Eng Reservatórios IOBJETIVO SOCIAL
Possibilitar aos alunos beneficiados as noções básicas que possibilitem inserção satisfatória às práticas profissionais e as relações interpessoais e, consequentemente, inserção social.
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INTRODUÇÃO
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Você já parou para pensar que está cercado de eletricidade por todos os lados?
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Pois é! Estamos tão acostumados com ela que nem percebemos que existe.
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O que percebemos são seus efeitos, como:
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E ... ESSES EFEITOS SÃO POSSÍVEIS DEVIDO A:
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Nos condutores há partículas invisíveis, chamadas elétrons livres, que estão posicionadas de forma desordenada.
Para que estes elétrons livres passem a se movimentar de forma ordenada nos condutores, é necessário ter uma força que os empurre. A esta força é dado o nome de tensão elétrica (U).
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Esse movimento ordenado dos elétrons livres nos condutores, provocado pela ação da tensão, forma um fluxo de elétrons. Esse fluxo de elétrons livres é chamado de corrente elétrica (I).
Pode-se dizer então que:
TENSÃO ELÉTRICA
É a força que impulsiona os elétrons livres nos condutores. Sua unidade de medida é o volt (V).
CORRENTE ELÉTRICA
É o movimento ordenado dos elétrons livres nos condutores. Sua unidade de medida é o ampère (A).
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Agora, para entender potência elétrica, observe novamente o desenho.
A tensão elétrica faz movimentar os elétrons de forma ordenada, dando origem a corrente elétrica.
Tendo a corrente elétrica, a lâmpada se acende e se aquece com uma certa intensidade.
Essa intensidade de luz e calor percebida por nós (efeitos), nada mais é do que a potência elétrica que foi transformada em potência luminosa (luz) e potência térmica (calor).
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Tensão elétrica
Corrente elétrica
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A unidade de potência elétrica é o produto da ação da tensão e da corrente, a sua unidade de medida é o volt-ampère (VA). A essa potência dá-se o nome de potência aparente.
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potência ativa
potência reativa.
A potência ativa é a parcela efetivamente transformada em:
A unidade de medida da potência ativa é o watt (W).
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A potência reativa é a parcela transformada em campo magnético, necessário ao funcionamento de:
A unidade de medida da potência reativa é o volt-ampère reativo (var)
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Em projetos de instalação elétrica residencial os cálculos efetuados são baseados na potência aparente e potência ativa. Portanto, é importante conhecer a relação entre elas para que se entenda o que é fator de potência.
TRIÂNGULO DE POTÊNCIAS
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RESISTORES
O resistor é todo elemento cuja função em um circuito é oferecer uma resistência especificada. 
A unidade no SI de resistência elétrica é o ohm, cujo símbolo é o . 
São exemplos de resistores: filamentos de tungstênio de lâmpadas incandescentes e fios de nicromo enrolados em hélice em chuveiro elétrico.
A grandeza R assim introduzida foi denominada resistência elétrica do resistor. A resistência elétrica não depende da ddp aplicada ao resistor nem da corrente elétrica que o percorre; ela depende do condutor e de sua temperatura. A expressão que simboliza a lei de Ohm é:
Para uma dada tensão elétrica, quanto maior a resistência menor será corrente elétrica. Portanto, a resistência é a oposição ao fluxo da corrente elétrica. 
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EFEITO TÉRMICO OU EFEITO JOULE
Um resistor transforma exclusivamente em térmica a energia elétrica recebida de um circuito. Portanto, é comum afirmar que um resistor dissipa energia elétrica que recebe do circuito. 
Nos aquecedores elétricos em geral (chuveiros elétricos, torneiras elétricas, ferros elétricos, secadores de cabelos), constituídos de resistores, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica. 
O efeito da transformação de energia elétrica em térmica é denominado efeito térmico ou efeito joule. Esse efeito pode ser entendido considerando o choque dos elétrons livres contra os átomos do condutor.
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Onde P é potência elétrica, em volt-ampère (VA). 
No caso específico de um resistor, esta potência pode ser expressa, também, em watts (W).
