EUTRO À TERRA

Nº7 ⋅ 1º semestre de 2011 ⋅ ano 4 ⋅ ISSN: 1647-5496
EUTRO À TERRA
Revista Técnico-Científica |Nº7| Julho de 2011
http://www.neutroaterra.blogspot.com
“A revista “Neutro-à-Terra” celebra agora três anos de vida e seis
publicações já realizadas. Os objectivos que se pretendiam
inicialmente com a publicação desta revista, e que se mantêm,
assentam fundamentalmente na divulgação de assuntos de carácter
técnico-científico, com uma abordagem crítica, mas construtiva, de
forma que esta publicação seja uma referência em assuntos
relacionados com a Engenharia Electrotécnica.”
Doutor Beleza Carvalho
Instalações
Eléctricas
Pág.5
Máquinas
Eléctricas
Pág. 63
Telecomunicações
Pág. 115
Segurança
Pág. 149
Energias
Renováveis
Pág. 195
Eficiência
Energética
Pág.215
Domótica
Pág. 265
Instituto Superior de Engenharia do Porto – Engenharia Electrotécnica – Área de Máquinas e Instalações Eléctricas

Índice
EUTRO À TERRA
3| Editorial
5| InstalaçõesEléctricas
63| Máquinas Eléctricas
115| Telecomunicações
149| Segurança
195| Energias Renováveis
215| Eficiência Energética
265| Domótica
304| Autores
FICHA TÉCNICA DIRECTOR: Doutor José António Beleza Carvalho
SUB-DIRECTORES:
Engº António Augusto Araújo Gomes
Engº Roque Filipe Mesquita Brandão
Engº Sérgio Filipe Carvalho Ramos
PROPRIEDADE:
CONTACTOS:
PUBLICAÇÃO SEMESTRAL: ISSN: 1647-5496
Área de Máquinas e Instalações Eléctricas
Departamento de Engenharia Electrotécnica
Instituto Superior de Engenharia do Porto
jbc@isep.ipp.pt ; aag@isep.ipp.pt

EDITORIAL
Estimados leitores
A revista “Neutro-à-Terra” celebra agora três anos de vida e seis publicações já realizadas. A sua publicação é da
responsabilidade de um grupo de docentes e investigadores do Departamento de Engenharia Electrotécnica do Instituto
Superior de Engenharia do Porto, que trabalham diariamente na área das Instalações e Máquinas Eléctricas, quer na leccionação
de unidades curriculares desta área de especialização, quer em actividades de projecto, ou em actividades de investigação. Os
objectivos que se pretendiam inicialmente com a publicação desta revista, e que se mantêm, assentam fundamentalmente na
divulgação de assuntos de carácter técnico-científico, com uma abordagem crítica, mas construtiva, de forma que esta
publicação seja uma referência em assuntos relacionados com a Engenharia Electrotécnica. Neste âmbito, a revista “Neutro-à-
Terra” destina-se a todos os profissionais na área da Engenharia Electrotécnica, especialmente aos engenheiros projectistas de
instalações eléctricas, mas também a todos os alunos de cursos de engenharia electrotécnica. Os incentivos recebidos ao longo
dos últimos anos deram a motivação necessária para a sua continuação. Nesta edição, que celebra os três anos de vida e as seis
publicações realizadas, decidiu-se elaborar uma colectânea com todas as publicações das edições anteriores, agrupadas pelas
diversas áreas de especialização da Engenharia Electrotécnica em que a revista se propõe intervir, ou seja: as instalações
eléctricas, as máquinas eléctricas, as infra-estruturas de telecomunicações, a segurança, a domótica, as energias renováveis e a
eficiência energética. Pretende-se assim, criar um documento que seja uma referência e um guia para engenheiros
electrotécnicos com intervenção nas referidas áreas, mas também um manual de apoio aos alunos que frequentam cursos de
engenharia electrotécnica, particularmente dos cursos afectos ao Departamento de Engenharia Electrotécnica do ISEP. Como
também foi habitual nos últimos três anos, faz-se a divulgação dos laboratórios do Departamento de Engenharia Electrotécnica
do ISEP, onde foram realizados vários dos trabalhos correspondentes aos artigos publicados nas várias edições da revista.
Desejando que esta edição comemorativa dos três anos da publicação da revista “Neutro-à-Terra” possa satisfazer novamente
as expectativas dos nossos leitores, apresento os meus cordiais cumprimentos.
Porto, Julho de 2011
José António Beleza Carvalho
3

4
DIVULGAÇÃO

ARTIGO TÉCNICO
Instalações Eléctricas
Após o reconhecido sucesso da publicação das anteriores seis edições da Revista Neutro à Terra esta sétima edição reúne os
artigos técnicos publicados nas diversas áreas, e, naturalmente, também na área das Instalações Eléctricas.
Nesta compilação de artigos é feita uma exposição crítica, mas construtiva, dos assuntos de carácter técnico-científico das
Instalações Eléctricas com especial relevo para as temáticas menos abordadas, tais como a análise da secção técnica versus
secção económica das canalizações eléctricas, problemática das correntes de curto-circuito nas instalações eléctricas, influência
dos harmónicos nas instalações, protecção das pessoas, queda de tensão, entre outros.
Estes temas, embora com menor visibilidade, assumem um papel preponderante para o correcto dimensionamento e
exploração das instalações eléctricas.
5

ARTIGO TÉCNICO
Índice
O Aquecimento dos Condutores na Situação de Curto-Circuito
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº1, Abril de 2008
7
Harmónicos em Instalações Eléctricas. Causas, efeitos e normalização
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
11
Projecto de Instalações Eléctricas. Secção Técnica Vs Secção Económica de Canalizações Eléctricas
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva, António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
23
Protecção das Pessoas em Instalações Eléctricas de Baixa Tensão. Cálculo dos Dispositivos de Protecção
José António Beleza Carvalho
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
29
FASES DE REALIZAÇÃO E TIPOS DE PROJECTOS DE INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva; António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
37
Técnicas de Manutenção em Linhas de Transmissão de Energia
Arlindo Francisco, Hugo Miguel Sousa, Teresa Alexandra F. M. Pinto Nogueira
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
45
QUEDAS DE TENSÃO EM INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS DE BAIXA TENSÃO
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva; António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
51
6

ARTIGO TÉCNICO
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº1, Abril de 2008
O Aquecimento dos Condutores na Situação de Curto-Circuito
Do calor gerado uma parte vai elevar a temperatura do
condutor e a outra vai ser dissipada por radiação, convecção
ou condução.
Podemos, então, escrever a seguinte relação:
P=UI=RI 2 =P1 + P2
Eq. 1
As Regras Técnicas das Instalações Eléctricas em Baixa
Tensão, RTIEBT, apresentam no parágrafo 434.3.2 uma
expressão que determina o tempo máximo de exposição de
um condutor a uma corrente de curto-circuito, expressão
esta conhecida por curva de fadiga térmica da canalização,
função de diversas grandezas entre as quais a variável K por
sua vez dependente da natureza da alma condutora e do
isolamento.
Os valores de K vêm tabelados no mesmo parágrafo.
Vejamos como podemos obter esses valores mediante um
estudo analítico dos fenómenos envolvidos.
Consideremos um condutor cilíndrico de secção S,
comprimento l, resistividade ρ, submetido a uma tensão U e
percorrido pela corrente I, figura 1.
U
I
S
em que P1 representa a potência responsável pelo
aquecimento do condutor e P2 a fracção restante que é
dissipada.
Em termos energéticos, considerando um intervalo de
tempo infinitesimal, a equação que traduz o processo
termodinâmico que decorre da passagem da corrente pode
ser detalhado da forma seguinte:
2
RI dt = Pdt
1
+ P2 dt = mcdϑc + KSdϑdt
Eq. 2
Onde:
m – massa do condutor
c – calor específico
Θc – temperatura do condutor
K – constante de Newton que traduz a potência dissipada
por unidade de área e grau centígrado
Sd – área lateral de dissipação do calor
Θ – sobreelevação de temperatura do condutor, isto é, θ =
θc – θa, em que θa é a temperatura ambiente que se
considera inalterável (reservatório térmico de
capacidade infinita)
L
Figura 1 – Condutor cilíndrico homogéneo
A potência eléctrica fornecida ao condutor P=UI é
transformada em calor pela conhecida lei de Joule P= RI 2 .
(A fórmula correspondente ao termo P2 apenas contempla a
potência dissipada por convecção.)
A situação de curto-circuito é uma ocorrência anómala
caracterizada por elevadas correntes devidas normalmente a
defeitos de isolamento.
7

ARTIGO TÉCNICO
Assim é necessário, para evitar danos maiores, que as
protecções intervenham em tempos muito reduzidos. A
legislação impõe que o corte se faça num tempo quando
muito igual a 5 s.
Nestas condições é lícito supor que a transformação
termodinâmica seja adiabática, isto é, que não haja
permutação de calor com o exterior – o calor gerado servirá
apenas para elevar a temperatura do próprio condutor. Esta
é também a situação mais desfavorável, do ponto de vista
das temperaturas atingidas, uma vez que com a passagem do
tempo as trocas com o exterior serão inevitáveis, pelo que o
dimensionamento segundo este pressuposto favorece a
segurança da protecção.
Retomemos a eq. 2
γ ϑ ϑ ϑ ϑ
2
RI dt = V cd
c
+ KSd dt = Slcvd c
+ KSd
dt
Eq. 3
O produto γc, massa específica do material pelo seu calor
específico,é designado por calor específico volumétrico cv.
Onde:
V – volume do condutor
γ – massa específica
S – secção do condutor
c v – calor específico volumétrico
Uma vez que consideramos o aquecimento adiabático, a
parcela correspondente a P2 pode ser desprezada.
ρ0(1 + αθ
c)
S
l I
2
dt
Eq. 4
Eq. 5
= Slc d ϑ
2 2
ρ (1 )
0
+ αθc I dt = S cvdϑc
v
c
Onde:
ρ 0 – resistividade a 0ºC
α - coeficiente de termorresistividade do material
O aquecimento do condutor não depende do seu
comprimento.
2
S cv
dt =
(1 ) dϑ
2 c
ρ + αθ I
0 c
dτ
τ = 1+ αθc dτ = αdϑc dϑc=
α
Eq. 6
2
S c v
2
0
I
dt =
ρ α
Eq. 7
Com a mudança de variável operada podemos prosseguir
para integração:
2
S c v
2
0
I
Eq. 8
em que k 1 é uma constante de integração.
Neste ponto vamos fazer uma hipótese de trabalho que
consiste em considerar que para o instante t=0 de ocorrência
do curto-circuito a temperatura do condutor é a sua
temperatura de regime θz.
Eq. 9
dτ
τ
t = lnτ
+ k
ρ α
2
S cv
2
0
I
0 = lnτ
z
+ k
ρ α
t = 0 ⇒ ϑ = ϑ ⇒ τ = τ
c z z
1
1
8

ARTIGO TÉCNICO
2
S cv
1
= −
2
ρ0α
I
Eq. 10
Substituindo este resultado na eq. 8:
k
2
S cv
2
0
I
t = (lnτ
− ln τ
z
)
ρ α
2
S cv
2
0
I
t =
ρ α
τ
(ln )
τ
Eq. 11
lnτ
z
z
Procedendo à substituição,obter-se-á:
Uma vez que
ρ = ρ (1 + α 20)
ρ
20 0
20
0
=
1 + α 20
cv
+ +
k =
ρ
( β 20) β θ (ln
c )
ρ β + θ
20
Eq. 15
β (1 + α20) = ( β + 20)
z
Usando agora a definição de τ:
Eq. 16
2
S cv
2
0 I
t =
ρ α
Eq. 12
1+
αθc
(ln )
1+
αθ
z
De notar que a expressão de k a que se chegou, eq. 15, se
desenvolveu a partir da eq. 4 que considerava a resistividade
a 0ºC. Se se tivesse partido com o seu valor a 20ºC, chegarse-ia
a uma expressão um pouco diferente:
Se introduzirmos a grandeza β como sendo o inverso de α,
obteremos:
k =
cvβ β + θc
− 20
(ln )
ρ β + θ − 20
20
z
t =
β β + θc
(ln )
ρ β + θ
2
S cv
2
0I
Eq. 13
A eq. 13 pode ser reescrita na forma dada no parágrafo das
Regras Técnicas acima citado.
k S
t =
2
I
k =
2 2
cvβ β + θc
(ln )
ρ β + θ
0
Eq. 14
O k assim definido usa o valor da resistividade a 0º C, ρ0.
Normalmente a fórmula utiliza o valor a 20º, ρ 20 .
z
z
Eq. 17
É fácil verificar que os kk determinados pelas eq. 15 e 17 dão
valores ligeiramente diferentes.
A razão prende-se com a fórmula da variação da
resistividade com a temperatura.
De facto, a expressão geral da fórmula vem expressa por:
[ ]
ρ = ρ 1 + α ( ϑ − ϑ ) = ρ + ρ α ( ϑ −ϑ
)
ϑ ϑ 1 ϑ ϑ
1
1 1 1
Eq. 18
Ora esta fórmula não é senão a expansão em série de Taylor,
considerados somente os dois primeiros termos, de ρ θ em
torno do ponto θ 1 . O produto ρ θ1 .α corresponde à derivada
de ρ θ em θ 1 . A linearização da função implica que o declive
da recta seja constante, ou seja os produtos ρ θ .α, pelo que o
9

