou pelo
técnico em meio ambiente e manutenção de infra-estrutura
escolar, observando-se em especial o aterramento, a tensão ou a voltagem, a bitola e a qualidade dos fios, os isolamentos, as tomadas e os plugs a serem empregados.
‡ 1mRXWLOL]HEHQMDPLQVRX´WrVµGLVSRVLWLYRVFRPTXHVHOLgam vários aparelhos a uma só tomada) ou extensões com
várias tomadas, pois elas provocam sobrecargas.
IMPORTANTE
‡ eVHPSUHLPSRUWDQWHYHULILFDUVHDFDUJDGRDSDUHOKRDVHU
instalado não sobrecarregará a capacidade de carga elétrica da tomada e da instalação. Elas devem ser compatíveis.
‡ 'XUDQWH RV WUDEDOKRV GH UHSDUR GDV LQVWDODo}HV HOpWULFDV
adote as seguintes medidas de segurança: utilize sapatos
com solas isolantes para as manutenções elétricas, proteja
as mãos com luvas, opere equipamentos elétricos com os
quais se esteja bem familiarizado, nunca segure dois fios ao
mesmo tempo, procure conhecer previamente a localização das chaves gerais e dos extintores de incêndio que protegem a área onde se estiver trabalhando, use apenas ferramentas com cabo isolado, não utilize álcool como agente
de limpeza, desligue completamente o circuito correspondente à instalação em que estiver trabalhando.
‡ (PFDVRGHLQFrQGLRGHVOLJXHRGLVMXQWRUJHUDOGRTXDGUR
de distribuição, não combater as chamas em instalações
elétricas com água ou extintores de espuma, utilize os extintores de gás carbônico, dirigindo o jato para a base da
chama.
‡ (IHWXHOLPSH]DQDVSDUWHVH[WHUQDVGDVLQVWDODo}HVHOpWULFDV
(espelho, tampas de quadros, etc.) somente com pano.
‡ (YLWH FRQWDWR GRV FRPSRQHQWHV GR VLVWHPD HOpWULFR FRP
água.
91
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
‡ 1RSHUtRGRGHIpULDVRXUHFHVVRVHVFRODUHVGHVOLJXHGHGLD
os disjuntores gerais, conservando ligados somente os necessários para a conservação de alimentos e religando à
noite os do sistema de iluminação e segurança.
O uso de benjamins, “tês”, ou extensões
para alimentar diversos equipamentos em
uma mesma tomada, deve ser evitado para a
segurança das instalações elétricas. Quando se
“penduram” muitas cargas na mesma tomada,
ultrapassando a capacidade do circuito que a alimenta, os fios ficam sobrecarregados e se aquecem, transformando a energia elétrica em calor e,
portanto, fazendo o consumo de energia aumentar.
Caso o disjuntor ou fusível da instalação não esteja bem dimensionado, a sobrecarga nos fios pode até
causar incêndios.
Acender e apagar as lâmpadas toda hora não aumenta
o gasto de energia, pois ao apagar a luz, não há consumo de energia. Esse mito decorre da época em que
existiam apenas as lâmpadas incandescentes, que possuíam sua vida útil curta, diminuída ainda mais com
liga–desligas freqüentes. As lâmpadas fluorescentes
também sofrem alteração em seu tempo de vida com a
freqüência do acender/apagar as luzes, porém, como sua
vida útil é muito grande, a energia economizada com a
lâmpada desligada, mesmo em pequenos intervalos de
tempo, economicamente, é aconselhável. Por isso, sempre que se ausentar da sala ou de outro ambiente com
iluminação artificial, apague as luzes!
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
92
É verdade que apagar a lâmpada sempre que sair de um
recinto irá diminuir sua vida útil. Isso ocorre porque a
vida útil de uma lâmpada é influenciada pela quantidade
de acendimentos a que ela é submetida. Temos, porém,
de pensar na questão custo/benefício: a energia economizada pelo apagamento das lâmpadas pode compensar a diminuição de sua vida útil. É difícil mensurar essa
relação de custo/benefício, pois a vida útil da lâmpada
depende de inúmeros fatores como fabricante, tipo de
reator utilizado, ambiente onde a lâmpada está instalada, etc. A vida útil de uma lâmpada pode variar de
5.000 até 30.000 acendimentos de acordo com as condições de uso. Na dúvida, apague as luzes.
