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Sebenta UC02949 — Instalações Eléctricas Industriais

1. Normas e Regulamentação

1.1 RTIEBT — Regras Técnicas Portuguesas

O Decreto-Lei n.º 226/2005 aprovou as RTIEBT (Regras Técnicas das Instalações Eléctricas de Baixa Tensão), que transpõem para a legislação portuguesa as normas da série IEC 60364. Estas regras aplicam-se a todas as instalações eléctricas de utilização em baixa tensão (< 1 000 V AC ou < 1 500 V DC).

Divisão das instalações:

• Instalações de utilização normal (uso doméstico e geral)
• Instalações de utilização industrial (factories, warehouses)
• Instalações especiais (hospitais, locais com risco de explosão, estaleiros)

1.2 Série IEC 60364

1.3 IEC 61439 — Quadros de Distribuição

A norma IEC 61439 define os requisitos para quadros de distribuição de baixa tensão:

• IEC 61439-1: Requisitos gerais
• IEC 61439-2: Quadros de distribuição de energia (PDB)
• IEC 61439-3: Quadros de distribuição operados por pessoas não qualificadas

Parâmetros de um quadro certificado:

• Tensão nominal (Un): 400/690 V
• Corrente nominal (In): 63–6300 A
• Grau de protecção IP: 20–65 (conforme instalação)
• Temperatura de serviço: -5°C a +40°C
• Resistência ao curto-circuito (Icw): conforme dimensionamento

2. Componentes de Aparelhagem Industrial

2.1 Disjuntores de Baixa Tensão

Classificação por curva de disparo:

• Curva B: disparo magnético a 3–5× I_nom — instalações domésticas, protecção de condutores
• Curva C: disparo magnético a 5–10× I_nom — usos gerais, motores pequenos
• Curva D: disparo magnético a 10–20× I_nom — motores, transformadores (correntes de arranque elevadas)
• Curva MA: apenas magnético (sem térmico) — para uso com relé térmico externo

Poder de corte (Icu / Ics):

• Icu: corrente máxima de curto-circuito que o disjuntor pode interromper (uma vez)
• Ics: corrente de serviço (operação repetida): normalmente 0,5–0,75× Icu
• Para instalações industriais: mínimo Icu = 10 kA (verificar corrente de curto-circuito do quadro)

Cálculo de corrente de curto-circuito:

Para calcular a corrente de curto-circuito num ponto, usa-se a impedância da rede:

$$I_{cc} = \frac{U_{fase}}{Z_{total}} = \frac{230}{Z_{rede} + Z_{cabo}}$$

2.2 Contactores (Contactor / Contactor AC)

Categorias de utilização (IEC 60947-4-1):

• AC-1: cargas resistivas (resistências, aquecimento)
• AC-2: motores de anel deslizante (arranque/paragem em carga)
• AC-3: motores de gaiola, arranque directo, paragem em marcha
• AC-4: motores de gaiola com inversão e frenagem (plugging)

Vida útil:

• Mecânica: 10–30 milhões de operações (sem carga)
• Eléctrica: 1–3 milhões de operações (com carga)

Constituição de um contactor:

• Contactos principais: conectam a carga (3 NO para trifásico)
• Contactos auxiliares: para circuitos de comando (NO + NC)
• Bobine electromagnética: atracção do núcleo; tensão normalmente 24 VDC, 48 VDC, 110 VAC ou 230 VAC

2.3 Relés Térmicos

O relé térmico protege o motor contra sobrecarga de corrente prolongada:

• Elemento bimetálico: aquece e curva ao ser percorrido por corrente excessiva
• Ajuste: girar o cursor para o valor de corrente nominal do motor (In ± 5–10%)
• Classe 10 (IEC 60947-4-1): dispara em 10 s com 7,2× I_ajuste — standard para motores industriais

Compensação de temperatura ambiente:

• Relés com compensação: mantém a curva de disparo mesmo com variações de T ambiente
• Relés sem compensação: podem disparar prematuramente em ambientes quentes

Após disparo:

• Aguardar arrefecimento do motor (5–10 min) antes de repor (reset manual ou automático)
• Investigar a causa do disparo antes de reiniciar

3. Instalação e Cablagem de Quadros

3.1 Regras de Cablagem

Selecção de secções de condutores (IEC 60364-5-52):

Cores dos condutores (IEC 60446):

• Fase L1: Preto, Castanho ou Cinzento
• Fase L2: Preto, Castanho ou Cinzento
• Fase L3: Preto, Castanho ou Cinzento
• Neutro (N): Azul claro
• Condutor de protecção (PE): Verde-amarelo (OBRIGATÓRIO)

Sistema de numeração de condutores:

• Usar ferrule (manga) numeradas em ambas as extremidades
• Convenções: condutores de alimentação: L1, L2, L3; condutores de comando: 1, 2, 3... ou A1, A2...
• Documentar a numeração no esquema como-construído (as-built)

3.2 Ligação do Motor — 3 Configurações

1. Ligação em triângulo (400V AC, rede 3×400V):

• U=W=V: terminais L1→U1; L2→V1; L3→W1
• Pontes: U2-W1; V2-U1; W2-V1 (→ internamente ligado em triângulo se acessível)

