Conforme já falamos rapidamente em outro artigo, a espessura de um fio determina a sua capacidade de conduzir correntes. Por este motivo, a escolha de um fio e muito importante na realização de uma instalação elétrica.
Nota: este texto é de uma publicação do autor de 1984. Muita coisa mudou com a norma NBR5410 que trata das instalações elétricas. Mantivemos as ilustrações originais ainda com tomadas e outros componentes daquela época. Vale o artigo como introdução ao assunto. O leitor deve complementar este artigo com outros mais recentes.
Os fios comumente usados nas instalações podem ser rígidos ou flexíveis (Veja na lista de material) com estruturas internas diferentes mostradas na figura 1.
(*) Atualmente os flexíveis não mais são usados nas instalações elétricas. Apenas cabos de força de eletroeletrônicos usam estes fios.
A diferença entre os dois tipos e' que os flexíveis suportam mais a movimentação constante, sendo portanto recomendados nos casos em que estejam sujeitos a flexão, dobra, etc. Já os fios rígidos são usados nas instalações em que não ocorram movimentos, ou seja, na passagem pelo teto, em conduits, etc.
Outro fator que deve ser levado em conta na escolha de um fio é o seu comprimento. Todo fio apresenta uma certa resistência que é tanto maior quanto mais fino for o fio e quanto mais comprido.
Assim, se um fio tiver que ligar pontos muito distantes, devemos compensar a perda de energia na sua resistência, pelo aumento de sua espessura, ou seja, devemos usar um fio mais grosso.
Outro fator que deve ser levado em conta é que, trabalhando com tensões maiores, as correntes para uma mesma potência são menores, o que significa a possibilidade de se usar fio mais fino.
Um chuveiro de 2 200 W na rede de 110 V precisa de uma corrente de 20 A, enquanto que na rede de 220 V só precisa de 10 A.
Devemos deixar bem claro aos leitores que corrente não é potência e nem consumo. Isso significa que um chuveiro que consuma 2 200 W na rede de 110 V também consumirá 2 200 W na rede de 220 V, mesmo sendo as correntes diferentes. A vantagem em se usar 220 V está na corrente menor que possibilita uma diminuição das perdas no fio, que por sua vez pode ser mais fino.
Temos a seguir uma tabela em que sugerimos os tipos de fios usados:
| FIO | CORRENTE |
| 14 | 10 |
| 12 | 18 |
| 10 | 29 |
| 8 | 50 |
2. Tipos de lâmpadas
Falaremos agora de iluminação, quer seja ela doméstica, quer seja ela para um estabelecimento comercial.
Podemos contar com diversos tipos de lâmpadas cuja eficiência e custo são variáveis numa ampla faixa.
A escolha do tipo de iluminação a ser usada num ambiente depende basicamente dos seguintes fatores:
a) o grau de iluminação desejado,
b) o consumo de energia,
e) o custo da instalação.
Os diferentes tipos. de lâmpadas que existem possuem rendimentos também diferentes, o que significa que, para uma mesma quantidade de energia aplicada, teremos quantidades de luz diferente.
Assim, para uma lâmpada do tipo “incandescente” como mostra a figura 2, a aplicação de 100 W de potência implica na produção de apenas 25% de luz. O restante é perdido na forma de calor.
O leitor que já tentou trocar uma lâmpada deste tipo acesa há pouco, sabe quanto ela esquenta.
Dizemos neste caso que o rendimento típico de uma lâmpada incandescente é de apenas 25%.
Nota: este tipo de lâmpada já não é mais utilizada em iluminação.
São os seguintes os principais tipos de lâmpadas que podemos utilizar nas instalações comuns de energia:
Lâmpada incandescente:
Esta é a lâmpada “de filamento” de tungstênio cujo aspecto mais comum é o mostrado na figura 3.
No interior de um bulbo em que não existe oxigênio (atmosfera inerte) é colocado um fino filamento de tungstênio. O tungstênio é um metal de altíssimo ponto de fusão, o que quer dizer que ele pode ser aquecido a elevadas temperaturas sem se romper ou fundir.