Economizar água significa economia de energia,
tanto da escola quanto da cidade, porque a água
precisa ser bombeada das regiões mais baixas para
as mais altas, da entrada dos prédios até as caixas
d’água. Ao se gastar menos água, menos água
precisa ser bombeada e menos energia é utilizada.
‡ 9HULILFDUFRQWDWRVGHWRPDGDVHLQWHUUXSWRUHV
‡ 5HDSHUWDU D FDGD GRLV DQRV WRGDV DV FRQH[}HV H SDUDIXsos.
‡ 6XEVWLWXLUSHoDVWULQFDGDVRXTXHEUDGDVSRURXWUDVGRPHVmo tipo e procedência.
IMPORTANTE
7.2 Tomadas e interruptores: recomendações
‡ (YLWDUQDVODYDJHQVGHSDUHGHVHSLVRVPROKDUDVWRPDGDV
e interruptores.
‡ ,GHQWLILFDUFRPSHTXHQRVDYLVRVHVFULWRVDYROWDJHPGDV
tomadas.
7.3 Luminárias e lâmpadas: recomendações
‡ 5HWLUDUDOXPLQiULDDSHQDVFRPDFRUUHQWHGHVOLJDGD
‡ $R WURFDU XPD OkPSDGD GHYHVH OLPSDU D OXPLQiULD RX R
refletor, com detergente neutro e verificar o estado dos soquetes e dos fios, bem como se as conexões estão apertadas.
‡ &DVRKDMDJRWHMDPHQWRGHiJXDSHODOXPLQiULDHSHODOkPpada, deve-se eliminar a causa do problema da goteira ou
infiltração imediatamente.
‡ 4XDQGRDOkPSDGDIOXRUHVFHQWHFRPHoDDSLVFDUpXPVLQDO
que está velha e deve ser trocada. Mas, se a lâmpada for
nova e piscar, deve-se verificar os soquetes e a voltagem.
Caso não resolva, trocar o starter, se houver, e verificar o
reator.
‡ &DVR D OkPSDGDIOXRUHVFHQWHGHPRUH PXLWR DDFHQGHURX
fique com as pontas pretas muito cedo, deve-se trocar o
starter e verificar a voltagem e o reator.
‡ 4XDQGRDOXPLQiULDID]UXtGRGHYHVHPRQWDURUHDWRUHP
uma placa de borracha ou em um material com isolamento
acústico.
93
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
‡ &DVR KDMD TXHLPDV GDV OkPSDGDV HP H[FHVVR LVVR SRGH
ser sinal de voltagem muito alta. Se a luminosidade parecer
inferior ao esperado, pode ser variação negativa de voltagem. Procure ajuda de um profissional especializado.
‡ /XPLQiULDVXWLOL]DGDVHPiUHDVGHVFREHUWDVRXH[WHUQDVHP
que há umidade excessiva, podem ter seu tempo de vida
diminuído, necessitando de manutenções e trocas mais freqüentes.
7.4 Disjuntores, fusíveis e quadro de energia: recomendações
‡ 'HYHVHWRPDUFXLGDGRFRPRVPRYLPHQWRVGRVGLVMXQWRres, pois eles são acionados pela simples movimentação de
suas alavancas.
‡ (P FDVR GH VREUHFDUJD PRPHQWkQHD R GLVMXQWRU GR FLUcuito atingido se desligará automaticamente. Nesse caso,
bastará religá-lo e tudo voltará ao normal. Caso ele volte a
desligar, é sinal de que a sobrecarga continua ou que está
ocorrendo um curto em algum aparelho ou no próprio circuito. Nesse caso, se o problema lhe parecer mais complexo, solicite os serviços de um profissional habilitado.
‡ 5HDSHUWH DV FRQH[}HV GDV FKDYHV GRV GLVMXQWRUHV D FDGD
ano, pois as conexões frouxas ocasionam mau contato, fazendo com que a chave fique desarmando.
