Segurança nos Equipamentos Elétricos

Equipamentos elétricos de segurança são usados para prevenir sobrecargas nos circuitos, na maior parte das vezes provocadas por curto circuitos.

Fusíveis elétricos

Estes componentes possuem, em seu interior, um fio metálico frágil, preparado para suportar até um determinado limite de corrente.

Caso a corrente que passa pelo fusível seja maior do que a suportada, o fio se rompe, abrindo o circuito e o protegendo de danos e até de um possível incêndio.

Caso um fusível “queime”, torna-se necessário substituí-lo por outro de mesmas especificações.

Disjuntores elétricos

Têm a mesma finalidade de evitar que uma sobrecarga atinja o circuito.

Caso passe por ele uma corrente maior do que a especificada, o disjuntor desarma.

Ele difere do fusível pois não é necessário comprar outro disjuntor, basta armá-lo novamente e o circuito (caso não esteja avariado) voltará ao seu funcionamento normal.

Aterramento

Instalação domiciliária com ligação à terra. Um sistema de aterramento é um conjunto de condutores enterrados, formando uma malha de proteção no circuito de residências e prédios em geral, cujo objetivo é estabelecer o contato entre o circuito e o solo que possui impedimento de passagem da corrente e assim evitar choques elétricos quando se toca no aparelho.

Além do choque elétrico, o aterramento protege as instalações contra descargas atmosféricas e gera uniformização do potencial em toda área do projeto.

Devem ser ligados à malha de terra:

a) Neutro do transformador de potência;

b) Para-raios;

c) Carcaça metálica dos equipamentos elétricos;

d) Suportes metálicos;

e) Estruturas dos quadros de distribuição;

f) Estruturas metálicas em geral.

Atividades:

1) Qual o tipo de equipamento elétrico de segurança precisa ser trocado após “queimar”?

(A) Disjuntor

(B) Fusível

(D) Desfibrilador

2) Qual equipamento elétrico de segurança que desarma quando recebe uma corrente elétrica maior que a esperada?

(A) Disjuntor

(B) Fusível

(D) Desfibrilador

3) No manual de equipamentos eletrodomésticos, geralmente vêm com o símbolo, que identifica a necessidade de aterramento do circuito em que o equipamento será ligado.

Assim, esse símbolo orienta o consumidor sobre a necessidade de a máquina ser ligada a:

(A) um fio terra para evitar sobrecarga elétrica.

(B) um fio neutro para evitar sobrecarga elétrica.

(D) uma rede de coleta de água da chuva.

4) No circuito abaixo, qual o valor de i3?

5) Imagine que você precise comprar disjuntor. Há à sua disposição disjuntores de 10 A, 12 A e 20 A. Qual você escolheria para instalar um chuveiro de 2.800 W de potência e 220 V de tensão?

6) Um fusível de 30 A foi instalado em uma rede elétrica de 110 V. Quantas lâmpadas de 60 W podem ser ligadas ao mesmo tempo nessa instalação sem que o fusível “queime”?

7) Suponha que no circuito esquematizado abaixo a potência nominal da lâmpada seja de 100 W, a do chuveiro 4.400 W e a da geladeira de 330 W. Todos estão ligados e submetidos à ddp residencial de 110 V, conforme indicado. Pede-se calcular:

a) A corrente que atravessa cada aparelho.

b) O valor mínimo do fusível para que não queime.

8) No circuito esquematizado a seguir, F1 , F2 e F3 são fusíveis para 20 A, R1 e R2 são resistores e S é uma chave. Estes elementos estão associados a uma rede elétrica que estabelece uma diferença de potencial igual a 100 V entre os pontos P e Q.

Fechando-se a chave S, os pontos X e Y são ligados em curto-circuito. Nesta situação pode-se afirmar que:

(A) Apenas o fusível F1 queimará.

(B) Apenas o fusível F2 queimará.

(D) Apenas os fusíveis F2 e F3 queimarão.

(E) Os fusíveis F1, F2 e F3 queimarão.

9) (ENEM-2010) Quando ocorre um curto-circuito em uma instalação elétrica, como na figura, a resistência elétrica total do circuito diminui muito, estabelecendo-se nele uma corrente muito elevada.

O superaquecimento da fiação, devido a esse aumento da corrente elétrica, pode ocasionar incêndios, que seriam evitados instalando-se fusíveis e disjuntores que interrompem essa corrente, quando a mesma atinge um valor acima do especificado nesses dispositivos de proteção.

Suponha que um chuveiro instalado em uma rede elétrica de 120 V, em uma residência, possua três posições de regulagem da temperatura da água. Na posição verão utiliza 2100 W, na posição primavera, 2400 W, e na posição inverno, 3240 W.

GREF. Física 3: Eletromagnetismo. São Paulo: EDUSP, 1993 (adaptado).

Deseja-se que o chuveiro funcione em qualquer uma das três posições de regulagem de temperatura, sem que haja riscos de incêndio. Qual é o maior valor de corrente elétrica que percorre este circuito?

10) Uma família resolve substituir o chuveiro atual por uma ducha moderna com potência elétrica variável que pode atingir até 7 500 W. Eles sabem que o chuveiro atual está ligado a um circuito exclusivo alimentado por uma tensão de 220 V e protegido por um disjuntor de 20 A com uma fiação que suporta com segurança até 50 A. Pode-se afirmar que essa substituição pode ser feita:

(A) sem qualquer alteração nesse circuito.

(B) mas o disjuntor deve ser substituído por outro de 25 A.

(D) mas o disjuntor deve ser substituído por outro de 35 A.

(E) mas a tensão deve ser reduzida para 127 V.