Quando então uma corrente percorre este filamento ele é aquecido até o ponto de emitir uma luz intensa.
A lâmpada “queima-se” quando por qualquer motivo o filamento rompesse o que pode acontecer por diversos motivos. Um deles é a entrada de ar no interior do bulbo pela sua quebra.
A luz emitida por este tipo de lâmpada tem uma tonalidade “amarelada” quando comparada a outros tipos.
A duração média de uma lâmpada incandescente é da ordem de 1.000 horas, mas ela pode ser sensivelmente reduzida se for usada com tensão acima do normal. Uma elevação de apenas 10% na“ tensão já reduz em 50% a duração da lâmpada.
Conforme já explicamos, o rendimento deste tipo de lâmpada é baixo, mas mesmo assim ela encontra grande faixa de utilidade pelos seguintes motivos:
- facilidade de instalação, pois não exige recursos especiais, mas tão somente um soquete;
- facilidade de substituição já que basta desapertar o soquete e colocar outra no seu lugar;
- baixo custo, pois estas lâmpadas têm um preço bastante baixo quando comparada a outros tipos.
Onde a lâmpada incandescente é usada?
A lâmpada incandescente é encontrada principalmente nas instalações residenciais em vista da facilidade de seu uso e seu baixo custo. Como nas residências as potências exigidas são baixas, a lâmpada incandescente, mesmo tendo menor rendimento, ainda torna-se vantajosa. Encontramos lâmpadas incandescentes na faixa de potências que vai de 25 W à 500 W.
Nota: não mais atualmente. As lâmpadas incandescentes são fabricadas em potências até 40 W apenas.
Na figura 4 mostramos alguns tipos “especiais” de lâmpadas incandescentes.
Lâmpadas Fluorescentes:
Estas lâmpadas apresentam um rendimento maior do que as lâmpadas incandescentes, o que quer dizer que, com o mesmo gasto de energia obtemos mais luz. Com uma potência menor podemos iluminar mais, o que significa uma economia na conta de luz. Entretanto, este tipo de lâmpada exige uma instalação especial, com componentes mais caros, o que significa que o investimento na utilização de lâmpadas deste tipo é maior.
É claro que, este investimento, pode ser plenamente recuperado na conta de luz, pois o gasto será menor, e isso principalmente se grandes áreas tiverem de ser iluminadas.
Na figura 5 temos a estrutura básica de uma lâmpada deste tipo.
No interior do tubo existem gases sob baixa pressão, que em condições
normais não conduzem a corrente elétrica. Para que ocorra a condução estes gases devem ser excitados o que é conseguido pelo aquecimento dos elementos onde a tensão é aplicada.
Com a condução da corrente pelo gás, seus elétrons provocam a emissão de luz que no entanto não é visível.. A luz emitida pelo gás excitado é ultravioleta que está além da nossa capacidade de percepção.
Entretanto, a parte interna do tubo de vidro é revestida de sais fluorescentes.
Quando a luz ultravioleta atinge estes sais, ocorre uma transformação por excitação quando então luz visível é emitida.
Conforme o tipo de sal usado, se pode obter além da luz branca, luzes de outras cores. Por exemplo, o tungstato de magnésio permite obter luz azul, enquanto que o borato de cádmio permite obter luz cor-de-rosa.
A instalação das lâmpadas fluorescentes exige o emprego de um reator e de um starter, conforme mostra a figura 6.
O reator nada mais é do que uma bobina com muitas voltas de fio esmaltado, cuja finalidade é aumentar a tensão da rede ao ponto em que possa ocorrer a excitação do gás. Já o “starter” é um interruptor de lâminas numa atmosfera gasosa que se mantém ligado apenas o tempo suficiente para que, os eletrodos internos da lâmpada se aqueçam para ela entrar em funcionamento.
As lâmpadas fluorescentes fornecem uma luz “mais branca” que as lâmpadas incandescentes e possuem maior durabilidade, pois sua vida média está entre 6 e 9 mil horas.