Pela Lei de Ohm,
A potência elétrica dissipada pode, também, ser dada por:
A energia elétrica transformada em energia térmica ao fim de um intervalo de tempo t é dada por: Esta expressão é conhecida como a Lei de Joule, podendo assim ser enunciada:
A energia elétrica dissipada em um resistor, durante um dado intervalo de tempo t, é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade de corrente que o percorre.
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A resistência elétrica de um resistor depende do material que o constitui, de suas dimensões e de sua temperatura. Portanto, a resistência elétrica R de um resistor em dada temperatura é:
diretamente proporcional ao seu comprimento ( ), em metros (m);
inversamente proporcional à sua área de seção transversal (S), em m2;
dependente do material que o constitui ( ), em .m.
RESISTIVIDADE
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Onde: (letra grega rô) é uma grandeza que depende do material que constitui o resistor e da temperatura, sendo denominado resistividade do material. 
A resistividade de um material varia com a temperatura. Para variações não-excessivas (até cerca de 400ºC), pode-se admitir como linear a variação da resistência com a temperatura. Nestas condições, a resistividade a uma temperatura T é dada por:
= 0 [ 1 + ( T – t0 ) ]
coeficiente de temperatura do material, em ºC-1.
T temperatura final, em ºC.
t0 temperatura inicial, emºC.
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Todos os condutores metálicos apresentam um aumento de resistência elétrica com a elevação de temperatura. Se uma determinada corrente elétrica aquecer um condutor, haverá uma diminuição desta corrente devido o aumento da resistência elétrica do condutor, provocado pelo aumento da temperatura.
R = R0 [ 1 + ( T – t0 ) ]
Onde: R resistência na temperatura final (T), em .
R0 resistência na temperatura inicial (t0), em .
coeficiente de temperatura do material, em ºC-1.
T temperatura final, em ºC.
t0 temperatura inicial, emºC.
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ENERGIA = POTÊNCIA X TEMPO
Unidade: Wh
É mais comum utilizar os múltiplos, por exemplo: kWh, MWh, GWh, TWh
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Sendo:
I corrente elétrica de linha do motor, em ampère (A)
V tensão elétrica, em volt (V)
rendimento do motor
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Sendo:
I corrente elétrica de linha do motor, em ampère (A)
V tensão elétrica de linha, em volt (V)
rendimento do motor
CÁLCULO DA CORRENTE ELÉTRICA DE MOTORES TRIFÁSICOS
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MÚLTIPLOS
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SUBMÚLTIPLOS
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EXERCÍCIOS
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5 – Um condutor de cobre tem uma resistência de 120 a 20°C. Sabendo-se que o coeficiente de temperatura do cobre é de 0,00393/°C, determine a sua resistência se a temperatura atingir 50°C.
6 - Sabendo-se que 20 lâmpadas de 100 W – 127V e 10 lâmpadas de 150 W – 127 V permanecem acesas 5 horas por dia, calcule:
(a) A corrente elétrica.
(b) O consumo de energia elétrica, em kWh, no período de 30 dias.
(c) O gasto de 30 dias, em reais, sabendo-se que o preço do kWh é de R$ 0,50.
7 - Dois chuveiros elétricos, um de 110V e outro de 220V, de mesma potência, adequadamente ligados, funcionam durante o mesmo tempo. Então, é correto afirmar que:
(a) o chuveiro ligado em 110V consome mais energia.
(b) ambos consomem a mesma energia.
(c) a corrente é a mesma nos dois chuveiros.
(d) as resistências dos chuveiros são iguais.
(e) no chuveiro ligado em 220V a corrente é maior.
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8 - Um chuveiro elétrico tem especificação técnica de 7.500 W, 127 V. Determine nestas condições:
(a) A resistência elétrica do chuveiro.
(b) A intensidade de corrente que percorre o chuveiro.
(c) A energia elétrica consumida pelo chuveiro, quando ligado durante 72 segundos, expressa em kWh.
(d) O gasto de 30 dias, em reais, se o chuveiro é utilizado durante 90 minutos por dia, sabendo-se que o preço do kWh é de R$ 0,50.
9 - Um chuveiro elétrico tem especificação técnica de 5.500 W, 220 V. Determine nestas condições:
A resistência elétrica do chuveiro.
A intensidade de corrente que percorre o chuveiro.
