INST. ELÉTRICAS 6

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

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TEORIA

INSTALAÇÕES

ELÉTRICAS

6

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POTÊNCIA EM CORRENTE ALTERNADA

Em um circuito de simples resistência, a tensão e a intensidade da corrente se encontram

em fase, por isto, a potência fornecida pelo gerador (PA) é completamente consumida. Isto

se deve a que voltagem e intensidade são ambos positivos ou ambos negativos e seu

produto, também é positivo. Por isto, toda a potência é consumida em um ciclo completo.

Circuito resistivo

Ao contrário, num capacitor ou numa bobina, a voltagem e a intensidade da corrente se

encontram defasadas. Se durante qualquer momento do ciclo a voltagem é negativa e a

intensidade da corrente positiva ou se a intensidade da corrente é negativa enquanto que a

voltagem é positiva, seu produto será negativo, também. A potência negativa não é

disponível para o serviço e ela retorna ao gerador.

Voltagem e intensidade de

corrente em fase

Intensidade da corrente

adiantada 90º com

relação à voltagem.


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A potência negativa não é disponível para o serviço e é a potência que retorna ao gerador.

Circuito indutivo real

L = Indutância do motor, transformador, etc.

R = Resistência do fio ou arame da bobina.

= Ângulo inferior a 90º por efeito da resistência.

No circuito analisado existe um elemento que em todo

momento consome potência e é a resistência que dissipa

parte da potência como energia calorífica.

A indutância, ao contrário, não consome potência e por isto

se pode deduzir que toda a potência absorvida desde a linha

é consumida. Esta potência recebe o nome de potência

aparente (PA) e se mede em volt/ampère (V/A). A potência

que realmente é consumida pelo circuito é a potência ativa

ou real e se mede em watts (W).

Para determinar a potência ativa ou real é necessário

conhecer o fator de potência ou co-seno FI e pode ser

obtido pelo quociente entre a oposição do resistor e a

impedância total (ZT) del circuito. O número obtido do co-

seno se multiplica pela potência aparente e assim se obtém, desta maneira, a potência ativa

ou real (PR). É bom destacar que o fator de potência ou co-seno FI é uma característica que

tem os ângulos e que para cada ângulo que fique entre 0º e 90º existe um certo co-seno FI.

Intensidade da corrente

atrasada 90º com relação à

voltagem.


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Além disto, o co-seno FI é oposto ao ângulo e fornece a percentagem da potência que

realmente consome o circuito.

A potência real, potência reativa e a potência aparente podem ser representadas por um

triângulo retângulo:

a) Circuito com alta relação resistiva - indutiva

Quanto se trata de pequenos motores, eles se

caracterizam por ter pouca indutância ou

seja, que têm uma grande resistência e por

isto, ao ver o vetor da figura se pode verificar

uma redução do ângulo e o conseqüente

aumento do seu co-seno FI. O aumento do

co-seno FI aumenta o consumo da potência

ativa e diminui a sobrecarga das linhas, pois

a potência reativa é menor.

Potência reactiva

ou regressiva

Potência activa ou real

ou potência disponível

para fazer um serviço

Potência aparente


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Formas de conectar el

condensador.

Motor

Ballast

Fig. a

b) Circuito com baixa relação resistiva – indutiva

Quando o motor é grande, ele têm uma indutância maior do que a resistência, e por isto o

ângulo aumenta e diminui o co-seno FI, abaixando o consumo da potência ativa. Isto tem

como conseqüência uma grande potência reativa e uma considerável sobrecarga nas linhas

de alimentação. Por isto, no caso dos motores é necessário e recomendável até, que eles

tenham um co-seno FI alto, para que a potência reativa seja a mais baixa possível.

Conselhos para melhorar o fator de potência

1. Coloque balastro compensado.

2. Não utilize motores sobre-dimensionados e sim o

mais certo para a potência que necessita.

3. Trate de que seus motores não girem sem carga.

4. Procure repartir eqüitativamente as cargas

monofásicas nas fases de sua montagem trifásica.

5. Evite mover varias máquinas mediante uma única

transmissão mecânica e girada ou impulsionada por

um motor só para evitar as situações anteriores.

Como ligar um capacitor

Quando por razões construtivas os motores apresentam um

co-seno baixo, é possível incrementá-lo. Isto se consegue

neutralizando as correntes das bobinas e com isto se reduz o

ângulo e se aumenta o co-seno Todo isto se consegue

conectando um capacitor ao motor ou elemento que se deseja

melhorar o fator de potência. Sua montagem mais

conveniente é na entrada da instalação, por exemplo um

banco de capacitores e melhora o fator de potência do circuito todo (Fig. a).

Maneira de ligar

o capacitor


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Uma instalação feita com bobinas tem um

baixo fator de potência

Os capacitores melhoram o fator de

potência

Originando

Ocasionando

a) Uma corrente alta nas linhas. Queda de

tensão nos condutores.

b) Perdas altas e baixo rendimento das

máquinas.

c) Aumento do custo da energia elétrica.

a) Uma diminuição de corrente nas linhas.

b) Menor queda da tensão nos condutores.

c) Menos perdas e bom rendimento das

máquinas.

d) Redução do custo da energia elétrica.


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Tabela para melhorar o fator da potência

Fator da KVAR necessários por cada KW para elevar o fator da potência:

potência

existente * 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75

0.20 4.57 4.42 4.28 4.15 4.02

0.25 3.53 3.38 3.24 3.11 2.98

0.30 2.84 2.69 2.55 2.42 2.29

0.35 2.34 2.19 2.05 1.92 1.79

0.40 1.94 1.79 1.65 1.52 1.39

0.45 1.65 1.50 1.36 1.23 1.10

0.50 1.40 1.25 1.11 0.98 0.85

0.55 1.18 1.03 0.89 0.76 0.63

0.60 1.00 0.85 0.71 0.58 0.45

*0.65

*0.84 0.69 0.55 0.42 0.29

0.70 0.69 0.54 0.40 0.27 0.14

0.75 0.55 0.40 0.26 0.13 -

0.80 0.42 0.27 0.13 - -

0.85 0.29 0.14 - - -

Fórmula para calcular a In de um motor trifásico

746 x HP

In = --------------------------- = A

1.73 x V x Cos

Exemplo Nº 1:


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Calcular a intensidade da corrente de um motor monofásico de 100 HP com um co-

seno FI de 0,50:

746 x HP 746 x 100 74600

In = ------------------- = ------------------ = ------------ = 678 A

V x Cos 220 x 0.50 110

Exemplo Nº 2:

Calcular a intensidade da corrente fornecida pela rede elétrica a um motor

monofásico de 100 HP com um co-seno FI de 0,80:

746 x 100 74600

In = ------------------ = ---------------- = 423 A

220 x 0.80 176

Conclusão: Embora os dois motores monofásicos possuem a mesma potência, aquele

que tem um baixo co-seno FI tomará da linha uma intensidade de corrente maior.

Cálculo do valor do fator de potência

As bobinas e os capacitores são cargas elétricas associadas e quando funcionam com tensão

alternada, ambas se acumulam e devolvem, periodicamente, energia. Isto não acontece

simultaneamente e sim quando o capacitor fornece sua energia no momento em que o

motor, transformador, etc., é ligado à rede elétrica e vice-versa. O valor da corrente do

capacitor depende da freqüência da rede e logicamente, da sua capacidade.

Quando um capacitor de potência e com a capacidade certa é ligado em paralelo com um

motor, a corrente reativa do motor e do capacitor ficam nulas entre si e na rede somente fica

a carga da corrente ativa. Desta maneira o fator da potência do motor pode ser compensado

até atingir o valor It.

It = Ia2 + Ir

2 = Ia + Ir

Na fórmula se pode observar o valor da It que é absorvida pelos motores e a soma algébrica

resultante é a It que circula pela rede. Se pode determinar o fator de potência de uma

instalação de três formas:

a) Com a leitura do medidor de energia ativa e energia reativa.


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b) Por meio de um fasímetro.

c) Por meio da nota do consumo que fornece a companhia elétrica.

1.- Leitura ativa e reativa do medidor

Através dos medidores da energia ativa e reativa, se pode determinar o fator de potência da

seguinte maneira:

- Se toma a leitura ou registro do medidor de consumo, tanto ativa como reativa, durante

uma jornada de trabalho e sob condições normais de consumo. Esta leitura se toma em cada

medidor desde o inicio até o fim da jornada.

Ea = Lfj - Lij

Onde:

Ea = Energia ativa consumida na jornada.

