UC01781

Dimensionar condutores, proteções e circuitos de instalações de energia elétrica

Da corrente de serviço ao cabo, ao disjuntor e ao diferencial, com as RTIEBT

Curso profissional · 25h · Técnico/a de Instalações Elétricas

Plano

  1. Dimensionar uma instalação elétrica
  2. Simbologia e esquemas
  3. Corrente de serviço
  4. Cabos e condutores
  5. Proteção mecânica de condutores
  6. Modos de instalação e correntes admissíveis
  7. Dimensionar a secção do condutor
  8. Queda de tensão
  9. Secção de tubos
  10. Proteção contra sobrecargas
  11. Proteção contra curtos-circuitos
  12. Disjuntores e fusíveis
  13. Proteção de pessoas
  14. Regimes de neutro
  15. Ligações à terra
  16. Diferenciais e correntes de fuga
  17. Proteção das instalações
  18. Divisão de circuitos
  19. Dimensionamento integrado
  20. Verificação, segurança e boas práticas
  21. Síntese e boas práticas

Bloco 1 · Dimensionar uma instalação elétrica

O que é dimensionar

Dimensionar é escolher, para cada circuito, o cabo, o tubo e a proteção certos, de modo que a instalação funcione em serviço normal e proteja pessoas e bens em caso de defeito.

  • Um circuito subdimensionado pode funcionar anos e falhar de uma vez, com incêndio.
  • Um circuito sobredimensionado funciona, mas desperdiça material e dinheiro.
  • O dimensionamento é iterativo: se um critério falha, sobe-se a secção e repete-se.

A secção final é a maior de todas as que cada critério exigir.

  • RTIEBT: Regras Técnicas das Instalações Elétricas de Baixa Tensão, aprovadas pela Portaria n.º 949-A/2006, de 11 de setembro, e alteradas desde então. Consultar a versão consolidada.
  • Lei n.º 14/2015, de 16 de fevereiro: acesso e exercício da atividade das entidades e profissionais responsáveis pelas instalações elétricas.
  • Normas de produto europeias (EN, equivalentes às CEI/IEC): disjuntores EN 60898-1, diferenciais EN 61008-1.
  • Baixa tensão: até 1000 V em corrente alternada. Em Portugal: 230 V (fase-neutro) e 400 V (entre fases).

O fluxo de cálculo

Passo O que se determina
1 Potência e corrente de serviço Ib
2 Modo de instalação e fatores kT, kG
3 Corrente estipulada In da proteção
4 Secção por corrente admissível (Iz)
5 Queda de tensão
6 Curto-circuito (poder de corte, disparo, I²t)
7 Proteção de pessoas e diferencial
8 Tubo ou outra proteção mecânica

Cada passo depende do anterior; a secção final é a mais exigente.

Bloco 2 · Simbologia e esquemas

Simbologia elétrica

Símbolos normalizados (família CEI/IEC 60617) para que todos leiam o mesmo desenho:

Elemento Indicar junto ao símbolo
Disjuntor curva e In, por exemplo C16
Diferencial IΔn e tipo (AC, A, F, B)
Fusível classe e calibre, por exemplo gG 25 A
Tomada corrente, por exemplo 16 A
Condutor número de condutores (traços oblíquos)
Terra de proteção condutor PE

Cada aparelho tem designação e características escritas junto ao símbolo.

Unifilar e multifilar

Unifilar Multifilar
Representação uma linha por circuito, traços para o número de condutores uma linha por condutor
Uso quadros e distribuição comando, motores, ligação real
Mostra a hierarquia das proteções cada borne e cada cor

No unifilar de um circuito de iluminação: 3G1,5, B10 e diferencial de 30 mA a montante.

Origem em cima, cargas em baixo; a mesma designação de circuito na planta, no esquema e na etiqueta.

Bloco 3 · Corrente de serviço

Potência e fórmulas de Ib

  • P (W) ativa, S (VA) aparente, cosφ = P ÷ S.
Circuito Fórmula
Monofásico Ib = P ÷ (U · cosφ), U = 230 V
Trifásico Ib = P ÷ (√3 · U · cosφ), U = 400 V
Motor Pabsorvida = Pu ÷ η, depois a fórmula acima

Exemplos: aquecedor 2300 W: 10 A. Motor 4 kW, η 0,85, cosφ 0,8: absorve 4705,9 W e Ib = 8,49 A. Potência contratada 6,9 kVA: 30 A.

Simultaneidade e utilização

  • Raramente tudo trabalha ao mesmo tempo e à potência máxima.
  • Num quadro ou coluna, a potência de cálculo = potência instalada × fatores de utilização e de simultaneidade (menores que 1).
  • Num circuito final, considera-se a corrente máxima, sem redução.

Exemplo: 3,6 + 2,2 + 1,0 = 6,8 kW; com fator 0,8: 5,44 kW, ou 23,65 A. Os circuitos finais continuam a ser dimensionados com 15,65 A, 9,57 A e 4,35 A.

