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Guias e Dicas
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eletricos eletronicos, Notas de estudo de Eletrônica

Eletricidade

Tipologia: Notas de estudo

2012

Compartilhado em 01/08/2012

Magnetismo-Humano-1
Magnetismo-Humano-1 🇧🇷

4.7

(7)

11 documentos

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Baixe eletricos eletronicos e outras Notas de estudo em PDF para Eletrônica, somente na Docsity! pro uncionário Curso Técnico de Formação para Equipamentos elétricos e eletrônicos Brasília — 2007 Governo Federal Presidente da República Luiz Inácio Lula da Silva Ministro da Educação Fernando Haddad Secretário-Executivo José Henrique Paim Fernandes Secretário de Educação Básica Maria do Pilar Lacerda Almeida e Silva Diretor do Departamento de Articulação e Desenvolvimento dos Sistemas de Ensino Horácio Francisco dos Reis Filho Coordenadora Geral do Programa Nacional de Valorização dos Trabalhadores em Educação Sirlene Alves dos Santos Pacheco Coordenação Técnica do Profuncionário Eva Socorro da Silva Nádia Mara Silva Leitão Apoio Técnico Adriana Lopes Cardozo Universidade de Brasília – UnB Reitor Timothy Martin Muholland Vice-Reitor Edgar Nobuo Mamiya Coordenação Pedagógica do Profuncionário Bernardo Kipnis – Cead/FE/UnB Dante Diniz Bessa – Cead/UNB Francisco das Chagas Firmino do Nascimento – SEE-DF João Antônio Cabral de Monlevade – FE/UnB Maria Abádia da Silva – FE/UnB Tânia Mara Piccinini Soares – MEC Centro de Educação a Distância – Cead/UnB Diretor interino – Sylvio Quezado Coordenação Executiva – Jonilto Costa Sousa Coordenação Pedagógica – Maria de Fátima Bruno de Faria Unidade de Pedagogia Gestão da Unidade Pedagógica – Leandro Santos Designer Educacional – Ezequiel Neves Gestão da Unidade Produção – Leandro Santos Revisão – Danúzia Maria Queiroz Cruz Gama Designer gráfico – Raimunda Dias Ilustração – Nestablo Ramos Neto Unidade de Apoio Acadêmico e Logístico Gestão da Unidade – Silvânia Nogueira de Souza Gestora Operacional – Diva Peres Gomes Portela Apresentação Você, funcionário de escola pública, com este módulo, dará continuidade ao Profuncionário, curso profissional de nível médio a distância que vai habilitá-lo a exercer, como técnico, uma das profissões não docentes da educação escolar básica. A eficiência da escola em que você trabalha é dada por todo um con- junto de soluções que tem por objetivo otimizar o uso do espaço, tornan- do este local um ambiente agradável, limpo, em perfeito funcionamento. Afinal, você, seus colegas educadores e os estudantes passam boa parte do dia na escola. Medidas que tenham como objetivo reduzir, ao máximo, o cus- to operacional da escola, incluindo o consumo energético de água e luz e a cor- reta manutenção e conservação dos equipamentos são de grande importância. E você poderá colaborar com isso! Objetivo Este módulo tem como um de seus objetivos ampliar seus conhecimentos sobre o fornecimento da energia elétrica, desde sua geração até o destino final. Iremos abordar a importância da boa iluminação dos ambientes e conhecer os diversos tipos de lâmpadas, bem como os demais equipamentos e acessórios elétricos que contribuem para que a energia elétrica chegue até a escola, nas tomadas e/ou nas lâmpadas. Este módulo também tem como objetivo entender um projeto elétrico, desde sua concepção, oferecendo conhecimentos que permitam que você faça o correto uso e manutenção da sua escola. Ementa Eletricidade como fonte de energia. Fundamentos teóricos e aplicações na escola. Iluminação de ambientes externos e internos ao prédio escolar. Equipamentos e gasto de energia: estrutura e funcionamento. Ventilação e condicionamento artifi- ciais do ar. Instalações elétricas. Manutenção e reparo de instalações e equipamen- tos. Aparelhos eletrônicos: manuseio, manutenção e reparos. Progresso científico e impacto ambiental da produção de energia. Mensagem da autora Meu nome é Chenia Rocha Figueiredo, filha de Zara e Ma- rio, pais maravilhosos que me ensinaram com amor o va- lor do trabalho e da vida. Sou casada com o Leonardo e mãe de uma criança muito alegre, o Guto. Nasci em Mogi- Mirim e me mudei para Goiânia aos 4 anos, onde passei bons anos da minha vida, até a conclusão do meu curso superior em Engenharia Civil, na Universidade Federal de Goiás. Durante minha graduação, tive várias oportunida- des de conhecer o mercado profissional por meio das em- presas onde fiz estágio. Mudei para Brasília em 1996 para fazer um curso de mestrado na Universidade de Brasília (UnB) e moro na cidade desde então. Concluí o doutorado em 2004 também na Universidade de Brasília. Nesses últi- mos dez anos, trabalhei em vários locais como engenhei- ra e professora, locais especiais que muito me ensinaram como profissional e ser humano, permitindo que em 2002 eu me tornasse professora da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo (FAU) da UnB, onde trabalho atualmente. Devo muito a cada oportunidade profissional que tive e a cada pessoa que teve um tempinho para me ensinar. Dou aulas na Graduação e na Pós-Graduação do curso de Arquitetura e Urbanismo, na área de tecnologia, em disciplinas como: instalações, patologia e manutenção das edificações, siste- mas construtivos, planejamento e orçamento de obras. É com grande satisfação que escrevo este Módulo e espe- ro que ele possa ser de grande utilidade para a sua quali- ficação como cidadão, educador e gestor. Acredito que o conhecimento e o discernimento obtidos por meio do tra- balho e do aprendizado são os grandes triunfos da vida e para conquistarmos isso precisamos de dedicação, sendo assim, espero poder ajudá-lo nesse processo especial de formação profissional e de cidadania que você se dispôs a seguir. Sempre temos algo novo a aprender e isso é mui- to importante, pois nos estimula para a vida, para nosso engrandecimento pessoal e para que possamos também transmiti-lo ao próximo, como educador. Devemos sempre procurar ler, praticar e aprender. Insisto nestes argumen- tos, pois sei que não há como ensinar a quem não está interessado em aprender. Portanto, o sucesso desse curso depende também de você, do seu empenho. “O caminho se faz ao caminhar”. Sucesso neste novo desafio! Chenia Rocha Figueiredo , Eletricidade como fonte de energia U N iD A D E 1 – E le tr ic id ad e co m o fo nt e d e en er gi a 12 1.1 introdução A energia, nas suas diversas formas, é indispensável à sobre- vivência da espécie humana. A energia dos braços para segu- rar e levantar coisas; a energia das pernas para se locomover. Mais do que sobreviver, o homem procurou sempre evoluir, descobrindo fontes e maneiras alternativas de se adaptar ao ambiente em que vive e de atender às suas necessidades. Dessa forma, a exaustão, a escassez ou a inconveniência de um recurso tendem a ser compensadas pelo surgimento de outro. Um dia inventou a alavanca para deslocar uma pedra, outro dia a roldana e a corda para puxar água de um poço. Como suprimento energético, a eletricidade tornou-se uma das formas mais versáteis e convenientes de energia, passan- do a ser um recurso indispensável e estratégico para o desen- volvimento socioeconômico de muitos países e regiões. Atualmente, é enorme e crescente a influência que a energia elétrica exerce em todos os setores da atividade humana. So- mos, a cada dia, mais dependentes desta energia, no lar, na escola, no trabalho, nos locais de lazer, de compras, enfim, em toda parte. Os avanços tecnológicos na geração, na transmissão e no uso final de energia elétrica permitem que ela chegue aos mais diversos lugares do planeta, transformando regiões desocu- padas ou pouco desenvolvidas em pólos industriais e grandes centros urbanos. Apesar de os avanços tecnológicos e benefícios proporcio- nados pela energia elétrica, cerca de um terço da população mundial ainda não tem acesso a esse recurso; dos dois terços restantes, uma parcela considerável é atendida de forma mui- to precária. No Brasil, a situação é menos crítica, mas ainda muito preo- cupante. Apesar da grande extensão territorial do país e da abundância de recursos energéticos, há uma grande diversi- dade regional e uma forte concentração de pessoas e ativi- dades econômicas em regiões com problemas de suprimen- to energético. Como revelado no último censo demográfico, mais de 80% da população brasileira vive na zona urbana. A grande maioria desse contingente está na periferia dos gran- des centros urbanos, onde as condições de infra-estrutura são deficitárias. Os que vivem em zonas rurais afastadas estiveram privados de redes de distribuição de eletricidade e tinham de Censo demográfico é o conjunto de dados estatísticos sobre a população de um país. No Brasil, os censos demográficos são realizado de 10 em 10 anos e o Instituto Brasileiro de Geografia e e Estatística (IBGE) é, por lei, o órgão responsável pela sua realização. 15 i M P O R T A N T E U N iD A D E 1 – E le tr ic id ad e co m o fo nt e d e en er gi a mundial e possui tecnologias de aproveitamento devidamen- te consolidadas. Atualmente, é a principal fonte geradora de energia elétrica para diversos países e responde por cerca de 17% de toda a eletricidade gerada no mundo. A contribuição da energia hidráulica na matriz energética na- cional, segundo o Balanço Energético Nacional (2003), é da ordem de 14%, participando com quase 83% de toda a ener- gia elétrica gerada no país. Apesar da tendência de aumento de outras fontes de energia como eólica, solar, bem como os bicombustíveis, por causa das restrições socioeconômicas e ambientais de projetos hidrelétricos e dos avanços tecnoló- gicos no aproveitamento de fontes não convencionais, tudo indica que a energia hidráulica continuará sendo, por muitos anos, a principal fonte geradora de energia elétrica do Brasil. Embora os maiores potenciais remanescentes estejam localizados em regiões com fortes restrições ambientais e distantes dos principais centros consumidores, estima-se que, nos próximos anos, pelo menos 50% da necessidade de expansão da capacidade de geração seja de origem hídrica. As termelétricas nacionais utilizam diversos combustíveis. Es- ses podem ser fósseis, como o petróleo e o carvão mineral; não fósseis, como a madeira e o bagaço de cana-de-açúcar ou nucleares, como o urânio enriquecido. No Brasil, menos de 1% da energia elétrica vem de fontes nucleares e, aproximadamente, 8% têm origem térmica. No mundo, menos de 20% da energia gerada tem origem hidráu- lica e quase 80% têm origem térmica, distribuída em 17% de origem nuclear, 63% térmica e menos de 1% geotérmica, como por exemplo, o vapor e a água quente provenientes do interior da Terra. As usinas hidrelétricas são construídas nos espaços onde me- lhor se podem aproveitar as afluências e os desníveis dos rios, geralmente situados em locais distantes dos centros consumi- dores. Assim, foi necessário desenvolver no país um extenso sistema de transmissão de energia. Essa distância geográfica, associada à grande extensão terri- torial e às variações climáticas e hidrológicas do país, tende a ocasionar o excesso ou a escassez de produção hidrelétrica em determinadas regiões e determinados períodos do ano. U N iD A D E 1 – E le tr ic id ad e co m o fo nt e d e en er gi a 16 Desde meados da década de 1970, a maior parte do sistema eletroenergético brasileiro é operado de forma coordenada, viabilizando a troca de energia entre as regiões, oferecendo menores custos e maior eficiência. 