Lfj = Leitura final da jornada.

Lij = Leitura inicial da jornada.

Er = Lfj - Lij

A partir dos valores Ea e Er, considerando a constante dos medidores, se terá o fator de

potência ou co-seno FI que será obtido pela expressão:

2.- Medida com o fasímetro

O procedimento mais rápido, seguro e eficaz é montar na entrada da instalação um

fasímetro que dará diretamente o valor do fator de potência (Cos ). No caso de não ter um

fasímetro, existem departamentos técnicos que alugam estes aparelhos e fornecem

qualquer assessoria.

3.- Por meio do faturamento


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Considerando que a companhia elétrica fornece nos recibos as duas últimas leituras dos

medidores da potência ativa e reativa, se procede de igual maneira que no caso anterior,

por exemplo, suponha que recebe um recibo com os seguintes dados:

- Leitura atual:

Energia ativa (Ea) = 22.850 KWh

Energia reativa (Er) = 38.430 KVARh

- Leitura anterior

Energia ativa (Ea) = 20.150 KWh

Energia reativa (Er) = 35.410 KVARh

O consumo de energia faturado será a diferença das leituras ativa e reativa (normalmente

indicadas no recibo).

Ea = 22.850 KWh - 20.150 KWh = 2.700 KWh

Er = 38.430 KVARh - 35.410 KVARH = 3.020 KVARh

Este valor é levado à tabela ou mediante uma calculadora se converte a Tg (tangente FI)

ao Cos . No nosso caso, o cos FI será igual a 0,.67, aproximadamente. Se pode conferir o

cos FI a 0,95, por isto, na coluna correspondente se encontra o fator 0,84, (veja a tabela

para melhorar o fator da potência). Se a jornada de trabalho é de 8 horas e 20 os dias úteis

do mês (consumo mensal), será obtida uma potência ativa media de:

2700

Pa = ------------ = 16,87 KW

8h x 20d

Por isso, a potência necessária do capacitor ou bateria de capacitores será:

P (KVAR) = KW x F = 16,87 x 0,84 = 14.175 KVARh

Onde:


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Pa = Potência do capacitor.

KW = Um quilowatt de consumo do circuito ou motor que vai se compensado.

F = Fator da tabela em função do co-seno existente.

Procedimento para realizar a compensação

- Compensação individual.

- Compensação geral (bateria de capacitores).

- Compensação mista.

1.- Compensação individual

Usando este método, será obtida uma compensação

única sobre o aparelho que deve ser compensado

(motor, transformador, etc.). Isto consiste na conexão

de um capacitor ou grupo de capacitores em cada

lugar de consumo. Ao ser produzida a anulação da

corrente reativa justo no receptor, será obtida uma

notável melhoria na seção dos condutores da

montagem, sendo possível conectar outras cargas ao

circuito geral de distribuição. Este tipo de compensação é feito nas montagens onde os

equipamentos estão muito identificados ou existem poucos, obtendo uma descarga do

centro de transformação, com o conseguinte beneficio da potência disponível (KW). Esta

correção pode ser feita em motores ou transformadores.

Motores

Os motores trifásicos mais freqüentemente usados são os assíncronos que consomem, sem

carga ou em vazio somente, potência reativa. A potência necessária dos capacitores para a

correção dos motores vêm da função do estado de descarga e da velocidade nominal do

motor.

Na tabela da página seguinte se podem obter os KVAR necessários para a compensação de

acordo com os KW ou CV e RPM do receptor. Para evitar a auto-excitação do bobinado,

não se deverá sobre-passar o 90 % do valor recomendado para o funcionamento sem carga.

Esta tabela é válida para o motor com um enrolamento que não tenha sido modificado por

um conserto. O motor consertado deve ficar com o co-seno FI que o fabricante indica na

placa de características do motor. Na compensação individual de motores é importante ter

em conta o tipo de arranque.

Valores indicativos da potência reactiva absorbida para

COMPENSAÇÃO INDIVIDUAL


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Potência nominal do motor

3.000 r.p.m. 1.500 r.p.m. 1.000 r.p.m. 750 r.p.m. 500 r.p.m.

kW CV na marcha lenta

na máxima velocidade

na marcha lenta


na marcha lenta


na marcha lenta


na marcha lenta


0.18 ¼ 0.1 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.4 0.5 0.5 0.6

0.37 ½ 0.3 0.4 0.4 0.5 0.5 0.6 0.5 0.6 0.7 0.9

0.55 ¾ 0.4 0.5 0.4 0.5 0.5 0.6 0.8 0.7 0.7 0.9

0.75 1 0.5 0.6 0.5 0.7 0.6 0.8 0.7 0.9 0.8 1

1.1 1.5 0.7 0.9 0.7 1 0.9 1.2 1 1.3 1.1 1.4

1.5 2 0.8 1 1 1.2 1.1 1.4 1.2 1.6 1.3 1.8

2.2 3 1.1 1.4 1.2 1.5 1.4 1.8 1.7 2.2 2 2.4

3 4 1.5 1.8 1.6 2 1.8 2.4 2.3 3 2.5 3.2

4 5.5 1.8 2.6 2 2.6 2.2 2.9 2.7 3 2.9 3.8

5.5 7.5 2.2 2.9 2.4 3.3 2.7 3.6 3.2 4.3 4 5.2

7.5 10 3.4 4.4 4.8 4.8 4.1 5.4 4.6 6.1 5.5 7.2

11 15 5 6.5 5.5 7.2 6 8 7 9 7.5 10

15 20 6.5 8.5 7 9.5 8 10 9 12 10 13

18.5 25 8 11 9 12 10 13 11 15 12 16

22 30 10 12.5 11 13.5 12 15 13 16 16 18

30 40 14 18 15 20 17 22 20 25 22 28

37 50 18 24 20 27 22 30 26 34 29 39

45 60 19 28 21 31 24 34 28 38 31 43

55 75 22 34 25 37 28 41 32 46 36 52

75 100 28 45 32 49 37 54 41 60 45 68

90 125 34 54 39 59 44 65 48 72 54 83

110 150 40 64 46 70 52 76 58 85 63 98

132 180 45 72 53 80 60 87 67 97 75 110

160 220 54 86 64 96 72 103 81 116 91 132

200 270 66 103 77 115 87 125 97 140 110 160

250 340 75 115 85 125 95 137 105 150 120 175

Capacitor tipo protegido

Esta compensação é feita mediante um relé e sua resistência de descarga rápida, pois a

influencia de descarga do capacitor é muito importante. Por exemplo, em instalações onde

sejam necessários freios eletromagnéticos (ascensões, guindastes, bombas de elevação de

água, etc.). Em estes casos é necessário conectar o capacitor “TIPO PROTEGIDO” a

través do relé do próprio motor.


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Arranque direto

Como foi mencionado com anterioridade se deve utilizar o relé do motor e não diretamente

os terminais e se deve utilizar um “capacitor protegido”.

Arranque estrela - triângulo

Tem que ter a precaução de ligar um capacitor com relé “tipo protegido”, pois no

arrancador manual, ao passar da ligação estrela à triângulo, o capacitor fica sem tensão e

quando ele é ligado de volta, se produz transiente de corrente (P.P.) muito alta por se

encontrar defasada com a rede elétrica e gerando os seguintes problemas. Nos arranques

automáticos com relés este problema não é muito grave pois o capacitor não fica sem

tensão durante a transição. Contudo se deve utilizar capacitor protegido para a conexão, o

qual leva o seu próprio relé e o que é muito importante, sua resistência de descarga rápida.

POTÊNCIA NORMAL

DO TRANSFORMADOR EM KVA

POTÊNCIA DO CAPACITOR EM KVAR. PARA AS TENSÕES DE

TRANSFORMAÇÃO

5/10 KV

15/20 KV

20/30 KV

25

50 75

100

160 250

315

400 630

800

1000

2

3,5 5

6

10 15

18

20 28

36

45

2,5

5 6

8

12,3 18

20

22,5 32,5

42

52

3

6 7

10

15 22

24

28 40

49

62


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Transformadores

Eles não fornecem a maior energia reativa da que necessita o receptor ligado ao secundário,

porém o mesmo absorve para o seu próprio consumo, energia reativa e necessitam uma

energia entre 3 a 5% de sua potência nominal e de magnetização. Para a compensação

individual é tomada como base do consumo sem carga ou em vazio.

Se pode admitir uma potência do capacitor de até 5 % da potência nominal do

transformador sem ter um aumento da tensão e os transformadores de potência podem ser

ligados os capacitores no secundário (do lado de baixa tensão) com modelos “Protegido

com automático”.