11) (ENEM-2017) Fusível é um dispositivo de proteção contra sobre corrente em circuitos. Quando a corrente que passa por esse componente elétrico é maior que sua máxima corrente nominal, o fusível queima. Dessa forma, evita que a corrente elevada danifique os aparelhos do circuito. Suponha que o circuito elétrico mostrado seja alimentado por uma fonte de tensão U e que o fusível suporte uma corrente nominal de 500 mA.

Qual é o máximo valor da tensão U para que o fusível não queime?

(A) 20 V.

(B) 40 V.

(D) 120 V.

(E) 185 V.

12) (ENEM-2014) Fusíveis são dispositivos de proteção de um circuito elétrico, sensíveis ao excesso de corrente elétrica. Os modelos mais simples consistem de um filamento metálico de baixo ponto de fusão, que se funde quando a corrente ultrapassa determinado valor, evitando que as demais partes do circuito sejam danificadas. Os modelos mais simples consistem de um filamento metálico de baixo ponto de fusão, que se funde quando a corrente ultrapassa determinado valor, evitando que as demais partes do circuito sejam danificadas. A figura mostra um diagrama de um circuito em que o fusível F protege um resistor R de 12 Ω, uma lâmpada L de 6 W e um alto-falante que conduz 1 A.

Sabendo que esse fusível foi projetado para trabalhar com uma corrente até 20% maior que a corrente nominal que atravessa esse circuito, qual é o valor, em ampères, da corrente máxima que o fusível F permite passar?

(A) 1,0

(B) 1,5

(D) 2,5

(E) 3,0

13) Um circuito da rede elétrica de uma residência é ilustrado pela figura. O eletricista, ao distribuir os circuitos dessa casa, tomou o cuidado de instalar disjuntores gerais a fim de proteger a rede elétrica da residência. Ao procurar um disjuntor adequado à referida rede elétrica, o profissional encontrou apenas dos dispositivos de proteção com as seguintes especificações:

Disjuntores: D1 = 24 A

D2 = 30 A

D3 = 36 A

D4 = 40 A

Os aparelhos e suas especificações são:

1 – Geladeira: 110V / 500W.

2 – Lâmpada de LED: 110 V / 11 W.

3 – Torradeira Elétrica: 110 V / 660 W.

4 – Forno Elétrico: 220 V / 4.400 W.

Dos disjuntores disponíveis, o mais adequado e seguro para a proteção do circuito representado é:

(A) D1.

(B) D2.

(D) D4.

14) Imagine que você precise comprar disjuntor. Há à sua disposição disjuntores de 10 A, 12 A e 20 A. Qual você escolheria para instalar um chuveiro de 2.800 W de potência e 220 V de tensão?

15) Um fusível de 30 A foi instalado em uma rede elétrica de 110 V. Quantas lâmpadas de 60 W podem ser ligadas ao mesmo tempo nessa instalação sem que o fusível “queime”?

Pesquisa Google:

1) Diferencie nó, ramo e malha elétricos.

Reflita às questões:

a) Verifique na lâmpada, normalmente utilizada em seu quarto, as indicações de voltagem e potência. Anote esses valores. Repita esses procedimentos para o chuveiro elétrico. Lembre que geralmente o chuveiro possui duas indicações de potência elétrica (quente/inverno – morno/verão). É importante que você faça a anotação das duas.

b) Quanto tempo, em média, a lâmpada do seu quarto permanece acessa durante um mês?

c) Durante seu banho, em que posição (quente/morno/desligado) a chave seletora é usada?

d) De quanto tempo é, normalmente, a duração do seu banho? A partir deste valor, determine o tempo que o chuveiro fica ligado em um mês?

e) Calcule, usando os dados fornecidos nos itens anteriores, os valores médios de energia elétrica consumida mensalmente durante os funcionamentos da lâmpada e do chuveiro.

f) Pegue a última conta de luz de sua residência e verifique qual foi o consumo mensal de energia elétrica. Que porcentagem da energia consumida foi gasta nos usos da lâmpada de seu quarto e do chuveiro com o seu banho diário?

g) Você acha que está desperdiçando energia elétrica? Esperamos que NÃO!!! Porém, suponha que você ainda pudesse diminuir o gasto de energia elétrica, nestas duas atividades, em 10%. Que economia, em Real (R$), estaria sendo feita (verifique o valor atual do kWh)?

2) Leia o texto abaixo:

“Raios estão matando gado no Brasil; saiba como evitar [...] O especialista afi rmou que árvores isoladas em uma pastagem são um ponto preferencial para a queda dos raios por conta da altura elevada na área geralmente descampada. “Toda vez que você tem um ponto alto, é preferencial para a queda de um raio. Aquela história que um raio não cai duas vezes no mesmo lugar é mentira, ele cai em um ponto mais alto”, revelou. “Se você tem um pasto do qual você tirou toda a vegetação elevada e ficou com uma árvore, ela vai ser um ponto preferencial pra queda de raio. O interessante é que muitas vezes, durante uma chuva, os animais se dirigem exatamente para esta árvore. Então, se cai um raio, todos os animais em volta dela serão eletrocutados porque a descarga atmosférica cai na árvore, mas a corrente se espalha pelo chão e toda a região do entorno desta árvore fi ca perigosa, por isso vários animais morrem”, completou.[...] RAIOS estão matando gado no Brasil; saiba como evitar.”

Canal Rural. 18 jan. 2018.

(Disponível em: https://www.girodoboi.com.br/destaques/raios-estao-matandogado-no-brasil-saiba-como-evitar/. Acesso em: 10 ago. 2020.)

a) Por que a árvore “vai ser um ponto preferencial pra queda do raio”, como disse o especialista citado na reportagem? Explique utilizando os conceitos que aprendeu nesse tema.

b) O que poderia ser feito para proteger o gado dessas descargas? Elabore uma proposta de intervenção para solucionar?

Aprofunde-se: