Nos dias atuais, com a utilização de uma grande quantidade de dispositivos eletrônicos na instalação elétrica domiciliar, não pode ser estabelecida uma "fronteira “entre a Eletrônica e a Eletricidade doméstica. Na verdade, conhecer as instalações é algo de grande importância para o técnico eletrônico, assim como os profissionais da área de Eletrotécnica precisam conhecer um pouco de eletrônica. Neste artigo analisaremos uma instalação elétrica domiciliar típica através de alguns conceitos de eletricidade, que são o ponto de partida para que possamos entender o funcionamento de alguns dispositivos nela utilizados.
A energia que recebemos da empresa de eletricidade chega até nossa casa por meio de 3 fios. O porquê do uso de três fios não é muito bem entendido por muitos instaladores, que simplesmente, pela prática, utilizam-nos para fornecer as tensões típicas de 110 V e 220 V que os aparelhos comuns precisam para funcionar.
Assim, nosso primeiro ponto importante na análise de uma instalação elétrica domiciliar típica é saber de que modo a eletricidade vem por esses três fios.
A energia elétrica que recebemos em nossa casa, numa linguagem simples, é formada por "ondulações" da corrente que vão e vêm pelos condutores, pressionadas pelo que denominamos tensão.
Isso quer dizer que a tensão varia continuamente, mudando de polaridade 120 vezes por segundo, de modo que 60 vezes ela "empurra" a corrente num sentido e 60 vezes ela "puxa" a corrente no sentido oposto.
Representando isso por uma curva, teremos semiciclos positivos quando a corrente é "empurrada" e semiciclos negativos quando a corrente é "puxada", veja a figura 1.
Para que a corrente possa circular por um aparelho que seja ligado a esses condutores de energia, ela precisa de um percurso completo, ou seja, de ida e volta, o que significa que um só fio não pode alimentar nenhum aparelho.
Temos de usar dois fios, sendo que um é aquele em que se estabelece a pressão que provoca a corrente e o outro é o denominado "retorno" ou terra, figura 2.
Esse retorno recebe o nome de terra, porque realmente a empresa de energia usa a terra para esta finalidade, figura 3. Um fato importante a respeito desse fio de retorno ou terra, é que ele se encontra ligado a um corpo que está sempre em um potencial de referência igual a zero.
Assim, como estamos em contato com a terra, mesmo que toquemos neste fio, não levaremos choques, pois estaremos sob o mesmo potencial e nenhuma corrente pode circular passando pelo nosso corpo.
Dizemos então que este condutor é o "neutro" da rede de energia.
Dos três fios que chegam até nossa casa, trazendo energia elétrica da empresa geradora e distribuidora, dois efetivamente apresentam uma "pressão" e por isso estabelecem a corrente pelos aparelhos neles ligados.
O terceiro fio, que é o central, representa o retorno comum que é ligado à terra, ou seja, é o "neutro" da instalação, observe a figura 4.
Evidentemente, antes do primeiro acesso que temos a estes fios, a empresa coloca um medidor de energia elétrica ou de consumo de energia. O "relógio de luz" como é popularmente conhecido, mede os quilowatts-hora consumidos que correspondem à quantidade de energia fornecida.
Em outra oportunidade abordaremos como calcular o consumo. O medidor só funciona quando a corrente circula, ou seja, quando algum aparelho é ligado e exige, com isso, a circulação de uma corrente que lhe forneça energia.
Observe que, se houver alguma deficiência na instalação de energia que provoque um "escape" de corrente, por exemplo, um fio desencapado encostado num ferro de estrutura da casa, conforme exemplo da figura 5, a corrente circulante acionará o medidor que registrará um consumo indevido. De uma maneira mais simples, podemos dizer que se trata de um "vazamento" de energia pelo qual o usuário paga sem saber, pois toda a corrente que passa pelo "relógio" é registrada, determinando o consumo de energia.