2.- Compensação geral (baterias de capacitores)

As instalações que fornecem energia aos receptores que tenham um fator de potência

inferior a 1, podem ser compensadas, porém sem que em nenhum momento a energia

absorvida pela rede poda ser capacitiva.

A bateria de capacitores auto-ajustada é projetada para melhorar o co-seno FI na instalação

e está formada por grupos de capacitores trifásicos de potência, proteções e equipamento de

controle (o regulador) montado logo na frente do painel e à vista. A bateria de capacitores

auto-regulada estão elétrica e mecanicamente lista para ser ligada à rede de alimentação, a

partir do correspondente transformador de intensidade. Os componentes de esta bateria

auto-regulada são da primeira qualidade.

- Relé adaptado para o corte de correntes capacitivas.

- Fusível de alto poder de corte.

- Impedância limitador da intensidade.

- Resistência de descarga rápida (acopladas aos relés).

- Capacitor trifásico de potência.


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- Placa normalizada de conexão para alimentar o circuito de potência.

- Regulador automático de potência reativa, com indicador de quartzo (LCD) que

permite conhecer que grupo está funcionando e o co-seno FI existente na instalação.

- Reatância dos filtros de rechaço para harmônica no caso de ser necessário.

Sistema de regulagem

As baterias equipadas com regulador automático de energia reativa permitem a conexão

gradativa de potencial diferente segundo as necessidades da utilização. Em geral, a relação

de escalonamento dos condensadores de uma bateria automática são basicamente, sistemas:

- Relação 1:1:1: Neste caso todos os escalones são de igual potência. A potência total da

bateria é dividida entre o número de escalones que têm o regulador automático.

Exemplo: Uma bateria de 50 KVAR, relação 1:1:1., com um regulador de 6 degraus está

formada por 5 capacitores de 10 KVAR cada um.

- Relação 1:2:2: Neste caso, a potência dos

capacitores seguintes ao capacitor localizado no

primeiro escalão é dupla. Com este sistema, sempre a

través do regulador automático, os capacitores serão

ligados segundo a necessidade, sem que o primeiro

escalão atue sem necessidade. Desta maneira se evita

desgaste prematuro do primei capacitor.

- Relação 1:2:4: Neste caso a potência do capacitor

que segue ao capacitor localizado no primeiro escalão

é de potência dupla e o terceiro, o quádruplo do

primeiro. Ele trabalha de igual forma que o sistema

anterior pois todos os reguladores estão equipados

microprocessadores e fazem um desgaste

generalizado de todos eles por igual e ao mesmo

tempo.

Ligação

A conexão ou ligação das baterias automáticas é de vital importância para o funcionamento

das mesmas. Os fios de alimentação devem ser ligados aos três terminais de conexão

preparados na bateria e eles deveram ter, no mínimo, um 50% da intensidade nominal do

equipamento.

Condutores

Na tabela se indica a secção recomendada dos condutores ou fios elétricos considerando a

corrente da conexão e as possíveis sobrecargas.


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Devido as elevadas correntes geradas é muito importante ter em conta o correto aperto das

conexões e assim evitar aquecimento do local.

Fusíveis

Eles deverão suportar a intensidade de corrente de impacto na conexão dos capacitores e

com um valor que deverá ficar entre 1,5 e 1,8 vezes a intensidade nominal do capacitor.

Nota: Sempre deve ser instalado o transformador de intensidade por encima das baterias

ou entre elas e os equipamento de consumo. Isto é muito importante pois o transformador

de intensidade deve captar os dados indutivos e capacitivos.

3.- Compensação mista

Alguns instalações podem ter uma compensação mista do fator de potência. Isto consiste na

correção do co-seno FI de forma individual em alguns motores e alem disto se pode montar

ou instalar uma bateria auto-ajustada para os restantes receptores. Este método tem a

vantagem de que a bateria corrige também o residual não compensado dos capacitores dos

motores. Alguns exemplos são:

- Instalações de media e alta tensão.


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- Montagens com motores grandes ou muitos motores de pequena potência.

- Usos comuns de prédios, compensando individualmente os elevadores.

- Comunidade de vizinhos.

Vantagens da compensação geral

É o sistema mais utilizado e a vantagem deste sistema é que a ligação de todos os

capacitores é feita num ponto comum e o mais importante, economicamente falando, é

quando há muitos equipamentos ou aparelhos ligados permite ajustar melhor a necessidade

real da montagem na hora de solicitar à empresa de eletricidade a potência (KW).

Desvantagens de compensação geral

A corrente reativa circula pela instalação e as perdas por efeito Joule nos fios elétricos não

são reduzidas.

Vantagens da compensação individual

Este sistema é utilizado quando são ligados poucos aparelhos e permite que a corrente

reativa não circule pela instalação com a conseguinte redução das perdas nos condutores.

Desvantagens de compensação individual

Desde o ponto de vista econômico quando se trata de vários aparelhos é pouco rentável e

somente é feita com motores de uso muito particular, como foi visto com anterioridade

(elevadores, guindastes, bombas de água, etc.). Tecnicamente é difícil obter um co-seno FI

muito próximo à unidade sem aportar energia capacitiva à rede, como assim também, a de:

- Colocar balastro compensado.

- Colocar motores de acordo à máquina e não sobre-dimensionados.

- Não operar varias máquinas com um motor só.

- Não ligar um excesso de carga ao motor.

- Os motores consertados abaixam o co-seno FI.

Si se toma em conta estes detalhes, estaremos logrando um bom co-seno FI.

ILUMINAÇÃO


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É a técnica da iluminar recintos e a partir deste parte do curso se estudarão os princípios

básicos relativos à técnica da iluminação e que serão considerados desde o ponto de vista

prático, pois é o nosso interesse fundamental poder projetar instalações iluminadas. A

diferença com outras instalações, a iluminação exige conhecimentos elétricos propriamente

específicos e determina a necessidade de considerar as características da visão humana.

A luz

Para nós a luz pode ter dois significados onde ela é considerada como o agente capaz de

excitar nossa visão, enquanto que desde o ponto de vista físico, a luz é uma manifestação da

energia, como a eletricidade, o calor, etc.. Por isto, ela pode ser definida como:

“ Uma radiação eletromagnética de determinada freqüência e velocidade de

propagação é de 300.000 Km/seg.”

Igual que com a eletricidade com a iluminação é imprescindível conhecer certas

magnitudes e unidades fundamentais que permitirão realizar comparações entre diversas

fontes luminosas. Entre elas e por serem indispensáveis para a prática, devem ser

considerados: o fluxo luminoso, a intensidade luminosa e o nível da iluminação.

Fluxo luminoso (F)

É a potência luminosa que emite uma fonte de luz e sua unidade de medição é o lúmen

(lm). Numa fonte de luz toda a energia consumida não é transformada na sua totalidade em

energia luminosa pois grande parte de ela se perde como radiação infravermelha e

ultravioleta e outra parte aquece ao filamento para poder ficar incandescente. Na prática,

para considerar a potência luminosa das lâmpadas, se utiliza a unidade lúmen.

Teoricamente uma fonte de luz deve fornecer 650 lumens por cada watt consumido porém,

lamentavelmente não acontece isto pelos motivos considerados com anteriormente.

Rendimento ou eficácia luminosa (M)

Representa a relação existente entre a energia luminosa obtida (empresada em lumens (lm)

e a energia elétrica consumida (empresada em watts (W). Tenha presente que o rendimento

luminoso diminui rapidamente durante as primeiras 100 horas de funcionamento e depois,

devagar até as 1.000 horas que é considerada como vida útil de uma lâmpada. Por esta

razão, o fabricante da lâmpada deve indicar as características da mesma, fornecendo qual

será o rendimento depois das 100 horas de serviço. Na pagina seguinte se fornece uma

tabela com o rendimento luminoso de algumas lâmpadas incandescentes.


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VALORES ESTATÍSTICOS PARA LÂMPADAS INCANDESCENTES

Potência nominal

(watt)

Fluxo em lúmen

(lm)

Vida útil em

horas

Rendimento

(lm / watt)

15 135 9.0

25 240 2500 9.6

40 400 1500 10.0

60 690 1000 11.5

75 940 1000 12.5

100 1380 750 13.8

150 2280 750 15.2

200 3220 750 16.1

300 5250 750 17.5

500 9500 1000 19.0

750 15300 20.4

1000 21000 21.0

1500 34000 22.6

Intensidade luminosa (I)

É a potência luminosa que emana de uma fonte de luz em uma determinada direção. A

unidade de medição é a Candela (cd), embora também seja utilizada como unidade de

medida, a vela. O fluxo luminoso radiado por um foco não se espalha de forma igual em

todas as direções, ou seja, sua densidade não é constante. Isto se deve a que influi na

distribuição do fluxo o tipo de lâmpada, como o tipo de aparelho elétrico (globo, refletor,

projetor, etc.). A densidade do fluxo luminoso numa determinada direção é a “intensidade

luminosa”.

