As instalações elétricas de baixa tensão

As condições a que devem satisfazer as instalações elétricas de baixa tensão, a fim de garantir a segurança de pessoas e animais, o funcionamento adequado da instalação e a conservação dos bens.

As instalações elétricas de baixa tensão devem oferecer segurança a fim de se evitar os choques elétricos que podem matar as pessoas e animais ou causar problemas como incêndio no caso de curto-circuitos em residências, condomínios e empresas, além da queima de equipamentos. Uma instalação elétrica pode ser definida pelo conjunto de materiais e componentes elétricos essenciais ao funcionamento de um circuito ou sistema elétrico.

Vários fatores podem aumentar consideravelmente a chance de ocorrência de problemas em uma instalação elétrica: o desgaste de materiais e equipamentos nas instalações elétricas antigas, falta de manutenção periódica; inadequação na execução; utilização de materiais elétricos de baixa qualidade em que a economia é colocada em primeiro plano, em detrimento da segurança e durabilidade; elaboração de projetos elétricos de forma inadequada, sem contemplar os requisitos mínimos de segurança e qualidade exigidos pelas normas técnicas.

A NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão estabelece as condições a que devem satisfazer as instalações elétricas de baixa tensão, a fim de garantir a segurança de pessoas e animais, o funcionamento adequado da instalação e a conservação dos bens. Aplica-se principalmente as instalações elétricas de edificações, qualquer que seja seu uso (residencial, comercial, público, industrial, de serviços, agropecuário, hortigranjeiro, etc.), incluindo as pré-fabricadas. Aplica-se também as instalações elétricas: em áreas descobertas das propriedades, externas as edificações; de reboques de acampamento (trailers), locais de acampamento (campings), marinas e instalações análogas; e de canteiros de obra, feiras, exposições e outras instalações temporárias.

Aplica-se: aos circuitos elétricos alimentados sob tensão nominal igual ou inferior a 1.000V em corrente alternada, com frequências inferiores a 400Hz, ou a 1.500V em corrente continua; aos circuitos elétricos, que não os internos aos equipamentos, funcionando sob uma tensão superior a 1.000V e alimentados através de uma instalação de tensão igual ou inferior a 1.000V em corrente alternada (por exemplo, circuitos de lâmpadas a descarga, precipitadores eletrostáticos, etc.); a toda fiação e a toda linha elétrica que não sejam cobertas pelas normas relativas aos equipamentos de utilização; e as linhas elétricas fixas de sinal (com exceção dos circuitos internos dos equipamentos).

A aplicação às linhas de sinal concentra-se na prevenção dos riscos decorrentes das influências mutuas entre essas linhas e as demais linhas elétricas da instalação, sobretudo sob os pontos de vista da segurança contrachoques elétricos, da segurança contra incêndios e efeitos térmicos prejudiciais e da compatibilidade eletromagnética. Aplica-se as instalações novas e a reformas em instalações existentes. Modificações destinadas a, por exemplo, acomodar novos equipamentos elétricos, inclusive de sinal, ou substituir equipamentos existentes, não caracterizam necessariamente uma reforma geral da instalação.

Não se aplica a: instalações de tração elétrica; instalações elétricas de veículos automotores; instalações elétricas de embarcações e aeronaves; equipamentos para supressão de perturbações radioelétricas, na medida que não comprometam a segurança das instalações; instalações de iluminação pública; redes públicas de distribuição de energia elétrica; instalações de proteção contra quedas diretas de raios.

Os componentes da instalação são considerados apenas no que concernem à sua seleção e condições de instalação. Isto é igualmente válido para conjuntos em conformidade com as normas a eles aplicáveis. A aplicação desta norma não dispensa o atendimento a outras normas complementares, aplicáveis a instalações e locais específicos.

A aplicação da NBR 5410 não dispensa o respeito aos regulamentos de órgãos públicos aos quais a instalação deva satisfazer. As instalações elétricas cobertas por esta norma estão sujeitas também, naquilo que for pertinente, às normas para fornecimento de energia estabelecidas pelas autoridades reguladoras e pelas empresas distribuidoras de eletricidade.