ARTIGO TÉCNICO
coeficiente de termorresistividade α deve variar
inversamente com ρ.
Assim sendo, a eq. 15 deverá ser escrita sob a forma mais
correcta:
k =
c
+ +
ρ β + θ
v
( β0 20) β (ln
0
θ
c )
20 0
Eq. 15’
z
k =
c
β β θ
ρ β + θ
v
(
0
+ 20) (ln
0
+
c )
20 0
Eq. 15’
em que β 0 é o inverso do coeficiente de termorresistividade
α a 0ºC.
A eq. 15’ está também em acordo com a norma CEI IEC 60
949 – Calculation of thermally permissible short-circuit
currents, taking into account non-adiabatic heating effects
(1ª ed. 1988).
No entanto, normalização de alguns países usa a expressão:
k =
c
v( β
20
+ 20) β (ln
20
+ θ
c )
ρ β + θ
20 20
Eq. 15’’
Ou seja, usando o valor de α a 20ºC.
z
z
Natureza do condutor Cu Al
Natureza do isolamento PVC XLPE PVC XLPE
Temperatura máxima de regime 70º 90º 70º 90º
Temperatura máxima de curto-circuito 160º 250º 160º 250º
Tab.1 Temperaturas de regime e de curto-circuito
Contudo, a norma CEI IEC 60 986 – Short-circuit temperature
limits of electric cables with rated voltages from 6 kV (Um =
7,2 kV) up to 30 kV (Um = 36 kV), (Out. 2000), faz uma
distinção para o caso de cabos isolados a Policloreto de
Vinilo, PVC:
PVC (PVC/B) Temperatura máxima de cc (ºC)
S ≤ 300 mm2 160
S > 300 mm2 140
Tab. 2 Temperaturas máx. de cc para o PVC
Natureza do condutor Cu Al
Calor específico volumétrico
3,45.10 -3 2,5.10 -3
J/ºC.mm 3
Resistividade a 20º C
17,241.10 -6 28,264.10 -6
Ω.mm
Resistividade a 0º C
15,885.10 -6 26.10 -6
Ω.mm
(calculado)
Coeficiente de termorresistividade a 20ºC
3,93.10 -3 4, 034.10 -3
/ºC
Coeficiente de termorresistividade a 0ºC
/ºC
(calculado)
4,265.10 -3 4,386.10 -3
Tab. 3 Características físicas do cobre e do alumínio
A expressão de k pode também apresentar-se numa forma
simplificada como segue:
k =
c ( θ −ϑ
)
v c z
ρ
eq
Eq. 19
em que ρeq é um valor médio da resistividade, tomado para
uma temperatura intermédia.
Cálculo dos KK
Vamos usar a eq. 15’ do k para calcular os seus valores para
os cabos mais utilizados:
A Tab. 3 – a menos dos valores calculados – encontra-se
definida como na citada norma CEI IEC 60 949.
A temperatura final do condutor será feita igual à máxima de
curto-circuito e a inicial à máxima de regime permanente.
Natureza do condutor Cu Al
Natureza do isolamento PVC XLPE PVC XLPE
Valor de k (Eq. 15’) 114,83 142,87 76,08 94,55
Valor de k (parágrafo 434.3.2 RTIEBT) 115 143 76 94
Valor de k (artº 580º DL 740/74) 115 135 74 87
Tab. 4 Comparação dos valores de k
Como se pode apreciar pela Tab. 4 os novos valores de k
dados pelas RTIEBT estão bastante mais próximos dos
valores teóricos calculados pela Eq. 15’ que os valores
anteriormente fornecidos pelo Regulamento de Instalações,
o célebre 740/74, valores estes que ainda são os do
Regulamento de Redes de BT, o DR nº 90/84.
10

ARTIGO TÉCNICO
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
Harmónicos em Instalações Eléctricas
Causas, efeitos e normalização
1. Análise harmónica
Jean Baptiste Joseph, barão de Fourier, publicou em Paris no
ano de 1822 a sua ópera magna “Théorie Analytique de la
Chaleur”. Nesta obra Fourier demonstrava que a condução
do calor nos corpos sólidos podia ser descrita através de uma
série infinita de senos e co-senos. O trabalho estimulou
investigações nos mais variados campos da ciência e da
técnica, tendo ressaltado que o tipo de formulação
matemática empregada por Fourier era um pré-requisito
para a solução de fenómenos que exibiam natureza
periódica.
O método de exprimir funções periódicas em termos de
somas de senos e co-senos recebe o nome de Análise
Harmónica.
Fig. 1 Frontispício da Théorie Analytique de la Chaleur
O princípio de Fourier é basicamente o seguinte: sendo dado
um sinal (função) periódico representá-lo como série de
senos e co-senos. Obviamente que se o sinal já for um seno
ou co-seno nada mais haverá para dizer (eventualmente, um
termo médio não-nulo); mas o nosso intuito é o de extrair
informação de onde a haja, i.e., de funções não-sinusoidais.
Aos vários termos da série de Fourier, cada um deles de
argumento múltiplo inteiro do período da função original,
dá-se-lhes o nome de harmónicos, sendo a ordem destes
precisamente o valor desse múltiplo.
2. Harmónicos em sistemas eléctricos
Um sistema é dito linear quando é possível descrevê-lo
mediante um conjunto de equações diferenciais lineares de
coeficientesconstantes.
Isso significa que num sistema eléctrico linear, alimentado
com tensões sinusoidais, as correntes dos diversos ramos
serão igualmente sinusóides da mesma frequência (regime
permanente).
Caso tal não suceda, as correntes virão distorcidas e, assim,
também as tensões de alimentação se desviarão da forma
sinusoidal desejada, uma vez que a rede sempre comportará
uma impedância não desprezável.
De um modo geral estes harmónicos serão de ordem
superior, múltiplos inteiros da frequência fundamental, mas,
devido às características especiais dos sistemas não-lineares,
em especial para cargas assimétricas e variáveis no tempo,
poderão surgir outros harmónicos não-característicos, interharmónicos,sub-harmónicosemesmo
um espectro contínuo.
11

20
10
0
-10
-20
0. 005 0.01 0.015 0.02 0.025
20
15
10
5
0
-5
- 10
- 15
- 20
0 .002 0 .00 4 0.0 06 0.0 08 0 .01 0 .01 2 0.0 14 0 .0 16 0 .01 8 0.02
30
20
10
0
-10
-20
-30
0.005 0.01 0.01 5 0.02 0. 025
ARTIGO TÉCNICO
No início dos anos 70 sobrevieram dois acontecimentos que
concorreram para a constante preocupação que desde então
o conteúdo harmónico das redes eléctricas tem suscitado
entre a comunidade electrotécnica - o embargo petrolífero,
que teve como consequência a busca da eficiência
energética, e o domínio da técnica de controle de velocidade
de motores com dispositivos do estado sólido.
A proliferação de cargas não-lineares, que desde então se
tem verificado, tem conduzido ao aumento do conteúdo
harmónico existente e consequentemente ao agravamento
das perturbações da rede eléctrica.
3. Cargas responsáveis pela geração de harmónicos
Dentre as cargas geradoras de perturbação harmónica
contam-se:
De um modo geral os equipamentos geradores de
harmónicos, quando considerados individualmente,
provocam distorção em escala reduzida, exceptuando certas
grandes cargas não-lineares como fornos a arco,
cicloconversores, sistemas electrónicos de grande potência
com regulação de fase, rectificadores não-controlados com
condensadores de filtragem (smoothing): é a extensão do
seu número que causa sérios problemas.
E
Tensão da fonte
Z
U
U = E − ZI
I
Carga nao-poluente/ ɶ
carga sensível
Carga não-linear
1. sistemas de rectificação na indústria, transportes,
transporte de energia e equipamento electrodoméstico;
2. compensadores estáticos;
3. fornos a arco de CA e CC;
4. cicloconversores;
5. inversores;
6. iluminação com lâmpadas de descarga, por ex.
fluorescentes, vapor de sódio, vapor de mercúrio, com
halogéneos metálicos, etc;
7. variadores de velocidade em motores de CC e CA;
8. fontes comutadas (switch mode power supplies);
9. fontes ininterruptíveis (uninterruptible power supplies);
10. balastros electrónicos e de núcleo de ferro (saturados);
11. equipamento electrónico de controle de processos,
controladores lógicos programáveis (PLCs),etc;
12. computadores pessoais, impressoras, etc;
13. variadores de luminosidade (dimmers);
14. equipamento de aquecimento por indução;
15. equipamento eléctrico de soldadura;
16. funcionamento de transformadores nos limites da
saturação;
17. geradores;
18. motores de indução com rotor em gaiola; Etc.
Fig. 2 Acção das cargas poluidoras sobre a qualidade da tensão
De um modo geral os equipamentos geradores de
harmónicos, quando considerados individualmente,
provocam distorção em escala reduzida, exceptuando certas
grandes cargas não-lineares como fornos a arco,
cicloconversores, sistemas electrónicos de grande potência
com regulação de fase, rectificadores não-controlados com
condensadores de filtragem (smoothing): é a extensão do
seu número que causa sérios problemas.
Estas fontes de distorção, de acordo com o impacto dos seus
efeitos, podem ser definidas como fontes identificadas,
grandes cargas não-lineares, e fontes não-identificadas,
pequenas cargas dispersas mas numerosas.
4. Efeitos dos harmónicos em redes eléctricas
Os efeitos negativos da ocorrência dos harmónicos podem
ser integrados em duas categorias:
- Efeitos instantâneos
- Efeitos de longa duração
12

ARTIGO TÉCNICO
4.1.Efeitos instantâneos
Estes efeitos estão associados a falhas, mau funcionamento
ou degradação do desempenho dos equipamentos ou
dispositivos devido à perda de sincronismo por alteração da
passagem por zero da onda de tensão. Os aparelhos de
regulação, equipamento electrónico e computadores sãolhes
particularmente sensíveis.
Elevadas amplitudes dos harmónicos com frequências
próximas da frequência de controle podem perturbar o
funcionamento de relés detectores de picos usados em
grandes redes de energia para controle centralizado.
4.2.Efeitos de longa duração
Estes efeitos são sobretudo de natureza térmica e estão
ligados, pelas perdas adicionais e sobreaquecimento, ao
envelhecimento prematuro e mesmo avaria de
condensadores,máquinas rotativas e transformadores.
Sir William Thomson, Lorde Kelvin, dizia que se começava a
saber alguma coisa de um assunto quando se era capaz de
descrevê-lo através de números. Observação muito judiciosa
pois que sabendo-se dos problemas causados pelos
harmónicos a sua quantificação encontra-se longe de estar
feita. Daí que, para certos equipamentos, apenas se poderá
dar uma informação qualitativa.
Assim:
1. Variadores de velocidade
Estes equipamentos são sempre geradores de harmónicos
mas igualmente sujeitos aos seus efeitos: múltipla detecção
de cruzamento por zero, elevados valores de dv/dt, etc.
2. Condensadores
Estes aparelhos não são geradores de harmónicos mas
podem constituir malhas para circuitos de ressonância o que
pode ser um problema grave para a integridade da rede. A
sua inserção deve pois merecer atenção e estudo cuidados.
Os condensadores por possuírem impedância inversamente
proporcional à frequência são amplificadores de distorção
harmónica de corrente. Os harmónicos provocam aumento
da dissipação térmica e podem levar à deterioração do
dieléctrico. De um modo geral, os condensadores estão
habilitados para suportar sobretensões de exploração de
longa duração de 10%, sobretensões de curta duração de
20% e sobreintensidades devidas aos harmónicos de 30%. As
normas internacionais da CEI/IEC e da ANSI/IEEE especificam
as características destes dispositivos, medidas de instalação,
filtragem anti-ressonante e outras acções a tomar para o seu
uso correcto.
3. Disjuntores e fusíveis
Os harmónicos podem prejudicar a capacidade de
interrupção para o caso dos disjuntores mercê de elevados
di/dt no cruzamento por zero. A produção suplementar de
calor nos solenoides dos relés magnéticos em disjuntores
magnetotérmicos, devida às frequências elevadas, podem
reduzir até 20% o limiar de disparo destes aparelhos.
Relativamente aos fusíveis, pela razão térmica do seu
princípio de funcionamento, parecem não ser afectados pela
distorção harmónica.
4. Condutores
Os harmónicos de corrente provocam sobreaquecimento
além do esperado pelo valor eficaz da corrente
essencialmente por duas ordens de razão: uma devido ao
efeito pelicular e ao efeito de proximidade, por um lado e,
por outro, em redes com neutro distribuído a produção de
harmónicos múltiplos de três, por se encontrarem em fase -
são de sequência homopolar (sequência zero), somam-se em
vez de se anularem dando origem a correntes elevadas no
condutor neutro. Valores estes que podem atingir até 1,7
vezes, mesmo mais, dependendo do valor dos harmónicos, a
corrente eficaz das fases. Geralmente estas instalações têm
o neutro reduzido o que implica uma dupla preocupação: o
sobreaquecimento do condutor e a elevada queda de tensão
nele produzida, questão preocupante se o sistema de
protecção de pessoas escolhido for o TN-C, terra pelo
neutro, condutores neutro e protecção comuns. Nesta
situação, o sistema TN-C é altamente desaconselhável.
A duplicação da sua secção relativamente à das fases,
13