1.2.2 Transmissão de energia elétrica A transmissão é o transporte da energia elétrica gerada até os centros consumidores. Tradicionalmente, o sistema de tras- missão é dividido em redes de transmissão e subtransmis- são. A rede primária é responsável pela transmissão de grandes “blocos” de energia, visando ao suprimento de grandes cen- tros consumidores e a alimentação de eventuais consumidores de grande porte. A rede secundária, denominada de subtrans- missão, é basicamente uma extensão da transmissão, objeti- vando o atendimento a pequenas cidades e consumidores in- dustriais de grande porte. A subtransmissão faz a realocação dos grandes blocos de energia, recebidos de subestações de transmissão, entre as subestações de distribuição. 1.2.3 Distribuição de energia elétrica A distribuição de energia elétrica corresponde a uma parte do sistema elétrico nos centros de utilização (cidades, bairros, indústrias). A distribuição começa na subestação abaixadora, onde a tensão da linha de transmissão é baixada para valores padronizados nas redes de distribuição primária. A parte final de um sistema elétrico é a subestação abaixadora para a baixa-tensão, ou seja, a tensão de uti- lização. No Brasil há cidades onde a tensão é de 220 V (Brasília, por exemplo) e outras 110 V (Rio de Janeiro e São Paulo, por exemplo). Mais à frente você irá aprender sobre V (volts) e sobre a tensão de utilização. As redes de distribuição, nos centros urbanos ou rurais, po- dem ser aéreas ou subterrâneas. Nas redes aéreas, os trans- formadores podem ser montados em postes ou em subesta- ções abrigadas; e nas redes subterrâneas os transformadores deverão ser montados em câmaras subterrâneas. 17 i M P O R T A N T E U N iD A D E 1 – E le tr ic id ad e co m o fo nt e d e en er gi a A entrada de energia dos consumidores finais é denominada de ramal de entrada. As redes de distribuição primária e se- cundária são, normalmente, trifásicas. As ligações aos con- sumidores podem ser monofásicas, bifásicas ou trifásicas, de acordo com a carga de projeto definida pela demanda do mesmo. Na Unidade 5, você aprenderá a diferença entre as liga- ções monofásicas, bifásicas e trifásicas. A maior parte do serviço de distribuição de energia brasilei- ro é feita por empresas concessionárias. Como exemplo, em Brasília, a empresa concessionária é a Companhia Energéti- ca de Brasília (CEB). Existem também as permissionárias e as autorizadas, que são cooperativas de eletrificação rural, que atuam em mais de 1.400 municípios brasileiros. As empresas concessionárias, na maioria dos estados brasilei- ros, principalmente nas Regiões Norte e Nordeste, possuem, como área de concessão de distribuição, os limites geográ- ficos estaduais; em outros, principalmente em São Paulo e no Rio Grande do Sul, existem concessionárias com áreas de abrangência menores. Há, também, áreas de concessão des- contínuas, que ultrapassam os limites geográficos do estado- sede da concessionária. São elaborados contratos de concessão com as empresas prestadoras dos serviços de distribuição de energia em que fi- cam estabelecidas regras a respeito da tarifa, da regularidade, da continuidade, da segurança, da atualidade e da qualidade dos serviços e do atendimento prestado aos consumidores e aos usuários. 1) Descubra qual a fonte de produção de ener- gia elétrica da sua cidade e, se possível, faça uma visita ao local. 2) Procure saber qual a tensão elétrica da sua cidade e qual a empresa concessionária ou permissionária res- ponsável pela distribuição da energia? U N iD A D E 2 – D as te o ri as d a fís ic a às a p lic aç õ es n o c o tid ia no d a es co la 20 2.1 Noções básicas dos fundamentos da eletricidade Geralmente, despertamos com o toque do despertador de um rádio relógio ou de um celular. Levantamos, acendemos a luz. Tomamos um banho quente, quase sempre em chuveiro elé- trico. Preparamos um lanche com o auxílio de uma torradeira. Alguma coisa nos ajuda no dia-a-dia, desde a hora em que acordamos: a eletricidade. Você já imaginou o mundo sem eletricidade? Não existiria nenhum dos equipamentos que precisamos no dia-a-dia. Nem o rádio, nem a televisão ou as máqui- nas comandadas por computadores e robôs. Para imagi- narmos o mundo sem eletricidade, temos de regredir mais de cem anos. Foi em 1875 que os primeiros geradores de eletricidade, os dínamos, foram aperfeiçoados para se tornarem fontes de suprimento, fornecendo eletricidade para as lâmpadas de uma estação na França. Mas o que é eletricidade? 2.2 Eletricidade Eletricidade é a manifestação de uma forma de energia asso- ciada a cargas elétricas paradas ou em movimento. Os deten- tores das cargas elétricas são os elétrons, partículas minúscu- las que giram em volta do núcleo dos átomos que formam as substâncias. A figura a seguir representa um átomo de hidro- gênio, um dos elementos químicos mais simples da natureza. Na Grécia antiga, já se conhecia a propriedade do âmbar de atrair partículas de pó ao ser esfregado em outro material. O âmbar é uma resina fóssil amarela, semitransparente e que- bradiça, que na língua grega é chamado de elektron. Talvez tenha saído daí o nome da eletricidade. U N iD A D E 2 – D as te o ri as d a fís ic a às a p lic aç õ es n o c o tid ia no d a es co la 21 i M P O R T A N T EOcorre que certos materiais perdem cargas elétricas (elétrons) quando atritados com outros ou, dependendo do material atri- tado, ganham cargas elétricas ao invés de perdê-las. Quando ganham, dizemos que ficam carregados negativamente, pois convencionou-se dizer que os elétrons possuem cargas negativas. Quando perdem elétrons, ficam carregados positivamente. Estando eletricamente carregado, o material é capaz de atrair corpos eletricamente neutros e cargas com sinais opostos. Este fato pode ser verificado facilmente. Por exemplo, um pente depois de ser atritado várias vezes contra o cabelo atrai pedaços pequenos de papel picado. Esta forma de eletricidade chama-se eletrostática. 2.3 Tensão, corrente e resistência elétrica Em 1800, o italiano Alessandro Volta inventou a pilha elétrica. Ele observou que dois metais diferentes, em contato com as pernas de uma rã morta, fizeram a perna da rã se movimentar. Concluiu então, acertadamente, que o movimento da perna da rã se devia à passagem de elétrons, a que ele denominou corrente elétrica. Mais tarde, Volta descobriu que os elétrons se movimentavam de um metal para outro, através da perna da rã, impulsiona- dos por uma diferença de cargas elétricas entre os metais. Essa diferença, capaz de provocar o movimento ordenado dos elétrons de um metal para outro, é chamada hoje de tensão elétrica ou diferença de potencial elétrico. A unidade de me- dida de tensão elétrica é o volt, em homenagem a Alessandro Volta. Tensão elétrica é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos, capaz de gerar movimento ordenado dos elétrons entre um ponto e outro. A pilha de Volta, ou pilha voltaica, ou qualquer gerador de tensão elétrica são capazes de manter entre seus pólos uma diferença de potencial. Há o pólo positivo, que tem menos elétrons, e o negativo, que tem mais elétrons. Acesse o site: http://fisica. cdcc.sc.usp.br/Cientistas/ AlessandroVolta.html e conheça um pouco mais a história desse grande cientista. U N iD A D E 2 – D as te o ri as d a fís ic a às a p lic aç õ es n o c o tid ia no d a es co la 22 Um material condutor (como o fio de cobre, no qual os elé- trons se movimentam de um átomo a outro com mais facilida- de), quando é ligado entre os dois pólos do gerador, permite a passagem de corrente elétrica no sentido do negativo para o positivo. O corpo que tem menos elétrons tende a atrair os elétrons do corpo que tem mais. As figuras representam um circuito elétrico. Qualquer cami- nho fechado por onde possa passar a corrente elétrica forma um circuito elétrico. O circuito também pode ser desenhado com símbolos: Michael Faraday é originário de uma família humilde, Faraday era o terceiro filho de um ferreiro de Newington, subúrbio de Londres, onde nasceu em 22 de setembro de 1791. Com apenas treze anos, Faraday foi obrigado a abandonar os estudos e procurar trabalho, colocando-se a serviço do livreiro G. Riebau. Além de lhe ensinar a arte de encadernar – que Michael passou a praticar com rara perfeição –, o velho livreiro também lhe facilitou o acesso aos livros, abrindo ao garoto o mundo do conhecimento. O próprio Faraday conta o quanto se deliciava com essas leituras, sobretudo quando teve em mãos, para encadernar ou vender, As conversações em química, de Marcet, e as maravilhosas teorias sobre eletricidade que encontrou na Enciclopédia britânica. U N iD A D E 2 – D as te o ri as d a fís ic a às a p lic aç õ es n o c o tid ia no d a es co la 25 i M P O R T A N T E Para distribuir a eletricidade, foram inicialmente utilizados condutores de ferro, depois eles foram substituídos pelos de cobre, que é um melhor condutor elétrico. Elétrons em movimento chocam-se com os átomos do ma- terial condutor. Isto dificulta a passagem de corrente elétrica. A esta oposição à passagem de corrente elétrica dá-se o nome de resistência elétrica, e seu símbolo é mostrado na figura a seguir. Sua unidade de medida é o ohm. Foi o cientista alemão Georg Simeon Ohm quem estabeleceu a lei que tem o seu nome, Lei de Ohm, e inter-relaciona as grandezas tensão, corrente e resistência. Esta relação é dada pela equação: U = R x i, onde: U = tensão ou diferença de potencial, em volts; R = resistência, em ohms; i = intensidade de corrente, em ampères. 