Nível de iluminação (E)

È chamado assim ao fluxo luminoso incidente sobre uma superfície de 1 metro quadrado.

Sua unidade de medida é o Lux (lx) ou lúmen x m2. O nível de iluminação de uma

superfície representa a relação entre o fluxo luminoso que recebe e a magnitude da

superfície. Se a fonte de luz equipada com uma lâmpada é localizada a uma distancia de um

metro da mesa que tem uma superfície de 1 m2, e fornece um fluxo luminoso de 1 lúmen,

se pode dizer que sobre a mesa há um nível de iluminação igual a 1 Lux. O nível de

iluminação fica empresado pela seguinte fórmula:


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Onde:

E = Nível de iluminação (em Lux).

F = Fluxo luminoso (em lúmen).

D2 = Distância ao quadrado.

Exemplo:

Se sobre uma superfície de 1 m2, localizada a uma distância de um metro da fonte de luz,

incide um fluxo luminoso de 72 lm, qual será o nível da iluminação?

É importante destacar que o nível de iluminação diminui com o quadrado da distância entre

a fonte de luz e o objeto iluminado ou seja, si se duplica a distância, se terá um nível de

iluminação quatro vezes inferior. Isto pode ficar assim:

Este cálculo simples permite apreciar em que proporção diminui o nível de iluminação de

uma certa superfície, assim que aumenta a distância do foco. O nível de iluminação pode

ser medido com um instrumento conhecido como “LUXÏMETRO”. Este instrumento é

uma célula de selênio sensível à luz e a correspondente escala de medição.

TIPOS DE ILUMINAÇÃO


EDUBRAS Página 21

Uma condição fundamental das fontes de luz estabelece que as mesmas devem utilizar

elementos destinados a impedir a visão direta da lâmpada. Isto significa que quando a fonte

de luz se encontra no campo visual de forma direta, molesta ou deslumbra, atrapalhando a

visão dos objetos iluminados colocados na sua proximidade. Resumindo, a fonte deve estar

montada sempre em aparelhos elétricos destinados a dissimular a luz direta e a controlá-la

de modo que ilumine os objetos de forma correta.

Para lograr uma correta distribuição da luz se usam, segundo o caso, distintos sistemas de

iluminação que podem ser classificados de: iluminação direta, indireta, semidireta, semi-

indireta, difusa, direcional e localizada. Esta classificação se baseia na maneira de espalhar

o fluxo luminoso dirigido em baixo e encima do plano horizontal.

Iluminação direta

Iluminação mediante luminária com uma distribuição da luz para que entre o 90 ao 100 %

do fluxo luminoso emitido atinja de forma direta ao plano que se quer iluminar. Este

sistema é de maior rendimento luminoso pois a absorção de luz produzida pelo teto e as

paredes é mínima. Os aparelhos utilizados são feitos por uma superfície refletora situada

sobre a fonte de luz e que se dirige para abaixo ao fluxo luminoso. É bom destacar que a

iluminação direta produz sombras muito marcadas e da lugar a fortes deslumbramentos,

pois o manancial de luz não fica totalmente coberto.

Iluminação semidireta

Em este sistema a maior parte do fluxo luminoso é dirigido à superfície que deve ser

iluminada (perto de 60 %) e se pode conseguir que a porção de fluxo dirigida para o teto

diminui o contraste dos brilhos e com isto, as sombras e o deslumbramento são pouco

menos marcados que no sistema de iluminação direta.


EDUBRAS Página 22

Iluminação indireta

Iluminação mediante luminárias com uma distribuição luminosa não superior ao 10 % do

fluxo luminoso emitido e que atinge o plano de trabalho de forma direta. Isto determina que

a maior parte do fluxo luminoso incidente sobre a superfície ou plano de trabalho seja o

refletido pelo teto.

Iluminação semi-indireta

Em este tipo de iluminação a maior parte do fluxo luminoso emitido pela lâmpada se dirige

para o teto, enquanto que uma pequena quantidade é dirigida na superfície de trabalho. Isto

permite conseguir uma iluminação sem deslumbramento e com sombras suaves

proporcionando uma ambiente agradável.


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Iluminação difusa

Iluminação mediante luminárias e na qual o fluxo luminoso se espalha de forma uniforme

para cima e para abaixo do plano horizontal, obtendo-se um efeito agradável ao olhos.

Iluminação direcional

Iluminação na qual a luz que atinge ao plano de trabalho ou

objeto incide de forma angular desde uma determinada

direção. É o que acontece com os focos da vitrina que se

mostra na figura, donde se trata de destacar, sapatos, roupa,

jóias, etc.

Iluminação localizada

Iluminação projetada para aumentar a luminosidade em

certas áreas específicas, como por exemplo, onde se realiza

um trabalho, como é o caso de prateleiras, balcões, etc.

.

Regras básicas da iluminação

Iluminação de vitrinas com lâmpadas incandescentes.

Iluminação de ropeiro com lâmpadas incandescentes.


EDUBRAS Página 24

a) Para determinar a potência elétrica necessária para instalar a iluminação de locais

comerciais e industriais, se deverá ter em conta o nível de iluminação necessário, o tipo de

fonte luminosa que será utilizada e a área do local a ser iluminado.

b) O nível de iluminação mínimo, segundo o tipo de local e a tarefa que em ele será

desenvolvido, se determinará de acordo com a seguinte tabela.

NÍVEL MÍNIMO PARA ILUMINAÇÃO DE LOCAIS

COMERCIAIS E INDUSTRIAIS

Tipo de Local Nível de Iluminação

Lux

Auditórios 300

Cassinos, Restaurantes 150

Oficinas de Conserto 200

Salas de Vendas 300

Oficinas 400

Bancos 500

Bodegas 150

Corredores 50

Naves de Máquinas Ferramentas 300

Fábricas 300

Salas de trabalho com iluminação

suplementaria em cada ponto

150

Gráficas 500

Laboratórios 500

Laboratórios de Instrumentos 700

Bibliotecas Públicas 400

Vestuários de Industrias 100

Salas de desenho profissional 600

Estes níveis de iluminação são valores adotados, considerando as tarefas visuais mais

freqüentes e representativas. Para tarefas não consideradas e que possam ser assimiladas às

indicadas na tabela, se adotará aquele valor correspondente à tarefa mais semelhante.

c) Considerando o tipo de fonte se determinará a potência pela unidade de superfície.

POTÊNCIA MEDIA POR UNIDADE DE SUPERFÍCIE


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Nível de

iluminação

necessário

(Lux)

Fluorescente

ou mercúrio

direta

(W/m)

Fluorescente

com difusor

(W/m)

Módulo fluorescente

em tetos metálicos

modulares (W/m)

Incandescente

Direta

(Wm )

Indireta

(Wm )

50 2.5 3 5 7 15

100 5 7 9 12 30

150 10 12 13 18 45

200 12 15 17 25 60

250 15 18 21 30 75

300 18 22 26 35 90

350 22 27 30 42 110

400 25 30 34 48 125

450 28 33 38 55 -

500 30 37 43 60 -

550 35 40 47 66 -

600 37 44 51 71 -

650 40 48 55 71 -

700 43 52 60 85 -

750 47 55 64 90 -

800 50 58 68 95 -

Nota: Nas potências indicadas estão incluídas as dos acessórios das lâmpadas de descarga.

Se considera nestes casos que o fator de potência é 0,9.

d) A potência total obtida dos parágrafos precedentes, será dividida pela quantidade de

centros necessários para ser distribuídos convenientemente sobre o área considerada, se

obtenha uma iluminação razoável e uniforme.

e) Para iluminar vitrinas comerciais correspondentes a locais localizados em ruas do centro

da cidade, se deve considerar uma potência de 400 W por metro lineal de vitrina. Para

outros locais localizados em ruas secundarias, uma potência de 200 W por metro lineal de

vitrina. Para outros casos, por exemplo locais comerciais em bairros, se considerará 100 W

por metro lineal de vitrina. O comprimento se medirá ao longo do rodapé da vitrina.