ARTIGO TÉCNICO
pressupondo o mesmo modo de instalação, é uma medida
para obstar o problema do aquecimento excessivo
5. Equipamentos e instrumentos electrónicos
A detecção múltipla de passagem por zero, para sistemas
que usam a passagem por zero como medida do tempo,
pode provocar funcionamento desajustado dos sistemas. Em
particular, todos os dispositivos que sincronizam com a
passagem por zero são considerados vulneráveis à distorção
harmónica. Semicondutores comutados à passagem por zero
da tensão, para reduzir a interferência electromagnética, são
também sensíveis à múltipla detecção e sujeitos a mau
funcionamento. Equipamento electrónico, como fontes de
tensão, que usam o pico da tensão de entrada para carregar
condensadores e estabilizar o seu valor de saída,
dependendo do conteúdo harmónico da mesma, podem
encontrar-se a operar acima ou abaixo do valor de entrada
embora possa manter-se o valor eficaz nominal da tensão na
mesma. Certos fabricantes especificam valores máximos
para o factor de crista (entendido como o quociente entre o
valor de pico do sinal e o seu valor eficaz, o que para
sinusóides vale 2) de, por exemplo, 2 ± 0, 1 .
Outro problema é a quebra de tensão (voltage notch)
produzida pela comutação de semicondutores em
conversores (quebra de comutação). Estas quedas são
expressas através da taxa dv/dt. Podem produzir mau
funcionamento dos equipamentos e se cruzarem o zero
interferem com os sistemas de detecção de zero como
explicado antes. Harmónicos fraccionários, isto é,
harmónicos cuja ordem não é um número inteiro, e subharmónicos
podem afectar televisores e monitores de vídeo.
Tão-somente 0,5% de um harmónico fraccionário, amplitude
referida à fundamental, produz modulação de amplitude do
sinal fundamental responsável pelo alargamento e
contracção periódicos da imagem num TRC (tubo de raios
catódicos).
6. Iluminação
Redução da vida útil das lâmpadas incandescentes uma vez
que são sensíveis à sobretensão aplicada. Estudos referem
queuma sobretensão,devidaa harmónicos,de valor eficaz 5%
continuamente aplicada reduz o tempo médio de vida das
lâmpadas de 47%. Relativamente às lâmpadas de descarga
referem-se o ruído audível e possíveis ressonâncias
envolvendo as lâmpadas, balastros e condensadores usados
na rectificação do factor de potência.
7. Aparelhagem de medida e contadores
Amperímetros e voltímetros que baseiam o seu
funcionamento nos valores eficazes das grandezas a medir
são relativamente imunes à distorção da forma de onda dos
sinais. Pelo contrário, os medidores sensíveis ao valor médio
absoluto ou ao valor de pico e calibrados para indicar
valores eficazes não devem ser empregados na presença de
distorção harmónica. Erros podem atingir valores de 13% e
mais. Os contadores de energia de indução, os mais
frequentes, sob condições de tensão e corrente distorcidas
podem apresentar erros de até –20%, subcontagem, e com
tensão sinusoidal e corrente distorcida de até +5%,
sobrecontagem. Este tipo de contadores não são
apropriados para instalações com forte distorção de tensão e
corrente devido quer aos erros de contagem quer às
possíveis ressonâncias mecânicas na gama dos 400 a 1000
Hz. Os contadores electrónicos têm normalmente
desempenho excelente em redes poluídas.
8. Relés de protecção
As distorções nas formas de onda afectam o desempenho
dos relés, podem causar mau funcionamento ou impedi-los
de funcionar quando devido. Variando o ângulo de fase
entre as componentes fundamental e harmónicas da tensão
ou corrente pode significativamente alterar a característica
de resposta dos relés.
9. Máquinas rotativas
Os harmónicos aplicados a máquinas rotativas podem causar
aquecimento, vibrações, binários pulsantes ou ruído. O
sobreaquecimento rotórico é o principal problema associado
à distorção da tensão. As perdas nas máquinas eléctricas
dependem do espectro da tensão de alimentação. As perdas
no núcleo podem tornar-se significativas para motores de
indução alimentados por inversores que produzem
14

ARTIGO TÉCNICO
harmónicos de frequências elevadas. O aumento da
temperatura de funcionamento dos motores reduzirá o
tempo de vida médio dos mesmos. Neste âmbito, os
motores monofásicos são os mais afectados. A interacção
entre o fluxo principal do entreferro, maioritariamente de
componente fundamental, com os fluxos produzidos pelas
correntes harmónicas darão lugar ao aparecimento de
binários pulsantes. No caso de motores com controle de
velocidade deverá ser feita uma análise de possíveis
ocorrências de fenómenos de ressonância mecânica, no
sentido de precaver avarias, por efeito de amplificação dos
binários pulsantes. Os harmónicos também contribuem para
a geração de ruído audível.
10. Telecomunicações
A proximidade de linhas de energia e de telecomunicações
cria condições para interferências com estes sistemas,
interferências motivadas pela irradiação de campos
electromagnéticos gerados pelos harmónicos das redes de
potência. A frequência fundamental, para redes telefónicas,
normalmente não é causadora de problemas, como
resultado da resposta em frequência do ouvido humano. A
indução pelos harmónicos de ruído nos canais de dados
pode adulterar a informação transmitida. Existem vários
mecanismos pelos quais se pode gerar acoplamento entre as
redes de energia e de telecomunicações. Medidas para
atenuar os seus efeitos consistem na transposição das linhas
de energia (para redes aéreas), escolha de cabos com
blindagens electromagnéticas, de pares trançados, realização
de terras adequadas para os sistemas de energia, evitando
assim a propagação de potenciais, e, naturalmente, a
utilização de filtros adequados.
11. Transformadores
O primeiro efeito dos harmónicos nos transformadores é o
aquecimento adicional gerado por efeito das correntes de
Foucault induzidas no núcleo destas máquinas. Outros
problemas incluem eventual ressonância entre a indutância
do transformador e capacidades do sistema, tensões
mecânicas nos isolamento dos enrolamentos e do núcleo por
efeito das variações de temperatura e eventuais pequenas
vibrações do núcleo laminado. O sobreaquecimento causado
pela presença dos harmónicos, correntes de remoinho ou de
Foucault, sendo proporcionais ao quadrado da frequência,
obrigam à redução da potência estipulada (potência
nominal) dos transformadores. A norma IEEE/ANSI Standard
C57.110, “IEEE Recommended Practice for Establishing
Transformer Capability when Supplying Nonsinusoidal Load
Currents“, estipula como máxima distorção à plena carga o
valor de 5%. Contempla ainda formas para determinar o
abaixamento da potência por efeito da presença dos
harmónicos. Para tal é definido um factor K dependendo da
ordem do harmónico e do valor da corrente harmónica. As
normas contemplam ainda a máxima sobretensão (valor
eficaz) permitida sendo de 5% à plena carga e de 10% para
funcionamento em vazio (de referir que as correntes de
Foucault são proporcionais ao quadrado da indução máxima
e, como tal, proporcionais ao quadrado do valor máximo da
tensão aplicada). Por outro lado para transformadores com
secundários ligados em triângulo, as correntes de frequência
múltipla de três, por serem de natureza homopolar,
podendo circular nestes enrolamentos, não se transmitem
para o primário o que pode dar indicação errónea da carga
do transformador para medições efectuadas nos condutores
destes enrolamentos.
15

ARTIGO TÉCNICO
5. Características das grandezas não-sinusoidais
5.2 Taxa de distorção
De acordo com a decomposição de Fourier qualquer
grandeza periódica não-sinusoidal pode ser representada
por uma série infinita de termos composta de:
1. uma sinusóide de frequência fundamental
2. sinusóides cujas frequências são múltiplas da frequência
fundamental - harmónicos
3. eventualmente de um termo constante - componente
contínua
De acordo com a definição da CEI, a taxa total de
harmónicos, ou factor de distorção, representa a razão entre
o valor eficaz dos harmónicos, n ≥ 2, e o valor eficaz da
grandeza alternada.
THD%
= 100
∞
∑Y
n=
2
∞
∑Y
n=
1
2
n
2
n
eq. 4
A expressão que discrimina a série de Fourier de uma
grandeza y(t) vem dada por:
y
ϕ
( t) + sen( nωt
− )
Y
= ∑ ∞ 2
0
n=1
Y
n
n
eq. 1
ou como
THD% 100
Y −
=
Y
Y
2 2
1
eq. 5
em que:
Y 0 - é o valor da componente contínua, normalmente nula
Y n - o valor eficaz do harmónico de ordem n
ω - a velocidade angular da frequência fundamental
ϕn - o esfasamento inicial do harmónico de ordem n
A CIGRÉ, por outro lado, define a taxa global de distorção
como sendo:
D%
= 100
∑ ∞
n=
2
Y
Y
1
2
n
eq. 6
5.1 Valor eficaz de uma grandeza não-sinusoidal
5.3 Taxa individual harmónica
O valor eficaz (valor médio quadrático) de uma grandeza de
forma de onda qualquer é obtido a partir da expressão geral
de definição
Y
ef
1
=
T
T
∫ y
0
2
( t)dt
eq. 2
Em função dos valores eficazes dos harmónicos, a expressão
virá dada por:
Este parâmetro representa a razão entre o valor eficaz de um
harmónico de ordem n e o valor eficaz da grandeza
alternada, segundo a CEI
Hn%
= 100
Y
∑ ∞
n=
1
n
Y
2
n
eq. 7
ou entre o valor eficaz do termo fundamental, segundo a
CIGRÉ
∑ ∞
n=
1
2
Y =
ef Y n
eq. 3
Hn% = 100
Y n
Y
1
eq. 8
16

ARTIGO TÉCNICO
6. Recomendações e normalização
Os problemas potenciais levantados pela existência de
harmónicos nas redes eléctricas levaram as organizações de
normalização a estudar meios de prover especificações que
servissem os utilizadores e engenheiros aquando da
instalação de equipamentos de conversão, rectificação e
outros em redes que continham condensadores.
No âmbito da Comunidade Europeia, no sentido da
harmonização da legislação, sem a qual ficaria afectada a
livre troca de bens e serviços, várias directivas foram
publicadas tendentes a eliminar as diferenças na legislação
desses Estados.
Uma dessas directivas é a nº 85/374 sobre responsabilidade
por produtos defeituosos.
O seu Artº 2º define electricidade como produto e como tal
tornou-se necessário definir as suas características. Daqui
resultou a norma europeia NE/EN 50 160 - Características da
Tensão Fornecida pelas Redes Públicas de Distribuição.
A EN 50 160 CÉNÉLEC (NP EN 50 160) - define, no ponto de
fornecimento ao consumidor, as características principais da
tensão para as redes públicas de abastecimento de energia
em Baixa Tensão e Média Tensão tais como:
- frequência
- amplitude
- forma de onda
- cavas de tensão
- sobretensões
- tensões harmónicas
- tensões inter-harmónicas
- simetria das tensões trifásicas
- transmissão de sinais de informação pelas redes de
energia
O âmbito desta norma não é a compatibilidade
electromagnética mas sim a definição de um produto - as
características da tensão, especificando os seus valores
máximos ou variações que, sob condições normais de
exploração, os consumidores esperarão encontrar em
qualquer ponto da rede.
Para as redes de Baixa Tensão, relativamente às tensões
harmónicas, nas condições normais de exploração, durante
cada período de uma semana, 95% dos valores eficazes de
cada tensão harmónica, valores médios em cada 10
minutos, não devem ultrapassar os valores indicados na
tabela abaixo.
Harmónicos ímpares
Não múltiplos de 3 Múltiplos de 3
Harmónicos pares
Ordem n Tensão relativa % Ordem n Tensão relativa % Ordem n Tensão relativa %
5
6,0
3
5,0
2
2,0
7
5,0
9
1,5
4
1,0
11
3,5
15
0,5
6 - 24
0,5
13
3,0
21
0,5
17
2,0
19
1,5
23
1,5
25
1,5
Nota: Os valores correspondentes aos harmónicos de ordem superior a 25 por serem geralmente fracos e muito imprevisíveis pelo facto dos
efeitos da ressonância, não são indicados nesta tabela
Tab. 1 Valores das tensões harmónicas nos pontos de fornecimento até à ordem 25 expressas em percentagem da tensão nominal U N
17

ARTIGO TÉCNICO
Além disso, a taxa total de distorção harmónica da tensão
fornecida (até à ordem 40) não deverá ultrapassar 8%.
O limite à ordem 40 considerado na norma é convencional.
Para as redes de Média Tensão aplica-se a mesma tabela,
com os valores relativos referidos à tensão nominal UC e
com a observação de que o valor do harmónico de ordem 3,
dependendo da concepção da rede, pode ser muito mais
baixo. Tensões mais elevadas para uma dada ordem poderão
dever-se a efeitos de ressonância.
De igual modo, a taxa total de distorção harmónica, até à
ordem 40, está limitada a 8%.
A CEI/IEC 61 000 – a série 61 000 de normas CEI diz respeito
à compatibilidade electromagnética e compreende as
seguintes partes:
1. Generalidades. Considerações gerais, definições,
terminologia, etc: 61000-1-x
2. Ambiente. Descrição do ambiente. Características do
ambiente onde vai ser instalado o equipamento. Níveis
de compatibilidade: 61 000-2-x
3. Limites. Limites de emissão definindo os níveis de
perturbação permitidos pelos equipamentos ligados à
rede de energia eléctrica. Limites de imunidade: 61000-
3-x
4. Ensaios e medidas. Técnicas de medida e técnicas de
ensaio de modo a assegurar a conformidade com as
outras partes da norma: 61000-4-x
5. Guias de instalação e de atenuação. Provê guias na
aplicação de equipamento tal como filtros, equipamento
de compensação, descarregadores de sobretensões, etc.,
para resolver problemas de qualidade da energia: 61000-
5-x
6. Normas gerais e de produto. Definem os níveis de
imunidade requeridos pelo equipamento em geral ou
para tipos específicos de equipamento: 61000-6-x
internacional CEI/IEC60050(161) VEI, quando aplicável:
• Nível de Emissão - máximo nível permitido para um
consumidor de uma rede pública ou para um aparelho
(equipamento)
• Nível de Compatibilidade - nível máximo especificado de
perturbação que se pode esperar num dado ambiente
• Nível de Imunidade - nível de perturbação suportado
por um aparelho ou sistema
• Nível de Susceptibilidade - nível a partir do qual um
aparelho ou sistema começa a funcionar
deficientemente.
Nível de perturbação (não definido no VEI)
Nível de de Susceptibilidade
Nível de Imunidade
Nível de Imunidade
Nível de de Compatibilidade
Nível de Emissão
Nível de Emissão
0
Fig. 3 Os vários níveis de perturbação para compatibilidade cargas
não-lineares/equipamento sensível
Os níveis de compatibilidade electromagnética são definidos
como segue de acordo o vocabulário electrotécnico
18

ARTIGO TÉCNICO
A norma CEI 61000-2-2 define os níveis de compatibilidade
para as tensões harmónicas em BT de acordo com a tabela 2.
Por sua vez a norma CEI 61000-2-4 estabelece os níveis de
compatibilidade para redes industriais. Em termos dos
ambientes electromagnéticos possíveis são definidas três
classes com exigências de compatibilidade diferentes.
Classe 1
Aplica-se a redes protegidas e tem níveis de compatibilidade
mais baixos que os das redes públicas. Diz respeito à
utilização de aparelhos muito sensíveis às perturbações da
rede eléctrica, por ex. instrumentação de laboratórios
tecnológicos, certos equipamentos de automatização e de
protecção,certos computadores, etc.
Classe 2
Esta classe aplica-se aos PAC , ponto de acoplamento comum
(à rede pública), VEI 161-07-15, e aos pontos de ligação
interna no ambiente industrial em geral. Os níveis de
compatibilidade desta classe são idênticos aos das redes
públicas, pelo que os equipamentos destinados à utilização
nestas redes podem ser usados nesta classe de ambiente
industrial.
Classe 3
Esta classe aplica-se somente aos pontos de ligação interna
dos ambientes industriais. Os níveis de compatibilidade são
superiores aos da classe 2 para certas perturbações. Por ex.,
esta classe deve ser considerada quando uma das seguintes
condições é satisfeita:
• a maior parte das cargas são alimentadas através de
conversores
• existem máquinas de soldar
• frequentes arranques de motores de grande potência
• as cargas variam rapidamente
Harmónicos ímpares não múltiplos de 3 Harmónicos ímpares múltiplos de 3 Harmónicos pares
Ordem do
Tensão harmónica
Ordem do
Tensão harmónica
Ordem do
Tensão harmónica
harmónico
%
harmónico
%
harmónico
%
n
n
n
5
6
3
5
2
2
7
5
9
1,5
4
1
11
3,5
15
0,3
6
0,5
13
3
21
0,2
8
0,5
17
2
>21
0,2
10
0,5
19
1,5
12
0,2
23
1,5
>12
0,2
25
1,5
>25
0,2 + 0,5 x 25/n
Tab. 2 Níveis de compatibilidade para as tensões harmónicas individuais em redes públicas de BT
Distorção harmónica total
Classe 1 Classe 2 Classe 3
5% 8% 10%
Tab. 3 Níveis de compatibilidade para harmónicos
19

ARTIGO TÉCNICO
Ordem
n
Classe 1
Tensão harmónica %
Classe 2
Tensão harmónica %
Classe 3
Tensão harmónica %
5 3 6 8
7 3 5 7
11 3 3,5 5
13 3 3 4,5
17 2 2 4
19 1,5 1,5 4
23 1,5 1,5 3,5
25 1,5 1,5 3,5
>25 0,2 + 12,5/n 0,2 + 12,5/n 5x
Tab. 4 Componentes da tensão harmónica, ímpares, não múltiplos de três
Ordem
n
Classe 1
Tensão harmónica %
Classe 2
Tensão harmónica %
Classe 3
Tensão harmónica %
3 3 5 6
9 1,5 1,5 2,5
15 0,3 0,3 2
21 0,2 0,2 1,75
>21 0,2 0,2 1
Tab. 5 Componentes da tensão harmónica, ímpares, múltiplos de três
Ordem
n
Classe 1
Tensão harmónica %
Classe 2
Tensão harmónica %
Classe 3
Tensão harmónica %
2 2 2 3
4 1 1 1,5
6 0,5 0,5 1
8 0,5 0,5 1
10 0,5 0,5 1
>10 0,2 0,2 1
Tab. 6 Componentes da tensão harmónica, ordem par
Ordem
Classe 1
Classe 2
Classe 3
n
Tensão inter- harmónica %
Tensão inter-harmónica %
Tensão inter-harmónica %
25 0,2 0,2 1
Tab. 7 Componentes da tensão inter-harmónica
20

ARTIGO TÉCNICO
7. Observações finais
Como se pode verificar pela análise dos valores das tensões
harmónicas dados pelas tabelas, os limites máximos
individuais e taxa total de distorção impostos pela norma
europeia NE/EN 50 160 coincidem com os valores das
normas CEI/IEC 61000-2-2 e 61000-2-4, classe 2 de
ambientes industriais.
De modo a assegurar que estes níveis de distorção não sejam
atingidos, têm de ser fixados limites para as perturbações
emitidas (níveis de emissão) pelos aparelhos e
equipamentos considerados quer individualmente quer
como conjunto de cargas ligadas à rede no ponto de
acoplamento comum.
Assim a norma CEI/IEC 61000-3-2 especifica os limites para
as emissões de corrente harmónica para aparelhos com
corrente estipulada (corrente nominal) por fase até 16A e a
norma 61000-3-4 fixa os limites para emissão de correntes
harmónicas para aparelhos com corrente estipulada
(corrente nominal) por fase superior a 16A, em baixa tensão.
21

DIVULGAÇÃO
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Departamento de Engenharia Electrotécnica
Laboratório de Instalações Eléctricas
O laboratório de Instalações eléctricas do Departamento de Engenharia Electrotécnica do Instituto Superior de Engenharia do
Porto, enquadra as valências de Instalações Eléctricas,Telecomunicações,Domótica e Sistemas Automáticos de Segurança.
Apoia a leccionação de diversas unidades curriculares do curso de Licenciatura em Engenharia Electrotécnica - Sistemas
Eléctricos de Energia - Bolonha, da Pós-Graduação em Infra-Estruturas de Telecomunicações, Segurança e Domótica e da Pós-
Graduação em Eficiência Energética e Utilização Racional de Energia Eléctrica.
Está equipado com diversas bancadas de testes e ensaios e equipamentos modulares nas áreas técnicas anteriormente
referidas.
Possui diversos equipamentos de medição essenciais à execução de certificações ITED, equipamentos no âmbito da
certificação, exploração e manutenção das instalações eléctricas e equipamentos no âmbito da realização de auditorias
energéticas e da monitorização da qualidade de serviço.
22

ARTIGO TÉCNICO
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva, António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
Projecto de Instalações Eléctricas
Secção Técnica Vs Secção Económica de Canalizações Eléctricas
1. Introdução
O projecto das instalações eléctricas deve responder a
critérios de ordem técnica, nomeadamente no que se refere
à garantia da protecção das pessoas e instalações, mas
contrapõem-se necessariamente os aspectos de ordem
económica; resultará do compromisso entre estas duas
posições contrastantes a definição daquela que será a
solução mais acertada para uma dada instalação.
No capítulo dos custos associados a uma instalação eléctrica
tem um peso crucial a energia desperdiçada durante o
funcionamento da mesma, duração esta que pode em média
considerar-se compreendida entre 20 e 30 anos.
Este desperdício tem duas origens: perdas excessivas por
ineficiente concepção das instalações e selecção não
criteriosa de equipamentos que utilizam a energia eléctrica e
malbaratamento da energia eléctrica por funcionamento
além do necessário.
A abordagem dum projecto eléctrico eficiente sob o ponto
de vista energético deverá contemplar os seguintes pontos:
a) Minimização de perdas no sistema de distribuição
b) Redução das perdas devido ao desperdício na utilização
do equipamento eléctrico
c) Redução das perdas associadas aos problemas
associados à qualidade da energia
d) Prever as instalações para incorporarem aparelhagem de
contagem e medida para fins de monitorização e de
realização de auditorias eléctricas
2. A Secção Técnica dos Condutores
A definição técnica de canalizações em instalações de
utilização de energia eléctrica, deve ser realizada de acordo
com o definido nas Regras Técnicas de Instalações Eléctricas
de Baixa Tensão, e assenta na verificação das seguintes
condições:
- Critério do Aquecimento;
- Critério da protecção contra sobreintensidades
Põe-se, portanto, também neste domínio a questão da
eficiência energética.
3. A Secção Económica dos Condutores Calculada a Partir
da Norma CEI/IEC60287-3-2
Assim, o responsável pela concepção de uma instalação
eléctrica deverá procurar não somente a solução técnica
funcional da mesma mas preocupar-se que essa solução seja
igualmente eficiente do ponto de vista energético.
Os métodos de cálculo económico dos condutores levam em
linha de conta não somente o custo inicial dos mesmos e da
sua instalação mas também os custos associados à
exploração, isto é, os custos das perdas por efeito Joule.
23

ARTIGO TÉCNICO
A norma CEI/IEC 60 287-3-2 – Electric cables – Calculation of
the current rating –Economic optimization of power cable
size (CEI, 1995) apresenta duas metodologias de cálculo –
uma baseada na determinação de gamas económicas de
corrente, para diferentes cabos empregados, e uma outra,
conhecida a corrente de projecto, que determina a secção
que minimiza a função custo total.
CT = CI + CE (1)
A norma considera uma temperatura média igual a:
θ
m
θ − θa
= + θ
3
Onde:
θ = temperatura correspondente a Iz
θa = temperatura ambiente
T = nº de horas de utilização das perdas
a
(3)
Onde:
CT – custo total
CI – custo de investimento
CE – custo de exploração
Perda de energia no 1º ano:
( I × R × L× N × N ) T
2
max
E = (2)
p
c
O número de horas de utilização das perdas é dado pela
relação:
T
8760 2
0
I ( t)
dt
I
2
m á x
Na Fig. 1 podemos apreciar um diagrama de carga diário, que
traduz a variação da corrente com o tempo.
60
= ∫
(4)
Onde:
Imax – corrente de pico do diagrama
R – resistência CA por unidade de comprimento
L – comprimento da canalização
Np – nº de condutores sob idênticas condições
Nc – nº de circuitos idênticos
T – nº de horas de utilização das perdas
50
40
30
20
10
0
Figura 1 - Diagrama de carga I(t)
A resistência unitária R é definida através do seu valor em CC
e leva em consideração quer os efeitos pelicular e de
proximidade – y S e y P , quer as perdas em ecrãs metálicos e
armaduras - λ 1 e λ 2 .
A Fig. 2 representa o chamado diagrama normalizado π(t)
que resulta do precedente dividindo-o por I máx . A ordenada
máxima passa a ser obviamente 1.
1,2
Em virtude da variação da corrente, factor de carga≠1, e da
possibilidade de incremento da mesma, a temperatura do
condutor será diferente da correspondente à corrente
máxima admissível θ(θz).
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Figura 2 - Diagrama normalizado π(t)
24

ARTIGO TÉCNICO
A Fig. 3 corresponde ao diagrama π 2 (t).
Custo da potência de perdas:
1,2
1
0,8
CE = ( I × R × L × N × N ) × D
2
P max
p c
(9)
0,6
0,4
0,2
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Figura 3 - Diagrama normalizado π 2 (t)
Onde:
CE P = custo de exploração por solicitação de potência
adicional
D = custo anual da potência
Como se trata da elevação ao quadrado de valores quando
muito iguais a 1 virá mais cavado.
T
8760
= ∫
0
2
π ( t)
dt
O nº de horas de utilização das perdas é referido ao período
de 8760 h (1 ano). A estimação deste valor vem
normalmente dada através da fórmula:
(5)
Custos de exploração (1º ano):
CE = ( I × R × L × N × N )( TP + D)
2
max
(10)
Considerando-se os pagamentos feitos no fim do ano, os
custos no iésimo ano virão dados por:
CE = CE[(1 + a) (1 + b)] i−
i
p
2 1
c
(11)
T = µ × 8760
µ = p × f + (1 − p)
× f
c
Onde:
µ = factor de carga das perdas
fc = factor de carga
p = coeficiente
2
c
(6)
(7)
Admitindo-se crescimento percentual anual da carga de a e
dos custos de energia e potência de b.
Há duas abordagens para lidar com pagamentos feitos em
tempos diferentes, o investimento no início da exploração da
instalação e os custos durante o tempo de vida da mesma:
- método das anuidades ;
- método da actualização.
(igual a 0,3 - redes de transporte, e igual a 0,2 - redes de
distribuição (IEEE,1990)
O método da actualização é mais geral e é o usado na norma.
Custo das perdas no 1º ano:
CE = ( I × R × L × N × N ) T × P
2
E max
p c
(8)
2
(1 + a) (1 + b)
r =
(1 + i)
N
1−
r
Q =
1 − r
(12)
(13)
Onde:
Onde:
CE E = custo de exploração por perda de energia no 1º ano
i = taxa de actualização
P = custo do Wh
N = nº de anos de vida média da instalação
25