2.4 Potência elétrica Para se executar qualquer movimento ou produzir calor, luz, radiação, etc., é preciso despender energia. A energia aplicada por segundo em qualquer dessas atividades é denominada potência. U N iD A D E 2 – D as te o ri as d a fís ic a às a p lic aç õ es n o c o tid ia no d a es co la 26 A eletricidade, convertida em outra forma de energia, pode ser utilizada em diversas situações comuns. É o caso, por exemplo, do chuveiro elétrico, que aquece a água que passa pela sua resistência elétrica. Dizemos que o chuveiro converte energia elétrica em energia térmica. Os motores elétricos, como por exemplo, o motor de um liqui- dificador, quando recebem tensão, giram seu eixo. Dizemos que os motores convertem energia elétrica em energia mecâ- nica, possibilitando que outros corpos sejam movimentados por meio do giro de seu eixo. Os gases das lâmpadas fluorescentes emitem luz ao serem percorridos pela corrente elétrica. Dizemos que as lâmpadas convertem energia elétrica em energia luminosa. Você conseguiria observar outras situações em que a energia elétrica é convertida em outra forma de energia, a fim de gerar alguma coisa útil à sociedade? Descreva-as. A quantidade de energia que um sistema elétrico é capaz de fornecer depende da tensão e da corrente do sistema elétrico. Mais precisamente, chamamos de potência elétrica, cujo sím- bolo é a letra P, a capacidade de fornecimento de energia num certo intervalo de tempo. A unidade de medida da potência elétrica é o watt, em home- nagem ao inventor de motores, o escocês James Watt (1736– 1819). Assim, potência elétrica é a capacidade de fornecimento de energia elétrica por unidade de tempo. Para o sistema que re- cebe a energia elétrica e a converte em outra forma de ener- gia, a potência elétrica representa a capacidade de absorção e conversão de energia num dado intervalo de tempo. Em eletricidade, a potência é o produto da tensão pela corren- te, ou seja, P = U x i, sendo: P = potência, em watts; U = tensão, em volts; i = intensidade de corrente, em ampères. Como a unidade watt é, muitas vezes, pequena para exprimir os valores de um circuito, usamos o quilowatt (kW): 1 kW = 1000 watts. A potência fornecida por uma hidrelétrica é muito elevada e por isso utilizamos o GW (giga= 109, ou seja, 1 bilhão). U N iD A D E 2 – D as te o ri as d a fís ic a às a p lic aç õ es n o c o tid ia no d a es co la 27 Qual a potência necessária para fazer gi- rar um motor elétrico cuja tensão é de 220 volts e a corrente necessária é de 20 ampères? 2.5 Energia elétrica Energia é tudo aquilo capaz de produzir calor, trabalho mecâ- nico, luz, radiação, etc. A energia elétrica é um tipo especial de energia, por meio da qual podemos obter esses efeitos. Ela é usada para transmitir e transformar a energia primária da fonte produtora que aciona os geradores em outros tipos de energia. Com o simples acionamento de um interruptor de uma lâmpada, temos à nossa disposição a energia elétrica. A energia é a potência utilizada ao longo do tempo. No exem- plo anterior, se o motor ficar ligado durante 2 horas, a ener- gia consumida será a potência vezes o tempo, ou seja, a potência necessária seria de 220 x 20 = 4400 W ou 4,4 kW. E a energia consumida seria 4,4 x 2 (tempo de funcionamento em horas) = 8,8 kWh. Então, o quilowatt-hora (KWh) é a unidade que exprime o consumo de energia na sua escola. Por esta razão na “conta de luz” que sua escola recebe no fim do mês, está registrado o número de kWh gasto, o valor a ser pago dependendo do preço do kWh e de outras taxas que são incluídas na conta. Verifique na conta de energia da sua es- cola, quantos kWh são consumidos de energia por mês. Compare com alguma conta anterior. Procure identificar os equipamentos que consomem mais ener- gia na escola e elabore alternativas para minimizar essa situação. Depois, leia a conta de energia de sua casa e faça o mesmo. U N iD A D E 3 – Il um in aç ão d o s am b ie nt es 30 3.1 A importância da boa iluminação Quando usamos a iluminação de forma racional, ela apresen- ta uma série de benefícios, entre os quais a proteção à visão humana e a influências benéficas sobre o sistema nervoso ve- getativo, que comanda o metabolismo e as funções do corpo. Assim, uma boa iluminação faz com que se eleve o rendimen- to do trabalho e diminuam os erros e os acidentes, gerando mais conforto, bem-estar e segurança. Paradoxalmente, é exatamente neste uso final de energia elétrica – a iluminação – onde mais ocorrem os desperdícios. É importante observar, quer na escola em que você trabalha, quer em sua casa, o quanto as luzes permanecem acesas durante o dia e a noite. As lâmpadas inutilmente acesas não podem ser simplesmente ignora- das. Apagá-las é uma atitude sadia, tanto social quanto ecologicamente correta. Os sistemas de iluminação devem proporcionar um ambiente visual adequado, fornecendo a luz necessária à realização de tarefas visuais a serem executadas pelos ocupantes do am- biente. A luz deve ser fornecida e direcionada à superfície de trabalho para que os ocupantes possam desenvolver melhor suas atividades. Para que o projetista defina a iluminação de um ambiente, ele precisa saber qual atividade será desenvolvida no local. Nas escolas, temos diferentes necessidades de iluminação, de acordo com os ambientes: salas de aulas e de reuniões, audi- tórios, sanitários, cantina, pátios de recreação, portaria, etc. A quantidade de luz desejada e necessária para qualquer ins- talação depende da tarefa a ser executada. O grau de habilida- de requerida, a minuciosidade do detalhe a ser observado, a cor, a refletividade da tarefa, assim como os arredores imedia- tos afetam as necessidades de iluminância, que produzirão as condições de visibilidade máxima. Os iluminamentos recomendados são baseados nas caracte- rísticas das tarefas visuais e nos requerimentos de execução, sendo maiores para o trabalho envolvendo muitos detalhes, trabalhos precisos e trabalhos de baixos contrastes. 31 i M P O R T A N T E U N iD A D E 3 – Il um in aç ão d o s am b ie nt es As tarefas visuais, apesar de serem em número ilimitado, po- dem ser classificadas de acordo com certas características co- muns, conforme a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR 5413 – Iluminância de interiores – que estabelece os valores de iluminâncias médias em serviço para iluminação artificial em interiores onde se realizam atividades específicas. Esta norma permite flexibilidade na determinação dos níveis de iluminação, em três variáveis: 1. A idade do observador: pessoas mais “idosas” necessitam de mais luz para desenvolver a mesma atividade que pes- soas jovens. 2. Velocidade e acuidade do desempenho visual: necessida- des críticas exigem mais luz que as casuais, ou seja, quanto maior o grau de precisão requerido para executar a tarefa, maiores serão os níveis de iluminação exigidos. 3. Refletância da tarefa em relação ao fundo: grande diferença de refletâncias entre a tarefa e o seu entorno próximo po- dem reduzir o contraste e o desempenho visual e/ou causar desconforto visual. Estas informações fazem com que os gestores da edu- cação reflitam. Qual será a clientela da escola? Somente crianças ou também adultos? Qual será o horário das ati- vidades? Somente diurno ou também noturno? Que tipos de atividade visual serão exigidos nos processos de ensi- no, estudo e aprendizagem? Cabe também aos projetistas e aos gestores, sempre que pos- sível, ter uma outra preocupação, relacionada com a entrada de luz natural (direta e indireta) no ambiente. Salas de aula com janelas amplas, que possam oferecer ventilação e visibilidade (entrada de luz natural), um bom espaço físico e tranqüilidade influenciam positivamente na melhoria do desempenho dos estudantes (SOUZA, 2005). A luz natural oferece qualidade da luz, comunicação visual com o meio externo, conservação dos recursos naturais, redução do consumo de energia e be- nefícios psicológicos. A utilização da iluminação natural deve ser avaliada na concep- ção inicial do projeto e deve levar em conta a variação diária e sazonal da luz solar para fornecer iluminação adequada por U N iD A D E 3 – Il um in aç ão d o s am b ie nt es 32 maior tempo e menor carga térmica possíveis. Uma abertura de grandes dimensões pode causar uma entrada excessiva de luz, resultando em uma carga térmica indesejável de muito calor, dependendo da região e da época do ano. Pequenas aberturas, ao contrário, necessitam de iluminação auxiliar (na maioria das vezes, iluminação artificial, mesmo durante um dia de céu claro, quando há mais luz). Altos níveis de ilumi- nação natural no interior de ambientes construídos podem produzir um desconforto visual por ofuscamento excessivo, e ainda um aumento da carga térmica ao exigir mais consumo de energia para o resfriamento através de ar-condicionado e ventiladores. Portanto, o projeto arquitetônico e luminotécni- co de toda escola deve ser feito por um profissional habilita- do, em diálogo com os educadores. Como podemos ver, um projeto de iluminação envolve diversos fatores que vão desde o local onde será insta- lada a luminária, até a escolha da lâmpada, buscando o conforto do usuário. Estes aspectos foram considerados pelos projetistas que elaboraram o projeto elétrico da sua escola? Nesta Unidade 3, iremos falar sobre as lâmpadas, responsá- veis diretos pela iluminância dos ambientes, procurando auxi- liar os gestores na escolha do tipo adequado de lâmpada, seja no momento de sua instalação ou de reposição. 3.2 A origem da luz artificial Pode-se dizer que a luz artificial é tão antiga quanto a história da humanidade. Seu início deu-se quando o homem apren- deu a controlar o fogo, e por milhares de anos a única fonte de luz artificial disponível foi a chama. Posteriormente, o homem, no intuito de controlar essa chama por um longo período, desenvolveu outras fontes de luz mais duradouras, tais como a primeira lâmpada, que era composta por um pavio mergulhado em óleo animal ou vegetal e, mais tarde, provavelmente na era romana, a vela, obtendo-se assim fontes de luz portáteis. 35 i M P O R T A N T E U N iD A D E 3 – Il um in aç ão d o s am b ie nt es Exemplo: uma lâmpada incandescente pro- porciona, em média, uma eficiência lumino- sa de 17 lm/W (o que dá para iluminar uma sala de aula de 30 m2, com 4 a 8 lâmpadas de 100 Watts) e uma lâmpada fluorescen- te compacta proporciona 65 lm/W. Assim, a lâmpada fluorescente tem uma eficiência luminosa cerca de quatro vezes maior que a de uma lâmpada incandescente. e) Tempo de vida Vida útil: é definida como o tempo em horas, no qual cerca de 25% do fluxo luminoso das lâmpadas testadas foi depre- ciado. Vida mediana: é definida como o tempo em horas, no qual 50% das lâmpadas de um grupo representativo, testadas sob condições controladas de operação, tiveram queima. f) Depreciação do fluxo luminoso Ao longo da vida útil da lâmpada, é comum ocorrer uma di- minuição do fluxo luminoso que sai da luminária, em razão da própria depreciação normal do fluxo da lâmpada e em razão do acúmulo de poeira sobre as superfícies da lâmpada e do refletor. Este fator deve ser considerado no cálculo do projeto de iluminação, a fim de preservar a iluminância média (lux) projetada sobre o ambiente ao longo da vida útil da lâmpada. g) Temperatura de cor Expressa a aparência de cor da luz emitida pela fonte e sua uni- dade de medida é o Kelvin (K). Quanto mais alta a temperatura de cor, mais clara é a tonalidade da luz. Quando falamos em luz quente ou fria, não estamos nos referindo ao calor físico da U N iD A D E 3 – Il um in aç ão d o s am b ie nt es 36 lâmpada, e sim à tonalidade de cor que ela passa ao ambiente. Luz com tonalidade de cor mais suave torna- se mais aconchegante e relaxante, luz mais clara, mais estimulante. Por exemplo: nas escolas, princi- palmente nas salas de aula, o ideal é utilizar lâmpadas com temperatura de cor neutra ou clara, que induzem maior atividade. Isso também se apli- ca aos banheiros, às cantinas e aos auditórios. Já as áreas sociais, como os corredores e os locais de descan- so, devem ter tonalidade mais suave ou neutra, que leva ao relaxamento e ao aconchego. h) Índice de Reprodução de Cor (IRC) Este índice quantifica a fidelidade com que as cores são repro- duzidas sob determinada fonte de luz. A capacidade da lâmpa- da reproduzir bem as cores (IRC) independe de sua temperatu- ra de cor (K). Existem lâmpadas com diferentes temperaturas de cor e que apresentam o mesmo IRC. Nas escolas, devemos utilizar lâmpadas com boa reprodução de cores (IRC acima de 80), pois esta carac- terística é fundamental para o estudo e, também, para o conforto e beleza do ambiente. Informações sobre o IRC podem ser obtidas nas embala- gens das lâmpadas e/ou nos sites dos fabricantes. 