(c) A energia elétrica consumida pelo chuveiro, quando ligado durante 24 minutos, expressa em kWh.
(d) O gasto de 30 dias, em reais, se o chuveiro é utilizado durante 90 minutos por dia, sabendo-se que o preço do kWh é de R$ 0,50.
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10 - Um circuito elétrico é composto por lâmpadas de 5V ligadas em série, a uma fonte de 220V. Para que não se queimem, o número mínimo de lâmpadas nesse circuito deve ser de:
(a) 24 (b) 44 (c) 54 (d) 64 (e) 74
11 - Sobre um ferro elétrico há uma placa onde se identifica o símbolo do fabricante e as seguintes indicações: 750W – 110V. A resistência desse ferro quando em funcionamento é aproximadamente:
(a) 110 (b) 750 (c) 7 (d) 8250 (e) 16 
12 - Em um chuveiro elétrico, a ddp em seus terminais vale 220V e a corrente que o atravessa tem intensidade de 10A. Nessas condições pode-se afirmar que a potência elétrica consumida pelo chuveiro é de:
(a) 220W (b) 550W (c) 1100W (d) 2200W (e) 4400W
13 - Em um aparelho elétrico lê-se: 600W – 120V. Estando o aparelho ligado corretamente, a energia elétrica, em kWh, consumida pelo aparelho em 5 horas é de:
0,12 (b) 0,72 (c) 1,2 (d) 2,4 (e) 3,0
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14 - Em certo chuveiro elétrico de 2.200W – 220V reduziu-se o valor da resistência ao meio; em virtude desta redução, a nova potência do chuveiro será:
(a) 550W (b) 1.100W (c) 2.200W (d) 4.400W (e) 8.800W
15 – A potência de um motor elétrico trifásico, alimentado em 220 V, 25cv, fator de potência de 0,82 e rendimento de 0,86. Determine a corrente de alimentação do motor, as potências ativa, reativa e aparente.
16 – Determine a corrente elétrica de uma rede trifásica de 13,8 kV e de 220 V, para transportar uma potência de 100 kW com fator de potência 0,92 .
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A maior vantagem das usinas hidrelétricas é a transformação limpa do recurso energético natural. Não há resíduos poluentes e há baixo custo da geração de energia, já que o principal insumo energético, a água do rio, está inserida à usina. Além da geração de energia elétrica, o aproveitamento hidrelétrico proporciona outros usos tais como: irrigação, navegação e amortecimentos de cheias.
UNIDADE HIDRELÉTRICA DE ENERGIA - UHE
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É toda usina hidrelétrica de pequeno porte cuja capacidade instalada seja superior a 1 MW e inferior a 30 MW. Além disso, a área do reservatório deve ser inferior a 3 km².
PEQUENA CENTRAL HIDRELÉTRICA - PCH
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Unidade geradora de energia com potencial hidráulico igual ou inferior a 1 MW
CENTRAL GERADORA HIDRELÉTRICA - CGH
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Chamam-se termoelétricas por que são constituídas de duas partes, uma térmica onde se produz muito vapor a altíssima pressão e outra elétrica onde se produz a eletricidade.
A energia elétrica é produzida por um gerador.
O gerador possui um eixo que é movido por uma turbina.
A turbina é movida por um jato de vapor sob forte pressão. Depois do uso, o vapor é jogado fora na atmosfera.
O vapor é produzido por um caldeira.
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A reação nuclear ocorre quando um neutron colide com o átomo de um elemento e é por este absorvido. O núcleo desse átomo é levado a um nível de energia acima do normal; ou seja, fica excitado. Esse átomo tende então a se fragmentar, no processo chamado “fissão nuclear".
Quando isso ocorre o átomo libera grande quantidade de energia térmica e junto de dois ou três novos neutrons, os quais colidirão com outros átomos, produzindo mais fissões e mais neutrons. Esse processo denomina-se “reação em cadeia".
A usina nuclear (ou termonuclear) difere da térmica convencional basicamente quanto à fonte de calor; enquanto em uma térmica convencional queima-se óleo, carvão ou gás na caldeira, em uma usina nuclear usa-se o potencial energético do urânio para aquecer a água que circula no interior do reator.