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
94
‡ 6HPSUH TXH IRU ID]HU PDQXWHQomR OLPSH]D UHDSHUWR QDV
instalações elétricas ou mesmo uma simples troca de lâmpadas, desligue o disjuntor correspondente ao circuito ou,
na dúvida, o disjuntor geral diferencial.
‡ 2V IXVtYHLV QmR VmR UHSDUDGRV HOHV GHYHP VHU WURFDGRV
Para isso, desligue a chave, retire o fusível queimado, coloque o novo que deve ser igual ao anterior e religue a chave.
‡ 5HDSHUWDUDFDGDDQRWRGDVDVFRQH[}HVGRTXDGURGHGLVtribuição.
‡ $VFKDYHVXVDGDVHPLQVWDODomRGHSUpGLRVHVFRODUHVSRdem ser do tipo faca, com fusíveis de rosca ou cartucho e
ainda disjuntores. Podem ocorrer problemas de mau contato das facas com as garras ou de derretimento do isolante.
No primeiro caso, nota-se um faiscamento entre as duas
partes. Se estiverem em bom estado, desligue a chave com
um alicate isolado, ajuste as garras. Se as partes estiverem
em mau estado, troque a chave.
IMPORTANTE
‡ &KDPDU HOHWULFLVWD KDELOLWDGR TXDQGR R TXDGUR HVWLYHU HVquentando para verificar se há circuitos com carga de utilização maior que a inicialmente prevista ou se há mau contato nas ligações dos quadros e nos diversos aparelhos elétricos.
7.5 Ar-condicionado: recomendações
A correta manutenção é fundamental para o perfeito funcionamento do equipamento. O sistema de ar-condicionado exige a
troca periódica dos filtros, limpeza dos dutos e avaliação geral
de todos os seus componentes. As partes móveis do sistema necessitam de avaliações pelo menos a cada cinco anos.
A correta manutenção dos equipamentos é responsável por
reduções de 10% a 15% no consumo de energia, então:
‡ )HFKHDVSRUWDVHDVMDQHODVGRDPELHQWHTXDQGRRDUFRQdicionado estiver ligado.
‡ 5HJXOH R FRQWUROH GH WHPSHUDWXUD SDUD ž& QR FDVR GH
equipamentos com controle digital. No caso de equipamentos sem marcação de temperatura (tipo knob, comum em
ar-condicionado de janela), girar o knob para uma posição
central da escala.
‡ ,QVWDOHRDSDUHOKRHPORFDOGHERDFLUFXODomRGHDUHYLWDQdo o posicionamento de objetos que obstruam a saída e/ou
entrada de ar dos equipamentos.
‡ 2EVHUYHQDLQVWDODomRGHDUFRQGLFLRQDGRGHMDQHODHsplits,
as dimensões mínimas solicitadas pelo fabricante.
‡ /LPSHSHULRGLFDPHQWHRVILOWURVSRLVILOWURVVXMRVGLPLQXHP
a eficiência dos equipamentos e prejudicam a qualidade do
ar no ambiente.
‡ 'HVOLJXHRFRQGLFLRQDGRUGHDUVHPSUHTXHRDPELHQWHILcar vazio por períodos longos (mais de duas horas).
‡ 4XDQGRSRVVtYHOIHFKHDVFRUWLQDVHRXSHUVLDQDVQRDPbiente, evitando assim a entrada de calor excessivo.
95
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
‡ 6XJLUDDDTXLVLomRGHPRGHORVGHDUFRQGLFLRQDGRGHMDQHla que tenham o Selo Procel de Economia de Energia, com
classificação A ou B (economia de até 34% no consumo de
energia).
‡ 3URWHMDDSDUWHH[WHUQDGRDSDUHOKRGHDUFRQGLFLRQDGRGH
janela ou a unidade condensadora do split da incidência do
sol, sem bloquear as grades de ventilação.
7.6 Economia de energia
É importante estarmos atentos aos aspectos ambientais e promovermos a conscientização dos usuários e dos funcionários
da escola para que colaborem em ações que tragam benefícios para a humanidade. Afinal, nós também somos responsáveis pelas gerações futuras do planeta, portanto, devemos colaborar, mesmo que pareça pouco, para o bem-estar de todos,
para que no futuro, nossos filhos, netos e bisnetos também
possam usufruir dos recursos energéticos.
