AULA 10
8. Sistemas de Proteção
Os dispositivos de proteção têm como principal objetivo proteger os condutores dos circuitos e os aparelhos elétricos de qualquer sobrecarga que produz uma corrente excessiva ou de qualquer curto-circuito que possa acontecer no sistema.
Existem vários tipos de dispositivos de proteção. Entre os mais antigos, os fusíveis, como o próprio nome diz, são aqueles formados por um filamento projetado para suportar um determinado valor de corrente. Quando a corrente que passa por ele ultrapassar este valor limite o filamento se rompe protegendo o circuito. Os elementos fusíveis podem ser de cinco tipos:
Rolha |
Cartucho |
faca |
Diazed |
NH |
Os fusíveis são constituídos
geralmente por ligas de materiais como chumbo, estanho, cádmio,
bismuto e mercúrio. Essas ligas apresentam baixo ponto de fusão,
de 60 a 200o C. Esse baixo ponto de fusão é justificado pelo princípio
de funcionamento do fusível, uma vez que o mesmo se funde, interrompe
a corrente.
O fusível possui sempre um isolante que o envolve, pois se ele ficar exposto, o arco elétrico que surge durante sua fusão poderá danificar equipamentos vizinhos. O elemento isolante também deve suportar a pressão resultante do arco e a elevação da temperatura do elemento fusível. Os invólucros normalmente utilizados são de cerâmica, papelão, vidro entre outros. A maioria dos invólucros também permite a inspeção visual do estado do elemento fusível.
Cuidado com a qualidade dos fusíveis. Alguns fabricantes não realizam sequer ensaios com o produto e apesar de apresentarem em seu corpo um valor de capacidade de corrente, nem sempre atendem às exigências da norma.
Em instalações residenciais, por questão de segurança, os fusíveis do tipo rolha ou cartucho não são mais permitidos. Devem ser substituidos de preferência por disjuntores.
Já os disjuntores são dispositivos parecidos com um interruptor comum que permite a interrupção da passagem de corrente. Entretanto o disjuntor não se rompe como o fusível. O disjuntor tem um dispositivo interno automático e portanto, quando existir algum problema na instalação, ele desarma a chave abrindo assim o circuito. Esse dispositivo é termo-magnético, ou seja, se a temperatura do condutor passar do limite aceitável, isso indica que está existindo uma sobrecarga no sistema e a chave é acionada. Se houver um curto-circuito na instalação, vai existir uma grande variação no campo eletro-magnético do condutor e a chave também vai ser acionada. No entanto, logo que o problema que gerou a sobrecarga ou o curto-circuito for resolvido, o disjuntor poderá ser religado, o que não acontece com os fusíveis que precisam ser trocados.
Para as residências, existem dois tipos básicos de disjuntores disponíveis no mercado:
Americano
Europeu
A única diferença entre eles é forma de fixação e o tamanho do módulo. O tipo americano tem módulo de 1"(25.4 mm) e o tipo europeu tem módulo de 17,5 mm, portanto é mais compacto.
Os disjuntores podem ser monofásicos, bifásicos ou trifásicos como podem ser vistos nas figuras acima. Cuidado: não utilize 2 disjuntores monofásicos em circuitos 220V, pois em caso de sobrecarga ou curto-circuito corre-se o risco de somente uma das fases ser desligada; utilizando-se disjuntores bifásicos em circuitos de 220V, em caso de sobrecarga ou curto, as 2 fases serão desligadas.
Além dos disjuntores, a NBR-5410 exige a utilização de dispositivo de proteção à corrente diferencial - residual, mais conhecido como dispositivo DR. O dispositivo de proteção a corrente diferencial residual DR, tem por finalidade proteger as pessoas contra choques elétricos e defeitos em equipamentos e instalações elétricas que ocasionam fuga de corrente.
O DR funciona com um sensor que mede as correntes que entram e saem no circuito (fig.1). As duas são de mesmo valor, porém de direções contrárias em relação à carga. Se chamarmos a corrente que entra na carga de +I e a que sai de - I, logo a soma das correntes éigual a zero (fig. 2). A soma só não será igual a zero se houver corrente fluindo para a terra (fig. 3), como no caso de um choque elétrico.