3.4 Tipos de lâmpadas As lâmpadas fornecem a energia luminosa segundo suas es- pecificações por meio das luminárias que as sustentam. Exis- tem no mercado nacional diversos tipos de lâmpadas que po- dem ser incandescentes, halógenas, mistas, fluorescentes, de mercúrio, metálicas e de sódio. 37 i M P O R T A N T E U N iD A D E 3 – Il um in aç ão d o s am b ie nt es 3.4.1 Lâmpadas incandescentes O funcionamento de uma lâmpada incandescente ocorre pela passagem de corrente elétrica por um fio fino (filamento da lâmpada), com alta resistência elétrica, que é levado à incan- descência, produzindo luz e calor. Essas lâmpadas são produ- zidas para os mais diversos fins. Há também as lâmpadas incandescentes halógenas. Elas tam- bém possuem filamento, porém trabalham em conjunto com o halogênio (iodo, cloro e bromo). As lâmpadas incandescentes são fabricadas em vários tipos e para diversas aplicações: • lâmpadas para uso geral; • lâmpadas específicas: para fornos, geladeiras, etc.; • lâmpadas decorativas: para festas, decorações natalinas, etc.; • lâmpadas refletoras/defletoras ou espelhadas: utilizadas para concentrar os fachos luminosos. Muito utilizadas em vitrines, lojas, exposições, museus, etc.; • lâmpadas halógenas: possuem o formato do tipo palito re- fletor dicróico. Possuem um gás inerte no seu interior, o ha- lógeno. As que possuem espelho dicróico são muito utiliza- das em exposições, galerias de arte e museus. As em forma de palito são muito utilizadas para iluminação de quadras esportivas, piscinas, monumentos, etc. • lâmpadas infravermelhas: utilizadas em indústrias, princi- palmente para secagem de tintas ou outros materiais. Veja alguns exemplos de lâmpadas incandescentes: • lâmpada standard: possui bulbo transparente; • lâmpada soft: possui bulbo leitoso, criando uma atmosfera agradável e relaxante com alto grau de conforto visual. São utilizadas para iluminação residencial, iluminação de emer- gência e iluminação comercial (hotéis); U N iD A D E 3 – Il um in aç ão d o s am b ie nt es 40 • lâmpadas PL-C e PL-T: utilizadas em iluminação comercial (escolas, hotéis, shoppings, restaurantes) e demais locais que necessitem de qualidade de luz e alta eficiência do sis- tema. PL-C PL-T • lâmpadas tubulares: usadas para iluminação comercial, re- sidencial e em locais que priorizem a qualidade de luz e a al- tíssima eficiência do sistema (escritórios, oficinas, cozinhas, etc.). 3.4.3 Luz mista A lâmpada de luz mista consiste em um bulbo preenchido com gás, revestido na parede interna com um fósforo, con- tendo um tubo de descarga ligado em série a um filamento de tungstênio. É utilizada para iluminação de vias públicas, jardins, praças, estacionamentos, etc. 41 i M P O R T A N T E U N iD A D E 3 – Il um in aç ão d o s am b ie nt es 3.4.4 Vapor de mercúrio A lâmpada a vapor de mercúrio, como o próprio nome suge- re, possui vapor de mercúrio em suspensão dentro do tubo de descarga. Elas são utilizadas para iluminação de galpões industriais, iluminação pública e demais instalações que ne- cessitem de baixo custo inicial, não se preocupando com a efi- ciência do sistema. Atualmente, estão sendo substituídas por lâmpadas mais eficientes como lâmpadas de vapor de sódio (iluminação pública) e lâmpadas de vapor metálico (ilumina- ção de galpões industriais). 3.4.5 Vapor metálico A lâmpada de vapor metálico possui vapor de haletos me- tálicos na descarga de mercúrio no interior do tubo. Ideais para iluminação de destaque em interiores e, principalmen- te, para iluminação de monumentos e outdoors e até mesmo para a iluminação pública. Veja alguns exemplos de lâmpadas de vapor metálico: • lâmpada mini master colour: lâmpada miniaturizada que facilita o uso e a manutenção. Utilizada em iluminação co- mercial (lojas e vitrines) e demais locais que necessitem de uma iluminação de altíssima qualidade de luz e eficiência do sistema. • lâmpada CDM-R III: possui tubo cerâmico envelopado em uma superfície refletora com uma base antiofuscante. Ideal para criar uma iluminação dirigida, proporcionando U N iD A D E 3 – Il um in aç ão d o s am b ie nt es 42 destaque de produtos em vitrines e expositores ou para ilu- minar objetos de arte e decoração. Pode ser utilizada para iluminação geral, criando uma atmosfera agradável e acon- chegante. 3.4.6 Vapor de sódio A lâmpada vapor de sódio possui sódio a baixa pressão no seu interior. É principalmente utilizada para iluminação exter- na e de estradas. Pode ser utilizada em quadras esportivas cobertas. 3.5 Acessórios para lâmpadas Os acessórios mais comuns são: soquetes, plafonniers, lumi- nárias, reatores, ignitores, starters, relés fotoelétricos e senso- res de presença. As luminárias são aparelhos destinados a distribuir, filtrar e controlar a luz gerada por uma lâmpada ou mais, que conte- nham todos os equipamentos e acessórios necessários para fixar, proteger e alimentar essas lâmpadas. Existem luminárias para diversas finalidades e destinadas às lâmpadas incandes- centes, fluorescentes, vapor de mercúrio, etc. As luminárias possuem um papel extremamente importante em um sistema de iluminação, pois elas contribuem diretamente para uma distribuição eficiente da luz no ambiente e para o conforto vi- sual das pessoas. Os reatores são equipamentos auxiliares e necessários ao fun- cionamento de lâmpadas de descarga (exceto luz mista), com a finalidade de proporcionar as condições de partida (ignição) , Equipamentos e gasto de energia U N iD A D E 4 – E q ui p am en to s e ga st o d e en er gi a 46 4.1 Uso racional de energia Atualmente, o desenvolvimento de qualquer nação está as- sociado à produção de energia elétrica. As nações andam preocupadas com o elevado consumo de energia elétrica. A construção de usinas hidrelétricas, principal fonte de ener- gia elétrica em diversos países, como o Brasil, requer altos investimentos. As obras de uma usina, além de caras, pro- duzem alterações irreversíveis no meio ambiente, tais como mudança no curso de rios, inundação de florestas, mudanças climáticas e desapropriações de propriedades, até mesmo de terras produtivas. Por isso, economizar energia é um dever de todo cidadão. Eu e você podemos fazer isso, em casa ou em nosso local de trabalho. O uso racional da energia é a melhor forma de conservá-la. Para isso, a principal dica é que devemos ligar apenas o necessário, nas horas certas. Alguns eletrodomésticos, como geladeiras, freezers, apa- relhos de ar-condicionado e lâmpadas têm a previsão de consumo indicada nas especificações do produto, a partir de testes feitos por centros de pesquisas do governo. Os mais eficientes ganham o Selo Procel. Na hora da com- pra, escolha esses modelos. O que é o Selo Procel? O selo é um produ- to desenvolvido pelo Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica, que tem por objetivo orientar o consumidor no ato da compra, indicando os produtos que apresen- tam os melhores níveis de eficiência energéti- ca em cada categoria. Também é de fundamental importância que os projetos e a execução física das instala- ções elétricas obedeçam a normas rigorosas, que garantam seu funcionamento adequado, bem como a segurança das pessoas e dos animais. A necessidade de economizar energia elétrica tem aumentado a procura por alternativas energéticas, como a energia solar e o aquecimento a gás. 47 i M P O R T A N T E U N iD A D E 4 – E q ui p am en to s e ga st o d e en er gi a O uso de métodos para economia de energia depende de di- versos fatores, que vão desde a concepção e reavaliação do projeto de um edifício até a consideração de variáveis econô- micas, climáticas e regionais. A utilização do aquecedor solar para fornecimento de água quente vem se tornando opção viável, técnica e economica- mente, para implantação nas mais diferentes edificações, de residências a hotéis. O sistema é composto por reservatórios térmicos e coletores solares, que são placas que captam a energia do sol e a transferem para a água. Contam também com um sistema de aquecimento auxiliar elétrico, cuja função é complementar a temperatura necessária nos dias em que a radiação solar seja insuficiente para um aquecimento pleno – o que ocorre, por exemplo, em dias muito chuvosos ou in- tensamente frios, dependendo da região. O impulso provocado pela abertura de mercado brasileiro, a busca constante pela segurança do usuário e a procura por opções econômicas, agravada com o período do “apagão”, acirraram a concorrência e exigiram, dos fabricantes, a evolu- ção da qualidade dos materiais e dos componentes elétricos. Desde então, o setor elétrico buscou melhores materiais e sis- temas para atender às necessidades do usuário. Houve, as- sim, uma evolução dos equipamentos elétricos e eletrônicos, visando a uma maior economia de energia com a mesma efi- ciência. Vamos conhecer agora os diferentes equipamentos e acessó- rios elétricos, apresentar a potência média de consumo dos aparelhos elétricos e aprender como calcular o consumo de energia. Na escola que você trabalha existe algum programa que vise à redução no consumo de energia? Como você poderá ajudar para que isso ocorra? 4.2 Equipamentos e acessórios elétricos Os equipamentos e acessórios elétricos compreendem des- de os conhecidos interruptores, as tomadas e os sensores de presença para acionamento das lâmpadas, até os mais elabo- rados e complexos, como os que controlam a intensidade de U N iD A D E 4 – E q ui p am en to s e ga st o d e en er gi a 50 4.2.2 Dimmers e sensores de presença O dimmer é um interruptor do tipo variador de luminosidade. Através dele é possível aumentar ou diminuir a iluminância de um ambiente, dentro dos limites da lâmpada. Nas escolas, podem ser utilizados nos auditórios e em salas de vídeo, per- mitindo criar diferentes cenários. Os sensores de presença são elementos utilizados com a fi- nalidade de manter desligadas as luzes onde não haja cons- tante permanência de pessoas. Quando o sensor de presença detecta movimento, imediatamente comanda o acendimento das luzes, que permanecem acesas por um tempo predeter- minado. Pode ser muito útil nos banheiros das escolas, por exemplo. dimmer sensor de presença 4.2.3 Fios e cabos Os fios ou condutores elétricos são constituídos por material condutor (cobre ou alumínio) destinado a transportar energia e são protegidos por uma camada de material isolante, geral- mente por um material termoplástico, como o PVC (cloreto de polivinila e polietileno) ou ainda por material termofixo, como o EPR ou o XLPE (polietileno reticulado ou borracha de etileno e propileno). O cabo é um conjunto de fios encordoados isolados, cuja iso- lação é protegida externamente por uma capa ou cobertura. Os cabos podem ser: unipolares, constituídos por um único condutor isolado, provido de cobertura sobre a isolação; ou multipolares, constituídos por vários condutores isolados, pro- vidos de cobertura sobre o conjunto de condutores isolados. 