Veja aqui algumas dicas para que você possa colaborar em
sua escola com o uso racional de energia:
‡ $SDJXHDVOX]HVGRVDPELHQWHVTXDQGRQmRHVWLYHUHPHP
uso: salas de aula, sala de reunião, administração, corredores, banheiros, quadras de esporte, áreas externas, etc.
‡ 'HVOLJXHTXDQGRSRVVtYHOHTXLSDPHQWRVTXHQmRHVWHMDP
sendo utilizados.
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
96
‡ 0DQWHQKDOLJDGDDSHQDVDLOXPLQDomRTXHFRQWULEXDSDUDD
segurança e funcionalidade do local.
‡ /LJXHRVLVWHPDGHLOXPLQDomRVRPHQWHRQGHQmRKDMDLOXminação natural suficiente.
‡ 2VLVWHPDGHLOXPLQDomRVyGHYHVHUOLJDGRPRPHQWRVDQtes do expediente.
‡ 8WLOL]HUHDWRUHVHOHWU{QLFRVHPVXEVWLWXLomRDRVHOHWURPDJnéticos.
‡ $YDOLHDSRVVLELOLGDGHGHLQVWDODUVHQVRUHVGHSUHVHQoDHP
locais de pouca movimentação, como escadas de circulação, almoxarifado, vestiários, etc.
‡ 6HDHVFRODSRVVXLUTXDGUDVHVSRUWLYDVRXHVWDFLRQDPHQWR
externo, verifique se as lâmpadas instaladas são eficientes
e se possuem o sistema relé fotoelétrico (foto), que mantém as luzes acesas na ausência de luz natural.
IMPORTANTE
‡ 8WLOL]HOkPSDGDVPDLVHILFLHQWHVHDGHTXDGDVSDUDFDGDWLSR
de ambiente. A lâmpada de vapor de sódio, por exemplo,
para grandes ambientes ou iluminação externa é mais eficiente que as lâmpadas de vapor de mercúrio ou as mistas.
‡ 3DUDHYLWDUIXJDGHFRUUHQWHHOpWULFDUHDOL]HPDQXWHQo}HV
como: rever o estado de isolamento das emendas dos fios,
reapertar as conexões do quadro de distribuição e as conexões das tomadas, interruptores e ponto de luz, verificar o
estado dos contatos elétricos, substituindo peças que apresentam desgaste.
‡ ,QVWDOH HTXLSDPHQWRV H HOHWURGRPpVWLFRV TXH SRVVXDP R
Selo Procel de “Conservação de Energia”, pois esses consomem menos energia.
‡ &RORTXH R FKXYHLUR HOpWULFR QD SRVLomR ´YHUmRµ QRV GLDV
quentes, pois o consumo é 30% maior na posição “inverno”.
‡ 2EVHUYH D YHGDomR GDV SRUWDV GD JHODGHLUD H GR freezer,
caso existam, periodicamente. Vedação defeituosa representa desperdício de energia.
‡ (YLWHDUPD]HQDUOtTXLGRVRXDOLPHQWRVTXHQWHVQDJHODGHLra. Não coloque líquidos em recipientes sem tampa, pois
gastam mais energia.
‡ 0DQWHQKDDVVHUSHQWLQDVGDJHODGHLUDRXGRfreezer sempre
limpas.
‡ 1XQFD IRUUH SUDWHOHLUDV GD JHODGHLUD FRP SOiVWLFRV RX YLdros. Isso dificulta a passagem de ar e provoca grande consumo de energia.
97
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
‡ 9HULILTXHSHULRGLFDPHQWHDFRQH[mRGRVILRV&DVRRVILRV
estejam derretidos, deve-se verificar se a bitola dos fios da
instalação está correta e se a conexão dos fios está bem
feita.
‡ 2 GHJHOR GR freezerr ou da geladeira deve ser realizado sempre que a camada de gelo atingir a espessura de 1 centímetro.