Os dispositivos DR podem vir já acoplados com disjuntores termomagnéticos ou não. No caso do DR da GE, da figura acima, ele somente funciona como dispositivo DR e deve ser instalado junto com um disjuntor termomagnético da GE adquirido separadamente.
8.1. Dimensionamento do dispositivo de proteção
Continuaremos utilizando o exemplo para dimensionar o dispositivo de proteção dos circuitos:
8.1.1. Proteção contra sobrecargas:
Para fazer a proteção contra sobrecarga dos circuitos, deve existir uma relação entre os condutores e dispositivo de proteção.
O dispositivo de proteção não pode ser inferior à corrente calculada de projeto, pois, por exemplo, se todas as luzes da residência forem acesas haverá interrupção da corrente.
O disjuntor também não pode ser superior à capacidade de condução de corrente do condutor, pois se for maior, em caso de sobrecarga no circuito, haverá danos no condutor antes do dispositivo interromper a corrente.
Portanto o dimensionamento do dispositivo de proteção deve seguir a seguinte relação entre corrente de projeto e a capacidade máxima de condução de corrente do condutor:
Onde:
Ib = corrente de projeto do circuito
In = corrente nominal do dispositivo de proteção
Iz = capacidade máxima de condução de corrente do condutor
A corrente do dispositivo de proteção (In) também deve atender às dimensões comerciais disponíveis.
As correntes comerciais disponíveis são:
10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 90 e 100 A
Vamos incluir esses valores na tabela:
seção adotada
iluminação TUG-COZ TUG-COZ TUG-A.Serv TUG-outros TUE-micro
Circuito 1 - iluminação
Ib - corrente de projeto = 4,1 A
Iz - capacidade máxima do condutor de 1,5 mm2 = 17,5 A
In - corrente do dispositivo de proteção: Deve ser maior que 4,1 A e menor que 17,5 A. As dimensões comerciais disponíveis entre esse intervalo são: 5 A, 10 A e 15 A. Podemos adotar o disjuntor de 10 A
Um detalhe importante com relação aos disjuntores é que eles são projetados para desarmar quando o valor da corrente atingir 70% do valor especificado no disjuntor, evitando de se trabalhar no limite.
Circuito 2 - TUG - cozinha
Ib - corrente de projeto = 10,3 A
Iz - capacidade máxima do condutor de 2,5 mm2 = 24 A
In - corrente do dispositivo de proteção: As dimensões comerciais disponíveis entre esse intervalo são: 15 A e 20 A. Podemos adotar o disjuntor de 15 A
Circuito 3 - TUG - cozinha
Ib - corrente de projeto = 5,1 A
Iz - capacidade máxima do condutor de 2,5 mm2 = 24 A
In - corrente do dispositivo de proteção: As dimensões comerciais disponíveis entre esse intervalo são: 10 A, 15 A e 20 A. Devemos adotar o disjuntor de 10 A, visto que se trata de um único ponto de tomada que não pode ultrapassar 10 A
Circuito 4 - TUG - área de serviço
Ib - corrente de projeto = 10,3 A
Iz - capacidade máxima do condutor de 2,5 mm2 = 24 A
In - corrente do dispositivo de proteção: As dimensões comerciais disponíveis entre esse intervalo são: 15 A e 20 A. Podemos adotar o disjuntor de 15 A
Circuito 5 - TUG - sala de estar e do banheiro
Ib - corrente de projeto = 8,6 A
Iz - capacidade máxima do condutor de 2,5 mm2 = 24 A
In - corrente do dispositivo de proteção: As dimensões comerciais disponíveis entre esse intervalo são: 10 A, 15 A e 20 A. Podemos adotar o disjuntor de 15 A
Circuito 6 - TUE do forno de micro ondas
Ib - corrente de projeto = 10,3 A
Iz - capacidade máxima do condutor de 2,5 mm2 = 24 A
In - corrente do dispositivo de proteção: As dimensões comerciais disponíveis entre esse intervalo são: 15 A e 20 A. Podemos adotar o disjuntor de 15 A.
Completando a tabela:
seção adotada
iluminação TUG-COZ TUG-COZ TUG-A.Serv TUG-outros TUE-micro