51 i M P O R T A N T E U N iD A D E 4 – E q ui p am en to s e ga st o d e en er gi a Os fios elétricos devem ser dimensionados de acordo com as normas brasileiras e por profissionais habilitados. No Bra- sil, temos a NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão, lançada em 1980, com segunda revisão publicada em 1997. Trata-se de uma norma bastante atual que reflete o consenso hoje existente entre os principais países do mundo, no tocan- te ao uso seguro e racional da energia elétrica. Entre os diversos critérios de dimensionamento de circuitos, está o da atenção especial sobre as cargas que serão utilizadas, ao tipo de instalação (aparente ou em- butida), ao ambiente (sujeito às intempéries, interno, em altas temperaturas) e às distâncias entre a fonte de ali- mentação e o uso de cargas. Luzes piscando e disjuntores desarmando são exemplos de circuitos mal dimensionados. Conexões malfeitas entre os ca- bos são os principais vilões da boa instalação elétrica, respon- sáveis pelos problemas de curtos-circuitos. 4.2.4 Eletroduto O eletroduto é utilizado para que os fios ou condutores se- jam levados do ponto de utilização (tomadas ou interrupto- res) até o quadro de energia. Podem ser flexíveis ou rígidos, em PVC ou metálicos. Os flexíveis são maleáveis e fáceis de serem utilizados embutidos em alvenarias. Os rígidos são os mais utilizados dentro das lajes das edificações. Os de PVC são mais práticos e econômicos e os metálicos são muito empregados em instalações aparentes. U N iD A D E 4 – E q ui p am en to s e ga st o d e en er gi a 52 Eletroduto PVC flexível corrugado Eletroduto PVC rígido 4.2.5 Disjuntor O disjuntor é um dispositivo de proteção e interrupção even- tual dos circuitos. Para aumentar a segurança do usuário, a NBR de “Instalações elétricas” passou a exigir, desde 1997, o uso do dispositivo DR (disjuntor diferencial residual) em áreas molháveis. O disposi- tivo DR detecta a fuga de correntes, cortando imediatamente a corrente elétrica principal, evitando choques elétricos. Disjuntor padrão Disjuntor DR Podem ser utilizados também os fusíveis. A vantagem do disjuntor em relação ao fusível é que o disjuntor simplesmente “desarma”, interrompendo a corrente quando ela se torna peri- gosa, enquanto o fusível “queima”. Uma vez eliminada a causa do excesso de corrente, o fusível precisa ser trocado por outro novo, enquanto o disjuntor é simplesmente rearmado. 4.2.6 Quadro de energia O sistema elétrico de uma escola é dividido em circui- tos, e estes são ligados aos disjuntores instalados dentro de um quadro de energia. O quadro de energia deve ser instalado em um lugar protegido, de fácil acesso e conter indicações claras de risco. 55 i M P O R T A N T E U N iD A D E 4 – E q ui p am en to s e ga st o d e en er gi a 4.4 Gasto de energia Você sabe como é calculado o consumo de energia de um aparelho elétrico? Com a potência e a estimativa de uso do equipamento elétrico, em horas, é possível calcular o gasto mensal de energia por aparelho. 4.4.1 A eficiência do projeto no consumo energético Desde a pré-história, a adaptação ao clima norteia o modo como o homem organiza os espaços. A arquitetura possibilita essa adaptação, na medida em que tira partido de materiais, tecnologias e sistemas específicos para cada meio ambiente. Casas de gelo com elevada capacidade térmica são usadas no Pólo Norte. Climas quentes e secos tiram partido da inércia térmica do barro, enquanto construções em madeira se adap- tam a países de clima temperado. Cada um destes ambientes arquitetônicos congrega duas variáveis básicas: a luz e o calor. A eficiência de uma edificação é dada por todo um conjun- to de soluções adotadas que tenham por objetivo aperfeiçoar o uso do espaço e reduzir ao máximo o custo pós-ocupação do imóvel e, nisso, inclui-se a redução do consumo energético. Uma escolha eficiente, por exemplo, resulta do uso das melho- res tecnologias solares passivas e ativas, ou seja, uma combi- nação de soluções arquitetônicas adequadas e uso de equipa- mentos e aparelhos mais eficientes. Isso resulta em menores gastos e mais conforto. Desse conjunto, o projeto arquitetôni- co é o principal fator que determina a eficiência energética de uma edificação. Utilizar tecnologias passivas significa extrair os maiores benefícios possíveis do clima, dos materiais de construção, dos princípios clássicos de transferência de calor e das propriedades térmicas das envolventes exteriores. Nesse contexto, uma escola projetada para tirar partido da iluminação natural, com grandes janelas, com aberturas e ilu- minação nos tetos ou na seção superior das paredes, permite uma redução do uso da iluminação artificial e do sistema de ar-condicionado ou ventilação. Muita luz natural e arborização que amenize o calor na escola são redutores do consumo de energia, dispensando acender lâmpadas de dia e permitindo maior conforto em seu interior. U N iD A D E 4 – E q ui p am en to s e ga st o d e en er gi a 56 Prestemos atenção ao que se passa na construção de prédios de apartamentos. Procurando a redução dos custos operacionais das edificações, algumas em- presas estão exigindo das imobiliárias e das construtoras um contrato de eficiência energética do edifício. Neste contrato, deve-se apresentar uma relação de seus custos operacionais, com vistas a baixar as taxas dos condomí- nios. Assim, projetos que levam à redução dos custos, ou seja, prédios inteligentes ou os chamados greenbuildings (edifícios ecologicamente corretos desde sua concepção, construídos de forma que evite gastos energéticos e pri- vilegiar o conforto e o bolso do usuário) passaram a ser uma exigência básica feita por incorporadores de vá- rios países. Em Brasília, capital federal, temos dois exemplos interessan- tes. O primeiro, do Plano Piloto, com a concepção, em 1960, das escolas classes e escolas parques, do educador Anísio Tei- xeira, integradas ao projeto urbanístico de Lúcio Costa, com total adaptação às posições do sol e às sombras das árvores. O segundo, atual, do lançamento do primeiro bairro brasileiro construído com o conceito de greenbuilding, ou construção verde. A construção sustentável é, hoje, em todo mundo, a melhor tradução para eficiência econômica e menor impac- to ambiental. As edificações executadas nesta filosofia, com projetos que busquem design ambiental e excelência no uso de energia, empregando coletores solares, aproveitamento da água da chuva, reutilizando a água mais limpa da edificação nos locais menos nobres de consumo, coleta seletiva de lixo, etc. Considerando que o bairro será formado praticamente por edifícios residenciais, teremos um ganho considerável para o meio ambiente. O setor comercial no Brasil consome cerca de 15% da ener- gia destinada aos edifícios. Assim, os investimentos em edi- fícios com eficiência energética oferecem maior retorno em shoppings, hospitais, edifícios de escritórios, hotéis e super- mercados, nas escolas, essa preocupação não faz parte do projeto, talvez por não oferecer, aparentemente, retorno finan- ceiro. Estatísticas da Agência Internacional de Energia (AIE) apontam o Brasil como 10o produtor mundial de eletricidade e o 4o produtor mundial de hidroeletricidade. Esses números refletem uma posição de relevo de nosso país. Mas não pode- mos nos deixar envaidecer por nossa “potência” hidroelétrica. 57 i M P O R T A N T E U N iD A D E 4 – E q ui p am en to s e ga st o d e en er gi a Temos de racionalizar para não chegarmos a um novo “apa- gão”. Alguns países da Europa regulam o consumo energé- tico dos edifícios e, no Brasil, a ABNT trabalha no sentido de também estabelecer uma normalização. 4.4.2 Como estimar o consumo mensal de energia Com a potência média de consumo do equipamento elétri- co e o tempo médio, em horas, de sua utilização, obtemos o consumo de energia, em Kwh (quilowatt-hora). Como exem- plo, vamos utilizar um retroprojetor cuja potência média é de 1.200 W. Estimando um uso médio diário de 2 horas, obtemos um consumo de 2.400 Wh (1.200 x 2) por dia. Para obter o consumo mensal basta multiplicar por 20, que corresponde ao número médio de dias/aula em um mês. Como resultado, temos um consumo de 48.000 Wh (2.400 x 20), ou seja, o re- troprojetor consome 48 Kwh no final do mês. A tabela a seguir apresenta o consumo mensal de energia dos aparelhos elétricos utilizados em escolas. Esses valores cor- respondem à potência média do aparelho e podem variar de acordo com o fabricante, a idade e o estado de conservação do aparelho. Para um valor mais acurado, cheque a potência do equipamento na placa do mesmo. Tabela – Estimativa de consumo mensal de energia de aparelhos elétricos Aparelhos elétricos Potência média watts Dias es- timados uso/mês Média utiliza- ção/dia Consumo médio mensal (Kwh) Aquecedor de ambiente 1000 15 8 h 120 Ar-condicionado 1400 30 8 h 336 Chuveiro elétrico 4400 30 40 min 88 Computador, impressora e estabilizador 180 30 3 h 16,2 Ferro elétrico 1000 12 1 h 12,0 Forno microondas 1200 30 20 min 12,0 Freezer 200 – – 80 Geladeira 200 – – 45 Funcionamento das instalações elétricas U N iD A D E 5 – F un ci o na m en to d as in st al aç õ es e lé tr ic as 62 5.1 O projeto elétrico As instalações elétricas são representadas graficamente por meio do projeto elétrico. Um sistema elétrico compreende a entrada de energia da rua e sua medição mediante o relógio; os quadros de distribuição de energia, constituídos por disjun- tores ou fusíveis para distribuição dos circuitos da sua escola; os fios, que passam dentro dos eletrodutos, estão ligados aos pontos de utilização, como os interruptores, as tomadas e os pontos de iluminação. Os pontos de iluminação são utilizados para ligação das lâm- padas e das luminárias. As tomadas podem ser de energia ou especiais, as primeiras para ligação de eletrodomésticos e equipamentos de uso corrente, as outras para equipamen- tos específicos como máquina de lavar, forno de microondas, chuveiro elétrico, etc. Os interruptores são utilizados para o acionamento dos pontos de iluminação. O sistema elétrico é dividido em circuitos. Circui- to é o conjunto de pontos de consumo (iluminação ou tomadas), alimentados pelos mesmos condutores (fios) e ligados ao mesmo dispositivo de proteção (chave ou disjuntor). Em outras palavras, circuito é um conjunto de tomadas, pontos de energia, pontos de iluminação e in- terruptores cuja fiação se encontra interligada. Cada cir- cuito é ligado a uma chave dentro do quadro de energia. O quadro elétrico serve para controlar a sobrecarga dos circuitos. Nesse caso, os disjuntores desarmam. Dos quadros de distribuição saem os fios correspondentes aos circuitos que alimentam as lâmpadas, as tomadas e os equipamentos. O quadro de distribuição deve ser disposto em local de fácil acesso. Ele é composto por disjuntor geral, com chave seccionadora ou dispositivo diferencial residual que desliga todos os circuitos a ele conectados e, ainda, por diversos disjuntores secundários que desligam seus respecti- vos circuitos. 