‡ 4XDQGR QmR IRU XWLOL]DU R FRPSXWDGRU PRQLWRU LPSUHVVRUD
ou copiadora por longos intervalos de tempo, desligue-os.
Pelo menos, desligue o monitor, responsável por 60% do
conjunto torre + monitor que compõe o microcomputador.
No caso de sala de microcomputadores (com uma rede),
pode-se conservar energia desligando-os nos fins de semana, feriados, à noite ou a qualquer outro período longo em
que eles não sejam utilizados.
7.7 Descarte de equipamentos eletrônicos e
lâmpadas
7.7.1 Equipamentos eletrônicos
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
98
Você já parou para pensar na quantidade de sucata tecnológica produzida diariamente? São equipamentos eletrônicos
aposentados, celulares, televisores, aparelhos de som, computadores, materiais de escritório, acessórios de pesquisas
escolares, mídias em geral, como, disquetes, CDs e DVDs.
Todo esse aparato que faz parte da vida moderna um dia fica
obsoleto ou perde sua utilidade. O lixo eletrônico constitui-se
num problema relativo ao descarte de resíduos de maior crescimento no mundo.
Os produtos eletrônicos possuem elementos tóxicos em
sua composição, como chumbo, mercúrio e cádmio que
quando são descartados de forma errada soltam toxinas
que podem afetar gravemente a saúde do ser humano.
No Brasil, ainda não existe uma lei que regulamente o descarte de eletrônicos. O lixo eletrônico, ao ser descartado, junto
com outros dejetos, nos lixões e nos aterros sanitários, libera
com o tempo elementos tóxicos que se dissolvem no solo e
contaminam os lençóis freáticos ou são liberados na atmosfera, prejudicando o meio ambiente. Contudo tramitam projetos
de lei para vedar o descarte desses produtos em lixo doméstico ou comercial, propondo sistemas de coleta e destinação
adequadas.
IMPORTANTE
A União Européia promulgou uma lei sobre descarte de material eletrônico que visa a limitar a quantidade total de lixo
que termina descartado em aterros sanitários, assim como
dar outro destino às inúmeras substâncias tóxicas que podem contaminar ambientes que afetam o meio ambiente. De
acordo com as normas, o consumidor de aparelhos elétricos e
eletrônicos pode devolvê-los ao fabricante quando estiverem
velhos sem pagar nada por isso. As empresas devem aceitar
os equipamentos de volta, reciclando-os ou descartando-os
corretamente. A idéia é que, no decorrer dos anos, essa obrigatoriedade estimule a produção de equipamentos menos nocivos ao meio ambiente.
Onde encaminhar os resíduos tecnológicos da escola
que você trabalha ou de sua residência? O que fazer?
Algumas soluções são fundamentais para a resolução do problema como:
‡ (TXLSDPHQWRVHOHWU{QLFRVVHPXVRSRGHPVHUGHYROYLGRV
ao fabricante (quando esse tiver um programa específico
para isso), vendido ou doado para uma instituição de caridade (existem organizações filantrópicas que aceitam todo
o tipo de eletrônicos usados, desde computadores e cartuchos de tinta vazios até televisores e celulares).
7.7.2 Lâmpadas
As lâmpadas fluorescentes, quando intactas, são uma ótima
opção para quem quer economizar energia. Contudo, quando quebram, elas liberam seu conteúdo de vapor de mercúrio que causa intoxicação quando aspirado. Dependendo da
temperatura do ambiente, o vapor de mercúrio pode permanecer no ar por muitos dias. O aterramento das lâmpadas
também é nocivo porque provoca a infiltração do mercúrio
no solo, atingindo mananciais e entrando na cadeia alimentar
99
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
‡ 5HGX]LU R FRQVXPR GHVHQIUHDGR GH PtGLDV &'V'9'V
– embora o resíduo da reciclagem deles (policarbonato e
metais) possa ser usados em diversas aplicações, o custo/
benefício da operação ainda é discutível.
humana. Essa substância tóxica é nociva ao ser humano e ao
meio ambiente.