ARTIGO TÉCNICO
2
Q
CEa = ( Imax
× R × L × Np × Nc
)( TP + D)
×
1 + i
(14)
4. Método de fixação dos valores máximos de perdas
admissíveis nas canalizações
Onde:
CEa = custo de N anos de exploração da instalação, referidos
ao início do empreendimento, isto é, actualizados.
Seja F uma variável auxiliar dada por:
Q
F = Np
× Nc( TP + D)
×
1 + i
A função custo total virá então com a forma:
2
CT = CI + I RLF
máx
Onde:
ρ20 = resistividade do condutor a 20º C em CC
θm = temperatura média
( ) ⎤
ρ20 × B ⎡
⎢1 + α20 θm
− 20 ⎥ 6
R = ⎣
⎦ × 10 Ω/m
S
B = (1 + y + y )(1 + λ + λ )
s
p
1 2
(15)
(16)
(17)
(18)
Este método é preconizado pela Região Administrativa de
Hong-Kong, que através do Departamento Eléctrico e
Mecânico do Governo (EMSD) definiu uma abordagem no
domínio da baixa tensão, até 2008 de carácter voluntário,
mas que a partir de 2009 será integrado na legislação,
tornando-se, por conseguinte de carácter obrigatório (EMSD,
1997).
A metodologia sugerida pelo presente método conduziu a
resultados significativos no que se refere à poupança de
energia eléctrica, comprovados pelo EMSD, no decorrer de
estudos realizados nos últimos 30 anos, junto dos
operadores que voluntariamente adoptaram este
procedimento (EMSD, 1997), (Hui, 2003).
A metodologia consiste em fixar os valores máximos de
perdas admissíveis nas canalizações, ou seja, a de impor
rendimentos mínimos das linhas.
Para além das condições técnicas de temperatura e queda de
tensão a máxima perda de potência passa a ser critério de
dimensionamento.
Admitindo um custo de investimento dado por:
CI = ( A × S + C)
× L
(19)
Consideram-se duas situações:
- circuitos trifásicos lineares equilibrados;
- trifásicos não-lineares.
Onde:
A = termo dependente da secção do cabo
C = termo constante
1º caso - Circuito trifásico linear equilibrado
Potência transportada e perdas nos condutores do circuito:
S
A secção económica virá dada pela fórmula:
ec
F × ρ20 × B ⎡1 α20 ( θm
20)
⎤
⎢ + − ⎥
2
= 1000 × I
⎣
⎦ mm (20)
máx
A
A secção económica será normalizada para o valor comercial
mais próximo.
26
P = 3 × U × I × cosϕ
p = × I × r × L
2
3
b
Onde:
Ib = corrente do circuito
c
b
(21)
(22)

ARTIGO TÉCNICO
L = comprimento dos condutores
r = resistência em CA por metro de canalização à
temperatura de funcionamento
α 0 = coeficiente de termorresistividade a 0ºC
Donde:
O valor percentual p r das perdas vem dado pela relação:
p
r
=
3× I × r × L
2
b
3 × U × I × cosϕ
c
b
(23)
Donde, definido o valor percentual que se admite para as
perdas, se determinará o máximo valor para a resistência r.
R
R
1 + α × θ 234, 4 + θ
= =
1 + α × θ 234, 4 + θ
c 0 c c
z 0 z z
(27)
2º caso - Circuito trifásico não-linear, equilibrado, com
valores conhecidos de corrente Ib e de taxa de distorção
harmónica THD
r
máx
=
p × U × cosϕ
× 1000
r
c
3 × I × L
b
mΩ/m (24)
A potência aparente transportada pelo circuito será dada
por:
Encontrado o valor de r máx , as tabelas fornecerão a secção a
utilizar.
Correcção das perdas nos cabos devido às diferentes
temperaturas de funcionamento.
A temperatura do condutor pode ser aproximada através da
seguinte fórmula:
I
θ = θ + θ − 30
2
2
b
c a z
IzT
( )
(25)
Onde:
θ c = temperatura do condutor
θ a = temperatura ambiente
I zT = corrente máxima admissível no cabo dada pelas tabelas
S = 3 × Uc × Ib
Onde:
I = I = I + I + I
b
THD =
∞
∑
h=
1
2 2 2 2
h 1 2 3
∞
∑
h=
2
I
1
I
2
h
I = I + THD
I
1
b
=
1 1
I b
1 + THD
2
2
...
(28)
(29)
(30)
(31)
(32)
θ z = temperatura máxima admissível nos condutores
A resistência à temperatura θc pode ser expressa a partir da
relação:
Admitindo baixa distorção da tensão, o que é razoável, a
potência activa transportada terá por expressão:
P = 3 × U × I × cos ϕ
c
1
(33)
c
( 1 )
R = R + α × θ
0 0
Onde:
R 0 = resistência do condutor a 0º C
c
(26)
Onde:
I1 = componente fundamental da corrente
cos ϕ = factor de potência do circuito
27

ARTIGO TÉCNICO
Desprezando os efeitos pelicular e de proximidade, as perdas
nos condutores, incluindo o condutor neutro, será:
2 2
( 3
b N )
p = × I + m × I × r × L
I = 3 × I + I + I ...
N
S
m = S
F
N
2 2 2
3 6 9
Que é a relação entre as secções de fase e de neutro.
(34)
(35)
(36)
As perdas percentuais (pr) na canalização virão então dadas
por:
p
r
=
2 2
( 3
b
N )
× I + m× I × r × L
3 × U × I × cosϕ
c
E a máxima resistência unitária a atribuir ao cabo:
r
máx
As tabelas especificarão a secção do cabo a considerar.
(37)
(38)
A correcção de temperatura poderá ser feita mediante a
fórmula aproximada seguinte:
Alguns valores de referência para p r :
1
pr
× 3 × Uc
× I1
× cosϕ
× 1000
=
× I + m × I × L
2 2
( 3
b
N )
( 3× Ib
+ m × IN
)
2
( 3×
IzT
)
(39)
Tabela I - Valores máximos das perdas percentuais para diferentes
tipos de circuitos
Tipo de circuito
( 30)
θ = θ + θ −
c a z
Ligações entre transformadores de distribuição
e Quadros Gerais
Canalizações entre Quadros Gerais e Quadros
Parciais
Circuitos terminais: iluminação, tomadas ou
outros usos com correntes acima de 32 A
Colunas montantes e entradas, (até 2,5% para
utilizações domésticas)
Alimentações de grandes cargas como motores
de potência apreciável
2
p r
Máx.
0,5%
1,5%
1%
1,5%
2,5%
5. Conclusões
A busca da eficiência e da utilização racional de energia
(URE), particularmente nos sistemas eléctricos, leva a
considerar todos aqueles aspectos que concorrem para
realizar esse fim. A consideração do rendimento das
canalizações, já contemplada nas áreas do transporte e
grande distribuição, faz todo o sentido aplicada às redes de
baixa tensão, até pela sua enorme extensão.
Em Hong-Kong, onde o sistema de fixação de perdas
máximas se encontra implementado há alguns anos, o
dimensionamento económico de condutores insere-se num
programa mais vasto de URE em edifícios de serviços,
contemplando vertentes tais como instalações de
iluminação, sistemas de aquecimento, ventilação e ar
condicionado, transporte por elevadores, monta-cargas e
escadas rolantes e o desempenho energético de edifícios
apresentando resultados tangíveis significativos.
Fontes de Informação Relevantes
[CEI, 1995] CEI IEC 60 287-3-2, Electric cables, Calculation of
the current rating – Part 3 – Section 2, Suiça, 1995.
[Cooper, 1997] Copper Development Association, Electrical
Energy Efficiency, U.K., 1997.
[EMSD, 1997] Electrical and Mechanical Services Department
(EMSD), Code of Practice for Energy Efficiency of Electrical
Installations,Hong-Kong,2005.
[Anders, 1997] Anders J George, Rating of Electric Power
Cables, McGraw-Hill, Nova Iorque, 1997.
[Hui, 2003] Hui, Sam C. M., Energy Efficiency and
Environmental Assessment for Buildings in Hong Kong,
MECM LEO Seminar, Advances on Energy Efficiency and
Sustainability in Buildings, pag, 21-22, 2003, Kuala Lumpur,
Malaysia.
[Silva, 2009] Silva H.J., Gomes A.A., Ramos S.C., “A definição
do valor máximo das perdas nas canalizações eléctricas como
medida de eficiência energética”, JLBE09 - Jornadas Luso-
Brasileiras de Ensino e Tecnologia em Engenharia 2009, 10 a
13 de Fevereiro de 2009, Instituto Superior de Engenharia do
Porto, Porto, Portugal.
28

ARTIGO TÉCNICO
José António Beleza Carvalho
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
Protecção das Pessoas em Instalações Eléctricas de Baixa Tensão
Cálculo dos Dispositivos de Protecção
RESUMO
1. CÁLCULOS NO REGIME DE NEUTRO “TN”
O correcto dimensionamento dos dispositivos de protecção
das pessoas contra contactos indirectos em instalações
eléctricas de Baixa Tensão (BT), é uma das condições
fundamentais para que uma instalação possa ser utilizada e
explorada com conforto e em perfeitas condições de
segurança. De acordo com a normalização em vigor, é,
também, uma das condições essenciais para a certificação ou
licenciamento das instalações eléctricas por parte das
entidades ou organismos responsáveis, a quem estão
atribuídasestas competências.
A função dos dispositivos de protecção das pessoas contra os
contactos indirectos será o corte automático da alimentação
da instalação eléctrica, que, em caso de defeito, e em
consequência do valor e da duração da tensão de contacto,
evitará o risco de se produzirem efeitos fisiopatológicos
perigosos nas pessoas. Esta medida de protecção obriga à
coordenação entre o Regime de Neutro (ou Esquema de
Ligação à Terra (ELT)) adoptado na instalação, e as
características dos condutores de protecção e dos respectivos
dispositivos de protecção.
Neste artigo são apresentados alguns exemplos de cálculo
dos dispositivos de protecção das pessoas contra contactos
indirectos, de acordo com o Regime de Neutro adoptado
para a instalação eléctrica.
Este regime de neutro caracteriza-se por todas as massas da
instalação serem ligadas ao ponto da alimentação ligado à
terra, próximo do transformador ou do gerador da
alimentação da instalação, por meio de condutores de
protecção.
O ponto da alimentação ligado à terra é, em regra, o ponto
neutro.
De acordo com a legislação em vigor, nas instalações fixas
pode-se utilizar um só condutor com as funções de condutor
de protecção e de condutor neutro (designado por condutor
PEN) desde que o condutor de protecção tenha uma secção
não inferior a 10mm 2 , se de cobre ou a 16mm 2 , se de
alumínio e, a parte da instalação comum (esquema TN-C)
não esteja localizada a jusante de um dispositivo diferencial.
Este regime de neutro encontra-se representado na Figura 1.
Neste regime de neutro um defeito de isolamento é similar a
um curto-circuito entre fase e neutro, e o corte deve ser
assegurado pelo dispositivo de protecção contra curtoscircuitos,
com um tempo máximo de corte especificado que
é função da tensão limite convencional (UL) admissível para
o local da instalação, ou seja, 25V ou 50V em corrente
alternada, sendo o valor definido pela classificação do local
quanto às influências externas.
PE
Figura 1: Regime terra pelo neutro, ou esquema TN (Fonte Schneider Electric)
29