5.1.1 Representação gráfica O projeto consiste na previsão escrita da instalação, com to- dos os seus detalhes, localização dos pontos de utilização de U N iD A D E 5 – F un ci o na m en to d as in st al aç õ es e lé tr ic as 65 i M P O R T A N T EComo critério geral, todos os ambientes devem ter pelo me- nos um ponto de luz e um ponto para tomada. As tomadas de uso geral nas salas de aula podem ser utilizadas para televisor ou retroprojetor. Havendo aparelho de ar-condicionado, deve- se deixar uma tomada para uso específico. Para iluminação, pode ser previsto apenas um ponto de luz no teto, no centro da sala. Existem ainda salas com vários pontos de luz, onde são utilizadas as lâmpadas fluorescentes, mais econômicas e funcionais em locais onde a luz irá ficar acesa por um longo período. Ambientes com pé direito alto podem contar com as arandelas, que são pontos de luz na parede. As cozinhas ou refeitórios, geralmente, possuem maior núme- ro de pontos de tomadas, para uso dos diversos equipamen- tos existentes, como forno, geladeira, liquidificador, etc. Cada projeto é feito em função do tipo de uso da edificação, procu- rando atender a necessidades específicas. 5.1.3 Simbologia O projeto elétrico é representado por símbolos gráficos. Eles são utilizados para facilitar sua execução e a identificação dos pontos de consumo. Aqui, será apresentada a simbologia usual, consagrada nos projetos elétricos. Contudo, essa sim- bologia pode variar de um profissional para outro. Consulte sempre a legenda para identificar o que foi usado no projeto. Simbolos gráficos Ponto de luz no teto  Ponto de luz na parede Tomada  ou  Interruptor s ou  Fios Eletroduto no teto ou na parede –––––––––––––––––– Eletroduto no piso – – – – – – – – – – – – – – Quadro de energia Pé direito é a altura útil entre o chão e o teto em qualquer edificação. Arandela: qualquer aparelho de iluminação feito para funcionar preso à parede. U N iD A D E 5 – F un ci o na m en to d as in st al aç õ es e lé tr ic as 66 5.1.4 Dimensionamento dos fios e dos eletrodutos Os fios e os eletrodutos são dimensionados segundo os crité- rios propostos na norma brasileira. Para o dimensionamento dos fios são utilizados diversos cri- térios, como a carga a ser utilizada no circuito, o tipo de ins- talação (aparente ou embutida), o ambiente (sujeito às intem- péries, interno, em altas temperaturas) e as distâncias entre a fonte de alimentação e o local de uso da carga. Dimensionados os fios, por circuito, pode-se calcular a bitola dos eletrodutos. Para dimensionamento do eletroduto, consi- dera-se a área de ocupação dos fios que o percorrem, dividin- do-a pela taxa de ocupação máxima. Os eletrodutos são dimensionados de forma a aten- derem uma taxa de ocupação máxima, ou seja, parte do eletroduto não deve ser ocupada pelos fios. Isso é necessá- rio porque os fios esquentam com o uso dos equipamentos e dilatam. Havendo espaço livre dentro do eletroduto, o fio dilata e não há problemas. Para a definição da bitola dos fios e dos eletrodutos é necessá- rio utilizar tabelas com as bitolas comerciais. A seção nominal dos fios é dada em mm2, com fios de 1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, etc. A seção mínima de cada circuito deve ser: Elemento Seção mínima (mm2) Iluminação 1,5 Tomadas de uso geral em quarto, sala e simila- res 1,5 Tomadas em cozinha, áreas de serviço, garagens e similares 2,5 Aquecedores de água em geral 2,5 Condicionador de ar 2,5 São encontrados, no mercado, eletrodutos com diferentes diâmetros e o tamanho nominal a eles designados podem ser de 16, 20, 25, 32, etc. U N iD A D E 5 – F un ci o na m en to d as in st al aç õ es e lé tr ic as 67 i M P O R T A N T E Tradicionalmente no Brasil, os eletrodutos são designados por um tamanho nominal, um simples número, sem dimensão, embora muito próximo ao valor do diâmetro externo, dado em mm ou polegadas. A tabela a seguir apresenta a correspondência entre o tama- nho nominal dos eletrodutos rígidos em PVC, do tipo roscável e seu diâmetro externo, em mm. Tamanho nominal Diâmetro externo (mm) 16 16,7 ± 0,3 20 21,1 ± 0,3 25 26,2 ± 0,3 32 33,2 ± 0,3 40 42,2 ± 0,3 50 47,8 ± 0,4 60 59,4 ± 0,4 75 75,1 ± 0,4 85 88,0 ± 0,4 5.2 Entendendo o projeto elétrico 5.2.1 A chegada da energia elétrica A energia elétrica, fornecida pela empresa de eletricidade à escola em que você trabalha, chega por meio de três fios, dis- tribuem as tensões típicas de 110 V e/ou de 220 V da sua cida- de entre os aparelhos elétricos para que eles funcionem. Portanto, podemos dizer que a eletricidade chega até sua es- cola através de fios elétricos e que esta energia é transporta- da por ondulações da corrente elétrica que vão e vêm pelos condutores, impulsionadas pela tensão elétrica. A tensão varia continuamente, mudando de polaridade, às vezes “empurran- do” a corrente, outras vezes “puxando-a”, alternadamente. Para que uma corrente elétrica possa circular por um apare- lho que seja ligado a esses condutores de energia, ela precisa de um percurso completo (circuito fechado), ou seja, de ida e U N iD A D E 5 – F un ci o na m en to d as in st al aç õ es e lé tr ic as 70 pela geladeira irá esquentar o fio e dependendo do tempo que o fio se mantiver aquecido, poderá afetar a integridade de sua capa plástica. Se essa capa derreter, com a perda do isolamento, há risco de ocorrer um curto- circuito. Neste caso, a função do disjuntor é desarmar, interrom- pendo assim a circulação da corrente. Caso isto não ocor- ra há risco de pifar todos os equipamentos que estejam ligados e até de provocar um incêndio. ”Curto-circuito” não é um circuito “curto” (trajeto físico de pequena extensão), é um percurso de menor resistên- cia elétrica para a corrente. 5.2.2 Os fios elétricos A rede elétrica é formada por fios chamados de neutro e de fase. O fio neutro possui potencial zero, e o fio fase é o fio por onde a tensão elétrica é transmitida. Como haverá diferença de potencial entre a fase e o neutro, haverá tensão elétrica. Na rede elétrica, a tensão é alternada, já que potencial elétrico do fio fase é uma forma de onda senoidal, isto é, varia ao longo do tempo. Nas instalações elétricas de uma escola podem entrar de dois a quatro fios. Destes fios que vêm do poste para a caixa de luz e passam pelo relógio medidor, um é chamado neutro e os demais são chamados fase. Podemos ter até três fases. O número de fases é definido pelo projetista em função da potência instalada na edificação. A edificação é denominada monofásica quando existe apenas uma fase e um neutro, bifá- sica se forem duas fases e um neutro e trifásica para três fases e um neutro. Em seguida, esses fios passam pela chave geral, que serve como interruptor de toda a instalação. Da chave geral saem os fios para cada circuito, levando energia para os aparelhos e para a iluminação da edificação. Normalmente, os fios são representados graficamente nos projetos elétricos conforme apresentado a seguir: U N iD A D E 5 – F un ci o na m en to d as in st al aç õ es e lé tr ic as 71 i M P O R T A N T Efase retorno neutro terra Vamos agora explicar a diferença na denominação de cada fio. O fio neutro é um dos condutores de energia da empresa distribuidora, sendo ligado à terra. No local onde a energia elétrica é gerada, ao longo das torres de distribuição, nas su- bestações e nos transformadores de rua há uma ligação desse condutor até o solo. O condutor isolado da terra que apresenta potencial elétrico em relação a ela é denominado de fio fase. Evidentemente, se com os pés no chão, tocarmos nesse condutor, tomaremos choque. O retorno é o fio que conecta o interruptor e a lâmpada. Quan- do acionamos a chave do interruptor, ele leva a corrente elé- trica presente na fase (instalada no interruptor) até a lâmpada, acendendo a mesma. Enquanto o interruptor está desligado, este fio funciona como fio neutro, quando ligamos o interrup- tor, ele passa a ser uma fase, pois leva a fase para a lâmpada, acendendo-a. E o fio terra? O fio terra tem a função de capturar a corrente elétrica que algumas vezes quer “fugir” do interior dos apa- relhos defeituosos e conduzi-la para a terra, desviando-a do corpo das pessoas. Ele é fundamental para a proteção das pessoas contra os choques elétricos, absorvendo e encami- nhando para a terra as correntes que “fugiram” dos aparelhos, e para a proteção dos aparelhos elétricos contra picos de energia. Ele descarregará para a terra as correntes “fugitivas” e estabilizará as tensões quando ocorrerem defeitos nas ins- talações. Podemos compará-lo ao cinto de segurança de um automóvel. Como o automóvel funciona e transporta pessoas que não estão utilizando o cinto de segurança, os aparelhos também funcionam sem possuir o fio terra. Por isso, muitas vezes as pessoas não se lembram de colocar o fio terra, fa- zendo com que os riscos à segurança delas e dos aparelhos aumentem bastante, da mesma forma quando, no automóvel que se envolve em um acidente, seus ocupantes estão sem o cinto de segurança. U N iD A D E 5 – F un ci o na m en to d as in st al aç õ es e lé tr ic as 72 5.2.3 Funcionamento das tomadas e das lâmpadas O projeto de uma escola é dividido em vários circuitos. Pegue- mos um exemplo: nos fios que chegam à escola em que você trabalha, uma das fases pode ser utilizada para alimentar as tomadas de energia distribuídas pelas salas de aula, corredo- res e demais ambientes da escola e outra fase para alimentar as lâmpadas. Estas separações de circuitos são feitas pelos projetistas e são interessantes não só em termos de distribuição das correntes como também para a manutenção. Ao separarmos o circuito de iluminação das tomadas, por exemplo, podemos desligar a chave que alimenta as tomadas para trabalhar numa delas, sem precisar desligar a luz, que vai iluminar o local em que se está trabalhando. A distribuição em vários circuitos é utilizada também para evi- tar os perigos que possam resultar da falha de um único cir- cuito e para limitar as conseqüências de uma falta de energia elétrica. Cada circuito possui fios independentes que saem do quadro de distribuição de energia. • Tomadas As tomadas são alimentadas pelos fios denominados de fase, neutro e terra. A figura a seguir mostra uma tomada-padrão, com os pinos da fase e neutro, onde a energia passa e o pino terra (aterramento), que permite o escape da energia exce- dente, evitando choques e a queima dos aparelhos. É obrigatório que todas as tomadas tenham seu fio terra. Nor- malmente, os aparelhos elétricos já vêm com o fio terra ins- talado, seja no próprio cabo de ligação do aparelho à tomada (três pinos), seja separado dele (fio elétrico ao lado do plugue, geralmente verde). No primeiro caso, é preciso utilizar uma to- mada com três pólos onde será ligado o cabo do aparelho. No segundo, uma tomada com dois pólos é suficiente. O fio terra do aparelho (que fica, normalmen- te, no fundo do equipamento) deve ser ligado diretamente ao fio terra da rede. Este fio substi- tui o pino do fio terra. U N iD A D E 5 – F un ci o na m en to d as in st al aç õ es e lé tr ic as 75 O projeto elétrico é apresentado a seguir. Nele, constam a re- presentação gráfica dos pontos de luz, as tomadas, os inter- ruptores, os fios, os eletrodutos e o quadro de energia. A planilha de circuitos da escola é apresentada a seguir. Nela, consta a previsão de carga dos aparelhos elétricos e dos pon- tos de iluminação por circuito. Circuito Pontos de consumo Potência das lâmpadas + tomadas Potência total (W) 1 Tomadas das salas e do pátio 7 x 300 W 2.100 2 Iluminação das salas 5 x 200 W 1.000 3 Iluminação do corredor Iluminação do pátio 1 x 200 W 3 x 500 W 1.700 4 Iluminação da direção, do corre- dor e banheiro + tomada lava- tório 5 x 200 W 1 x 1.000 W 2.000 5 Tomadas da direção 3 x 1.000 W 3.000 U N iD A D E 5 – F un ci o na m en to d as in st al aç õ es e lé tr ic as 76 O projeto é acompanhado por uma legenda que identifica os símbolos usados. Veja a legenda do projeto acima: Ponto de luz incandescente no teto Ponto de luz fluorescente no teto Tomada baixa (30 cm)  Interruptor s Fios Eletroduto no teto ou na parede Eletroduto no piso Quadro de energia No projeto, vemos que chegam nos interruptores os fios fase e retorno, que é ligado à lâmpada. Na lâmpada chega o fio neutro e o retorno, que vêm do interruptor. E nas tomadas chegam a fase, o neutro e o retorno. Os fios vêm da rede elétrica e chegam até o relógio, localizado na entrada da edificação. Partem geralmente pelo piso para o quadro de energia. Nesse exemplo, temos uma edificação bifásica, onde chegam da rede dois fios de fase e o neutro. O quadro deve ser aterra- do de onde temos então o fio terra. Do quadro de energia localizado dentro da edificação saem os fios que alimentam os pontos de consumo. Cada um dos cinco circuitos possui seus respectivos fios. No quadro, para cada circuito é instalado um disjuntor. 5.4 instalação de um fio terra A conexão dos equipamentos elétricos ao sistema de aterra- mento deve permitir que, caso ocorra uma falha no isolamen- to dos equipamentos, a corrente de falta (corrente “fugitiva”) passe através do fio de aterramento, em vez de percorrer o corpo de uma pessoa que, eventualmente, esteja tocando o equipamento (o que provocaria choque, lesões e até mesmo morte – dependendo de cada situação e da intensidade da corrente de fuga). U N iD A D E 5 – F un ci o na m en to d as in st al aç õ es e lé tr ic as 77 Dentro de uma instalação elétrica existem diversos tipos de proteção: contra choques elétricos, contra descargas atmosféricas, contra sobretensões, etc. Para uma melhor compreensão e busca da solução mais con- veniente, deve-se estudar separadamente cada uma delas. Porém, para executar a instalação deve ser feito um único aterramento. As Normas Técnicas não permitem aterra- mentos isolados ou independentes, para que não apareça diferença de tensão, que é a principal causa de “queima” dos equipamentos e que colocam em riscos os usuários das instalações elétricas. Um único ponto de aterramen- to, portanto, garantirá a proteção adequada. O procedimento comum utilizado para aterramentos isolados, exclusivos ou independentes constitui um grande equívoco. Esse procedimento não está de acordo com as Normas Téc- nicas Brasileiras, de uso obrigatório, e coloca em risco as pes- soas e os aparelhos elétricos. Todo o quadro de distribuição deve ter um terminal de ater- ramento, para onde irão convergir os fios terra da instalação. Isso significa que todos os fios terra, de cada aparelho, devem ser ligados ao mesmo ponto de aterramento. O terminal, por sua vez, deve ser ligado ao eletrodo de ater- ramento, de uso obrigatório em todo padrão de entrada de energia. Essas ligações devem ser feitas da forma mais direta e curta possível. De uma forma simples, dizemos que um aterramento é conseguido enterrando uma haste metálica a cerca de dois metros de profundidade no solo (na terra), conectando o fio terra nele ou ligando o fio às partes metálicas da edificação. 5.5 Observações gerais Aqui estão apresentados alguns cuidados gerais na execução de um projeto elétrico e no contato com a rede: • nunca aumente o valor do disjuntor ou do fusível sem tro- car a fiação. Nesse caso, procure um especialista para auxi- liá-lo; U N iD A D E 6 – P ri nc íp io s e d es en vo lv im en to d a el et rô ni ca 80 6.1 Conceitos básicos Sabemos que, sem eletricidade, não há automação. Ela está presente no acionamento (motores elétricos), no sensoria- mento e mesmo nas bombas hidráulicas e nos compressores pneumáticos. Tudo na vida evolui. Desde o século passado, a humanidade vem produzindo diversas coisas novas como a eletricidade, que também já se modificou, adquirindo uma nova identidade: a eletrônica. Eletrônica é um ramo da eletricidade que opera com correntes elétricas baixas, porém muito bem controladas. Na automa- ção, a eletrônica é mais usada no controle de equipamentos. A eletrônica está sempre presente no dia-a-dia. Quando você assiste a uma telenovela ou a uma partida de futebol pela te- levisão, ouve música no rádio ou utiliza o computador, está desfrutando de coisas que só a eletrônica é capaz de propor- cionar. O assunto mais abordado na eletrônica hoje é a automação residencial. Ela está diretamente ligada ao conforto e à qua- lidade de vida, estando cada dia mais presente nas edifica- ções. A automação consiste em um processo de integração dos diversos componentes de uma edificação, seja uma casa, um edifício ou uma escola. Toda a estrutura é cabeada. Pelos cabos, trafegam os sinais de dados, voz e imagens recebidos na edificação. Quais sistemas podem ser integrados na automação? Os sis- temas domésticos e escolares passíveis de integração são: comunicação (centrais telefônicas, secretária eletrônica, iden- tificador de chamadas), eletrodoméstico (geladeira, lavado- ra de roupas, microondas), iluminação (dimmers, sensores, luminárias, keypads), utilidades (irrigação, bombas de pisci- nas, sauna, aspiração de pó, gás, aquecedores), informática (micros, impressoras, scanners), climatização (ar-condiciona- do, termostatos, ventilação), áudio/vídeo (home theater, som ambiente, multimídia) e segurança (alarme, monitoramento, portas automáticas, fechaduras automáticas, circuito fechado de TV – CFTVz). A chave desse processo é a criação de uma adequada in- fra-estrutura física e lógica, representada pelo cabeamento e seus acessórios, responsáveis por trafegar todos os sinais de dados, voz e imagem recebidos pela residência, pelo edifício ou pela escola. Assim, cada vez mais, a tradicional instalação U N iD A D E 6 – P ri nc íp io s e d es en vo lv im en to d a el et rô ni ca 81 i M P O R T A N T Eelétrica será substituída por inovações necessárias à sua com- pleta automação. A automação vem crescendo a cada ano. Afinal, quem não quer estar em casa relaxando e escolhendo, do sofá, não ape- nas os canais da TV, pelo controle remoto, mas também a per- siana da janela para que diminua um pouco a claridade da sala, tornando-a mais aconchegante? Ou, então, indo para casa após um dia de trabalho, poder acionar a cafeteira para que prepare um delicioso café? E a segurança? Através das fe- chaduras automáticas, podemos conferir se a porta da nossa casa está realmente trancada e através dos sistemas de alar- me podemos garantir que nossa casa esteja protegida. Numa escola podemos ter todos estes exemplos de automa- ção. Podemos citar outros sistemas de automação: aceso con- trolado à edificação pela leitura da íris (olhos) ou pela digital (mãos), sensores de presença, monitoramento, climatização de ambientes, etc. Tudo isso garante a funcionalidade, o con- forto e a segurança de nossas vidas e patrimônios. São mui- to úteis em museus, bancos, shoppings, na sua escola e até mesmo em nossa casa. O que dizer da escola em que você trabalha? Além da segurança, imagine a economia! Por meio da automação, é possível programar para que todas ou parte das luzes do prédio escolar desliguem em determinada hora, evitando o desperdício. O uso do ar-condicionado pode representar até 50% do consu- mo elétrico de um edifício comercial. Por meio da automação é possível reduzir esse consumo, controlando a temperatura de acordo com a demanda. Em geral, o conforto para o am- biente é de temperaturas entre 23ºC e 25ºC, e a eficiência do sistema é obtida pela escolha do equipamento e por uma cor- reta operação. Nas escolas, o sistema mais utilizado é do tipo janela ou split. O sistema de ar-condicionado central, embora mais eficiente, raramente é utilizado em escolas. Nos dois, é possível o controle eletrônico da temperatura e do funciona- mento dos climatizadores. U N iD A D E 6 – P ri nc íp io s e d es en vo lv im en to d a el et rô ni ca 82 A eletrônica engloba desde os eletrodomésticos até os microcomputadores, incluindo os sistemas de alarme, som e vídeo. Iremos abordar, a seguir, os principais componentes eletrônicos (o transistor, o resistor, o capacitor, o indutor e o diodo), que estão presentes em um sistema de automação. 6.1.1 Transistor A eletrônica moderna começou com o aparecimento do tran- sistor em 1947. Um transistor é feito de três camadas, geral- mente de silício, elemento químico encontrado em grande quantidade na natureza. No processo de fabricação do tran- sistor, se uma das camadas é enriquecida com elétrons, passa a ser chamada N; se é empobrecida, isso é, perde elétrons, vira camada P. Há dois tipos de transistores que podem ser construídos com camadas P e N: transistores NPN e transis- tores PNP. Todo transistor possui três terminais. Aquele que está ligado à camada do meio chama-se base. Os que estão ligados às camadas das pontas chamam-se emissor e coletor. A figura a seguir ilustra os transistores PNP e NPN com seus símbolos. A figura, a seguir, mostra o aspecto físico de vários transisto- res, com a identificação dos terminais. U N iD A D E 6 – P ri nc íp io s e d es en vo lv im en to d a el et rô ni ca 85 i M P O R T A N T Efazer a corrente passar da camada P para N, o componente fecha a passagem. Certos diodos emitem luz visível quando atravessados por corrente elétrica. São os LEDs (diodo emissor de luz), feitos geralmente com fosfeto de arsenieto de gálio ou fosfeto de gálio. 