Ainda que o impacto sobre o meio ambiente causado por
uma única lâmpada seja desprezível, o somatório das lâmpadas descartadas anualmente (cerca de 70 milhões só no Brasil) terá efeito sensível sobre os locais onde as lâmpadas são
dispostas.
Existe uma norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) que define pela NBR 10.004 as
lâmpadas fluorescentes como um produto perigoso,
pertencentes ao grupo I, de resíduos perigosos. Portanto, a partir da vigência dessa norma, toda instituição que
gere lâmpadas queimadas deverá atentar aos requisitos
normativos para sua manipulação, armazenamento e destino final.
Uma opção para a destinação das lâmpadas é a reciclagem de seus componentes, basicamente o mercúrio, o
alumínio e o vidro. Há algumas empresas no Brasil que
oferecem esse tipo de serviço, como a Apliquim Tecnologia Ambiental em Paulínia (SP), a HG Descontaminação
em Nova Lima (MG) e a Mega Reciclagem (PR).
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
100
Para que as lâmpadas fluorescentes sejam apropriadamente
encaminhadas para descontaminação, recomenda-se que sejam separadas do lixo orgânico e dos demais materiais recicláveis. Essas deverão estar acondicionadas nas embalagens
originais (caixas de papelão) e acomodadas dentro de um
contêiner metálico, quando possível.
‡0XLWDVYH]HVRSUpGLRGDHVFRODIRLFRQVWUXtGRKi
muito tempo. As plantas do projeto elétrico podem
até estar perdidas. Verifique se elas existem e estão
atualizadas. Sugira a visita de um engenheiro elétrico
para orientar uma possível “atualização” ou mesmo reforma das instalações e dos equipamentos.
IMPORTANTE
‡ 3URFXUH LPSOHPHQWDU Do}HV LQGLYLGXDLV
e coletivas de economia de energia, tais como
as recomendadas neste capítulo, visando ao uso
racional dos recursos na sua escola.
‡/LVWHRVDSDUHOKRVHOpWULFRVHHOHWU{QLFRVGDVXDHVFROD
e faça uma planilha com a previsão de inspeção/manutenção de cada um deles. Efetue as ações de manutenção recomendadas para a rede elétrica e para os aparelhos, registrando em seu memorial e, se for o caso, no
relatório da Prática Supervisionada.
101
UNIDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos
aparelhos elétricos
‡4XDORGHVWLQRGRUHVtGXRHOHWU{QLFRHGDVOkPSDGDV
da sua escola? Se possível, com um grupo de funcionários e professores da sua escola, descubram quais
são as empresas que recebem esses resíduos em sua
cidade ou fora dela. Informem os dados obtidos aos
responsáveis pelo “lixo eletrônico” da sua escola
para que tomem as medidas recomendadas para
o descarte correto. Registre em seu memorial.
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR
5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão. Rio de Janeiro,
2004.
CREDER, H. Instalações elétricas. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda., 1991.
MANUAL PIRELLI DE INSTALAÇÕES ELÉTRICA. Pirelli. São
Paulo: Editora Pini, 2001.
NORMA TÉCNICA DE DISTRIBUIÇÃO. NTD – 6.01. 1. ed. Brasília: CEB, 1997.
MANUAL DO PROPRIETÁRIO. Termo de Garantia – aquisição,
uso e manutenção do imóvel, operação do imóvel. Associação
de Dirigentes de Empresas do Mercado Imobiliário do Distrito
Federal (Ademi), 2004.
SOUZA, A. P. A. Uso da energia em edifícios: estudo de caso
de escolas municipais e estaduais de Itabira, Minas Gerais.
Dissertação (Mestrado)–Centro Federal de Educação Tecnológica, Minas Gerais, 2005.
102
EDIFÍCIOS INADEQUADOS. Revista Téchne, n. 33, mar./abr.
1998.
FORÇA DOMADA: quilowatts de economia. Revista Téchne,
n. 53, ago. 2001.
YAZIGI, W. A técnica de edificar. São Paulo: Editora Pini,
1999.
Sites pesquisados:
www.aneel.gov.br
www.philips.com.br
www.aureside.org.br
www2.eletronica.org
www.celpe.com.br
REFERÊNCIAS
www.furnas.com.br
www.cepel.br
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