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UC UC02932 · T. Mecatrónica

Ficha 02 · Protecções, inspecção, manutenção

Disjuntores, diferenciais, terra, certificação
Versão · Aluno
Tempo · 60 minutos
Cotação · 100 pontos
Aluno(a)
Turma
Data
Objectivos da ficha

Parte I · Protecções

Exercício 1 · Curva disjuntor (10 pts)

Para cada situação, escolhe curva do disjuntor (B, C, D):

a) Habitação geral (iluminação, tomadas). b) Tomadas de uma oficina com motores pequenos. c) Quadro de comando de motor 11 kW. d) Iluminação fluorescente comercial com balastros.

a) Curva B (3-5× I_n) — habitação geral, cargas resistivas baixas, baixa inércia de arranque.

b) Curva C (5-10× I_n) — comum em comércio/oficina; suporta pico de arranque dos motores pequenos.

c) Curva D (10-20× I_n) — motor 11 kW tem pico de 10-15× nominal; curva C dispararia.

d) Curva C — iluminação fluorescente tem picos altos de arranque (balastros indutivos).

Exercício 2 · Diferencial (15 pts)

Para cada cenário, escolhe sensibilidade do diferencial e justifica:

a) Tomadas de uma cozinha doméstica. b) Iluminação de um corredor. c) Aparelho médico de medição precisa. d) Quadro geral de uma fábrica.

a) 30 mAobrigatório por RTIEBT em circuitos de tomadas (protecção de pessoas).

b) 30 mA recomendado mas 300 mA geral aceitável. Iluminação em alto (lâmpadas no tecto) tem risco menor de contacto humano; 30 mA dispara mais facilmente com humidade.

c) 10 mA — equipamento médico exige sensibilidade máxima (norma IEC 60601). Pessoa com pele molhada e em contacto com eléctrodos médicos.

d) 300 mA no geral (incêndio) + 30 mA secundários em circuitos de tomadas. Selectividade: falha pessoal dispara o 30 mA local; só falha grande do sistema dispara o 300 mA principal.

Exercício 3 · Curto-circuito vs sobrecarga (10 pts)

Distingue curto-circuito de sobrecarga. Que protecção actua em cada?

Curto-circuito: - Fase em contacto directo com neutro ou terra (sem carga interposta). - Corrente sobe instantaneamente para milhares de amperes. - Aquecimento extremo e potencial arco eléctrico. - Disjuntor magnético (instantâneo, < 5 ms) actua. - Causa: defeito de isolamento, cabo danificado, contacto acidental.

Sobrecarga: - Carga total no circuito excede a corrente nominal mas não atinge curto-circuito. - Corrente sobe gradualmente (1,2-2× I_n por exemplo). - Aquecimento gradual dos cabos. - Disjuntor térmico (lento, segundos a minutos) actua. - Causa: ligaram demasiados equipamentos; equipamento defeituoso a forçar.

Disjuntor magnetotérmico combina ambos: - Térmico (lâmina bimetálica) para sobrecargas. - Magnético (electroíman) para curtos.

Sem disjuntor, cabo arde antes de qualquer falha visível.

Parte II · Terra

Exercício 4 · Medir terra (10 pts)

Vais medir a resistência da terra de uma instalação. Que instrumento usas e qual o valor aceitável?

Instrumento: terrómetro (telurímetro). - Mede resistência específica da terra usando 2 eléctrodos auxiliares enterrados a distância. - Marcas: Fluke (1623, 1625), Megger, Chauvin Arnoux. Preço 300-3000 €.

Procedimento típico (método dos 3 polos): 1. Eléctrodo a medir (vareta da instalação). 2. Eléctrodo C (corrente) — enterrado a ~30-40 m. 3. Eléctrodo P (potencial) — enterrado a ~15-20 m entre os dois. 4. Terrómetro injecta corrente conhecida e mede tensão para calcular R.

Valor aceitável (RTIEBT): - < 100 Ω obrigatório. - < 30 Ω ideal (margem para variação sazonal).

Factores que afectam: - Humidade do solo — seco no Verão sobe muito. - Tipo de solo — argila baixa R; rocha alta. - Profundidade da vareta. - Sal/minerais no solo.

Melhorar se > 100 Ω: - Adicionar varetas em paralelo. - Tratamento solo (sal, bentonite). - Malha de terra em vez de varetas.

Exercício 5 · Equipotencial (10 pts)

Por que ligação equipotencial principal é importante numa habitação com canalizações metálicas?

Cenário sem equipotencial: - Tubagem de água é metálica e está em contacto com a terra do edifício (resistência baixa). - Estrutura metálica (vigas, escadas) idem. - Quadro eléctrico tem terra eléctrica. - Massas metálicas têm potenciais diferentes (tudo depende da resistência local de cada caminho).

Quando há defeito (ex.: cabo eléctrico em contacto com tubo de água): - Tubo entra em tensão (digamos 50V). - Pessoa toca simultaneamente no tubo e numa massa metálica que está a 0V (estrutura ligada ao quadro). - Corrente atravessa o corpo (50V / R_corpo). - Choque potencialmente grave.