Uma usina nuclear possui três circuitos de água: primário, secundário e de água de refrigeração. Esses circuitos são independentes um do outro; ou seja, a água de cada um deles não entra em contato direto com a do outro.
No interior do vaso do reator, que faz parte do circuito primário, a água é aquecida pela energia térmica liberada pela fissão dos átomos de urânio. O calor dessa água é transferido para a água contida no gerador de vapor, que faz parte do circuito secundário. O vapor então produzido é utilizado para movimentar a turbina, a cujo eixo está acoplado o gerador elétrico, resultando então em energia elétrica. A água do circuito primário é aquecida até cerca de 350ºC; sua pressão é mantida em torno de 157 kgf/cm2 (1kgf/cm2 = 1 atmosfera), para que permaneça no estado líquido.
USINA TERMONUCLEAR - UTN
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O vapor é condensado através de troca de calor com a água de refrigeração. A água condensada é bombeada de volta ao gerador de vapor, para um novo ciclo.
Com o objetivo de controlar a reação em cadeia são inseridas barras de controle no núcleo do reator. Essas barras são constituídas de uma liga de prata, cádmio e índio e têm a propriedade de absorver neutrons, diminuindo assim o número de fissões.
USINA TERMONUCLEAR - UTN
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A conversão direta da energia solar em energia elétrica ocorre pelos efeitos da radiação (calor e luz) sobre determinados materiais, particularmente os semicondutores. Entre esses, destacam-se os efeitos termoelétrico e fotovoltaico. O primeiro caracteriza-se pelo surgimento de uma diferença de potencial, provocada pela junção de dois metais, em condições específicas. No segundo, os fótons contidos na luz solar são convertidos em energia elétrica, por meio do uso de células solares.
Entre os vários processos de aproveitamento da energia solar, os mais usados atualmente são o aquecimento de água e a geração fotovoltaica de energia elétrica. No Brasil, o primeiro é mais encontrado nas regiões Sul e Sudeste, devido a características climáticas, e o segundo, nas regiões Norte e Nordeste, em comunidades isoladas da rede de energia elétrica.
CENTRAL GERADORA SOLAR FOTOVOLTAICA - SOL
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FONTE: ANEEL
PCH – PEQUENA CENTRAL HIDRELÉTRICA UTN – UNIDADE TERMONUCLEAR
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FONTE: ANEEL
PCH – PEQUENA CENTRAL HIDRELÉTRICA UTN – UNIDADE TERMONUCLEAR
SOL – CENTRAL GERADORA SOLAR FOTOVOLTAICA
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FATOR DE POTÊNCIA
O fator de potência (FP) é definido como a razão entre a potência ativa e a potência aparente.
O fator de potência indica a porcentagem da potência total fornecida (kVA) que é efetivamente transformada em potência ativa (kW). Assim o fator de potência mostra o grau de eficiência do uso de um sistema elétrico. Valores altos de fator de potência (próximos de 1,0) indicam uso eficiente da energia elétrica, enquanto que valores baixos evidenciam seu mau funcionamento, além de representar uma sobrecarga para todo o sistema.
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Nos projetos elétricos residenciais, desejando-se saber o quanto da potência aparente foi transformada em potência ativa (mecânica, térmica ou luminosa), aplicam-se os seguintes valores:
Para iluminação: 1,0
Exemplos:
Fator de potência a ser aplicado = 1
Potência ativa de iluminação = 1 X 660 = 660 W
Potência aparente de tomada de uso geral = 7300 VA
Fator de potência a ser aplicado = 0,8
Potência ativa de tomada de uso geral = 0,8 X 7300 = 5840 W
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Quando o fator de potência é igual a 1, significa que toda potência aparente é transformada em potência ativa. Isto acontece nos equipamentos que só possuem resistência, tais como: chuveiro elétrico, ferro elétrico, secador de cabelo, torneira elétrica, lâmpadas incandescentes, fogão elétrico e outros.
O levantamento das potências é feito mediante uma previsão das potências (cargas) mínimas de iluminação e tomadas a serem instaladas, possibilitando, assim, determinar a potência total prevista para a instalação elétrica residencial.