ARTIGO TÉCNICO
Segundo a norma CEI 364 o tempo de corte do dispositivo de
protecção deverá ser de 0,4s para UL=50V e, 0,2s para
A curva deste dispositivo de protecção é apresentada na
figura 3.
UL=25V.
Seguidamente, apresenta-se um circuito de uma instalação
eléctrica de BT, trifásica (400V), onde é adoptado o regime
de neutro TN-C, ou seja, a função de neutro e de protecção
estão combinadas num único condutor (PEN).
Este circuito é apresentado na figura 2.
Figura 3: Curva de disparo TM250D.
(Fonte Schneider Electric)
Como se pode verificar, a actuação do disparador magnético
deste disjuntor poderá ser regulada para funcionar entre 5 a
Figura 2: Exemplo de cálculo. Regime TN-C
10 vezes o valor nominal (In), ou seja, entre 1250 e 2500A.
O circuito tem um comprimento de 40m, a secção do
condutor de fase é de 95mm 2 e a do condutor de protecção
é de 50mm 2 .
O circuito está protegido com disjuntor NS 250N (Merlin
Gerin) equipado com disparador magnetotérmico TM 250
curva D.
Pretende-se verificar se neste regime de neutro, a protecção
das pessoas contra contactos indirectos está efectivamente
garantida com este dispositivo de protecção.
Uma condição fundamental para o correcto
dimensionamento do dispositivo de protecção, é conhecer a
sua curva de actuação, de maneira a obter-se o valor da
corrente correspondente ao limiar de funcionamento do
disparador magnético do aparelho de protecção.
30
Neste regime de neutro a impedância da malha de defeito Zs
será:
Z
s
K.
U
=
I
d
0
em que K toma o valor de 0,8 para instalações eléctricas, U 0
é a tensão simples nominal da instalação e I d é a corrente de
defeito.
Para que a protecção contra curtos-circuitos também
garanta a protecção contra contactos indirectos, é necessário
para os disjuntores que:
Z
s
K.
U
≤
I
m
0
em que I m é a corrente de actuação do disparador magnético
do dispositivo.
(1)
(2)

ARTIGO TÉCNICO
Para a protecção por fusíveis, é necessário que:
Z
s
K.
U
≤
I
f
0
em que I f é a corrente convencional de funcionamento do
fusível.
Atendendo a que neste regime de neutro um defeito é
efectivamente um curto-circuito entre uma fase e o
condutor de protecção, a impedância da malha de defeito
será então:
(3)
Para o circuito apresentado na figura 2, o comprimento
máximo protegido do circuito, para uma regulação do
disparador magnético de 5xIn (Im=1250A) será de:
0,8.230.95
l ≤
≤ 214m
0,0225.(1 + 19).1250
para uma regulação do disparador magnético de 10xIn
(Im=2500A) será de:
0,8.230.95
l ≤
≤ 107m
0,0225.(1 + 19).2500
(9)
(10)
Z
s
≈ R
s
l
= ρ
f
+ ρ
s
f
PE
l
s
PE
(4)
Atendendo que o comprimento do circuito é de 40m,
verifica-se que em qualquer dos casos o disjuntor garante a
protecção das pessoas contra contactos indirectos.
em que ρ f é a resistividade de condutor de fase, ρ PE a
resistividade do condutor de protecção, l é o comprimentos
dos condutores, s f a secção do condutor de fase e s PE a
secção do condutor de protecção.
Considerando que os condutores de fase e de protecção têm
as mesmas características, a impedância da malha de defeito
será então:
em que ;
l
Z
s
≈ Rs
= ρ .( 1+
m)
s
s
m =
s
f
PE
f
(5)
(6)
O comprimento máximo protegido do circuito será então,
para disjuntores:
No entanto, deve-se também verificar se o tempo de
actuação do dispositivo é compatível com o especificado
pelas curvas de segurança, para a tensão limite convencional
definida para o local da instalação, que como já foi referido,
segundo a norma CEI 364 deverá ser de 0,4s para U L =50V e,
0,2s para U L =25V.
Assim, torna-se importante calcular o valor da tensão de
contacto em caso de defeito.
em que:
então:
U = R . I
I
d
c
PE
K U
=
Z
d
.
0
0
s
K.
U
=
i
ρ.
.(1 + m)
s
f
(11)
(12)
K. U
0
s
f
l ≤ .
ρ .(1 + m).
I
e para fusíveis será de:
K. U
0
s
f
l ≤ .
ρ .(1 + m).
I
m
f
(7)
(8)
U
R
c
PE
= R
PE
l
= ρ
s
K.
U0.
s
f
.
ρ.
l.(1
+ m)
PE
U m
= K. U 0.
c 1 + m
(13)
(14)
31

ARTIGO TÉCNICO
Para o exemplo em consideração, representado na figura 2,
tem-se:
1,9
U c
= 0 ,8* 230* = 120, 6V
1+
1,9
(15)
Pelas curvas de segurança, e para a tensão limite
convencional de 25V, o dispositivo deve actuar num tempo
inferior a 180ms.
Neste regime de neutro, a presença de um primeiro defeito
não origina valores de tensão de contacto perigosos para as
pessoas.
No entanto, é obrigatório a presença de um Controlador
Permanente de Isolamento (CPI), de maneira a sinalizar o
defeito e permitir a sua eliminação o mais rapidamente
possível.
Como se pode verificar na curva de funcionamento do
disjuntor, apresentada na figura 3, o dispositivo actuará num
tempo inferior ao referido e compatível com o especificado
pela norma CEI 364.
Assim, para esta instalação, e para este regime de neutro,
pode-se garantir que o disjuntor apresentado protege
efectivamente as pessoas contra contactos indirectos.
A manifestação de um segundo defeito, sem que tenha sido
eliminado o primeiro, implicaria agora a existência de
tensões de contacto muito perigosas, devendo ser tomadas
as medidas adequadas de forma a evitar riscos de efeitos
fisiopatológicos perigosos nas pessoas susceptíveis de ficar
em contacto com partes condutoras simultaneamente
acessíveis.
Como tal, a protecção das pessoas neste regime de neutro é
orientada para o dimensionamento dos dispositivos de
protecção actuarem na situação de segundo defeito.
Figura 4: Painel de regulação do relé electrónico TM250D.
(Fonte Schneider Electric)
2. CÁLCULOS NO REGIME DE NEUTRO “IT”
Este esquema de ligação à terra apresenta como principal
vantagem, a garantia de continuidade de serviço em
presença de um primeiro defeito de isolamento.
Também se devem eliminar todas as situações que possam
contribuir para diminuir a fiabilidade do sistema. Assim, não
se deve distribuir o condutor neutro, pois poderá correr-se o
risco de manifestar-se um segundo defeito sem que o
primeiro tenha sido sinalizado, actuando a protecção e
perdendo-se todas as vantagens inerentes à utilização deste
regime de neutro.
Figura 5: Esquema de Ligação à Terra IT. (Fonte Schneider Electric)
32

ARTIGO TÉCNICO
Este regime de neutro caracteriza-se por as partes activas da
instalação eléctrica serem isoladas da terra ou ligadas a esta
através de uma impedância de valor elevado. As massas dos
aparelhos de utilização são ligadas à terra, individualmente
ou por grupos.
O circuito tem um comprimento de 76m, a secção do
condutor de fase e de protecção é de 25mm 2 . O circuito está
protegido com disjuntor especifico para protecção de saídas
motor NS 80H (Merlin Gerin) equipado com disparador
“motor” integrado MA 80.
A situação mais comum nas instalações onde é adoptado
este regime de neutro, é todas as massas, incluindo as da
fonte, estarem ligadas a um mesmo eléctrodo de terra
(figura 5). Assim, as condições de eliminação da corrente de
um segundo defeito são então garantidas pelas mesmas
condições indicadas para o esquema TN.
Neste regime de neutro IT, a protecção das pessoas contra
contactos indirectos é fundamentalmente garantida por dois
tipos de equipamentos:
• pelos CPI, essencialmente destinados à vigilância do
primeiro defeito, embora possam também ser utilizados
como dispositivos de protecção nas situações em que for
necessário provocar o corte ao primeiro defeito;
• pelos dispositivos de protecção contra sobreintensidades
(disjuntores e fusíveis). Estes dispositivos são utilizados
nas situações em que ao segundo defeito são aplicadas
as condições de protecção definidas para o esquema TN;
Pretende-se verificar se neste regime de neutro, a protecção
das pessoas contra contactos indirectos está efectivamente
garantida com este dispositivo de protecção.
Também no caso deste regime de neutro é fundamental
para o correcto dimensionamento do dispositivo de
protecção, conhecer a curva de actuação do dispositivo, de
maneira a obter-se o valor da corrente correspondente ao
limiar de funcionamento do disparador magnético do
aparelho de protecção.
A curva deste dispositivo de protecção é apresentada na
figura 7.
Seguidamente, apresenta-se um circuito de uma instalação
eléctrica de BT, trifásica (400V), onde é adoptado o regime
de neutro IT, sem neutro distribuído (situação comum neste
regime de neutro) . Este circuito é apresentado na figura 6.
Figura 7: Curva de disparo MA80.
(Fonte Schneider Electric)
Figura 6: Exemplo de cálculo. Regime IT
Como se pode verificar, a actuação do disparador magnético
deste disjuntor verifica-se entre 6 a 14 vezes o valor nominal
(In=80A),ou seja, entre 480 e 1120A.
33

ARTIGO TÉCNICO
Também neste regime de neutro, tal como no regime TN,
um defeito é efectivamente um curto-circuito entre uma
fase e o condutor de protecção.
Então, para este circuito, sem neutro distribuído, a
impedância da malha de defeito será:
34
Z
s
(16)
em que I m é a corrente de actuação do disparador magnético
do dispositivo.
Neste regime de neutro considera-se como boa aproximação
que ao segundo defeito, o comprimento da malha de defeito
é duplo em relação ao primeiro defeito.
Então, a impedância da malha de defeito será neste caso:
Z
s
(17)
Considerando também que os condutores de fase e de
protecção têm as mesmas características, a impedância da
malha de defeito será então:
em que ;
(18)
(19)
O comprimento máximo protegido deste circuito será então,
para disjuntores:
K.
3. U
≤
I
≈ R
s
m
0
l
= 2*( ρ
f
+ ρ
s
(20)
Para o circuito apresentado na figura 6, o comprimento
máximo protegido do circuito, para uma regulação do
disparador magnético de 6xIn (Im=480A) será de:
f
PE
l
s
l
Z
s
≈ Rs
= 2*(
ρ .(1 + m))
s
s
m =
s
l
f
PE
K
= 1
U
s
f
PE
. 3.
0.
f
≤
2. ρ .(1 + m).
I
m
0,8. 3.230.25
≤
≤ m
l 184
2.0,0225.(1 + 1).480
)
(21)
Para uma regulação do disparador magnético de 14xIn
(Im=1120A) será de:
0,8. 3.230.25
l ≤
≤ 79m
2.0,0225.(1 + 1).1120
(22)
Atendendo que o comprimento do circuito é de 76m,
verifica-se que para qualquer regulação do disparador MA (6
a 14xIn), o disjuntor garante a protecção das pessoas contra
contactos indirectos.
No entanto, tal como no regime de neutro TN, também se
deve verificar se o tempo de actuação do dispositivo é
compatível com o especificado pelas curvas de segurança,
para a tensão limite convencional definida para o local da
instalação, que como já foi referido, segundo a norma CEI
364 deverá ser de 0,4s para U L =50V e, 0,2s para U L =25V.
Assim, torna-se importante calcular o valor da tensão de
contacto em caso de segundo defeito.
U = R . I
c
PE
d
(23)
em que, através de uma dedução idêntica à efectuada para o
regime de neutro TN, obtêm-se:
m
U c
= K. 3. U
0.
2.(1 + m)
(24)
Para o exemplo em consideração, representado na figura 6,
tem-se:
1
U c
= 0 ,8* 3 *230* = 79, 7V
2*(1 + 1)
(25)
Pelas curvas de segurança, e para a tensão limite
convencional de 25V, o dispositivo deve actuar num tempo
inferior a 280ms.
Como se pode verificar na curva de funcionamento do
disjuntor, apresentada na figura 7, o dispositivo actuará num
tempo inferior ao referido e compatível com o especificado
pela norma CEI 364.