6.2 instrumentação básica para a eletrônica Instrumentos para medição eletrônica são utilizados para aná- lise de circuitos elétricos/eletrônicos. Com ele podemos medir corrente, voltagem e resistência. Podemos, ainda, analisar ca- pacitores, diodos e transistores. Alguns destes medidores podem ser dedicados a determina- do equipamento e instalado em seu painel de controle. Outros são mais versáteis e são utilizados para testes em campo ou em bancadas. Os instrumentos para medição eletrônica podem ser analógi- cos ou digitais. Os modelos analógicos têm como vantagem uma boa fidelidade de medição, mesmo sob presença de harmônicas e outras interferências no circuito que se deseja medir. Já os digitais possuem a vantagem de melhor visuali- zação, principalmente os que utilizam LCD (Liquid Cristal Dis- play) com back light (luz de fundo). Dentre os equipamentos considerados básicos na eletrôni- ca, temos o amperímetro e o voltímetro. A figura a seguir U N iD A D E 6 – P ri nc íp io s e d es en vo lv im en to d a el et rô ni ca 86 apresenta um amperímetro analógico de painel e um voltíme- tro digital: Amperímetro analógico Voltímetro digital Um amperímetro sempre deve ser conectado em série ao sis- tema, como é ilustrado abaixo. Esquema de ligação de um amperímetro A resistência interna do amperímetro é extremamente peque- na, o que significa que ele não interfere na resistência equiva- lente do circuito, indicando uma corrente próxima à que real- mente existe no circuito. Quando estamos trabalhando em um circuito de corrente alternada, não devemos nos preocupar com a polaridade do amperímetro, isto é, tanto faz qual cabo conectaremos em cada parte do circuito. No entanto, ao trabalharmos em corrente contínua, devemos nos ater ao sentido da corrente. A corrente sempre deve en- trar no amperímetro pelo seu pólo positivo (+, normalmen- te indicado pela cor vermelha) e sair pelo seu pólo negativo (–, normalmente indicado pela cor preta). A maioria dos amperímetros possui fusíveis de proteção in- terna. Se utilizarmos o amperímetro de forma incorreta, com corrente elétrica superior à sua capacidade, esses dispositivos de proteção atuarão e terão de ser substituídos. Os voltímetros, como o próprio nome também sugere, medem volts, isto é, a diferença de potencial ou tensão. O voltímetro pode ser para corrente alternada ou para corren- te contínua. U N iD A D E 6 – P ri nc íp io s e d es en vo lv im en to d a el et rô ni ca 87 Um voltímetro, ao contrário do amperímetro, pos- sui alta resistência interna, para que pouca corrente circule por ele e não ocorra alteração na resistência equi- valente do circuito a ser medido. Sua conexão a um cir- cuito é ilustrada a seguir, onde estamos medindo a queda de tensão existente em cima da lâmpada de 120ohms. Esquema de ligação de um voltímetro Assim como o amperímetro, não existe polaridade para o vol- tímetro, quando estamos trabalhando em corrente alternada. No entanto, ao trabalharmos com corrente contínua, é neces- sário respeitar a polaridade. Em geral, instrumentos de medição eletrônica são integrados em um mesmo equipamento, denominado “multímetro”. Assim, por meio de chaves seletoras, podemos medir com um mesmo equipamento corrente, voltagem, resistência, ca- pacitância e analisar diodos e transistores. 6.3 Fontes de alimentação As fontes de alimentação são imprescindíveis no nosso dia-a-dia, estando presentes em praticamente todo eletrodo- méstico, desde o carregador do telefone celular até sua te- levisão ou microcomputador. As fontes passaram por vários processos evolutivos e, apesar das chamadas fontes lineares ainda serem encontradas frequentemente, as fontes chaveadas estão conquistando espaço nos dispositivos modernos graças às suas vantagens. A diferença básica entre uma fonte chaveada e uma fonte li- near é que, na primeira, o componente do circuito encarre- gado de controlar a tensão da carga opera por pulsos. Daí Conservação, uso e manutenção das instalações e dos aparelhos elétricos U N iD A D E 7 – C o ns er va çã o , us o e m an ut en çã o d as i ns ta la çõ es e d o s ap ar el ho s el ét ri co s 92 7.1 instalação elétrica em geral 7.1.1 Recomendações • A cada dez anos recomenda-se verificar o estado das tubu- lações elétricas. • Verifique o funcionamento das tomadas, interruptores e pontos de luz a cada dois anos e os disjuntores ou fusíveis a cada seis meses, reapertando as conexões. • No caso de mudança de uso ou instalação de novos equi- pamentos, pode-se utilizar instalações aparentes que facili- tam as vistorias e as novas instalações. • Nunca deixe os quadros de energia abertos. • Não permita extensões de qualquer dos circuitos elétricos (gambiarras) e não substitua lâmpadas por outras mais for- tes, para não aquecer ou queimar o disjuntor ou fusível. • Não substitua fusíveis queimados ou disjuntores quebrados por fios de arame ou por outros de maior capacidade que os originais. • Faça periodicamente a substituição dos componentes de- feituosos, como lâmpadas, interruptores, tomadas, etc. • Na reposição de qualquer componente do sistema elétrico, desligue o circuito do quadro geral a fim de evitar choques elétricos. • Mantenha sempre bem presas à parede, por meio de braça- deiras, as canalizações aparentes. • Verifique a fixação e o isolamento da fiação aérea e dos iso- ladores da rede externa e interna. • Utilize proteção individual, como estabilizadores ou filtros de linha, para equipamentos muito sensíveis, como micro- computadores. • As instalações de equipamentos e luminárias devem ser executadas por técnico habilitado em eletricidade ou pelo técnico em meio ambiente e manutenção de infra-estrutura escolar, observando-se em especial o aterramento, a ten- são ou a voltagem, a bitola e a qualidade dos fios, os isola- mentos, as tomadas e os plugs a serem empregados. U N iD A D E 7 – C o ns er va çã o , u so e m an ut en çã o d as in st al aç õ es e d o s ap ar el ho s el ét ri co s 95 i M P O R T A N T E7.2 Tomadas e interruptores: recomendações • Verificar contatos de tomadas e interruptores. • Reapertar, a cada dois anos, todas as conexões e parafu- sos. • Substituir peças trincadas ou quebradas por outras do mes- mo tipo e procedência. • Evitar, nas lavagens de paredes e pisos, molhar as tomadas e interruptores. • Identificar, com pequenos avisos escritos, a voltagem das tomadas. 7.3 Luminárias e lâmpadas: recomendações • Retirar a luminária apenas com a corrente desligada. • Ao trocar uma lâmpada, deve-se limpar a luminária ou o refletor, com detergente neutro e verificar o estado dos so- quetes e dos fios, bem como se as conexões estão aperta- das. • Caso haja queimas das lâmpadas em excesso, isso pode ser sinal de voltagem muito alta. Se a luminosidade parecer inferior ao esperado, pode ser variação negativa de volta- gem. Procure ajuda de um profissional especializado. • Caso haja gotejamento de água pela luminária e pela lâm- pada, deve-se eliminar a causa do problema da goteira ou infiltração imediatamente. • Quando a lâmpada fluorescente começa a piscar, é um sinal que está velha e deve ser trocada. Mas, se a lâmpada for nova e piscar, deve-se verificar os soquetes e a voltagem. Caso não resolva, trocar o starter, se houver, e verificar o reator. • Caso a lâmpada fluorescente demore muito a acender ou fique com as pontas pretas muito cedo, deve-se trocar o starter e verificar a voltagem e o reator. • Quando a luminária faz ruído, deve-se montar o reator em uma placa de borracha ou em um material com isolamento acústico. U N iD A D E 7 – C o ns er va çã o , us o e m an ut en çã o d as i ns ta la çõ es e d o s ap ar el ho s el ét ri co s 96 • Luminárias utilizadas em áreas descobertas ou externas, em que há umidade excessiva, podem ter seu tempo de vida diminuído, necessitando de manutenções e trocas mais fre- qüentes. 7.4 Disjuntores, fusíveis e quadro de energia: reco- mendações • Deve-se tomar cuidado com os movimentos dos disjunto- res, pois eles são acionados pela simples movimentação de suas alavancas. • Em caso de sobrecarga momentânea, o disjuntor do cir- cuito atingido se desligará automaticamente. Nesse caso, bastará religá-lo e tudo voltará ao normal. Caso ele volte a desligar, é sinal de que a sobrecarga continua ou que está ocorrendo um curto em algum aparelho ou no próprio cir- cuito. Nesse caso, se o problema lhe parecer mais comple- xo, solicite os serviços de um profissional habilitado. • Reaperte as conexões das chaves dos disjuntores a cada ano, pois as conexões frouxas ocasionam mau contato, fa- zendo com que a chave fique desarmando. • Sempre que for fazer manutenção, limpeza, reaperto nas instalações elétricas ou mesmo uma simples troca de lâm- padas, desligue o disjuntor correspondente ao circuito ou, na dúvida, o disjuntor geral diferencial. • Os fusíveis não são reparados, eles devem ser trocados. Para isso, desligue a chave, retire o fusível queimado, colo- que o novo que deve ser igual ao anterior e religue a chave. • Reapertar, a cada ano, todas as conexões do quadro de dis- tribuição. • As chaves usadas em instalação de prédios escolares po- dem ser do tipo faca, com fusíveis de rosca ou cartucho e ainda disjuntores. Podem ocorrer problemas de mau conta- to das facas com as garras ou de derretimento do isolante. No primeiro caso, nota-se um faiscamento entre as duas partes. Se estiverem em bom estado, desligue a chave com um alicate isolado, ajuste as garras. Se as partes estiverem em mau estado, troque a chave. U N iD A D E 7 – C o ns er va çã o , u so e m an ut en çã o d as in st al aç õ es e d o s ap ar el ho s el ét ri co s 97 i M P O R T A N T E• Chamar eletricista habilitado quando o quadro estiver es- quentando para verificar se há circuitos com carga de utili- zação maior que a inicialmente prevista ou se há mau con- tato nas ligações dos quadros e nos diversos aparelhos elé- tricos. 7.5 Ar-condicionado: recomendações A correta manutenção é fundamental para o perfeito funciona- mento do equipamento. O sistema de ar-condicionado exige a troca periódica dos filtros, limpeza dos dutos e avaliação geral de todos os seus componentes. As partes móveis do siste- ma necessitam de avaliações pelo menos a cada cinco anos. A correta manutenção dos equipamentos é responsável por reduções de 10% a 15% no consumo de energia, então: • Feche as portas e as janelas do ambiente quando o ar-con- dicionado estiver ligado. • Regule o controle de temperatura para 25ºC no caso de equipamentos com controle digital. No caso de equipamen- tos sem marcação de temperatura (tipo knob, comum em ar-condicionado de janela), girar o knob para uma posição central da escala. • Sugira a aquisição de modelos de ar-condicionado de jane- la que tenham o Selo Procel de Economia de Energia, com classificação A ou B (economia de até 34% no consumo de energia). • Instale o aparelho em local de boa circulação de ar, evitan- do o posicionamento de objetos que obstruam a saída e/ou entrada de ar dos equipamentos. • Observe, na instalação de ar-condicionado de janela e splits, as dimensões mínimas solicitadas pelo fabricante. • Limpe periodicamente os filtros, pois filtros sujos diminuem a eficiência dos equipamentos e prejudicam a qualidade do ar no ambiente. • Desligue o condicionador de ar sempre que o ambiente fi- car vazio por períodos longos (mais de duas horas). • Quando possível, feche as cortinas e/ou persianas no am- biente, evitando assim a entrada de calor excessivo.
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