Bloco 4 · Cabos e condutores

Designação dos cabos

Código Significado
H norma harmonizada
07 450/750 V (05: 300/500 V)
V isolamento PVC
R / U / K (depois do traço) cobre multifilar rígido / maciço / flexível
R (logo a seguir à tensão) isolamento em borracha
F flexível, uso móvel
N bainha de neoprene
G / X com / sem condutor verde e amarelo
  • H07V-U: maciço, instalação fixa em tubo. H07V-R: multifilar. H07V-K: flexível, quadros.
  • H05VV-F: flexível com bainha, aparelhos. H07RN-F: bainha de borracha, exterior.
  • 3G2,5: três condutores de 2,5 mm² com PE.

Cabos para canalização fixa e cores

  • Cabos com bainha 0,6/1 kV: tipo VV (PVC) e tipo XV (polietileno reticulado, XLPE).
  • O XLPE suporta mais temperatura, logo transporta mais corrente para a mesma secção.
  • Locais com muito público: preferir cabos de baixa emissão de fumo e sem halogéneos (LSZH), conforme as regras aplicáveis.
  • Cores: PE verde e amarelo (só para PE), neutro azul-claro, fases castanho, preto e cinzento.

Secções normalizadas (mm²): 1,5 · 2,5 · 4 · 6 · 10 · 16 · 25 · 35 · 50 · 70 · 95 · 120 · 150 · 185 · 240 · 300.

Se o cálculo dá um valor intermédio, sobe-se para a secção normalizada seguinte.

Acessórios de cabos

Acessório Função
Terminais e ponteiras ligar sem fios soltos
Bornes de mola, conectores derivar e emendar em caixa
Passa-cabos e bucins fixar à entrada do quadro, mantendo o IP
Abraçadeiras fixar o cabo a intervalos regulares
Identificadores marcar o circuito em cada extremidade

Uma ligação mal apertada é um ponto quente: aperto correto e terminal adequado ao condutor.

Bloco 5 · Proteção mecânica de condutores

Tubos e caminhos de cabos

Tipo Utilização
Tubo rígido de PVC (família VD) instalação à vista
Tubo flexível corrugado embebido em paredes e lajes
Tubo metálico locais industriais, risco mecânico
Tubo de dupla parede enterrado
Calhas, rodapés, esteiras escritórios, comércio, grandes feixes

Diâmetros nominais exteriores: 16, 20, 25, 32, 40, 50 e 63 mm. O diâmetro interior real vem no catálogo do fabricante.

Acessórios de tubos: curvas e uniões, caixas de derivação, de passagem e de aparelhagem, bucins e entradas estanques, braçadeiras, tampões e fita-guia. Escolhem-se pelo diâmetro, pelo material e pelo IP exigido.

Graus de proteção IP e IK

IP (EN 60529): 1.ª cifra sólidos, 2.ª cifra água.

1.ª Proteção 2.ª Proteção
2 dedo 4 projeções
4 objetos de mais de 1 mm 5 jatos
5 poeiras 7 imersão temporária
6 estanque às poeiras 8 imersão contínua

IK (EN 62262), IK00 a IK10: choques mecânicos. IK07 é 2 J, IK08 é 5 J, IK09 é 10 J, IK10 é 20 J.

Regras de instalação de tubos

  1. Traçado simples, horizontal ou vertical.
  2. Curvas largas, nunca vincos.
  3. Caixas de derivação e passagem acessíveis.
  4. Estanquicidade em locais húmidos.
  5. Potência e comunicações separadas.
  6. Fixação regular e dilatação prevista à vista.
  7. Reserva para ampliações futuras.

Bloco 6 · Modos de instalação e correntes admissíveis

Corrente admissível Iz

Iz é a corrente que o cabo transporta sem aquecer demais. Depende do isolamento, da secção e do modo de instalação.

  • Isolamento PVC: 70 °C no condutor. XLPE: 90 °C.
  • Mais calor ambiente e mais cabos juntos: menos corrente admissível.
  • Dois condutores carregados (monofásico) ou três (trifásico equilibrado): tabelas diferentes.

Métodos de referência das RTIEBT (Quadro 52H): A, A2 (parede isolante), B, B2 (tubo à vista ou embebido), C (fixo na parede), D (enterrado), E/F, G (ao ar livre ou em esteira). O B1 das normas CEI é o método B das RTIEBT.

Iz0 do material de trabalho: Quadros 52-C1 e 52-C3 (coluna B); kT no Quadro 52-D1; kG no Quadro 52-E1.

Fatores de correção

Iz = Iz0 × kT × kG

  • kT: temperatura ambiente acima da de referência (30 °C no ar): menor que 1.
  • kG: agrupamento de circuitos: menor que 1.
  • Em canalizações enterradas: resistividade do solo e profundidade.

Exemplo: 4 mm², Iz0 = 32 A, kT = 0,94, kG = 0,80: fator 0,752 e Iz = 24,06 A.

Os valores lêem-se nas tabelas das RTIEBT; nos exemplos da UC são dados do enunciado.

Bloco 7 · Dimensionar a secção do condutor

Ib, In e Iz

Ib ≤ In ≤ Iz

  1. Calcular Ib.
  2. Escolher In, o primeiro valor da série igual ou superior a Ib: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 A (e 80, 100, 125 A).
  3. Identificar método, condutores carregados, kT e kG.
  4. Iz0 ≥ In ÷ (kT · kG).
  5. Primeira secção normalizada que cumpre.
  6. Verificar queda de tensão e restantes critérios.