ARTIGO TÉCNICO
Assim, também para esta instalação, e para este regime de
neutro, pode-se garantir que o disjuntor apresentado
protege efectivamente as pessoas contra contactos
indirectos.
3. CONCLUSÕES
como tensão de contacto limite, 25V ou 50V. Assim, torna-se
importante calcular o valor da tensão de contacto em caso
de defeito e, através da curva de segurança dos 25V ou 50V,
conforme o caso, obter o tempo máximo de actuação do
dispositivo para que a tensão de contacto nunca ultrapasse o
valor da tensão limite convencional.
Neste artigo apresentou-se dois exemplos de cálculo e
dimensionamento dos dispositivos de protecção das pessoas
contra contactos indirectos. Um exemplo para o regime de
neutro TN, e outro para o regime de neutro IT.
Atendendo a que nestes regimes de neutro, e para o caso
dos exemplos apresentados, uma situação de defeito é
sempre uma situação de curto-circuito entre um condutor
activo e a massa do equipamento de utilização, ou seja, um
curto-circuito entre um condutor activo e o condutor de
protecção, são, normalmente, os dispositivos de protecção
contra sobreintensidades que terão a função de também
garantir a protecção das pessoas contra contactos indirectos.
Na realidade, nos exemplos que são apresentados, o que se
teve que fazer foi verificar se realmente o dispositivo de
protecção contra curtos-circuitos também verificava as
condições necessárias à protecção das pessoas contra
contactos indirectos.
Este facto foi analisado através da verificação do máximo
comprimento protegido.
Efectivamente, nestes dois regimes de neutro, para se poder
dimensionar correctamente os dispositivos de protecção, é
fundamental conhecer bem as características do circuito,
nomeadamente comprimento da instalação, tipo de
condutores,trajecto dos cabos, secção dos condutores, etc.
Outro factor importante, é verificar se o dispositivo actua
num tempo compatível com especificado pelas normas de
segurança. Este facto depende das condições do local da
instalação eléctrica.
De acordo com estas condições, a legislação em vigor impõe
Este facto obriga, também, a conhecer muito bem as curvas
de funcionamento dos dispositivos de protecção, para
verificar se esta regra do tempo de actuação também é
garantida. No caso dos disjuntores, a zona de funcionamento
magnético dos disparadores é quase instantânea, não sendo
a regra do tempo de actuação problemática para este tipo de
equipamento de protecção.
O facto torna-se mais importante quando os dispositivos de
protecção são fusíveis.
O regime de neutro TT, para o dimensionamento dos
dispositivos de protecção das pessoas contra contactos
indirectos, não obriga necessariamente a conhecer todas as
características da instalação.
A análise do dimensionamento dos dispositivos de protecção
para o regime TT será efectuada num próximo artigo.
Bibliografia
[1] Regras Técnicas das Instalações Eléctricas de Baixa Tensão" -
(Decreto-Lei n.º 226/2005 de 28 de Dezembro)
[2] Técnicas e Tecnologias em Instalações Eléctricas" - L. M. Vilela
Pinto – Edição Certiel
[3] Instalações Eléctricas de Baixa Tensão. A Concepção e o
Projecto" – Aulas de IELBT, José Beleza Carvalho, ISEP
[4] Instalações Eléctricas Industriais" - João Mamede Filho - Editora
LTC 5ª Edição
[5] Esquemas de Ligação à Terra em BT (Regimes de Neutro)”
Caderno Técnico nº 172 - Bernard Lacroix e Roland Calvas.
Edição: Schneider Electric
35

36
CURIOSIDADE

ARTIGO TÉCNICO
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva; António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
FASES DE REALIZAÇÃO
E TIPOS DE PROJECTOS DE INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS
1 INTRODUÇÃO
A realização do projecto eléctrico de uma instalação requer,
além do domínio técnico dos assuntos particulares que a
esta digam respeito, sistematização na sua abordagem e
programação, necessária tanto no faseamento da sua
concepção como na elaboração processual dos seus
documentos.
Neste sentido a publicação da portaria nº 701-H/2008, de 29
de Julho, através do seu anexo I - Instruções para a
Elaboração de Projectos de Obras - representa um salto
qualitativo significativo no processo de realização do
projecto, visando uma concepção de mais elevada qualidade
do mesmo, ao definir a metodologia a seguir na sua
elaboração, com discriminação das suas fases, seus
conteúdos e objectivos.
Embora a portaria se destine expressamente a projectos de
obras públicas e uma vez que a caracterização das obras
particulares se rege, de um modo geral, pelas regras das
obras públicas, a transposição dos seus princípios para
aquele tipo de obras representa uma mais-valia significativa
para o projectista e para a consequente melhoria do projecto
electrotécnico.
Este artigo faz uma ligeira incursão nos aspectos das
Instruções para a Elaboração e revêem-se alguns princípios
formais da estruturação do projecto de licenciamento.
2 LEGISLAÇÃO APLICÁVEL
- Decreto-Lei nº 26 852, de 30 de Julho de 1936 – Aprova
o Regulamento de Licenças para Instalações Eléctricas
- Portaria nº 401/76, de 6 de Julho - Estabelece as normas
a que deverão obedecer os projectos destinados a
instruírem os pedidos de licença de instalações eléctricas
de serviço público
- Decreto-Lei nº 446/76, de 5 de Junho - Dá nova redacção
a alguns artigos do Regulamento de Licenças para
Instalações Eléctricas, aprovado pelo Decreto-Lei n.º
26852 de 30 de Julho de 1936
- Decreto-Lei nº 517/80, de 31 de Outubro - Estabelece
normas a observar na elaboração dos projectos das
instalações eléctricas de serviço particular
- Decreto Regulamentar nº 31/83, de 18 de Abril - Aprova
o Estatuto do Técnico Responsável por Instalações
Eléctricas de Serviço Particular
- Portaria nº 344/89, de 13 de Maio - Altera os artigos
19.º e 20.º do Decreto-Lei n.º 26 852 de 30 de Julho de
1936. Revoga a Portaria n.º 24/80 de 9 de Janeiro
- Decreto-Lei nº 272/92, de 3 de Dezembro - Estabelece
normas relativas às associações inspectoras de
instalações eléctricas
- Decreto-Lei nº 315/95, de 28 de Novembro - Regula a
instalação e o funcionamento dos recintos de
espectáculos e divertimentos públicos e estabelece o
regime jurídico dos espectáculos de natureza artística
- Decreto-Lei nº 59/99, de 2 Março - Estabelece o regime
do contrato administrativo de empreitada de obras
públicas.
- Decreto-Lei nº 555/99, de 16 de Dezembro (com as
alterações subsequentes)- Estabelece o regime jurídico
da urbanização e da edificação
- Portaria nº 454/2001, de 5 de Maio - Aprova o novo
contrato-tipo de concessão de distribuição de energia
eléctrica em baixa tensão
- Portaria nº 1110/2001, de 19 de Setembro - Determina
quais os elementos que devem instruir os pedidos de
informação prévia, de licenciamento e de autorização
referentes a todos os tipos de operações urbanísticas
- Decreto-Lei n.º 5/2004, de 6 de Janeiro - Aprova a
orgânica das direcções regionais da economia
- Portaria nº 193/2005, de 17 de Fevereiro - Actualiza a
relação das disposições legais e regulamentares a
observar pelos técnicos responsáveis dos projectos de
obras e a sua execução
- Decreto-Lei nº 229/2006, de 24 de Novembro - Altera o
Decreto Regulamentar n.º 31/83 de 18 de Abril, que
aprova o Estatuto do Técnico Responsável por
Instalações Eléctricas de Serviço Particular, e derroga
37

ARTIGO TÉCNICO
parcialmente o disposto na alínea e) do n.º 3 do artigo
3.º do Decreto-Lei n.º 5/2004, de 6 de Janeiro
- Decreto-Lei nº 101/2007, de 2 de Abril - Simplifica o
licenciamento de instalações eléctricas, quer de serviço
público quer de serviço particular, alterando os
Decretos-Lei n.os 26 852, de 30 de Julho de 1936,
517/80, de 31 de Outubro, e 272/92, de 3 de Dezembro
- Lei nº 60/2007, de 4 de Setembro - Procede à sexta
alteração ao Decreto -Lei n.º 555/99, de 16 de
Dezembro, que estabelece o regime jurídico da
urbanização e edificação
- Decreto-Lei nº 18/2008, de 29 de Janeiro - Aprova o
Código dos Contratos Públicos, que estabelece a
disciplina aplicável à contratação pública e o regime
substantivo dos contratos públicos que revistam a
natureza de contrato administrativo
- Portaria nº 232/2008, de 11 de Março - Determina quais
os elementos que devem instruir os pedidos de
informação prévia, de licenciamento e de autorização
referentes a todos os tipos de operações urbanísticas, e
revoga a Portaria n.º 1110/2001 de 19 de Setembro
- Portaria nº 701-H/2008, de 29 de Julho - Aprova o
conteúdo obrigatório do programa e do projecto de
execução, bem como os procedimentos e normas a
adoptar na elaboração e faseamento de projectos de
obras públicas, designados «Instruções para a elaboração
de projectos de obras», e a classificação de obras por
categorias
3 DEFINIÇÕES
- Anteprojecto ou Projecto Base - o documento a elaborar
pelo Projectista, correspondente ao desenvolvimento do
Estudo prévio aprovado pelo Dono da Obra, destinado a
estabelecer, em definitivo, as bases a que deve obedecer
a continuação do estudo sob a forma de Projecto de
execução.
(Ao Projecto Base também se dá o nome de Projecto de
Licenciamento, pois nesta fase o projectista prepara as
peças escritas e as peças desenhadas para entregar o
projecto para aprovação).
38
- Dono da Obra – pessoa colectiva ou individual que
promove o projecto ou obra
Os donos de obra podem classificar-se em dois tipos:
donos de obra pública e de obra particular
Os donos de obra pública são as entidades que se
encontram sujeitas ao Regime Jurídico de Obras Públicas,
conforme define o art.º 3.º do Decreto-Lei n.º 59/99, de
2 de Março. Alguns donos de obra pública encontram-se
sujeitos ao Regime de Licenciamento Urbano (Decreto-
Lei n.º 555/99 de 16 de Dezembro)
Os donos de obra particular encontram-se sujeitos, nas
operações de licenciamento de urbanizações e de
edificações, às disposições do Decreto-Lei n.º 555/99 de
16 de Dezembro
- Estudo prévio - o documento elaborado pelo Projectista,
depois da aprovação do programa base, visando a opção
pela solução que melhor se ajuste ao programa,
essencialmente no que respeita à concepção geral da
obra
- Peças do projecto - os documentos, escritos ou
desenhados que caracterizam as diferentes partes de um
projecto
- Programa base - o documento elaborado pelo
Projectista a partir do programa preliminar resultando da
particularização deste, visando a verificação da
viabilidade da obra e do estudo de soluções alternativas,
o qual, depois de aprovado pelo Dono da Obra, serve de
base ao desenvolvimento das fases ulteriores do
projecto
- Programa preliminar - o documento fornecido pelo
Dono da Obra ao Projectista para definição dos
objectivos, características orgânicas e funcionais e
condicionamentos financeiros da obra, bem como dos
respectivos custos e prazos de execução a observar
- Projecto - o conjunto de documentos escritos e
desenhados que definem e caracterizam a concepção
funcional, estética e construtiva de uma obra,
compreendendo, designadamente, o projecto de
arquitectura e projectos de engenharia.
- Projecto de execução - o documento elaborado pelo
Projectista, a partir do estudo prévio ou do anteprojecto
aprovado pelo Dono da Obra, destinado a facultar todos

ARTIGO TÉCNICO
os elementos necessários à definição rigorosa dos trabalhos
a executar
Telas finais - o conjunto de desenhos finais do projecto,
integrando as rectificações e alterações introduzidas no
decurso da obra e que traduzem o que foi efectivamente
construído
4 FASES DO PROJECTO
e) Dados básicos relativos às exigências de comportamento,
funcionamento, exploração e conservação da obra,
tendo em atenção as disposições regulamentares;
f) Estimativa de custo e respectivo limite dos desvios e,
eventualmente, indicações relativas ao financiamento do
empreendimento;
g) Indicação geral dos prazos para a elaboração do projecto
e para a execução da obra.
A realização do Projecto deve seguir um cronograma
específico, caracterizado pela definição de etapas sucessivas,
em número dependente da importância e complexidade da
obra, de pormenorização crescente e tendente à fixação
definitiva das soluções, culminando na elaboração do
Projecto de Licenciamento e no de Execução.
Estas fases podem ser enumeradas do modo seguinte de
acordo com a portaria citada:
- Programa Base
- Estudo Prévio
- Anteprojecto (Projecto Base ou Projecto de
Licenciamento)
- Projecto de Execução
Estas seguem-se cronologicamente às especificações
fornecidas pelo Dono da Obra ao Projectista e traduzidas no
Programa Preliminar.
Como características que estas fases devem conter, incluemse
as seguintes:
- Programa preliminar
O Programa preliminar contém, além de elementos
específicos constantes da legislação e regulamentação
aplicável, os seguintes elementos, podendo alguns destes
ser dispensados consoante a obra a projectar:
a) Objectivos da obra;
b) Características gerais da obra;
c) Dados sobre a localização do empreendimento;
d) Elementos topográficos, cartográficos e geotécnicos,
levantamento das construções existentes e das redes de
infra-estruturas locais, coberto vegetal, características
ambientais e outros eventualmente disponíveis, a
escalas convenientes;
- Programa Base
O Programa base é apresentado de forma a proporcionar ao
Dono da Obra a compreensão clara das soluções propostas
pelo Projectista, com base nas indicações expressas no
programa preliminar, incluindo:
a) Esquema da obra e programação das diversas operações
a realizar, quando aplicável;
b) Definição dos critérios gerais de dimensionamento das
diferentes partes constitutivas da obra;
c) Peças escritas e desenhadas e outros elementos
informativos necessários para o perfeito esclarecimento
do Programa Base, no todo ou em qualquer das suas
partes, incluindo as que porventura se justifiquem para
definir as alternativas de solução propostas pelo
Projectista e avaliar a sua viabilidade, em função das
condições de espaço, técnicas, de custos e de prazos;
d) Estimativa geral do custo da obra, tomando em conta os
encargos mais significativos com a sua realização e
análise comparativa dos custos de manutenção e
consumos da obra nas soluções propostas;
e) Informação sobre a necessidade de obtenção de
elementos topográficos, geológicos, geotécnicos,
hidrológicos, climáticos, características da componente
acústica do ambiente, redes de infra-estruturas ou de
qualquer outra natureza que interessem à elaboração do
projecto, bem como sobre a realização de estudos em
modelos, ensaios, maquetes, trabalhos de investigação e
quaisquer outras actividades ou formalidades que
podem ser exigidas, quer para a elaboração do projecto,
quer para a execução da obra.
39

