O artigo dado a seguir foi aproveitado do livro Instalações Elétricas Sem Mistérios (edição de 2005) de nossa autoria. Nele explicamos o que é o curto-circuito e como podemos proteger uma instalação contra eles usando fusíveis ou disjuntores.
CURTO-CIRCUITO
A grande ameaça à integridade de qualquer instalação elétrica é o curto-circuito.
Quando ligamos qualquer aparelho elétrico à rede de energia ,ele fica submetido a uma determinada tensão (que pode ser 110 V ou 220 V), mas a corrente que vai passar por ele depende exclusivamente de suas características internas.
Cada dispositivo "dosa" a corrente de acordo com o que precisa de energia para funcionar. Assim, a corrente que um eletrodoméstico ligado à rede de energia "puxa" depende exclusivamente de suas exigências de energia. Uma lâmpada de 60 W precisa de mais energia do que uma de 40 W, o que significa que na primeira passa uma corrente mais intensa, se ambas forem alimentadas pela mesma tensão.
Os dispositivos alimentados pela rede de energia dosam esta corrente com uma espécie de "freio" interno, que impede que a corrente seja excessiva em função da forte "pressão" com que as cargas são empurradas. Assim, podemos dizer que cada dispositivo apresenta uma certa oposição ou "resistência", que determina quanto de corrente deve passar para que eles funcionem normalmente, recebendo a energia que precisam. A figura 1 dá uma idéia do que ocorre neste caso.
Ocorre, entretanto, que em condições anormais, o dispositivo ligado à rede de energia pode "perder o freio" e a corrente aumentar descontroladamente a ponto de se tornar perigosa.
Isso acontece, por exemplo, quando um fio de alimentação encosta no outro de retorno ou de fase oposta, conforme sugere a figura 2.
Nestas condições não há resistência alguma para "frear" a circulação da corrente e ela pode fazer seu percurso (circuito) de uma maneira direta sem encontrar qualquer oposição, aumentando enormemente de intensidade.
Este caminho "sem freio" para a corrente, é um percurso ou circuito mais curto, ou seja, um "curto-circuito" e pode ser muito perigoso.
A intensidade da corrente pode aumentar de tal maneira que os fios da instalação não suportem sua condução e se aqueçam em demasia a ponto de "queimarem". O mesmo ocorre em relação ao próprio fio do aparelho em que essa forte corrente passa, veja a figura 3.
Observe entretanto, que a corrente circula pelo ponto de curto-circuito e não depois, ou seja, em condições normais, o que está depois deste ponto não sofre dano algum.
A corrente num curto-circuito pode se tornar tão intensa que além do calor, outros efeitos violentos podem ocorrer, como os "estouros" acompanhados do lançamento de estilhaços dos elementos de uma tomada ou de um fio.
Cuidar dos isolamentos de modo que os fios de uma rede não encostem uns nos outros é um ponto fundamental para evitar curto-circuitos.
OS FUSÍVEIS
Se não houver um meio de interromper a forte corrente que ocorre em caso de curto-circuito, a instalação elétrica pode ficar danificada, isso sem falar no perigo de incêndio.
Uma maneira de proteger uma instalação elétrica é através dos fusíveis.
Se uma corrente excessiva produz calor, quando passa por determinados materiais, por que não usar esse fator para proteger a instalação em caso de perigo?
Um fusível faz justamente isso: nele temos um elemento que oferece uma certa resistência à passagem da corrente, mas ainda assim, incapaz de afetar a alimentação que uma instalação precisa em funcionamento normal.
Se a corrente na instalação aumenta e ultrapassa o valor que se considera normal, o primeiro a sentir os efeitos é o fusível, que queima e com isso o circuito é aberto, ou seja, a corrente é imediatamente interrompida.
Como o fusível queima com uma corrente muito menor do que aquela que os fios suportam, a instalação não chega a sofrer nenhum dano.
Na figura 4 temos os dois tipos de fusíveis mais comuns, usados em instalações elétricas domiciliares.