A proteção escolhe-se primeiro; o cabo adapta-se a ela, e não o contrário.

Exemplo · placa de cozinha

Placa de 3,6 kW, 230 V, tubo B, 35 °C (kT 0,94), um circuito adicional no tubo (kG 0,80).

  1. Ib = 3600 ÷ 230 = 15,65 A; In = 20 A.
  2. k = 0,94 × 0,80 = 0,752; Iz0 ≥ 20 ÷ 0,752 = 26,6 A.
  3. 2,5 mm² (24 A) não serve; 4 mm² (32 A) serve.
  4. Iz = 32 × 0,752 = 24,06 A: 15,65 ≤ 20 ≤ 24,06.

Se se escolhesse 2,5 mm² só por Ib, Iz seria 18,05 A, abaixo de In = 20 A: cabo desprotegido.

Exemplo · motor trifásico e neutro

Motor com Ib = 8,49 A, disjuntor de 10 A, método B com 3 condutores carregados, kT = kG = 1.

  • Iz0 mínimo = 10 A; 1,5 mm² dá 15,5 A: 1,5 mm².
  • Verifica: 8,49 ≤ 10 ≤ 15,5.

Neutro e proteção:

  • Monofásico: neutro com a secção da fase.
  • Trifásico: neutro reduzido só nas condições das RTIEBT; com muita eletrónica (harmónicas) o neutro pode carregar tanto como as fases.
  • PE: capítulo da terra.

Bloco 8 · Queda de tensão

Fórmulas e limites

Circuito ΔU (V) ΔU (%)
Monofásico 2 · ρ · L · Ib · cosφ ÷ S ΔU ÷ 230 × 100
Trifásico √3 · ρ · L · Ib · cosφ ÷ S ΔU ÷ 400 × 100
  • ρ do cobre em serviço: 0,0225 Ω·mm²/m nos exemplos (cerca de 0,0172 a 20 °C).
  • O limite máximo, entre a origem e qualquer ponto de utilização, é o do Quadro 52O das RTIEBT: iluminação 3% e outros usos 5% (rede pública de BT); 6% e 8% com posto de transformação MT/BT.
  • Em secções grandes entra também a reatância do cabo.

Exemplos de queda de tensão

  • Tomadas, 2,5 mm², 25 m, 16 A: ΔU = 7,2 V = 3,13%.
  • Mesmo circuito a 45 m: 12,96 V = 5,63%; com limite de 5%, não cumpre. Com 4 mm²: 8,1 V = 3,52%.
  • Iluminação, 1,5 mm², 30 m, 5 A: 4,5 V = 1,96%.
  • Trifásico, motor 8,49 A, cosφ 0,8, 2,5 mm², 60 m: 6,35 V = 1,59%.

Secção mínima: S ≥ 2 · ρ · L · Ib · cosφ ÷ ΔUmáx. Placa de 22 m e 5%: 1,35 mm². Mas a corrente admissível pede 4 mm², e manda a maior.

Queda de tensão total

A queda soma-se ao longo da cadeia entre a origem da instalação e o ponto de utilização: circuito de distribuição, quadro parcial, circuito final.

  • Exemplo: 1,2% (circuito até ao quadro parcial) + 3,13% (circuito de tomadas) = 4,33%.
  • Compara-se com o limite do Quadro 52O: 3% iluminação, 5% outros usos, em alimentação pela rede pública de BT.
  • A entrada (da portinhola à origem) tem limite próprio de 1,5% nas instalações individuais (803.2.4.4.2) e não entra na soma.

Arranque de motores: a corrente é várias vezes Ib e agrava a queda, por isso se dá folga.

Bloco 9 · Secção de tubos

Ocupação do tubo

  1. A = π · d² ÷ 4 para cada condutor (diâmetro exterior do catálogo).
  2. Somar as áreas, incluindo neutro e proteção.
  3. Área interior do tubo com o diâmetro interior do fabricante.
  4. Verificar soma ≤ taxa de ocupação × área interior (40% como valor de trabalho nos exemplos; as RTIEBT só fixam taxa para as colunas, 20% ou 40%, e nos restantes casos vale o fabricante e o projeto).
  5. Primeiro diâmetro normalizado que cumpre: 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 mm.

Exemplos de cálculo de tubo

Cinco condutores de 2,5 mm² (d = 3,6 mm): 5 × 10,18 = 50,89 mm².

  • Tubo de 16 mm (interior 12,6 mm): 40% = 49,88 mm²: não cumpre.
  • Tubo de 20 mm (interior 16,9 mm): 40% = 89,73 mm²: cumpre.

Seis de 1,5 mm² (3,0 mm) e três de 2,5 mm²: 42,41 + 30,54 = 72,95 mm²; tubo de 20 mm.

Percurso longo, muitas curvas ou agrupamento (kG) levam a subir de tubo ou a separar circuitos.

Bloco 10 · Proteção contra sobrecargas

Condições de proteção

Sobrecarga: corrente acima de Ib num circuito são, lenta e perigosa pelo aquecimento do cabo.