As pessoas e os animais devem ser protegidos contra choques elétricos, seja o risco associado a contato acidental com parte viva perigosa, seja a falhas que possam colocar uma massa acidentalmente sob tensão. A instalação elétrica deve ser concebida e construída de maneira a excluir qualquer risco de incêndio de materiais inflamáveis, devido a temperaturas elevadas ou arcos elétricos. Além disso, em serviço normal, não deve haver riscos de queimaduras para as pessoas e os animais.

As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra os efeitos negativos de temperaturas ou solicitações eletromecânicas excessivas resultantes de sobrecorrentes a que os condutores vivos possam ser submetidos. Condutores que não os condutores vivos e outras partes destinadas a escoar correntes de falta devem poder suportar essas correntes sem atingir temperaturas excessivas.

As partes citadas acima devem também ser protegidas contra as consequências prejudiciais de ocorrências que possam resultar em sobretensões, como faltas entre partes vivas de circuitos sob diferentes tensões, fenômenos atmosféricos e manobras. Os equipamentos destinados a funcionar em emergências, como incêndios, devem ter seu funcionamento assegurado a tempo e pelo tempo julgado necessário.

A alimentação da instalação elétrica, de seus circuitos e de seus equipamentos deve poder ser seccionada para fins de manutenção, verificação, localização de defeitos e reparos. A instalação elétrica deve ser concebida e construída livre de qualquer influência mutua prejudicial entre instalações elétricas e não elétricas.

Os componentes da instalação elétrica devem ser dispostos de modo a permitir espaço suficiente tanto para a instalação inicial quanto para a substituição posterior de partes, bem como acessibilidade para fins de operação, verificação, manutenção e reparos. Os componentes da instalação elétrica devem ser conforme as normas técnicas aplicáveis e possuir características compatíveis com as condições elétricas, operacionais e ambientais a que forem submetidos.

Entre as características e fenômenos suscetíveis de gerar perturbações ou comprometer o desempenho satisfatório da instalação podem ser citados: o fator de potência; as correntes iniciais ou de energização; o desequilíbrio de fases; e as harmônicas. Toda instalação elétrica requer uma cuidadosa execução por pessoas qualificadas, de forma a assegurar, entre outros objetivos, que: as características dos componentes da instalação, não sejam comprometidas durante sua montagem; os componentes da instalação, e os condutores em particular, fiquem adequadamente identificados; nas conexões, o contato seja seguro e confiável; os componentes sejam instalados preservando-se as condições de resfriamento previstas; os componentes da instalação suscetíveis de produzir temperaturas elevadas ou arcos elétricos fiquem dispostos ou abrigados de modo a eliminar o risco de ignição de materiais inflamáveis; e as partes externas de componentes sujeitas a atingir temperaturas capazes de lesionar pessoas fiquem dispostas ou abrigadas de modo a garantir que as pessoas não corram risco de contatos acidentais com essas partes.

Na concepção de uma instalação elétrica devem ser determinadas as seguintes características: utilização prevista e demanda; esquema de distribuição; alimentações disponíveis; necessidade de serviços de segurança e de fontes apropriadas; exigências quanto a divisão da instalação; influências externas as quais a instalação for submetida; riscos de incompatibilidade e de interferências; requisitos de manutenção.

A determinação da potência de alimentação e essencial para a concepção econômica e segura de uma instalação, dentro de limites adequados de elevação de temperatura e de queda de tensão. Na determinação da potência de alimentação de uma instalação ou de parte de uma instalação devem ser computados os equipamentos de utilização a serem alimentados, com suas respectivas potencias nominais e, em seguida, consideradas as possibilidades de não simultaneidade de funcionamento destes equipamentos, bem como capacidade de reserva para futuras ampliações.

Não se deve esquecer de que as cargas de iluminação devem ser determinadas como resultado da aplicação da NBR 5413 (substituída em 2013 pela NBR ISO/CIE 8995-1 – Iluminação de ambientes de trabalho – Parte 1: Interior). Para os aparelhos fixos de iluminação a descarga, a potência nominal a ser considerada deve incluir a potência das lâmpadas, as perdas e o fator de potência dos equipamentos auxiliares.