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RECOMENDAÇÕES DA NBR 5410 PARA O LEVANTAMENTO DA CARGA DE ILUMINAÇÃO
1 – Condições para se estabelecer a quantidade mínima de pontos de luz.
Prever pelo menos um ponto de luz no teto, comandado por um interruptor de parede.
Arandelas no banheiro devem estar distantes, no mínimo, 60 cm do limite do box.
2 – Condições para se estabelecer a potência mínima de iluminação.
A carga de iluminação é feita em função da área do cômodo da residência.
Para área igual ou inferior a 6 m2 atribuir um mínimo de 100 VA.
Para área superior a 6 m2 atribuir um mínimo de 100 VA para os primeiros 6 m2 acrescido de 60 VA para cada aumento de 4 m2 inteiros.
NOTA: A NBR 5410 não estabelece critérios para iluminação de áreas em residências, ficando a decisão por conta do projetista e do cliente.
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A planta ao lado servirá de exemplo para o levantamento das potências.
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Preencher o quadro, prevendo a carga de iluminação da planta residencial utilizada no exemplo
Dependência
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Preencher o quadro, prevendo a carga de iluminação da planta residencial utilizada no exemplo
Dependência
copa
cozinha
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Preencher o quadro, prevendo a carga de iluminação da planta residencial utilizada no exemplo
Dependência
copa
cozinha
dormitório 1
dormitório 2
banheiro
área de serviço
hall
área externa
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Prevendo a carga de iluminação da planta residencial utilizada no exemplo, temos:
Dependência
100 VA
100 VA
dormitório 1
dormitório 2
banheiro
área de serviço
hall
área externa
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Prevendo a carga de iluminação da planta residencial utilizada no exemplo, temos:
Dependência
100 VA
100 VA
11,43 m2 = 6 m2 + 4 m2 + 1,43 m2
160 VA
dormitório 1
11,05 m2 = 6 m2 + 4 m2 + 1,05 m2
160 VA
dormitório 2
10,71 m2 = 6 m2 + 4 m2 + 0,71 m2
160 VA
4,14 m2
100 VA
5,95 m2
100 VA
1,80 m2
100 VA
área externa
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RECOMENDAÇÕES DA NBR 5410 PARA O LEVANTAMENTO DA CARGA DE TOMADAS
1 – Condições para se estabelecer a quantidade mínima de tomadas de uso geral (TUG’s).
Cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m2 no mínimo uma tomada.
Cômodos ou dependências com mais de 6 m2 no mínimo uma tomada para cada 5 m ou fração de perímetro, espaçadas tão uniformemente quanto possível.
Cozinhas, copas, copas-cozinhas uma tomada para cada 3,5 m ou fração de perímetro, independente da área.
Subsolos, varandas, garagens ou sotãos pelo menos uma tomada.
Banheiros no mínimo uma tomada junto ao lavatório com uma distância mínima de 60 cm do limite do boxe.
NOTA: Em diversas aplicações, é recomendável prever uma quantidade de tomadas de uso geral maior do que o mínimo calculado, evitando-se, assim, o emprego de extensões e benjamins (tês) que, além de desperdiçarem energia podem comprometer a segurança da instalação.
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TOMADAS DE USO GERAL (TUG’s)
Não se destinam à ligação de equipamentos específicos e nelas são sempre ligados aparelhos móveis ou portáteis.
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2 – Condições para se estabelecer a potência mínima de tomadas de uso geral (TUG’s).
Banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais semelhantes.
Atribuir no mínimo 600 VA por tomada, até 3 tomadas.
Atribuir 100 VA para os excedentes.
Demais cômodos ou dependências.
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3 – Condições para se estabelecer a quantidade de tomadas de uso específico (TUE’s).
A quantidade de TUE’s é estabelecida de acordo com o número de aparelhos de utilização que sabidamente vão estar fixos em uma dada posição no ambiente.
TOMADAS DE USO ESPECÍFICO (TUE’s)
São destinadas à ligação de equipamentos fixos e estacionários, como é o caso de:
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NOTA: Quando usamos o termo “tomada” de uso específico, não necessariamente queremos dizer que a ligação do equipamento à instalação elétrica irá utilizar uma tomada. Em alguns casos, como por…