Duas condições simultâneas:

  1. Ib ≤ In ≤ Iz
  2. I2 ≤ 1,45 · Iz
Aparelho I2
Disjuntor (EN 60898-1) 1,45 · In
Fusível gG (16 a 63 A) 1,6 · In

Com disjuntor, a condição 2 cumpre-se automaticamente se In ≤ Iz. Com fusível gG, tem de se verificar: In ≤ 0,906 · Iz. As RTIEBT (433.2) fixam I2 ≤ 1,45 · Iz; os fatores 1,45 e 1,6 vêm das normas de produto.

Exemplo · disjuntor ou fusível

Cabo com Iz = 27 A, carga Ib = 21 A, proteção de 25 A.

  • Condição 1: 21 ≤ 25 ≤ 27 para ambos.
  • Disjuntor: I2 = 36,25 A ≤ 39,15 A: cumpre.
  • Fusível gG: I2 = 40 A > 39,15 A: não cumpre.

Com fusível, ou se sobe a secção, ou se baixa o calibre (o gG de 20 A fica abaixo de Ib).

Colocação: no início do circuito e onde Iz diminui. As RTIEBT recomendam não colocar proteção contra sobrecargas em circuitos cujo corte inesperado cria perigo, como a excitação de máquinas rotativas (473.1.4): usa-se alarme em vez de corte.

Bloco 11 · Proteção contra curtos-circuitos

Três exigências

  1. Poder de corte do aparelho ≥ Icc máxima no ponto onde está.
  2. Disparo garantido na Icc mínima (fim do cabo mais longo).
  3. Energia limitada: I²t ≤ k² · S².

A Icc diminui ao longo do cabo: origem 4000 A (fonte 0,0575 Ω), cabo 1,5 mm² e 20 m (laço 0,60 Ω): Icc no fim = 230 ÷ 0,6575 = 350 A.

O aparelho tem de ter poder de corte para os 4000 A e disparar com os 350 A.

Icc mínima e comprimento máximo

Lmáx = 0,8 · U0 · S ÷ (2 · ρ · Im), método simplificado de trabalho, não imposto pelas RTIEBT, em que Im é o limiar magnético no pior caso. Em verificações reais, usa-se a resistividade do condutor aquecido ou a tabela do fabricante, e o resultado é menor.

Caso Im Lmáx
C10, 2,5 mm² 100 A 102,2 m
B10, 1,5 mm² 50 A 122,7 m
C10, 1,5 mm² 100 A 61,3 m

Para um cabo de 80 m em 1,5 mm², protege a curva B, e a C não. Em linhas longas: curva B, secção maior ou traçado mais curto. O diferencial não substitui isto: não vê o curto-circuito fase-neutro, só o defeito à terra.

Energia suportada pelo cabo

I²t ≤ k² · S², para curtos-circuitos até cerca de 5 s.

Condutor e isolamento k
Cobre PVC 115
Cobre XLPE 143
Alumínio PVC 76
Alumínio XLPE 94

Valores da secção 434.3.2 das RTIEBT.

Cobre PVC 2,5 mm²: k² · S² = 82 656 A²s. Com Icc = 3000 A, o corte tem de ser em menos de 9 ms.

Um aparelho com I²t = 30 000 A²s protege 2,5 mm² mas não 1,5 mm² (limite 29 756 A²s).

Bloco 12 · Disjuntores e fusíveis

O disjuntor magnetotérmico

  • Térmico (bilâmina): sobrecarga, tempo inversamente proporcional à corrente.
  • Magnético (eletroíman): curto-circuito, quase instantâneo.
Curva Disparo magnético Utilização
B 3 a 5 · In iluminação, tomadas, cabos longos
C 5 a 10 · In uso geral, motores pequenos
D 10 a 20 · In arranques fortes, transformadores

Séries de In: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 A (e 80, 100, 125 A). Poder de corte comum em habitação: 4,5, 6 e 10 kA.

Escolher curva e poder de corte

Motor, Ib = 8,49 A, In = 10 A, arranque 6 × Ib = 50,9 A.

  • Curva B (30 a 50 A): dispara no arranque.
  • Curva C (50 a 100 A): no limite, risco de disparo.
  • Curva D (100 a 200 A): serve. Melhor: disjuntor-motor.

Poder de corte: Icc máxima de 4,2 kA exige Icn ≥ 4,2 kA (4,5 kA serve, 6 kA dá folga). Com 7,5 kA, 6 kA não serve: 10 kA ou associação do fabricante.

Fusíveis

Classe Função
gG uso geral, sobrecarga e curto-circuito
aM acompanhamento de motores, só curto-circuito
aR, gR semicondutores
Critério Disjuntor Fusível
Rearme sim substitui-se
Poder de corte 4,5 a 10 kA muito elevado
Risco de calibre errado não sim

Inconvenientes: em trifásico, um fusível fundido deixa o motor em duas fases. Nunca repor com calibre superior.

Em habitação, as RTIEBT (801.5.5.1) exigem disjuntores; fusíveis só para alimentar outros quadros ou um único aparelho de potência elevada, e na sinalização e medição.