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NÍVEL MÍNIMO DE ILUMINAÇÃO DE LOCAIS ASSISTENCIAIS E

EDUCACIONAIS

Tipo de Recinto Nível de Iluminação (Lux)

Oficinas

Salas de Espera

Corredores

Cozinhas

400

150

100

300

Policlínicos

Salas de Cirurgia menor

Quirófanos

Salas de Pacientes

300

500

500

100

Aulas de Escolas

Aulas de Ensino Básico

Aulas de Ensino Médio

Aulas de Universidades

Aulas de Desenho

Salas de Professores

Bibliotecas

Ginásios

150

200

250

300

600

400

400

200

Instalações especiais

As instalações para iluminação de piscinas, espelhos de água e similares serão ligados a

tensões não superiores a 24 V. No caso de que a tensão de 24 V ou inferior seja obtida

mediante transformadores, eles terão uma potência máxima de 5 KVA e serão do tipo duplo

isolamento. Se não for possível cumprir o anterior se deverá proteger aos circuitos de

alimentação da iluminação de piscinas ou similares mediante interruptores diferenciais não

superior aos 5 mA, ou protetores de tensão com tensão de operação não superior aos 24 V.

Recintos esportivos

Tanto os locais esportivos ao ar livre como em recintos sob o teto se deverá fazer um

projeto da iluminação para cada caso.

Banheiros públicos

Ou similares são considerados como recintos molhados e os aparelhos que em eles sejam

instalados deverão ser blindados ou seja a prova da umidade. Os controles dos aparelhos

elétricos de estes locais deverão estar ao alcance do público. Todos os circuitos dos recintos

que sejam classificados como úmidos deverão ser protegidos mediante protetores

diferenciais de alta sensibilidade.


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FONTES DE LUZ ARTIFICIAIS

Antes de proceder à descrição dos tipos de

lâmpadas mais utilizadas é preciso ter presente

que consideramos como fonte de luz ao

dispositivo capaz de ceder energia em forma de

radiações eletromagnéticas, do comprimento da

onda compreendida dentro do espectro visível.

Como é sabido, a energia elétrica é o meio mais

difundido para produzir luz. Hoje em dia, a

energia elétrica se transforma em luz por

distintos métodos, sendo que os dois más

usados são os de incandescência e os de

descarga elétrica. Ao primeiro grupo pertencem,

por exemplo, as lâmpadas incandescentes e

halógenas e ao segundo grupo, as lâmpadas

fluorescentes, de vapor de mercúrio e de néon.

Lâmpadas incandescentes

São utilizadas principalmente para a iluminação interior (casas, oficinas, etc) e suas

principais vantagens são a facilidade de utilização e seu baixo custo. Além disto, ocupam

pouco espaço e não tem limitações no que se refere a sua posição de montagem. Contudo,

sua eficiência é pobre comparada com

outros tipos de lâmpadas, devido a que a

maior parte da energia elétrica recebida é

convertida em calor. As lâmpadas

incandescentes se baseiam na

propriedade que tem alguns materiais de

emitir luz quando aumenta sua

temperatura interna. Independentemente

de sua forma ou tamanho, todas as

lâmpadas incandescentes incorporam

uma ampola de vidro e um filamento

espiral de tungstênio. Quando circula

corrente a través do filamento, ele se

aquece até seu ponto de incandescência

(entre 2.500 e 3.000º.C), emitindo luz.

Com a finalidade de prolongar a vida útil

do filamento, na ampola se realiza um

vácuo, depois se enche com um gás

inerte (argônio, criptônio, etc.), antes de

que ela seja fechada. As ampolas ou

bulbos se fabricam com uma grande

variedade de formas y estilos.

LÂMPADAS


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As lâmpadas incandescentes podem ser classificadas

dependendo da sua aplicação. As mais comuns são as de

serviço geral, desenhadas para operar com 220 V e

outras para propósitos especiais, como as de três

intensidades, as de destelho, as halógenas, os tubos para

iluminação de vitrinas, os refletores, os projetores, etc.

As lâmpadas de três intensidades utilizam dois

filamentos separados, e permite produzir três fluxos

luminosos distintos (50 W, 100 W e 150 W).

As lâmpadas de destelho, por sua parte, utilizam

uma ampola com oxigênio puro e finas tiras de

magnésio ou alumínio no seu interior. Ao circular

corrente a través do filamento, este se queima

quase instantaneamente, produzindo uma chispa

que ao atuar com o magnésio ou alumínio, gera a

emissão de um destelho de luz potente, pero muito

breve. Sua principal aplicação é a fotografia.

Lâmpadas halógenas

A alta temperatura do filamento das lâmpadas incandescentes normais provoca a

evaporação de partículas de tungstênio e da condensação posterior das mesmas na parede

interna da ampola, com o conseguinte enegrecimento da mesma. Para poder evitar isto se

adiciona ao gás normal que se encontra no interior da lâmpada um elemento químico da

família dos alógenos (por exemplo, iodo, cloro, bromo), gerando um ciclo de regeneração

que evita a perda de luminosidade da lâmpada.

Em estas lâmpadas halógenas, a temperatura da ampola é o suficientemente alta como para

que não produzir condensação. O tungstênio que se evapora do filamento se combina com o

alógeno e se forma um composto gasoso de alógeno e tungstênio. Quando este gás se

aproxima ao filamento incandescente se descompõe, pela alta temperatura, em tungstênio,

que volta a se depositar no filamento. O alógeno inicia o ciclo de regeneração. O invólucro

das lâmpadas halógenas é feito com cristal de quartzo para permitir as altas temperaturas

que alógeno necessita.

Como a temperatura da ampola deve ser alta, as lâmpadas halógenas são muito mais

pequenas que as lâmpadas incandescentes normais. Se utilizam principalmente na

iluminação de projeção, em projetores de cinema, nos faróis de carros e outras aplicações

que necessitam alto nível de luz. São mais eficientes que as lâmpadas incandescentes

convencionais, ocupam menos espaço e têm uma maior vida útil,embora sejam mais caras e

necessitam transformadores para funcionar.


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As lâmpadas halógenas são fabricadas em potências de até 2.000 W e têm duas versões

básicas: de baixa e de alta voltagem.

As primeiras trabalham com tensões de 6, 12 ou 24 V. Por esta razão necessitam de um

transformador para sua conexão com a rede de energia elétrica domiciliaria de 220 V.

As lâmpadas de alta voltagem podem ser ligadas diretamente à rede de 220 V.

A tabela seguinte compara as principais características de alguns voltagens comuns de

lâmpadas halógenas.

As lâmpadas de baixa voltagem se empregam com ou sem refletores e permitem realçar

moradas, vitrinas, exposições , etc., assim como para trabalhos de precisão e são fornecidas

nas potências de 15, 20, 25 e 50 W. As lâmpadas de alta voltagem, ou seja de 220 V, por

sua parte, são oferecidas em potências desde 75 até 2000 W ou mais e se utilizam com

projetores para a iluminação de monumentos, campos esportivos, cenas cinematográficas

ou de televisão e toda outra aplicação que requer alto nível de iluminação. A seguir se

mostram duas formas típicas de conectar lâmpadas halógenas de baixa voltagem. A

configuração em anéis é a mais simples, porém com freqüência se opta pela disposição em

estrela, para poder reduzir as perdas na linha e se melhora a eficiência luminosa.

Características de lâmpadas halógenas

Potencia (W)

50

100

150

250

500

1000

1500

2000

Fluxo (lm)

850

2000

2500

4200

9500

22000

33000

44000

Voltagem (V)

12

24

220

220

220

220

220

220


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Lâmpadas fluorescentes

Sem dúvida nenhuma elas são as mais utilizadas no conjunto de lâmpadas de descarga

gasosa e têm eletrodos desenhados para ser aquecidos antes de serem ligadas e por isto o

seu nome é de “lâmpadas fluorescentes”. Se utilizam principalmente na iluminação de

oficinas, lojas, industrias, etc., assim como algumas aplicações espaciais em hotéis, centros

comerciais, hospitais, etc. e são mais eficientes que as lâmpadas incandescentes e não tem

restrição em quanto à posição de montagem para sua operação. Contudo, necessitam

dispositivos auxiliares para serem ligadas, são mais caras e necessitam de maior espaço

para sua instalação.Independentemente da sua tecnologia, a função primária de uma

lâmpada é iluminar.