Após o relógio, encontramos um conjunto de dispositivos de proteção que podem ser fusíveis ou disjuntores.
Os fusíveis são elementos que "queimam”, quando a corrente ultrapassar um valor considerado perigoso para a instalação.
A intensidade máxima da corrente que pode passar por um fio é determinada basicamente por sua espessura.
Para determinada espessura, quando a corrente ultrapassa um certo valor, a quantidade de calor produzida pode ser perigosa a ponto de afetar a integridade da capa plástica do fio.
Se essa capa derreter, com a perda do isolamento, o perigo se torna ainda maior, pois pode ocorrer um curto-circuito. Assim, a função do fusível é queimar, interrompendo antes a circulação da corrente, caso sua intensidade se torne perigosa a ponto de colocar em risco a integridade da instalação.
Os disjuntores têm a mesma finalidade, se bem que funcionem de modo um pouco diferente. Os disjuntores têm aparência mostrada na figura 6, consistindo basicamente numa chave que desliga automaticamente quando a intensidade da corrente alcança o valor para o qual é projetada.
A vantagem do disjuntor em relação ao fusível, é que o disjuntor simplesmente "desarma" interrompendo a corrente quando ela se torna perigosa, enquanto o fusível queima. Uma vez que a causa do excesso de corrente tenha sido eliminada, o fusível precisa ser trocado por outro novo, enquanto o disjuntor é simplesmente rearmado.
A principal causa da queima de fusíveis ou desarme de disjuntores numa instalação elétrica é o curto-circuito.
Ocorre curto-circuito quando a energia elétrica não encontra um caminho com retorno através de um aparelho que limite a intensidade da corrente.
Se um fio encostar em outro (fase e neutro, por exemplo) não havendo um aparelho para entregar a energia, mas sim um percurso de muito baixa resistência, a corrente se torna intensa a ponto de colocar em perigo a instalação. Ocorre o que denominamos de curto-circuito, ou seja, o "circuito" (percurso) não passa pelo aparelho alimentado, mas vai diretamente ao retorno, figura 7.
Nas instalações que utilizam fusíveis existem também chaves que permitem desligar os diversos setores das instalações, para o caso de necessidade de manutenção, reparos ou alterações. Observe que é neste ponto que a distribuição de energia pela resistência é feita. O normal numa residência é termos três circuitos de distribuição. Estes circuitos podem fornecer tensões de 110 V e 220 V ou somente uma delas, conforme a instalação.
Partindo da chave principal onde chegam os três fios, observamos que a partir deles podemos obter duas tensões.
Cada fio extremo fornece uma tensão de 110 V e tem o retorno comum no fio do meio, ou seja, ele é o neutro para os dois fios extremos.
No entanto, observamos nos fios que os movimentos de "vaivém" dos elétrons que correspondem às suas correntes não estão sincronizados.
Na verdade, um dos fios pressiona os elétrons no sentido de "irem" no instante em que o outro os puxa no sentido de "virem".
Como a frequência dos movimentos é a mesma, mas eles estão dessincronizados, quando um "vai" e outro "vem", ou seja, quando um está positivo em relação ao neutro, o outro está negativo, dizemos que estes fios fornecem energia em oposição de fase, veja representação na figura 8.
Assim, podemos fazer uma analogia deste tipo de fornecimento de energia com alavancas, veja figura 9.
O neutro é o apoio. Se usarmos um dos fios, que denominamos vivo ou fase e o neutro, teremos uma alavanca com uma “amplitude" de movimento menor, é a tensão de 110 V.
Por outro lado, se usarmos os dois fios extremos, ou seja, as duas fases ou vivos, o movimento da alavanca terá maior amplitude e o resultado será uma tensão de 220 V.
Observe que fazemos a distribuição de energia equilibrando as correntes que passam pelos três fios.
Pegamos duas fases ou fios extremos para o circuito de 220 V que vai alimentar a torneira elétrica, o chuveiro ou eventualmente outro dispositivo que precise desta tensão. Ele terá seu disjuntor ou fusível apropriados.
Uma das fases e o neutro são usados para separar o circuito das tomadas de energia distribuídas pela casa. Neste circuito podemos fazer uma segunda separação, por exemplo, num sobrado, para as tomadas do andar de cima e para as tomadas do andar de baixo.
A outra fase e o neutro servem para alimentar as lâmpadas, e também podemos fazer a separação entre o circuito do andar de cima e o de baixo, no caso de um sobrado.
Veja que esta separação é interessante, não só em termos de distribuição das correntes como também para a manutenção.
Podemos desligar a chave que alimenta as tomadas para trabalhar numa delas, sem precisar desligar a luz que vai iluminar o local que está sendo trabalhado.
Os circuitos individuais dos dispositivos alimentados vêm a seguir.
Os interruptores são ligados em série com as lâmpadas, ou seja, a corrente que passa pelo interruptor é a mesma que passa pela lâmpada, figura 10.
Veja que é preciso interromper a corrente em apenas um fio, pois isso já corta o percurso que ela tem, impedindo sua circulação: a lâmpada não acende.
Em princípio, podemos interromper a corrente no vivo ou no neutro, mas é uma boa prática do instalador identificar o polo vivo e nele colocar o interruptor.
Esse procedimento é interessante porque, se tentarmos trocar uma lâmpada tendo apenas o interruptor desligado e este se achar no neutro, um toque em qualquer parte metálica do soquete ou do circuito não impede que levemos um choque, pois passamos a formar o circuito de retorno para a corrente, figura 11.
Se o interrompido for o polo vivo, nas partes metálicas do soquete da lâmpada teremos apenas neutro, ou seja, elementos com o mesmo potencial de nosso corpo e que portanto, não podem dar choque mesmo que toquemos neles.
Evidentemente, isso não se aplica a uma lâmpada alimentada por 220 V, onde temos os dois fios em fase. Outros dispositivos são as tomadas de energia que alimentam diversos tipos de dispositivos.
Estas são conectadas nos diversos pontos da instalação, conforme as necessidades. Podemos ter numa instalação tomadas especiais de 220 V conectadas aos pontos em que existe essa tensão.
Para o chuveiro elétrico, um circuito especial com fusíveis ou disjuntores é aconselhável.
Como Fazer uma Boa Instalação
Não basta saber que tensão temos nos diversos pontos de uma instalação, que fio usar e onde ligar os diversos dispositivos para fazer uma boa instalação.
Existem muitos detalhes, às vezes não observados que comprometem o bom desempenho da instalação e até podem colocar em risco sua integridade com perigo de incêndios, choques perigosos e danos aos aparelhos alimentados.
Também temos os casos particulares de dispositivos que nem sempre são bem instalados e não atendem às necessidades dos moradores. Enumeramos a seguir alguns exemplos de dificuldades encontradas nesses casos:
Como instalar uma chave que liga e desliga a mesma lâmpada de dois pontos de um corredor? (two way)
Como dimensionar os fios para que um chuveiro funcione corretamente e sem perigo?
Como ligar o fio terra a um chuveiro ou torneira elétrica para que ele não apresente o risco de choques perigosos?
Como proteger um aparelho alimentado contra interferências ou transientes que se propagam pela rede de energia? Um computador, por exemplo?
Como identificar um fio vivo e um neutro numa instalação? Como fazer uma instalação de lâmpadas fluorescentes?
Como escolher uma tomada de força para ser usada com uma máquina de lavar roupa ou outro aparelho de alto consumo?
Todas estas perguntas serão respondidas de forma específica nos artigos que estamos preparando e que a cada mês estarão presentes nas páginas desta revista. Para os leitores que além da eletrônica se interessam por instalações elétricas em geral, trata-se de uma série que não pode ser perdida, um verdadeiro "Guia do Eletricista" estará à T sua disposição.