A divisão da instalação em circuitos deve ser de modo a atender, entre outras, as seguintes exigências: segurança, por exemplo, evitando que a falha em um circuito prive uma área de alimentação; conservação de energia – por exemplo, possibilitando que cargas de iluminação e/ou de climatização sejam acionadas na justa medida das necessidades; funcionais – por exemplo, viabilizando a criação de diferentes ambientes, como os necessários em auditórios, salas de reuniões, espaços de demonstração, recintos de lazer, etc.; de produção – por exemplo, minimizando as paralisações resultantes de uma ocorrência; de manutenção – por exemplo, facilitando ou possibilitando ações de inspeção e de reparo.

Devem ser previstos circuitos distintos para partes da instalação que requeiram controle específico, de tal forma que estes circuitos não sejam afetados pelas falhas de outros (por exemplo, circuitos de supervisão predial). Na divisão da instalação devem ser consideradas também as necessidades futuras.

As ampliações previsíveis devem se refletir não só na potência de alimentação, mas também na taxa de ocupação dos condutos e dos quadros de distribuição. Os circuitos terminais devem ser individualizados pela função dos equipamentos de utilização que alimentam. Em particular, devem ser previstos circuitos terminais distintos para pontos de iluminação e para pontos de tomada.

As cargas devem ser distribuídas entre as fases, de modo a obter-se o maior equilíbrio possível. Quando a instalação comportar mais de uma alimentação (rede pública, geração local, etc.), a distribuição associada especificamente a cada uma delas deve ser disposta separadamente e de forma claramente diferenciada das demais.

Em particular, não se admite que componentes vinculados especificamente a uma determinada alimentação compartilhem, com elementos de outra alimentação, quadros de distribuição e linhas, incluindo as caixas dessas linhas, salvo as seguintes exceções: circuitos de sinalização e comando, no interior de quadros; conjuntos de manobra especialmente projetados para efetuar o intercambio das fontes de alimentação; linhas abertas e nas quais os condutores de uma e de outra alimentação sejam adequadamente identificados.

Devem ser tomadas medidas apropriadas quando quaisquer características dos componentes da instalação forem suscetíveis de produzir efeitos prejudiciais em outros componentes, em outros serviços ou ao bom funcionamento da fonte de alimentação. Todos os componentes da instalação elétrica devem atender as exigências de compatibilidade eletromagnética e ser conforme o que as normas aplicáveis prescrevem, neste particular.

O que é um painel de comando elétrico

Cristiano Bertulucci Silveira

Um painel de comando é uma caixa ou quadro de metal que aloca todos os disjuntores, interruptores, temporizadores, relés, CLPs e dispositivos utilizados para o controle de um sistema elétrico. Importante notar que enquanto que um painel elétrico pode ter a função tanto de distribuir a energia quanto de controlar um sistema, o painel de comando tem o objetivo de comandar ou realizar o controle do sistema.

O painéis de comando elétrico é projetado e utilizado para controlar equipamentos mecânicos sendo que cada painel de comando é projetado para um arranjo específico de equipamentos podendo incluir dispositivos específicos que permitem que um operador controle um determinado equipamento.

Portanto, é correto dizer que os componentes do painel elétrico é que controlam cada equipamento instalado e ligado ao painel de comando. É difícil descrever todas as combinações possíveis que podem haver em um painel de comando porque diferentes processos e setores industriais na maioria das empresas são diferentes e por este motivo cada painel de comando possui um projeto único.

Caso você precise projetar um painel de comando, precisa começar por estudar o processo e a máquina (como vai operar, o que tem que estar ligado ou desligado e quando é importante e seguro operar o equipamento). Comece com o básico e construa a partir daí um painel de comando que atenda às necessidades do processo. Abaixo podemos ver alguns dos dispositivos mais utilizados em um painel de comando.

1) O transformador é utilizado em um painel de comando para converter uma tensão ca em outra tensão ca. Mais popularmente um transformador converte tensões de 440 V ou 380V em 220V/110V. Podem ser usados ainda para converter 220 V em 220V apenas funcionando como um isolador entre o circuito do painel de comando e a rede de energia.

2) CLP ou Controlador Lógico Programável é considerado o cérebro do painel de comando. Ele é capaz de ler entradas e a partir disso executar lógicas e comandos para operar as saídas e com isto comandar dispositivos em campo.