Tanto quanto as lâmpadas incandescentes as lâmpadas fluorescentes são recomendadas para pequenos e médios ambientes, pois não devem ser instaladas muito altas.
Nota: hoje temos as lâmpadas econômicas (semelhantes às fluorescentes, mas controladas por um circuito eletrônico) e as lâmpadas de LEDs de muito menor consumo e maior rendimento.
Lâmpadas de Vapor de Mercúrio:
Este é um tipo de lâmpada de alto rendimento e que normalmente é fabricada para fornecer potências elevadas. Sua utilização se da principal mente para a iluminação de grandes ambientes ou de exteriores, já que ela deve ser instalada longe do solo, ou seja, bem alta.
Nota: este tipo de lâmpada está também caindo em desuso, substituída pela iluminação por LEDs.
Na figura 7 temos a estrutura interna de uma lâmpada deste tipo, a partir de onde procuraremos analisar seu funcionamento.
No interior do bulbo existe um tubo de quartzo que contém gás inerte (como o argônio) e vapor de mercúrio.
Este tubo possui três eletrodos de ligação, sendo um de um lado e dois do outro. Os dois eletrodos de um lado formam um pequeno interruptor de lâminas que desliga quando a temperatura se eleva.
Este par de lâminas forma então um interruptor que liga uma resistência interna à lâmpada porém externa ao tubo de descarga.
Quando esta lâmpada é alimentada, inicialmente a resistência se aquece até que o mercúrio existente no tubo de descarga, na forma de gotas, se transforme em vapor quando então pode haver sua ionização e excitação.
Nestas condições, as lâminas se separam, e a corrente passa exclusivamente pelo tubo de descarga quando então temos a emissão de luz.
Veja o leitor que estas lâmpadas precisam então ser aquecidas por um bom tempo antes de “acenderem totalmente”, emitindo toda luz que podem. Este é o tipo de lâmpada que temos nos postes de iluminação pública. Veja que ao acender à tardinha, elas vão gradativamente aumentando de intensidade até atingirem o máximo, levando de 3 a 5 minutos para isso.
Nota: a iluminação pública atual, cada vez está utilizando lâmpadas de LEDs de maior rendimento e menor consumo.
Uma vez apagadas, para que sejam acesas novamente, é preciso que esfriem e, portanto, todo o processo se reinicie.
Este tipo de lâmpada precisa de elementos auxiliares para sua instalação que são o reator e eventualmente um capacitor, conforme mostra a figura 8.
Um tipo de lâmpada intermediário entre a luz incandescente e a de vapor de mercúrio que apresenta grande rendimento e boa aparência e a luz mista.
Sua estrutura é semelhante à da lâmpada de vapor de mercúrio, conforme mostra a figura 9, com a diferença que em lugar de uma resistência somente para aquecimento do eletrodo de descarga, temos também um filamento metálico que aquecido o excita.
Com a presença deste elemento auxiliar o funcionamento da lâmpada é estabilizado de modo a não ser necessário o uso de elementos externos como nas lâmpadas de vapor de mercúrio convencionais.
As lâmpadas mistas são empregadas nos locais em que se exige grande potência luminosa e alta eficiência como por exemplo a iluminação de pátios de estacionamento, grandes lojas, etc.
Encontramos estas lâmpadas na faixa de potências que vai de 160 à 1000 watts e o leitor que pretender utilizar este tipo de lâmpada deve seguir as recomendações do fabricante quanto ao seu posicionamento, pois elas são bastante sensíveis.
Estas lâmpadas também apresentam o inconveniente do acendimento não imediato.
Nota: também caindo em desuso.
Quando frias, logo que conectadas à alimentação já emitem luz, principalmente a partir do filamento, luz esta que se torna gradativamente mais branca com a condução pelo tubo de descarga.
Ao serem apagadas para que a condução reinicie, é preciso que ela esfrie totalmente, o que quer dizer que ela não acende de imediato.
Nota: neste site o leitor encontrará diversos artigos sobre iluminação a LED.