Bloco 13 · Proteção de pessoas

Contactos diretos e indiretos

  • Direto: toca-se numa parte ativa.
  • Indireto: toca-se numa massa que ficou sob tensão por defeito de isolamento.
Direto (proteção básica) Indireto (em caso de defeito)
Isolamento das partes ativas Ligação à terra e corte automático
Invólucros e barreiras Classe II (duplo isolamento)
Obstáculos, afastamento Separação elétrica
Diferencial ≤ 30 mA (complementar) Ligações equipotenciais
MBTS / MBTP (50 V CA)

O diferencial de 30 mA complementa, nunca substitui as outras medidas.

Corte automático e tensão de contacto

  • UL = 50 V em CA como valor corrente; mais baixo em locais de risco acrescido.
  • Tempo máximo de corte em TN, a 230 V: 0,4 s (Quadro 41A) nos circuitos terminais com aparelhos portáteis ou tomadas, e até 5 s nos circuitos de distribuição (413.1.3.5).
  • Em TT não há quadro de tempos: verifica-se RA · Ia ≤ UL, de preferência com diferencial (413.1.4).
  • Tensão de contacto: U = RA × I.

Exemplo: 8 A com RA = 12 Ω: 96 V, perigoso. Com RA = 5 Ω: 40 V, abaixo de 50 V.

Locais com banheira ou duche, piscinas e agrícolas: regras especiais da parte 7 das RTIEBT.

Bloco 14 · Regimes de neutro

TT, TN e IT

Letra Significado
T (1.ª) / I (1.ª) neutro da fonte à terra / isolado
T (2.ª) / N (2.ª) massas à terra local / ligadas ao neutro
S / C neutro e PE separados / comuns (PEN)
Regime Característica
TT terra local própria; corrente de defeito limitada; protege-se com diferencial
TN-S defeito tipo curto-circuito; disjuntores
TN-C-S PEN que se separa; nunca voltar a juntar N e PE
IT primeiro defeito sinalizado; segundo dispara

Em Portugal, a rede pública de BT alimenta as instalações em TT.

Condições de proteção por regime

  • TT: RA · Ia ≤ UL (com diferencial, Ia = IΔn).
  • TN: Zs · Ia ≤ U0 (U0 = 230 V).
  • IT: sinalização do 1.º defeito, condições de TN ou TT no 2.º.
IΔn RA máxima (UL = 50 V)
30 mA 1666,7 Ω
300 mA 166,7 Ω
500 mA 100 Ω

Em habitação (RTIEBT 801.5.6.1): resistência global de terra inferior a 100 Ω com disjuntor de entrada com função diferencial; se não for possível, diferenciais adequados à terra efetiva, tendo em conta as variações sazonais.

TN com C16: Ia = 160 A, Zs ≤ 1,4375 Ω; com Zs = 1,2 Ω cumpre, com 1,6 Ω não.

Bloco 15 · Ligações à terra

Instalação de terra

Elemento Função
Elétrodo de terra piquete, fita, anel ou armaduras
Condutor de terra liga ao terminal principal
Terminal principal converge terra, PE e equipotenciais
Condutor PE liga as massas
Equipotencial principal canalizações metálicas que entram
Equipotencial suplementar massas simultaneamente acessíveis

Piquete: RA ≈ ρ ÷ L. Solo 100 Ω·m, 2 m: 50 Ω. Solo 400 Ω·m, 3 m: 133 Ω, dois piquetes: 66,7 Ω.

O valor final mede-se com telurómetro.

Secção do condutor de proteção

Fase S (mm²) PE (cobre)
S ≤ 16 S
16 < S ≤ 35 16
S > 35 S ÷ 2

Ou por cálculo: S_PE ≥ √(I²t) ÷ k. Com I²t = 900 000 A²s e k = 115: 8,25 mm², logo 10 mm².

  • O PE nunca se interrompe com fusíveis ou aparelhos de corte.
  • Ligações com terminais adequados, bem apertadas.
  • Barra de terra acessível e identificada em cada quadro.

Bloco 16 · Diferenciais e correntes de fuga

Princípio e tipos

O toroide envolve fase e neutro; se a soma das correntes deixa de ser zero, o aparelho dispara.

IΔn 10, 30, 100, 300, 500 mA
Tempo instantâneo ou seletivo (S)
Tipo Deteta Uso
AC alternadas sinusoidais cargas simples
A AC e pulsantes uso corrente em habitação
F A, com mais imunidade variadores monofásicos
B também contínuas lisas variadores trifásicos, carregadores, fotovoltaico

O diferencial não protege contra sobrecarga nem curto-circuito: associa-se a disjuntor (ou usa-se disjuntor diferencial).

Cálculo de correntes de fuga

Fuga normal total ≤ IΔn ÷ 3 (regra prática).

Escritório: 6 postos × 2 mA = 12 mA; limite 30 ÷ 3 = 10 mA: 12 > 10, risco de disparos. Dividir em dois circuitos: 6 mA cada.

Seletividade: geral tipo S com IΔn pelo menos 3 vezes o de jusante. 300 mA e 30 mA: razão 10, seletivo. 30 mA com 30 mA: não há.

In do diferencial ≥ soma das correntes dos circuitos protegidos (com simultaneidade); botão de teste usado periodicamente.

Bloco 17 · Proteção das instalações

Sobretensões e seletividade

Sobretensões: atmosféricas, de manobra, temporárias. Descarregadores (SPD) tipo 1, 2 e 3, com ligações curtas.

Subtensão e falta de fase em motores trifásicos: relés de controlo.

Seletividade: dispara só o aparelho mais próximo do defeito.

Tipo Princípio
Amperimétrica limiares muito distintos
Cronométrica montante retardado
Energética / filiação garantida pelo fabricante em ensaio

Exemplo: C10 e C32 em série. Defeito de 120 A: o C10 abre (limiar máximo 100 A) e o C32 fica fechado (limiar mínimo 160 A). Com 300 A podem abrir ambos: seletividade parcial.

Bloco 18 · Divisão de circuitos

Porquê e como dividir

Porque: segurança, secção compatível, menor queda de tensão, manutenção e cargas especiais.

Circuito Proteção Cabo (Cu)
Iluminação 10 A 1,5 mm²
Tomadas gerais 16 A 2,5 mm²
Placa 20 a 32 A, conforme a potência 4 mm² no mínimo
Forno, máquinas 16 A 2,5 mm² no mínimo
Termoacumulador 10 a 16 A 2,5 mm² no mínimo
Veículo elétrico à medida do equipamento à medida (secção 722)

Secções mínimas em habitação: RTIEBT, secção 801.5.8.

  • Em habitação, no máximo oito pontos de utilização por circuito (801.5.3).
  • Não misturar iluminação e tomadas.
  • Separar por piso ou zona.

Diferenciais, fases e quadro

  • Vários diferenciais de 30 mA, por zona ou função: um disparo não apaga a casa.
  • Trifásico: repartir as cargas por L1, L2 e L3. Seis circuitos de 10, 8, 6, 12, 4 e 10 A: L1 = 16 A, L2 = 16 A, L3 = 18 A.
  • Quadro com reserva, etiquetas iguais ao esquema, barras de terra e neutro acessíveis, IP adequado ao local.
  • Aparelho geral de corte facilmente acessível.

Bloco 19 · Dimensionamento integrado

Moradia de 6,9 kVA em TT

Oito circuitos, cabos PVC em tubo (método B), limites 3% e 5% (Quadro 52O). C5 e C6 partilham o tubo no troço da cozinha a 35 °C (kT 0,94 para os dois).

Circuito Ib (A) In Secção Iz (A) ΔU (%)
C1 Luz piso 0 2,61 B10 1,5 14,00 0,61
C2 Luz piso 1 2,17 B10 1,5 14,00 0,62
C3 Tomadas 0 10,00 C16 2,5 19,20 2,19
C4 Tomadas 1 10,00 C16 2,5 19,20 1,88
C5 Placa 15,65 C20 4 24,06 1,15
C6 Forno 9,57 C16 2,5 18,05 0,90
C7 Máquina 8,70 C16 2,5 19,20 0,95
C8 Termoacumulador 6,52 C10 2,5 19,20 0,51

Potência instalada 15 000 W; contratada 6,9 kVA: simultaneidade 0,46. A moradia tem seis compartimentos: 6,9 kVA é o mínimo para dois a seis compartimentos (801.5.2.2); acima de seis, 10,35 kVA. Termoacumulador: mínimo de 2,5 mm² (801.5.8).

Quadro final

  • Disjuntor geral 30 A (6,9 kVA ÷ 230 V), 2P.
  • DR1 40 A, 30 mA, tipo A: C1, C2, C3, C4, C8 (soma 31,3 A).
  • DR2 40 A, 30 mA, tipo A: C5, C6, C7 (soma 33,9 A).
  • Tubos, por pares (C1+C2, C3+C4, C5+C6, C7+C8): C1 e C2 em 16 mm (42,41 mm² de condutores); C3 e C4, e C7 e C8, em 20 mm (61,07 mm²).
  • Terra de 50 Ω: cumpre RA · IΔn ≤ 50 V e os 100 Ω de 801.5.6.1.
  • PE da mesma secção que a fase.

Uma avaria na cozinha não apaga a casa, e vice-versa.

Unifilar do quadro

Rede 230 V, 6,9 kVA
  │
  [ Disjuntor geral 30 A, 2P ]
  │
  ├── [ DR1  40 A · 30 mA · tipo A ]
  │     ├── B10 ── C1  Luz piso 0 ········ 3G1,5
  │     ├── B10 ── C2  Luz piso 1 ········ 3G1,5
  │     ├── C16 ── C3  Tomadas piso 0 ···· 3G2,5
  │     ├── C16 ── C4  Tomadas piso 1 ···· 3G2,5
  │     └── C10 ── C8  Termoacumulador ··· 3G2,5
  │
  └── [ DR2  40 A · 30 mA · tipo A ]
        ├── C20 ── C5  Placa ············· 3G4
        ├── C16 ── C6  Forno ············· 3G2,5
        └── C16 ── C7  Máquina de roupa ·· 3G2,5

Lê-se da origem para a carga. 3G2,5 = três condutores de 2,5 mm².

Bloco 20 · Verificação, segurança e boas práticas

Verificar e executar com segurança

Verificações antes de colocar em serviço:

  • Inspeção visual e continuidade dos condutores de proteção.
  • Resistência de isolamento: primeiro seccionar e confirmar a ausência de tensão, aparelhos desligados; ensaio a 500 V CC, mínimo de 0,5 MΩ em circuitos até 500 V (Quadro 61A das RTIEBT).
  • Resistência de terra e, em TN, impedância do laço.
  • Ensaio dos diferenciais (botão de teste e aparelho de ensaio).

Cinco regras de segurança (EN 50110): seccionar; impedir religação; verificar ausência de tensão; ligar à terra e em curto-circuito; proteger contra elementos em tensão na vizinhança.

A Lei n.º 14/2015 exige habilitação: nunca assinar nem executar o que excede a competência.

Bloco 21 · Síntese e boas práticas

Do cálculo à instalação

Ib -> In -> Iz -> secção -> queda de tensão -> curto-circuito -> pessoas -> diferencial -> tubo -> quadro
  • Ib ≤ In ≤ Iz e I2 ≤ 1,45 · Iz (fusível gG: 1,6 · In).
  • Poder de corte ≥ Icc máxima; disparo na Icc mínima; I²t ≤ k² · S².
  • TT: RA · IΔn ≤ UL. TN: Zs · Ia ≤ U0.
  • Rigor, autonomia e respeito pelas normas são atitudes avaliadas.

Boas práticas finais

  • Documentar todos os pressupostos.
  • Sempre a secção normalizada seguinte.
  • Deixar reserva no quadro e nos tubos.
  • Rever tudo se um dado mudar na obra.
  • Folha de cálculo para repetir, conferência à mão de um circuito por quadro.
  • Usar sempre a versão em vigor das RTIEBT e os dados do fabricante.

Recapitulando

  • Ib, In, Iz e os fatores kT e kG decidem a secção; a queda de tensão pode obrigar a subir.
  • Sobrecarga, curto-circuito e fuga têm condições próprias: I2, poder de corte, I²t, IΔn.
  • Disjuntores, fusíveis e diferenciais escolhem-se por curva, calibre, poder de corte e tipo.
  • Regime de neutro e terra determinam como se protegem as pessoas: em TT, RA · IΔn ≤ UL.
  • Dividir circuitos por utilização e por diferenciais mantém a instalação segura e fácil de manter.

Próximo: fichas e mini-projeto, dimensionar circuitos e quadros reais.

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: dimensionar é decidir com números, não por hábito - erro comum: pensar que "se aguenta, está bem" - exemplo: um cabo curto de secção que aquece em silêncio durante anos

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: os valores tabelados lêem-se sempre na versão em vigor das RTIEBT ou no catálogo do fabricante - pergunta: quem pode assinar um projeto ou executar uma instalação? - analogia: o regulamento é o código da estrada das instalações

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: este fluxo é o fio condutor de toda a UC - erro comum: parar no passo 4 e esquecer queda de tensão e curto-circuito - exemplo: cabo que passa por corrente mas falha na queda de tensão

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o símbolo diz o que é, a legenda diz como é - erro comum: omitir a curva ou o calibre do disjuntor no esquema - exemplo: Q2 disjuntor C16 1P+N 6 kA

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o unifilar é o desenho do quadro - erro comum: deixar o esquema desatualizado depois de alterar a obra - exemplo: ler Q5 diferencial 40 A 30 mA tipo A e Q6 B10 a jusante

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: Ib parte da carga, não do cabo - erro comum: usar a potência útil do motor sem dividir pelo rendimento - exemplo: 3,45 kVA dá 15 A

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: a simultaneidade aplica-se ao quadro, nunca ao circuito final - pergunta: porque é que o aparelho geral não é a soma das potências todas? - exemplo: a casa nunca liga placa, forno, máquina e termoacumulador no máximo ao mesmo tempo

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: cada letra do código diz uma característica - erro comum: usar cabo flexível em instalação fixa sem proteção - exemplo: ler H07RN-F 3G1,5

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: não existe cabo de 3 mm² nem de 8 mm² - erro comum: arredondar para baixo - exemplo: 26,6 A tabelados leva a 4 mm², não a 3

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: a maioria dos aquecimentos nasce numa ligação, não no cabo - erro comum: ligar condutor flexível sem ponteira - exemplo: borne frouxo que escurece o isolamento

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o tubo permite enfiar e substituir cabos sem partir paredes - erro comum: tubo justo, sem reserva - exemplo: percurso embutido em tubo flexível e garagem húmida em tubo rígido estanque

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: IP e IK escolhem-se pelo local - erro comum: caixa IP20 num exterior - exemplo: caixa estanque IP55 numa garagem

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: muitas curvas e tubo cheio danificam o isolamento na enfiagem - erro comum: misturar energia e comunicações no mesmo tubo - exemplo: caixa intermédia num troço longo

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o cabo arrefece melhor ao ar livre do que numa parede - erro comum: escolher o método mais favorável sem verificar - exemplo: o mesmo 2,5 mm² suporta mais corrente em esteira do que em isolante

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: ignorar os fatores é o erro mais caro do dimensionamento - erro comum: aplicar só um dos fatores - exemplo: cabo de 32 A tabelados que só transporta 24 A

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o cabo é escolhido para a proteção, não para a carga - erro comum: escolher o cabo por Ib e a proteção depois - exemplo: placa de 3,6 kW