Uma boa iluminação é importante em muitos sentidos. Por exemplo, contribui ao conforto

pessoal, reduz a fadiga, melhora a eficiência e permite criar diferentes ambientes em um

mesmo local interior Além disto, gera um sentido de segurança, previne acidentes

freqüentemente causados por uma visibilidade deficiente e serve para atrair a atenção até

um objeto ou um sitio definido. As lâmpadas fluorescentes geram energia luminosa como

resultado da passagem de uma corrente a través de um gás. Geralmente é construída por um

tubo de vidro cilíndrico, que contêm no seu interior uma pequena quantidade de mercúrio e

de gás inerte que pode ser o argônio ou criptônio ou uma mistura de argônio e néon. As

paredes internas do tubo estão cobertas de pó de fósforo e em cada um de seus extremos

um pequeno filamento chamado cátodo. Na seguinte figura se ilustra o principio de

funcionamento de uma lâmpada fluorescente.

Tubo cheio

de argônio e

vapor de

mercúrio

Parede interna

com material

fluorescente

Conetores

do tubo

Base Mercúrio Cátodo

Estrutura interna de uma lâmpada fluorescente

Cristais de

fósforo Eletrón

Luz

visível Radiação

ultravioleta

Eletrodo Átomo de mercúrio


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Ao fluir uma corrente elétrica a través da mistura de gás contida no interior do tubo, se

excitam os átomos de mercúrio, liberando energia luminosa na forma de radiação

ultravioleta. Ela não é visível ao olho humano, porém quando incide sobre a superfície de

fósforo provoca o brilho dele e emite uma luz visível ao ser humano. O tipo de luz emitida

por uma lâmpada fluorescente depende das características físicas e químicas da mistura de

fósforo utilizada para cobrir a parede interna do tubo.

As principais cores das lâmpadas fluorescentes são o branco frio (CW), o branco frio de

luxo (DCW), o branco cálido de luxo (DWW), o branco (W) e a luz-do-dia (D). As


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diferenças entre um e outro tipo fica na proporção de vermelho e azul presente na luz

emitida por cada lâmpada. A variedade “cálida”, por exemplo, enfatiza o vermelho e o

amarelo (similar às lâmpadas incandescentes), em quanto que a variedade “fria” enfatiza no

azul (similar à luz exterior natural). A lâmpada da cor branca fria (cool white) proporciona

um efeito de iluminação natural e é altamente eficiente. Por isto ela é utilizada em oficinas,

fábricas, escolas, salas de desenho, banheiros, locais comerciais e outras áreas onde seja

necessário gerar uma atmosfera de trabalho psicologicamente fria.

A lâmpada da cor branca de luxo (de luxe cool white) é da mesma aplicação geral da de

cor branca fria, porém ela é menos eficiente. Se caracteriza por ter mais vermelho, com o

qual se enfatiza a cor de rosa da pele e favorece, assim, a aparência das pessoas. Também é

muito utilizada nas prateleiras de alimentos devido a que enfatizam a aparência dos

vegetais verdes, a carne moída, etc.

A lâmpada da cor cálida (warm white) proporciona uma iluminação muito similar às das

lâmpadas incandescentes e se utiliza quando se deseja obter uma atmosfera social cálida.

Proporcionam uma aparência aceitável à pessoas, porem destacam as peles da cor amarela.

Ademais enfatizam os terminais de cor amarelo, laranja e canela. Proporciona uma

aparência brilhante ao vermelho e faz mais cálidos o azul e proporcionam um tono branco

ou cinza amarelo às superfícies neutras.

A lâmpada da cor branca cálida de luxo (DWW: Deluxe Warm White) favorece mais o

espectro geral das pessoas que as da cor branca cálida e dão uma cor vermelha ou

bronzeado à pele, porém é, aproximadamente, um 25 % menos eficiente. Se recomenda

para aplicação doméstica ou em ambiente social, para uso comercial onde se consideram

importantes os efeitos de aparência das pessoas e a mercancia.

A lâmpada da cor branca (white) é usada em aplicações gerais de iluminação em oficinas,

escolas, armazéns e casas onde não seja crítica uma atmosfera de trabalho fria ou uma

atmosfera social cálida. Destaca o amarelo, verde e laranja. Contudo, ela é muito rara de ser

utilizada na maioria das aplicações práticas.

A lâmpada luz-do-dia (daylight) produze o mais claro de todas as cores das lâmpadas

fluorescentes. É utilizada em áreas industriais e de trabalho onde se prefere a cor azul

associada com a luz de dia real. Também é utilizada em vitrinas e stands. Por essa razão

não deve se utilizada em áreas onde se realizem tarefas de seleção de cores.

O tipo branco depende dos efeitos desejados. A expressão “de luxo”, utiliza uma segunda

capa de fósforo e produz uma maior quantidade de vermelho, com o qual as cores parecem

mais naturais, mais isto sacrifica à eficiência.

Também existem lâmpadas fluorescentes de cor, utilizadas para conseguir efeitos especiais

em espetáculos, avisos, etc. e se caracterizam por sua alta eficiência. Uma lâmpada

fluorescente verde, por exemplo, produz cem vezes mais luz verde por watt que uma

lâmpada incandescente da mesma cor.


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Lâmpada de mercúrio

É utilizada para produzir grandes quantidades de luz,

como para iluminar ruas, pontes, parques e outros

locais e consta de dois corpos: um exterior e outro

interior. Este último, denominada tubo de arco, é

geralmente de quartzo e contêm no seu interior gás

argônio e uma pequena quantidade de mercúrio.

Também recebe ao eletrodo de ignição e os eletrodos

principais.

Ao aplicar uma voltagem à lâmpada, se produz um

pequeno arco voltaico a través do argônio que aquece

ao mercúrio e ele começa a se vaporizar

gradativamente. Após alguns segundos, o mercúrio

vira vapor e o arco se propaga ao longo de todo o

tubo, permitindo que a lâmpada fique com seu

máximo brilho.

Para poder ligar todas as lâmpadas de mercúrio e

do mesmo jeito que com as fluorescentes, é

necessário um balastro (ballast) adequado ao tipo

de lâmpada e à voltagem do circuito. A voltagem

do balastro se aplica entre o eletrodo principal

inferior e o eletrodo de ignição, produzindo uma

descarga elétrica (arco voltaico) que aquece o

mercúrio, provocando sua vaporização e permite o

fluxo de uma alta corrente entre os eletrodos

principais. Este efeito é chamado de “descarga de

alta intensidade (HID)” e é utilizado nas

lâmpadas halógenas e as de sódio,

Também. As lâmpadas de

mercúrio são fornecidas entre 50

e 3.000 W, sendo que as mais

comuns são as de 175 e 400 W.

O tamanho do bulbo muda de

acordo com a voltagem da

lâmpada. A figura seguinte

mostra varias formas, sendo os

más populares os bulbos tipo “R”

(refletores). A vida de una

lâmpada de mercúrio é muito

longa, sendo superior às 24.000

horas (quase três anos de uso

continuo) para potências por cima dos 100 W e entre 16.000 a 18.000 horas nos tamanhos

Bulbo

exterior

Eletrodos

principais

Tubo

de

arco

Eletrodo de

ignição tipo

resistivo Base

roscada

Formas comuns de lâmpadas de mercúrio


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mais pequenos. A eficiência em lumens por watt da lâmpada de mercúrio é muito superior à

da lâmpada incandescente e similar à lâmpada fluorescente. Contudo ela é muito superior à

lâmpada de descarga de alta intensidade, como a de sódio. Elas serão estudadas mais na

frente e estão substituindo, devagar, às lâmpadas de mercúrio nas novas montagens

elétricas. A seguinte tabela compara as características de estes três tipos de lâmpadas.

Características de lâmpadas HID

Parámetro Mercúrio Halógena Sodio

Vida (h)

Eficiencia

(lm/W)

Cor da luz

Costo da lâmpada

Costo del consumo

24.000

55

Bom

Baixo

Alto

20.000

85

Bom com

enfasis no

verde e o

amarelo

Medio

Medio

24.000

125

Amarelo,

laranja

Alto

Baixo

Lâmpadas alógena metálica

Fora introduzida no mercado em 1964 e é muito similar em aparência à lâmpada de

mercúrio e trabalha sob o mesmo principio. Contudo, o tubo de arco, somado ao gás

argônio e ao mercúrio, contêm outros ingredientes tais como iodato de sódio, iodato de

tálio, iodato de índio ou iodato de escândio. Isto permite uma muito alta eficiência, da

ordem dos 80 aos 100 lumens por watt. Além disto, é necessário ballast especiais.

