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UC UC02933 · T. Mecatrónica

Ficha 01 · Tipos, normas, componentes

Tipos de quadros, EN 61439, IP/IK, componentes
Versão · Aluno
Tempo · 60 minutos
Cotação · 100 pontos
Aluno(a)
Turma
Data
Objectivos da ficha

Parte I · Tipos

Exercício 1 · Quadro certo (15 pts)

Para cada situação, indica o tipo de quadro adequado:

a) Entrada de electricidade de um edifício comercial. b) Distribuição de um piso individual num edifício de escritórios. c) Comando de bomba industrial 11 kW. d) Alimentação garantida de servidores informáticos (UPS). e) Iluminação de emergência.

a) QGBT (Quadro Geral de Baixa Tensão) — recebe da distribuidora, contém disjuntor geral + protecções principais. Tipicamente em sala técnica subsolo.

b) Quadro de Distribuição (QD) local — alimentado pelo QGBT, distribui circuitos do piso (iluminação, tomadas, AC).

c) Quadro de Comando dedicado — com contactor, relé térmico, comando 24V, protecções, sensores. Junto à bomba ou em sala técnica próxima.

d) Quadro de Emergência — alimentado por UPS; separado fisicamente para garantir que UPS não alimenta cargas não-críticas.

e) Quadro de Iluminação de Emergência específico — segregado por norma; alimentado por gerador ou bateria dedicada (RGSCIE).

Exercício 2 · Modular vs free-standing (10 pts)

Para uma instalação industrial com 250 A de corrente principal, escolhes quadro modular DIN ou free-standing? Justifica.

Free-standing (de chão).

Razões: - Quadros modulares DIN servem até ~125 A (limitação do trilho e dos componentes pequenos). - A 250 A os componentes (disjuntores, bus-bars) são muito maiores; não cabem em DIN típico. - Bus-bars robustos (50 × 10 mm cobre ou similar) precisam de espaço dedicado. - Dissipação térmica — quadros grandes geram muito calor; precisa caixa com ventilação adequada. - Acesso — manutenção em quadros grandes faz-se por dentro com pessoa. - Normas industriais (Form 2b ou superior) implicam compartimentos separados.

Solução típica: armário Rittal 800×2000×600 mm com Bus-bars internas + disjuntores compactos (Schneider NSX, ABB Emax) + tampas removíveis para manutenção.

Parte II · Normas

Exercício 3 · EN 61439 (10 pts)

Que parte da EN 61439 se aplica a cada caso?

a) Quadro principal de uma fábrica. b) Quadro de distribuição de uma habitação. c) Quadro de obra temporário num estaleiro de construção.

a) EN 61439-2 — Quadros industriais (PSC-Assemblies). Aplica-se a instalações geridas por pessoal qualificado.

b) EN 61439-3 — Quadros para uso por leigos (DBO — Distribution Board for Operation by ordinary persons). Tem requisitos extras de segurança (terminais isolados, IP mínimo, etc.) porque pessoas sem qualificação eléctrica podem ter acesso.

c) EN 61439-4 — Quadros para estaleiros (ACS — Assemblies for Construction Sites). Robustos, IP adequado, resistentes a impacto.

A norma comum: EN 61439-1 (regras gerais) que se aplica a todas as partes específicas.

Exercício 4 · IP (15 pts)

Que IP escolhes para cada localização?

a) Quadro no interior de uma sala técnica seca. b) Quadro de comando dentro duma casa-banho pública. c) Quadro exterior coberto sob telhado mas próximo do mar. d) Quadro num estaleiro de construção exposto ao tempo. e) Quadro submarino (raro mas real para iluminação subaquática).

a) IP30 — interior seco padrão; protege contra dedos (3) e gotas verticais (0).

b) IP44 — casa-banho com humidade ambiente; protege contra salpicos (4).

c) IP65 ou IP66 — marítimo agressivo; corrosão por sal + chuva ocasional + poeira. Aço inox AISI 316 ou plástico ABS reforçado.

d) IP44 ou IP54 + IK10 — chuva + vento + impactos mecânicos de obras. Caixa robusta com porta com fechadura.

e) IP67 ou IP68 — submersão temporária (67) ou contínua (68). Plástico, vedação dupla, prensas-cabos especiais.