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: 2,5 mm² parecia bastar até aplicar os fatores - pergunta: o que acontece ao cabo de 2,5 mm² com disjuntor de 20 A? - analogia: um cinto que aperta menos a cada quilo que se ganha

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o trifásico equilibrado usa a tabela de 3 condutores carregados - erro comum: contar o neutro como carregado, ou ignorá-lo com cargas não lineares - exemplo: escritório com muitos computadores

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: a queda de tensão é independente da proteção - erro comum: esquecer o fator 2 do retorno no monofásico - exemplo: lâmpadas que perdem luz e motores que arrancam mal

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: em cabos longos a queda de tensão decide a secção - erro comum: comparar volts com percentagem - exemplo: cabo para a garagem ao fundo do jardim

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o limite é entre a origem e o ponto de utilização - erro comum: verificar só o circuito final - exemplo: 4,33% somados

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o tubo não se enche ao limite - erro comum: esquecer PE e neutro na soma - exemplo: tubo justo que rasga o isolamento na enfiagem

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: por vezes é mais barato separar circuitos do que subir todas as secções - erro comum: tubo de 16 mm por falta de 1 mm² - exemplo: percurso com três curvas

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o fusível exige mais folga no cabo - erro comum: usar 1,45 · In para fusíveis - exemplo: Iz = 27 A, In = 25 A

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o mesmo cabo serve para um aparelho e não para outro - erro comum: trocar o calibre por um maior quando dispara - analogia: o fusível é um disjuntor mais lento a reagir

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: duas correntes diferentes, dois requisitos diferentes - erro comum: verificar só a Icc na origem - exemplo: cabo longo da bomba no fundo do terreno

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: curva B alcança mais longe - erro comum: trocar B por C por causa de disparos sem reverificar o comprimento - exemplo: cabo de 80 m

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o disjuntor limitador atua em milésimos de segundo - erro comum: ignorar a I²t do aparelho dada pelo fabricante - exemplo: 1500 A em 5 ms dá 11 250 A²s

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: a curva escolhe-se contra disparos intempestivos e para alcançar o fim da linha - erro comum: subir o calibre em vez de rever a curva - exemplo: motor com arranque de 6 × Ib

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: poder de corte é do ponto de instalação, não da casa toda - erro comum: disjuntor de 4,5 kA na entrada de um posto com Icc elevada - exemplo: 7,5 kA

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o fusível limita muito a energia - erro comum: substituir por fio ou por calibre maior - exemplo: fusíveis a montante de disjuntores de menor poder de corte

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: a fibrilhação ventricular é a causa de morte mais frequente - erro comum: trocar direto por indireto - exemplo: tocar na carcaça de uma máquina de lavar com defeito

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o corpo molhado perde muita resistência - erro comum: ignorar a resistência de terra - exemplo: casa de banho com ligação equipotencial suplementar

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: em TT cada instalação tem a sua terra - erro comum: pensar que o neutro da rede serve de terra de proteção - exemplo: ligar a moradia à rede pública

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: quanto mais sensível o diferencial, mais fácil cumprir em TT - erro comum: usar a fórmula de TN em TT - exemplo: terra de 85 Ω com diferencial de 300 mA

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o terminal principal permite abrir e medir - erro comum: usar a canalização de água como elétrodo - exemplo: dois piquetes afastados pelo menos o seu comprimento

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o PE é o condutor que salva vidas - erro comum: cortar o PE para "evitar disparos" - exemplo: fase de 25 mm² leva PE de 16 mm²

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o diferencial mede a fuga, não a carga - erro comum: pensar que protege o cabo - exemplo: uma fuga de 30 mA através de uma pessoa

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: as fugas pequenas somam-se - erro comum: um diferencial para a casa toda - exemplo: computadores de um escritório

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: coordenar é decidir quem dispara primeiro - erro comum: supor seletividade total entre calibres próximos - exemplo: tabelas de seletividade do fabricante

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: uma sobrecarga de tomadas não deve apagar as luzes - erro comum: placa e forno na tomada geral - exemplo: moradia de dois pisos

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o equilíbrio de fases protege o neutro - erro comum: quadro cheio, sem reserva - exemplo: 24 A numa fase e 10 A noutra

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: todos cumprem Ib ≤ In ≤ Iz e a queda de tensão - erro comum: não verificar o disparo no fim da linha - exemplo: C3, 28 m, abaixo do Lmáx de 63,9 m

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o projeto é a soma coerente de todos os critérios - erro comum: dimensionar cada circuito isolado do quadro - exemplo: dois diferenciais por zona

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: a ordem geral, diferencial, disjuntor, cabo - tarefa: redesenhar com os símbolos do bloco 2 - erro comum: esquecer a designação e a secção em cada circuito

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: sem verificação o projeto não está concluído - erro comum: confiar que "estava desligado" sem medir - exemplo: detetor de tensão testado antes e depois

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: o fluxo completo é o fio condutor - erro comum: tratar cada critério isoladamente - exemplo: refazer o fluxo com um circuito trazido pela turma

NOTAS DO PROFESSOR - enfatizar: estas práticas resumem os 21 blocos - erro comum: confiar na folha de cálculo sem a conferir - analogia: um piloto confirma a lista antes de cada voo, mesmo conhecendo o avião