Existem vários tipos de lâmpadas halógenas metálicas. Alguns têm um bulbo limpo e

produz uma luz similar à das lâmpadas fluorescentes de cor branco frio e outras têm uma

camada de fósforo no seu interior e produz uma luz similar á da lâmpada fluorescente da

cor branca. Elas são vendidas em três faixas de potência: 175 W, 250 W, 400 W, 1.000 W e

1.500 W. Sua vida útil é muito inferior ás das lâmpadas de mercúrio, ou seja de 20.000

horas para às de 400 W e de 10.000 horas para ás de 1.000 W, além de serem muito caras.

No obstante, a geração de lumens por watt de una lâmpada alógena metálica é

aproximadamente 60 % superior ao da lâmpada de mercúrio e sua luz pode ser dirigida

facilmente para um área relativamente pequena com ajuda de refletores. Isto não é possível

com lâmpadas de mercúrio devido a que elas apresentam uma fonte de luz de considerável

área ao refletor, impedindo a produção de feixes de luz estreitos.

Lâmpadas de vapor de sódio

As lâmpadas de sódio, introduzidas no 1965, utilizam um tubo de arco feito de um material

cerâmico transparente especial, que funciona com alta temperatura (uns 1.300º C) e contêm

sódio, misturado com xénon e mercúrio. Elas são as mais utilizadas e conhecidas como


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lâmpadas de alta pressão e com uma luz da cor laranja e vermelha, similar à luz

fluorescente branca cálida. As lâmpadas com sódio, somente produzem luz amarelenta.

A lâmpada de sódio necessita um balastro especial e são vendidas nas potências de 50 até

1.000 W. Sua saída é a mais alta de todas as fontes de luz elétrica conhecidas: 8 a 140

lumens por watt, quase o dobro das lâmpadas fluorescentes ou de mercúrio e até cinco

vezes a da lâmpada incandescente de 500 W. Sua vida media é de 24.000 horas.

Lâmpadas eletroluminescentes

As lâmpadas eletroluminescentes estão formadas por dois eletrodos encerrados numa

ampola de vidro com gás inerte, geralmente o argônio ou néon. Quando se aplica una

voltagem apropriada aos eletrodos, o gás se ioniza e libera energia na forma de luz visível.

Um tipo especial de lâmpada luminescente é o cartaz de néon, feito de tubo de vidro cheio

de néon e um eletrodo em cada extremo.

Entre mais comprido seja o tubo, mais alta tem que ser a voltagem utilizada entre os

eletrodos para ionizar suficientemente ao gás. A alta voltagem necessária para ionizar ao

gás dentro de um tubo de néon, é fornecido geralmente por um transformador elevador e

pode atingir os 10 KV, até. Podem ser obtidas luzes de diferente cor usando argônio, hélio

ou uma mistura de todos estes gases. Também se podem obter diferentes cores utilizando

tubos de vidro pintados na parede interna ou na externa.

Luminárias

As fontes luminosas estudadas com anterioridade

são geralmente associadas com aparelhos de

iluminação chamados “luminárias”. Elas servem

para dirigir, filtrar, transformar e controlar a luz

emitida pelas lâmpadas. As luminárias com-

preendem todos os elementos necessários para

fixar e proteger mecanicamente as lâmpadas e

para receber ao circuito de alimentação. Na figura

ao lado se mostram alguns tipos de luminárias.


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Dependendo da forma da distribuição do feixe da luz, a luminária pode ser de dois tipos:

refletor ou difusor. Os refletores são superfícies polidas de alumínio, de vidro, etc. e se

utilizam para concentrar a luz emitida pela lâmpada num feixe comprido ou fino. O difusor

é uma ampola de vidro ou de plástico, com diferente tipo de acabamento e utilizado,

basicamente, para atenuar o efeito deslumbrante da fonte luminosa. O rendimento do

refletor (relação entre o fluxo luminoso emitido pela lâmpada e o fluxo utilizável) é de 70

ao 80 % e no difusor, de 50 ao 80%.

Exercícios:

1) Sobre uma superfície de 1 m2

incide um fluxo luminoso de 85 lumens. Qual será o

nível de iluminação?

a) Para una distância de 1 m.

b) Para una distância de 2 m.

c) Para una distância de 4 m.

Dados:

F= 85 lm

d2

= 1 m

E = ?

2) Qual é o fluxo luminoso e o rendimento de uma lâmpada de 75 W de potência?

Resposta: Veja a tabela de valores estatísticos para lâmpada incandescente de 75 W.

Fluxo luminoso = 940 lm.

Rendimento = 12,5 lm x watt.

3) Se uma lâmpada produz um nível de iluminação de 100 lx e a distância entre a fonte

de luz e a superfície é de 2 metros. Que potência aproximada tem a lâmpada?

Dados:

E = 100 lx

d2

= 2 m.

F = ?

F 85 85 85

E = -------- = -------- = --------- = --------- = 85 LUX

d2 1

2 1 x 1 1

F 85 85 85

E = -------- = -------- = --------- = --------- = 21, 25 LUX

d2 2

2 2 x 2 4

F 85 85 85

E = -------- = -------- = --------- = --------- = 5, 31 LUX

d2 4

2 4 x 4 16

F

E = ----- ; despejando a fórmula temos que.

d2

F = E x d2 = 100 x 2

2 = 100 x 4 = 400 lm.

Por isto, a potencia da lámpada é de 40 W.


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PRÁTICA

INSTALAÇÕES

ELÉTRICAS

6


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CONEXÃO DE LÂMPADAS EM SÉRIE

Medições num circuito série

1.- Com o ohmímetro na escala X1 medir a:

a) Rt do circuito:.........................................................................................................

b) Resistência de L1:....................................................................................................

c) Resistência de L2:....................................................................................................

d) Resistência de L3:....................................................................................................

e) Resistência de L4:....................................................................................................

Nota: A Rt é igual à suma das resistências parciais:

2.- Alimentar o circuito com 220 V entre os pontos 1 e 2.

3.- Tomar leitura com o voltímetro:..................................................................................

4.- Tomar leitura com o amperímetro:..............................................................................

5.- Calcular a potência (P = V x I = watts):.................................................................

6.- Com o tester como voltímetro na escala de 250 VAC, medir:

a) Queda de tensão em L1:.............................................................................................

b) Queda de tensão em L2:.............................................................................................

c) Queda de tensão em L3:.............................................................................................

d) Queda de tensão em L4:.............................................................................................

e) Tensão total:.............................................................................................................

7.- Desligar a L4 e indicar o efeito visual, indicando por que ocorre:

.............................................................................................................................................

Nota: A resistência do filamento de uma lâmpada aumenta 13,4 vezes ao ser ligada.

1

V A L1 L2 L3 L4

2


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CONEXÃO DE LÂMPADAS EM PARALELO

Medições no circuito paralelo:

1.- Com o ohmímetro na escala X1 medir:

a) Rt do circuito:........................................................................................................

b) Resistência de L1:...................................................................................................

c) Resistência de L2:...................................................................................................

d) Resistência de L3:...................................................................................................

e) Resistência de L4:...................................................................................................

Nota: A Rt é inferior do que a mais pequena das resistências parciais.

2.-Alimentar o circuito com 220 V entre os pontos 1 e 2.

3.-Tomar leitura com o voltímetro:.................................................................................

4.-Tomar leitura com o amperímetro:.............................................................................

5.-Calcular a potência do circuito:............................................................................

6.-Com o tester como voltímetro na escala de 250 VAC medir:

a) Queda de tensão em L1:............................................................................................

b) Queda de tensão em L2:............................................................................................

c) Queda de tensão em L3:............................................................................................

d) Queda de tensão em L4:............................................................................................

e) Tensão total:.............................................................................................................

7.-Desligar a L4 e indicar o efeito visual, indicando por que ocorre:

...................................................................................................................................................

8.-Desligue as lâmpadas de a uma e observe a leitura do amperímetro:

1

V A L1 L2 L3 L4

2


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Leitura do amperímetro

a) L1 desligada:..................................................................................................

b) L2 desligada:..................................................................................................

c) L3 desligada:..................................................................................................

d) L4 desligada:..................................................................................................

e) Todas desligadas:...........................................................................................

CONEXÃO DE LÂMPADAS EM SÉRIE - PARALELO

Medições no circuito misto:

1.-Com o ohmímetro na escala X1 medir a:

a) Rt do circuito:...................................................................................................

b) Resistência de L1:..............................................................................................

c) Resistência de L2:..............................................................................................

d) Resistência de L3:..............................................................................................

e) Resistência de L4:..............................................................................................