2. Ligação em estrela (690V → 400V, rede 3×690V):

• L1→U1; L2→V1; L3→W1
• Pontes: U2+V2+W2 juntos (neutro estrela)

3. Ligação estrela-triângulo externo: Para a partida estrela-triângulo, os 6 terminais do motor são acessíveis (não há pontes internas):

• U1, V1, W1: terminais de início de enrolamento
• U2, V2, W2: terminais de fim de enrolamento

4. Arranques de Motores

4.1 Arranque Directo (DOL)

Circuito de potência:

L1  L2  L3
 │   │   │
[Q1 - Disjuntor de motor]
 │   │   │
[K1 - Contactor principal]
 │   │   │
[F1 - Relé térmico]
 │   │   │
U1  V1  W1 → MOTOR M1

Circuito de comando típico (230V AC):

L (fase de comando)
 │
[S0 - Botão de paragem NC]──[S1 - Botão de marcha NO]──[K1 - Bobine]
                                     │
                             [K1 - contacto aux. NO]
                             (auto-sustentação)
 │
N (neutro)

4.2 Arranque Estrela-Triângulo — Circuito Completo

Componentes adicionais:

• K2 (contactor de estrela): fecha o neutro estrela (U2+V2+W2)
• K3 (contactor de triângulo): liga os terminais em triângulo (U2→L3, V2→L1, W2→L2)
• KT (temporizador TON): mede o tempo de comutação Y→Δ (ajuste: 5–10s)
• Bloqueio eléctrico: K2 NO em série com K3, e K3 NO em série com K2 (nunca fechados simultaneamente → curto-circuito)

Sequência de funcionamento:

1. Pressionar S1: K1 fecha (alimentação), K2 fecha (estrela), KT começa a contar
2. Decorrido o tempo KT: K2 abre, aguarda ~50ms, K3 fecha (triângulo)
3. Motor em operação normal em triângulo

4.3 Variador de Velocidade (VFD) — Instalação

Cablagem de potência:

• L1, L2, L3 → entradas do VFD (nunca ligar ao motor antes do VFD!)
• U, V, W → saídas do VFD para o motor
• PE → aterramento do VFD e do motor (obrigatório)

Cablagem de controlo:

• Entradas digitais DI1-DI8: comandos de marcha, paragem, inversão, velocidades pré-definidas
• Saídas digitais DO1-DO3: sinalização de estado (em marcha, em avaria, em temperatura)
• Entradas analógicas AI1, AI2: referência de velocidade (0–10V DC ou 4–20 mA)
• RS485 / PROFIBUS / EtherNet: comunicação com PLC ou SCADA

Regras EMC:

• Cabo motor blindado: blindagem ligada à terra no VFD e no motor (360° bonding)
• Separação de cabos de sinal e de potência: mínimo 20 cm (perpendicularmente em cruzamentos)
• Filtro EMC de entrada (classe C2): reduz perturbações irradiadas e conduzidas

5. Ensaios e Comissionamento

5.1 Verificação Inicial — IEC 60364-6

Ensaios obrigatórios antes de energizar uma instalação nova:

1. Inspecção visual:
2. Verificar selecção correcta dos componentes
3. Verificar qualidade da cablagem, apertos, identificação

4. Verificar aterramento e continuidade do PE

5. Medição de resistência de isolamento:

6. Com todos os circuitos desligados e dispositivos sensíveis desconectados (VFDs, relés electrónicos)
7. Aplicar 1000 V DC entre condutores activos e PE

8. Resultado: ≥ 1 MΩ para circuitos até 1 000 V AC

9. Continuidade do condutor de protecção:

10. Medir resistência do condutor PE desde o barramento de terra até à carcaça de cada equipamento

11. Resultado: ≤ 1 Ω

12. Sequência de fases:

13. Sequencímetro ou osciloscópio
14. Confirmar L1→L2→L3 em sentido horário (antes de ligar ao motor)

5.2 Teste Funcional de Quadro de Motor Y-Δ

Procedimento passo a passo:

1. Verificar com multímetro que a alimentação está DESLIGADA
2. Verificar posição e ajuste do relé térmico (In do motor)
3. Energizar o quadro (Q1 geral)
4. Medir tensão no barramento: U=400V (±10%)
5. Pressionar S1 (marcha): verificar K1 e K2 fecham (LEDs ou multímetro nas bobines)
6. Após tempo KT: verificar K2 abre e K3 fecha
7. Medir corrente nas 3 fases com pinça amperimétrica: desequilíbrio < 5%
8. Pressionar S0 (paragem): verificar K1 e K3 abrem
9. Testar relé térmico: pressionar botão de teste → K1 deve abrir e alarme ligar
10. Verificar sinalização luminosa em cada estado

6. Manutenção de Instalações Eléctricas

6.1 Programa de Manutenção de Quadros

Periodicidade e tarefas:

6.2 Interpretação de Termografia em Quadros

Critérios de avaliação (norma NETA/IEC 61439):

Causas mais comuns de ponto quente em quadro:

1. Aperto insuficiente no terminal (resistência de contacto aumentada → aquecimento R×I²)
2. Oxidação do terminal de cobre
3. Contactor com contacto desgastado (resistência aumentada)
4. Desequilíbrio de carga entre fases

Sebenta elaborada para a UC02949 do curso TMIM — Aulify Platform Versão 1.0 — 2026