O primeiro tipo é o de "rosca", que é colocado num suporte semelhante ao usado por lâmpadas comuns nas chaves da caixa de entrada e na caixa de distribuição, conforme indica a figura 5 (ver nota no final do texto).
Neste fusível existe um pequeno pedaço de fio de chumbo-estanho cujo ponto de fusão é relativamente baixo de modo que ele derrete facilmente com uma corrente mais elevada.
O segundo é do tipo "cartucho" e é também instalado junto com a chave geral e chaves de distribuição na proteção dos circuitos.
No interior do cartucho também temos um fio dimensionado de modo a "derreter" com determinada corrente.
Veja então que a especificação principal de um fusível é a corrente em que ele deve queimar.
Esta especificação não é feita de qualquer maneira, sem critério. A corrente de um fusível numa instalação depende do que ela deve alimentar, ou seja, do número de lâmpadas, tomadas e dispositivos existentes que determinarão também a espessura do fio usado.
Assim, se numa instalação for exigido um fusível de 20 A, por exemplo, e ele queimar, NUNCA deveremos substituí-lo por outro que não seja de 20 ampères.
Um fusível menor vai queimar facilmente quando ainda não houver perigo para a integridade da instalação, quando alguns aparelhos a mais forem usados ao mesmo tempo. Dois chuveiros ligados ao mesmo tempo, ainda que a instalação tenha sido projetada para suportá-los, irão causar a queima do fusível.
Um fusível maior, entretanto, é mais perigoso: a corrente pode subir para além do valor que a instalação suporta e ainda não chegar ao valor em que o fusível queima. A instalação sofrerá danos antes que o fusível queime!
O dimensionamento de um fusível para uma instalação depende da intensidade da corrente exigida pelos aparelhos alimentados e pela espessura do fio utilizado.
Mais adiante veremos como escolher fusíveis.
DISJUNTORES
Um fusível, uma vez queimado, não pode ser reaproveitado. Deve ser jogado fora e substituído por um novo.
Este incômodo pode ser evitado com um dispositivo de proteção denominado disjuntor.
O disjuntor é uma chave de proteção termomagnética que desliga automaticamente quando a intensidade da corrente ultrapassa certo valor.
Na figura 6 temos o aspecto de um disjuntor, que é especificado da mesma maneira que os fusíveis comuns: pela corrente em que "abre" o circuito.
Figura 6 - Um disjuntor comum
Uma vez que ocorra um curto-circuito em algum aparelho ou numa instalação e o disjuntor interrompa a corrente, basta que se verifique qual a causa deste curto e esta seja removida para que a corrente possa ser restabelecida, simplesmente rearmando-se o disjuntor. Evidentemente, se o curto-circuito permanecer, o disjuntor vai desarmar de novo.
É comum que nas instalações domiciliares sejam usadas duas caixas para as chaves de controle e distribuição, conforme mostra a figura 7.
Uma delas é colocada na entrada da instalação, onde está também o relógio medidor de consumo, usando fusíveis de valores apropriados ou disjuntores.
Outra, colocada no interior da casa, em local acessível, no ponto em que se tem o começo da rede de fios que distribui a energia, usando disjuntores.
Os disjuntores e os fusíveis são dimensionados de tal maneira que se houver um curto de pequeno porte, como algum eletrodoméstico com problemas, os disjuntores correspondentes desarmam.
No entanto, se o problema for mais grave ou antes do ponto em que estão os disjuntores como, por exemplo, um curto na própria instalação, então os fusíveis de entrada queimam.
O dimensionamento da corrente de atuação de um disjuntor é função da corrente exigida pelos aparelhos alimentados por seu circuito e da espessura do fio utilizado.
Observação importante:
Quando este artigo foi escrito ainda não estavam em vigor as normas NBR5410 que estabeleceram diversas mudanças para a maneira como as instalações elétricas devem ser feita e também para o formato das tomadas de força, com a adoção do terceiro pino. Artigo sobre estas normas deverá estar disponível no site. Os conceitos dados valem para instalações elétricas antigas, como ainda são encontradas em muitos locais de nosso país. Para instalações novas, os leitores devem consultar as normas vigentes