3) A fonte de alimentação cc ou a fonte 24 V cc, assim como o transformador, converte uma tensão ca em outra ca, a fonte de alimentação tem a função de converter a tensão ca (em 110V ou 220V) em 24 V cc (tensão e corrente contínua). Esta tensão é necessária para alimentar os CLP e dispositivos de controle. Usando 24 V cc como tensão de controle, os fabricantes podem aumentar a confiabilidade e uma razão para isso é que uma fonte de alimentação opera com circuitos limitadores para proteção contra curtos-circuitos. No caso de um curto, ela simplesmente desliga. Dessa forma, ela elimina a necessidade de fusíveis e perda de tempo necessário para substituí-los. Além disso, a tensão de 24 V cc tem maior capacidade de condução, permitindo que os dispositivos de controle sobrevivam melhor às quedas de tensão.

4) O switch industrial ethernet é utilizado para conexão de CLP e IHM em rede de sistemas de informação e software supervisório.

5) O disjuntor protege as cargas em caso de curto circuito ou sobrecargas elétricas.

6) A chave seccionadora normalmente desconectará toda a energia elétrica do painel de comando. Geralmente, ela possui uma haste que conecta com uma manopla na porta do painel de comando conforme figura abaixo.

7) As canaletas geralmente são alocadas no perímetro da placa de montagem do painel de comando e entre filas dos componentes elétricos e sua função e alojar os fios que interconectam os componentes elétricos.

8) Os bornes são pontos de conexão de fios com a função de juntar dois ou mais fios. Alguns bornes são para realizar conexões internas, como, por exemplo, conectar a tensão de 24 V aos relés) e outras são para conectar componentes de campo aos sistemas de controle, como, por exemplo, conectar os sensores aos CLP). Neste nosso exemplo, veja que na figura somente fios azuis na parte de cima dos bornes estão conectados. Então podemos deduzir que estes bornes vão receber ligações de dispositivos de campo como os sensores ou válvulas.

9) As placas de conexão são blocos de terminais específicos para serem usados de forma a simplificar a fiação de componentes que possuem conectores que normalmente precisariam de soldagem.

10) Os fusíveis, assim como os disjuntores, protegem as cargas contra sobrecorrentes pois eles têm a função de romper o filamento interno quando submetido a uma corrente maior do que ele suporta. Por ele romper o filamento, uma vez atuado, não é possível reaproveitar este dispositivo, necessitando assim de uma substituição do mesmo. Isso não significa que os disjuntores sejam melhores por conta de serem rearmados quando desarmam ou atuam. Cada um tem uma função própria e seu devido lugar em um painel de comando.

11) Um relé é um interruptor operado eletronicamente ou magneticamente. O seu funcionamento é simples. Uma energia é aplicada à bobina que cria um campo magnético que alterna os contatos do relé que por sua vez podem ser utilizados para comandar algum circuito.

12) O trilho DIN é um trilho de metal que permite a montagem da maioria dos componentes de controle industrial. Tem esse nome por ser o Deutsches Institut für Normung o responsável por publicar as suas especificações originais. Ver abaixo

13) Um relé térmico ou de sobrecarga protege as cargas, geralmente os motores elétricos para que os não trabalhem em sobrecorrente. Sabe-se que se um motor elétrico operar em sobrecarga, a corrente dele aumentará ocasionando maior aquecimento e risco de ele se danificar. Assim, o relé térmico monitora as três fases que alimentam o motor e caso o ele comece a operar em sobrecarga, o relé atua fazendo com que o circuito de comando o desligue.

14) Um contator é o mesmo que um relé. No entanto, ele se diferencia do relé por possuir tamanho maior, possuir três polos e ser aplicado no comando de motores elétricos.

15) Um borne de aterramento é utilizado para aterrar os dispositivos do painel de comando sendo que ele geralmente é aterrado internamente ao painel. Você deve aprender a identificá-los pois é muito fácil. Eles possuem as cores verdes/amarela.

Cristiano Bertulucci Silveira é engenheiro eletricista pela Unesp com MBA em Gestão de Projetos pela FVG e certificado pelo PMI. Atuou em gestão de ativos e gestão de projetos em grandes empresas como CBA-Votorantim Metais, Siemens e Votorantim Cimentos. Atualmente é diretor de projetos da Citisystems –cristiano@citisystems.com.br – Skype: cristianociti