Custo cresce muito com IP. Não exagerar: IP65 num quadro interior seco é desperdício.

Parte III · Componentes

Exercício 5 · Forma (10 pts)

Distingue Forms 1, 2, 3, 4 de quadros eléctricos.

Form indica grau de separação interna entre compartimentos:

Aplicação: - Habitação: Form 1. - Comércio: Form 1 ou 2. - Industrial: Form 2b ou superior. - Indústria pesada/crítica: Form 4.

Custo cresce significativamente com Form mais alto. Escolher conforme criticidade e nível de manutenção esperado.

Exercício 6 · Trilho DIN (10 pts)

a) Que dimensão tem o trilho DIN padrão? b) Que componentes podem ser montados nele? c) Qual a vantagem em ter espaço livre no trilho?

a) 35 mm de largura, formato C ou simétrico. Padrão universal DIN EN 50022 (variantes EN 50035 e EN 50045).

b) Quase todos os componentes modernos: - Disjuntores modulares (1 módulo = 18 mm). - Diferenciais (2-4 módulos). - Contactores modulares (1-3 módulos). - Relés industriais. - Bornes (réguas de bornes). - Fontes de alimentação DIN. - PLCs compactos. - Transformadores de comando. - Iluminação interna do quadro.

c) Espaço livre 15-20% permite: - Adição de circuitos sem refazer quadro inteiro. - Modificações futuras (ex.: novo equipamento eléctrico). - Substituição por modelos diferentes que ocupam mais módulos. - Cumprir norma que recomenda margem.

Quadro totalmente cheio = futuro problemático e caro de modificar.

Parte IV · Aplicação

Exercício 7 · Dimensionamento térmico (15 pts)

Tens um quadro com: - 1 disjuntor geral 63A (~3W). - 1 DR geral 300mA (~2W). - 12 disjuntores 16A (~1,5W cada). - 3 contactores em operação contínua (~5W cada). - 1 transformador 24V/100VA (~15W). - 2 iluminações internas LED (~5W cada).

Calcula perdas totais e indica se precisa ventilação forçada (assumindo caixa metálica 500×600×200 mm com dissipação ~50W).

Perdas totais: - Disjuntor geral: 3 W - DR geral: 2 W - Disjuntores secundários: 12 × 1,5 = 18 W - Contactores: 3 × 5 = 15 W - Transformador: 15 W - Iluminação: 2 × 5 = 10 W - Total = 63 W

Dissipação natural: ~50 W (dado).

Análise: - 63 W > 50 W → quadro vai aquecer acima do ambiente mais do que aceitável. - Diferença: 13 W de excesso. - Provável subida de temperatura interna: 15-25°C acima do ambiente. - Se ambiente já está a 30-35°C, interior pode chegar a 55°C → componentes começam a sofrer.

Solução:

Opção A: aumentar caixa para 600×800×200 mm — área de dissipação aumenta ~30% → dissipação ~65 W → fica OK sem ventilação.

Opção B: instalar ventilador com filtro + grelha. Ventilador 12V/24V baixo consumo activa por termóstato a 35°C interior. Resolve até qualquer perda.

Opção C: optimizar componentes — disjuntores e contactores de maior calibre têm menos perda (resistência interna menor); LED em vez de halogéneo na iluminação.

Recomendação: ventilador (opção B) é solução directa e barata (~50€).

Exercício 8 · Manutenção (5 pts)

Listar 4 acções de manutenção preventiva em quadros eléctricos.

  1. Re-aperto anual dos bornes — afrouxam com vibração térmica; pontos quentes e arcos são causa #1 de incêndios.

  2. Termografia (câmara infravermelhos) a cada 1-2 anos — detecta pontos quentes invisíveis a olho nu (sobrecarga, conexão deficiente).

  3. Teste de diferenciais mensal — premir botão TEST; se não disparar, substituir.

  4. Inspecção visual anual — sinais de queima, oxidação, sujidade, falta de etiquetas; limpeza do interior (com aspirador, máquina desligada).

  5. Substituição de filtros de ventilação se aplicável — anual ou conforme sujidade.

  6. Verificação da terra (terrómetro) — cada 2-5 anos.

  7. Actualização do dossier plastificado interno se houver modificações.