Equipotencial liga todas as massas metálicas ao mesmo potencial via condutor verde/amarelo (≥ 6 mm²): - Quadro eléctrico (terra). - Tubagem de água quente e fria. - Tubagem de gás. - Tubagem de aquecimento central. - Estruturas metálicas (se relevantes).

Com equipotencial: se uma massa fica em tensão por defeito, todas as massas ficam ao mesmo potencial. Pessoa que toca em duas não sente diferença → sem choque.

Adicionalmente, força corrente para terra rapidamente → diferencial dispara (30 mA → corte em ms).

Combinação terra + equipotencial + diferencial = tríade de protecção em habitação moderna.

Parte III · Inspecção

Exercício 6 · Antes da ligação (15 pts)

Vais ligar uma instalação nova à rede. Que ensaios faz o inspector?

Sequência típica de inspecção:

  1. Visual — conformidade do projecto, etiquetas em todos os componentes, organização do quadro, acessibilidade.

  2. Continuidade dos condutores de protecção (PE):

  3. Multímetro Ω entre PE de cada tomada e PE do quadro.
  4. Deve ser muito baixa (< 1 Ω).
  5. Se infinita ou alta → PE cortado ou mal ligado.

  6. Resistência de isolamento (megger / megaohmímetro):

  7. Aplicar 500 V (BT) entre cada fase e PE; entre fase e neutro.
  8. Deve ser > 1 MΩ por circuito (RTIEBT).
  9. Valor baixo indica isolamento degradado ou defeito.

  10. Resistência da terra (terrómetro):

  11. < 100 Ω RTIEBT.

  12. Teste dos diferenciais (cada um):

  13. Botão TEST simula fuga e dispara DR — verifica mecânica.
  14. Injecção controlada com tester específico (ex.: Metrel, Megger): injecta corrente conhecida; mede tempo de disparo (deve ser < 300 ms para DR 30 mA).

  15. Polaridade das tomadas:

  16. Verificar com tester de tomadas: fase + neutro + terra no sítio certo.
  17. Inversão fase/neutro é frequente em obras DIY.

  18. Selectividade: simular curto-circuito local; verificar que dispara só o disjuntor local, não o geral.

  19. Dimensionamento: confirmar que disjuntores são apropriados às secções dos cabos.

Relatório: - Cada teste com resultado (passa/falha). - Lista de não-conformidades. - Recomendações. - Conclusão (apto / não apto para entrar em serviço).

Exercício 7 · Frequências (5 pts)

Quando se devem fazer inspecções periódicas após a instalação inicial?

Parte IV · Manutenção

Exercício 8 · Preventiva (10 pts)

Que rotina de manutenção preventiva recomendas para uma instalação habitacional?

Anual: 1. Testar todos os diferenciais com botão TEST. Devem disparar. 2. Inspecção visual do quadro: sinais de queima, oxidação, soltura. 3. Verificar identificação dos circuitos vs realidade (etiquetas correctas). 4. Aperto manual dos bornes acessíveis (com instalação desligada).

Cada 5 anos: 5. Termografia (câmara IR) do quadro com carga normal — detecta pontos quentes (bornes soltos, sobrecargas). 6. Medição da terra com terrómetro (verificar < 100 Ω). 7. Inspecção do estado de cabos visíveis.

Cada 10-15 anos: 8. Inspecção formal completa por inspector certificado. 9. Avaliar necessidade de modernização (DR mais sensíveis, substituir cabos antigos).

Quando há sinais: - Disjuntor dispara repetidamente → investigar antes de "ignorar". - Cheiro a queimado → cortar energia imediatamente; chamar electricista. - Choque eléctrico ao tocar em equipamento → cortar; verificar terra + DR.

Custo manutenção preventiva: muito baixo (~100-300 €/inspecção completa). Custo de instalação que falha: incomparável.

Exercício 9 · Modificação (10 pts)

Cliente quer acrescentar 1 circuito novo (tomadas para garagem) numa instalação de 15 anos. O que tens de fazer?

Sequência correcta:

  1. Verificar capacidade do quadro existente:
  2. Há módulos livres no trilho DIN?
  3. Disjuntor geral aguenta a nova carga somada?
  4. DR geral 300 mA tem margem?

  5. Projecto da modificação:

  6. Calcular corrente da nova carga.
  7. Dimensionar cabo (secção apropriada).
  8. Escolher disjuntor + DR 30 mA dedicado.
  9. Definir trajecto do cabo (em calha, tubo embutido).
  10. Esquema unifilar actualizado.

  11. Submeter ao distribuidor (E-REDES) — alteração de potência contratada se aplicável.

  12. TR assina projecto de modificação + termo de responsabilidade.

  13. Executar seguindo projecto.

  14. Inspecção por inspector — emite certificado adicional ou actualiza o existente.

  15. Actualizar documentação:

  16. Esquema unifilar plastificado no quadro.
  17. Inventário de circuitos.
  18. Cliente recebe cópia.

Não fazer: ligar "directamente" sem documentação/inspecção. É ilegal + inseguro + invalida seguros + responsabilidade do instalador se acontecer algo.

Em modificação pequena, custo total tipicamente 200-500 € (projecto + execução + inspecção). Valor que paga em segurança e legalidade.