2.-Alimentar o circuito com 220 VAC entre os pontos 1 e 2.

3.-Tomar leitura do voltímetro:............................................................................

4.-Tomar leitura do amperímetro:........................................................................

5.-Calcular a potência total do circuito:...............................................................

6.-Com o tester como voltímetro na escala de 250 VAC medir:

a) Queda de tensão em L1:........................................................................................

b) Queda de tensão em L2:........................................................................................

c) Queda de tensão em L3:........................................................................................

1

V A L1 L2 L3 L4

2


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d) Queda de tensão em L4:........................................................................................

e) Tensão total:........................................................................................................

7.-Desligar L1 e indicar o efeito visual, indicando por que ocorre:

..............................................................................................................................

8.-Desligar as lâmpadas de a uma e observe a leitura do amperímetro:

Leitura do amperímetro

a) L1 desligada:.................................................................................................

b) L2 desligada:.................................................................................................

c) L3 desligada:.................................................................................................

d) L4 desligada:.................................................................................................

e) Todas desligadas:..........................................................................................

APARELHOS ELÉTRICOS

Se define como aparelho a todo elemento de uma instalação elétrica destinado a controlar a

passagem de energia elétrica. Se podem citar os seguintes exemplos:

a) Interruptores.

b) Relés.

c) Tomadas.

d) Disjuntores.

e) Etc.

Os parâmetro mais importantes de considerar para selecionar um aparelho elétrico são:

a) A tensão com que deverá funcionar.

b) A intensidade da corrente deverá suportar.

O material que faz o contacto e a rapidez com que é ligado e desligado é clave para

determinar a qualidade do componente elétrico. Outro aspecto importante a observar é sua

resistência mecânica, relacionada com a vida útil. Como último aspecto, porém não menos

importante, deve ser verificada a estética do aparelho para não estragar o estilo

arquitetônico do local. Os aparelhos elétricos se classificam da seguinte forma:

1.-Aparelhos de controle

Sua função é controlar as condições de um determinado circuito e pertencem a esta

classificação os seguintes aparelhos:

a) Interruptor.

b) Botão.

c) Atenuador (Dimmer).


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d) Relé.

e) Limitador.

a) Interruptor: é o

aparelho que serve para

fechar ou abrir circuitos.

Pode ser do tipo embutido

ou externo. Nas lojas se

encontram para um, dois

ou três efeitos, com a

denominação de 9/12,

9/15 e 9/32 respectivamente. Além disto, o interruptor de combinação se designa como

9/24.

b) Botão: é um tipo de interruptor que fica fechado ou aberto enquanto é mantida uma

pressão sobre ele. Na prática encontramos dos tipos de botões:

- N.A. = Fica abrindo o circuito de forma permanente.

- N.C. = Abre o circuito quando é pressionado.

c) Atenuador: trabalha com um circuito eletrônico de regulação de tensão e devido a seu

principio de funcionamento, pode regular a luminosidade de uma lâmpada incandescente de

forma gradativa até atingir a iluminação desejada. Pode ser do tipo esterno ou interno ou

de embutir. Sua montagem é muito fácil, pois somente é necessário trocar o interruptor

convencional na linha que fornece a energia (fase).

PULSADOR NORMALMENTE ABERTO (NA – NO)

PULSADOR NORMALMENTE FECHADO

(NC –NC)


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Esquema prático de um atenuador

Esquema unilinhal

d) Relé de controle: é um interruptor de acionamento eletromagnético que está constituído

por um sistema de atuação e um ou mais interruptores. Existe uma grande variedade de

relés na praça e sua aquisição é determinada pela tensão de trabalho de sua bobina e pela I.

de corrente máxima que permitem seus contactos de conexão e desconexão. As bobinas

apresentam desenhos para voltagens distintos, segundo as condições em que será instalado

o relé. Respeito dos contactos, geralmente são múltiplos para realizar manobras distintas

com o mesmo relé.

e) Relé de tempo (temporizador): o relé temporizador abre ou fecha seus contactos depois

de um certo tempo (normalmente regulado dentro de certos limites pelo operador) de

acionado seu circuito. O temporizador pode utilizar diferentes sistemas para conseguir o

Dimmers DORMITORIO


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tempo desejado, por exemplo, mecânicos de relógios, com motores sincrônicos e com

sistemas eletrônicos, sendo estes últimos os mais utilizados. Os relés temporizados se

classificam em dois grupos que são :

-Temporizador simples.

-Temporizado intermitente ou cíclico.

Temporizador simples: o contacto fecha ou abre depois do tempo de regulação

determinado pelo operador e assim permanece. Na prática existem temporizadores de

conexão e de desconexão.

No temporizador de conexão, o contacto fecha depois de ficar um tempo energizado e

assim permanece em quanto se mantenha ligado.

No temporizador de desconexão, o contacto abre depois de um tempo ficar energizado e

permanece assim em quanto se mantenha ligado.

No temporizador intermitente ou cíclico o contacto fecha ou abre permanentemente em

quanto fica energizado. O tempo que dura o fechamento e apertura dos contactos está

determinado pela regulação dada pelo operador.

2.- Aparelhos de conexão

Efetuam a união dos aparelhos ou receptores da energia elétrica com as linhas de

alimentação. Pertencem a esta classificação os seguintes aparelhos:

TEMPORIZADOR DE

CONEXÃO (DELAY ON)

TEMPORIZADOR DE

CONEXÃO (DELAY OFF)


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a) Tomada fêmea.

b) Tomadas macho.

c) Porta lâmpadas. d) Base para tubo fluorescente.

e) Etc.

a)Tomada fêmea: é o ponto desde onde se toma a energia para alimentar aparelhos ou

receptores portáteis e está constituído por dois ou três terminais metálicos, onde se ligam as

linhas de alimentação e um suporte isolado. Há para instalações embutidas, externas e

móveis sendo estes últimos utilizados para construir extensões ou alargadores.

O parâmetro mais importante de considerar no momento da eleição destes componentes, é

sua capacidade da amperagem e da voltagem nominal.

b) Tomada macho: é o meio pelo qual o fio elétrico ou linha de alimentação de um

aparelho pode ser ligado à rede da energia elétrica. Se fabricam com dois ou três pinos num

suporte plástico e permite seu manuseio sem problema de segurança para o usuário. Ao

selecionar um deles se deve considerar os mesmos parâmetros da tomada fêmea.

c) Porta lâmpada: é o suporte e o meio de conexão da lâmpada com a rede de energia e

está formado por uma bucha roscada que serve de sujeição da mesma e tem um contacto

que une os extremos do filamento. O extremo da bucha está isolado do segundo contacto

que une o outro extremo do filamento, quando a lâmpada está roscada. Na praça se podem

encontrar como base inclinada, base reta e porta lâmpadas volante.

3.-Aparatos de proteção

São dispositivos encarregados de desligar um sistema, circuito ou aparelho, quando em eles

se alteram as condições normais de funcionamento. Os mais utilizados são:

a) Os disjuntores.

b) Os diferenciais.

INSTALAÇÃO DE UM CENTRO COM COMANDO DE CRUZAMENTO

Ás vezes é necessário ou simplesmente cômodo poder controlar a iluminação de qualquer

aparelho elétrico desde pontos diferentes da habitação de uma casa. No caso de um cômodo

suponha que se deseja controlar a luz desde qualquer dos dois extremos da cabeceira da

cama e também desde a porta de entrada (veja a figura). Isto só será possível entendendo o

que é um comando de cruzamento.


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Um comando de cruzamento está formado por:

a) Fonte de energia.

b) Condutores.

c) Interruptor de combinação.

d) Interruptor de cruzamento ou de dupla combinação.

e) Um ou mais pontos de consumo.

A finalidade deste circuito é a de comandar um ou mais pontos de consumo desde três ou

mais pontos. Para lograr isto se necessita um interruptor de cruzamento ou de dupla

combinação, o qual tem como característica principal, possuir um botão a través da qual se

controlam os contactos, que se cruzam, quando o botão é atuado.

Primeira posição do interruptor

Segunda posição do interruptor

Esquema prático do comando de uma lâmpada desde três pontos distintos


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Esquema prático do comando de uma lâmpada desde quatro pontos diferentes

Esquema unilinhal

Esquema de montagem

CORREDOR

Portalâmpada


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Ordem de operações para sua execução:

a) Interpretar o esquema elétrico.

b) Passar condutores pelo conduite.

c) Executar uniões elétricas.

d) Isolar uniões elétricas.

e) Teste com corrente.

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INST. ELÉTRICAS 6