ARTIGO TÉCNICO
- Estudo Prévio
1- O Estudo prévio desenvolve as soluções aprovadas no
Programa Base, sendo constituído por peças escritas e
desenhadas e por outros elementos informativos, de
modo a possibilitar ao Dono da Obra a fácil apreciação
das soluções propostas pelo Projectista e o seu confronto
com os elementos constantes naquele.
2- Se outras condições não forem fixadas no contrato, o
Estudo prévio contém, para cada uma das soluções
alternativas apresentadas à aprovação do Dono da Obra,
e sem prejuízo dos elementos constantes da
regulamentação aplicável, os elementos seguintes:
a) Memória descritiva e justificativa, incluindo capítulos
respeitantes a cada um dos objectivos relevantes do
estudo prévio;
b) Elementos gráficos elucidativos sob a forma de
plantas, alçados, cortes, perfis, esquemas de
princípio e outros elementos, em escala apropriada;
c) Dimensionamento aproximado e características
principais dos elementos fundamentais da obra;
d) Estimativa do custo da obra e do seu prazo de
execução.
- Anteprojecto ou Projecto base (Projecto para
Licenciamento)
1- O Anteprojecto, ou Projecto base, desenvolve a solução
do Estudo prévio aprovado, sendo constituído por peças
escritas e desenhadas e outros elementos de natureza
informativa que permitam a conveniente definição e
dimensionamento da obra, bem como o esclarecimento
do modo da sua execução.
2- Se outras condições não forem fixadas no contrato, o
anteprojecto deve conter, para além dos elementos
constantes da regulamentação aplicável os seguintes:
a) Memórias descritivas e justificativas da solução
adoptada, incluindo capítulos especialmente
destinados a cada um dos objectivos especificados
para o anteprojecto, onde figuram designadamente
descrições da solução orgânica, funcional e estética
da obra, dos sistemas e dos processos de construção
previstos para a sua execução e das características
técnicas e funcionais dos materiais, elementos de
construção,sistemas e equipamentos;
b) Avaliação das quantidades de trabalho a realizar por
grandes itens e respectivos mapas;
c) Estimativa de custo actualizada;
d) Peças desenhadas a escalas convenientes e outros
elementos gráficos que explicitem a localização da
obra, a planimetria e a altimetria das suas diferentes
partes componentes e o seu dimensionamento bem
como os esquemas de princípio detalhados para cada
uma das Instalações Técnicas, garantindo a sua
compatibilidade;
e) Identificação de locais técnicos, centrais interiores e
exteriores, bem como mapa de espaços técnicos
verticais e horizontais para instalação de
equipamentos terminais e redes.
f) Os elementos de estudo que serviram de base às
opções tomadas, de preferência constituindo anexos
ou volumes individualizados identificados nas
memórias;
g) Programa geral dos trabalhos.
- Projecto de execução
1- O Projecto de execução desenvolve o Projecto base
aprovado, sendo constituído por um conjunto
coordenado das informações escritas e desenhadas de
fácil e inequívoca interpretação por parte das entidades
intervenientes na execução da obra, obedecendo ao
disposto na legislação e regulamentação aplicável.
2- Se outras condições não forem fixadas no contrato, o
Projecto de execução inclui, além de outros elementos
constantes de regulamentação aplicável, as seguintes
peças:
a) Memória descritiva e justificativa, incluindo a
disposição e descrição geral da obra, evidenciando
quando aplicável a justificação da implantação da
obra e da sua integração nos condicionamentos
locais existentes ou planeados; descrição genérica da
solução adoptada com vista à satisfação das
disposições legais e regulamentares em vigor;
indicação das características dos materiais, dos
40

ARTIGO TÉCNICO
elementos da construção, dos sistemas,
equipamentos e redes associadas às Instalações
Técnicas;
b) Cálculos relativos às diferentes partes da obra
apresentados de modo a definirem, pelo menos, os
elementos referidos na regulamentação aplicável a
cada tipo de obra e a justificarem as soluções
adoptadas;
c) Medições e mapas de quantidade de trabalhos,
dando a indicação da natureza e da quantidade dos
trabalhos necessários para a execução da obra;
d) Orçamento baseado nas quantidades e qualidades
de trabalho constantes das medições;
e) Peças desenhadas de acordo com o estabelecido
para cada tipo de obra na regulamentação aplicável,
devendo conter as indicações numéricas
indispensáveis e a representação de todos os
pormenores necessários à perfeita compreensão,
implantação e execução da obra;
f) Condições técnicas, gerais e especiais, do caderno de
encargos.
6) Instalações eléctricas de serviço particular do tipo C cuja
potência a alimentar pela rede seja superior a 50 kVA;
7) Redes particulares de distribuição de energia eléctrica
em baixa tensão e respectivas instalações de iluminação
exterior.
A pormenorização e alcance de cada fase variará de acordo
com as características particulares associadas ao tipo de
empreendimento a projectar. Assim, teremos
sucessivamente:
- Instalações,Equipamentos e Sistemas em Edifícios
- Instalações, Equipamentos e Sistemas de Comunicação
em Edifícios
- Instalações, Equipamentos e Sistemas de Aquecimento,
ventilação e ar condicionado (AVAC)
- Instalações, Equipamentos e Sistemas de transporte de
pessoas e cargas
- Sistemas de Segurança Integrada
- Produção, transformação, transporte e distribuição de
Energia Eléctrica
- Redes de comunicações
Caso a instalação não careça de projecto, do Estudo Prévio
passar-se-ádirectamente para o Projecto de Execução.
O anexo I do Decreto-Lei nº 517/80, de 31 de Outubro, na
redacção actual do Decreto-Lei nº 101/2007, de 2 de Abril,
lista as instalações eléctricas que carecem de projecto:
1) Instalaçõeseléctricas de serviço particular do tipo A;
2) Instalaçõeseléctricas de serviço particular do tipo B;
3) Instalações eléctricas de serviço particular do tipo C
situadas em recintos públicos ou privados destinados a
espectáculos ou outras diversões, incluindo-se,
nomeadamente, teatros, cinemas, praças de touros,
casinos, circos, clubes, discotecas, piscinas públicas,
associações recreativas ou desportivas, campos de
desporto, casas de jogo, autódromos e outros recintos
de diversão;
4) Instalações eléctricas estabelecidas em locais sujeitos a
risco de explosão;
5) Instalações de parques de campismo e portos de recreio
(marinas);
Para cada tipo de instalação enunciada se procede à
pormenorização dos objectivos a alcançar em cada uma das
fases do projecto cuja satisfação será levada à consideração
do Dono da Obra para aprovação.
Exemplificando com a primeira das obras consideradas,
teremos, como elementos especiais das diversas fases, os
seguintes:
- Programa Preliminar
a) Identificação de aspectos específicos do edifício ou zonas
do edifício, em termos de energia eléctrica, ambiente,
utilização, segurança e outros e ligações a redes ou
sistemas exteriores.
b) Condicionamentos à localização dos equipamentos e das
instalações necessárias ao seu funcionamento.
c) Identificação dos níveis de qualidade, disponibilidade,
redundância e autonomia pretendidos.
d) Condicionamentos a nível de manutenção, exploração e
expansão.
41

ARTIGO TÉCNICO
- Programa Base
a) Identificação das diferentes instalações e equipamentos
a considerar e suas configurações gerais justificadas a
partir dos condicionamentos e imposições do Programa
Preliminar.
b) Bases de dimensionamento consideradas para as
diferentes instalações e equipamentos.
c) Discriminação e justificação das necessidades em termos
de energia eléctrica, segurança e outras.
d) Interligações com outras especialidades e respectivas
condições ou exigências.
- Estudo Prévio
a) Representação gráfica geral das instalações e
equipamentos em concordância com o desenvolvimento
das outras especialidades e com a definição das
condições regulamentares de segurança, sob a forma de
plantas e outros elementos, a escala apropriada.
b) Esquemas de princípio necessários à definição
esquemática da concepção dos sistemas e redes que
integram as instalações e equipamentos e da sua
interligação espacial e funcional.
c) Caracterização genérica das instalações e equipamentos
principais.
d) Pré-dimensionamento dos equipamentos e das redes
principais das instalações.
e) Condições de ligação às redes de energia eléctrica
(produção, consumo) e outras, de funcionamento e
utilização das instalações e equipamentos e da sua
eventual expansão.
- Anteprojecto (Projecto Base, Projecto de
Licenciamento)
a) Plantas, em escalas apropriadas, onde se indiquem os
traçados das redes principais das diversas instalações,
com indicação da localização aproximada dos
equipamentos.
b) Cortes, esquemas e diagramas, sempre que isso seja
necessário à boa compreensão da solução proposta.
c) Esquemas de princípio das instalações e da sua
interligação espacial e funcional.
d) Caracterização das instalações e equipamentos
principais.
e) Dimensionamentos dos equipamentos e redes principais
das instalações.
f) Enumeração dos principais artigos que constituem o
mapa de quantidades de trabalho, dividido nos principais
capítulos constituintes das instalações e equipamentos,
de forma a permitir a elaboração da estimativa do custo
preliminar da obra.
g) Justificação dos níveis de conforto luminotécnico, de
segurança e outros, bem como de produção e consumo
de energia eléctrica que suportem a solução proposta;
h) Verificação do cumprimento das regulamentações
técnicas aplicáveis.
- Projecto de Execução
a) Memória descritiva e justificativa, incluindo a análise
prospectiva de desempenhos, descrevendo e
justificando as soluções projectadas, tendo em atenção o
Anteprojecto aprovado e as disposições legais em vigor.
b) Condições técnicas, gerais e especiais, especificando as
condições de execução ou montagem e as características
técnicas das instalações e equipamentos previstos.
c) Planta geral dos locais servidos pelas instalações e
equipamentos, em escala apropriada, quando não
definida em regulamento aplicável, contendo os
elementos de referência e de orientação necessários à
fácil localização das instalações e equipamentos.
d) Plantas em escala apropriada, quando não definida em
regulamento aplicável, com o traçado e constituição das
redes e localização dos equipamentos, com a indicação
dos elementos indispensáveis à sua conveniente
apreciação.
e) Alçados e cortes dos edifícios ou partes dos edifícios,
sempre que isso seja necessário à boa compreensão do
projecto, a escala apropriada, quando não definida em
regulamento aplicável.
f) Pormenores necessários à definição detalhada e boa
execução das instalações e equipamentos projectados, a
escalas apropriadas quando não definidas em
regulamento aplicável.
42

ARTIGO TÉCNICO
g) Esquemas de princípio das instalações e da sua
interligação espacial e funcional, quando necessárias à
sua perfeita compreensão.
h) Dimensionamento das instalações e dos equipamentos,
incluindo os cálculos necessários para o efeito.
i) Medições e mapas de quantidade de trabalhos, divididos
nos diversos capítulos constituintes da obra.
j) Orçamento de projecto da obra.
Além das fases enunciadas, há uma outra não menos
importante que é a Assistência Técnica, prestada e solicitada
pelo Projectista ao Dono da Obra. Esta é requerida antes e
durante a execução da obra:
1- Na fase do procedimento de formação do contrato, e até
à adjudicação da obra, a Assistência técnica do
Projectista ao Dono da Obra compreende as actividades
seguintes:
a) Esclarecimento de dúvidas relativas ao projecto
durante a preparação do processo do concurso para
adjudicação da empreitada ou fornecimento;
b) Prestação de informações e esclarecimentos
solicitados por candidatos a concorrentes, sob a
forma escrita e exclusivamente por intermédio do
Dono da Obra, sobre problemas relativos à
interpretação das peças escritas e desenhadas do
projecto;
c) Prestação do apoio ao Dono da Obra na apreciação e
comparação das condições da qualidade das soluções
técnicas das propostas de molde a permitir a sua
correcta ponderação por aquele, incluindo a
apreciação de compatibilidade com o projecto de
execução, constante do caderno de encargos, de
variantes ou alterações que sejam apresentadas;
2- Durante a execução da obra, a assistência técnica
compreende:
a) Esclarecimento de dúvidas de interpretação de
informações complementares relativas a
ambiguidades ou omissões do projecto, bem como
elaboração das peças de alteração do projecto
necessárias à respectiva correcção e à integral e
correcta caracterização dos trabalhos a executar no
âmbito da referida correcção;
b) Apreciação de documentos de ordem técnica
apresentados pelo empreiteiro ou Dono da Obra,
incluindo, quando apropriado, a sua compatibilidade
com o projecto;
c) Proceder, concluída a execução da obra, à
elaboração das Telas Finais a ela respeitantes,
verificando a conformidade das mesmas com o
projecto de execução e das eventuais alterações nele
introduzidas, de acordo com as informações
fornecidas pelo Dono da Obra.
5 ELABORAÇÃO DO PROJECTO DE LICENCIAMENTO
O projecto de licenciamento é um documento técnico
destinado a instruir um pedido de licença de
estabelecimento de uma instalação eléctrica, por ex. uma
linha aérea de alta tensão com mais de 1000 m de extensão,
ou a fazer parte, na qualidade de projecto de engenharia de
especialidade, de um projecto de arquitectura de uma obra
que careça de licença municipal de construção, como por ex.
um prédio de habitações e escritórios.
O projecto pode ainda ser de obra que não careça de licença
municipal 1 ou de estabelecimento 2 . De todos os modos é
um documento apresentado a aprovação.
Daí a sua constituição ser objecto de legislação específica
pois tratando-se de um documento a ser sujeito a apreciação
técnica e à análise da observância do disposto nos
Regulamentos de Segurança aplicáveis a sua forma necessita
ser adequada à transmissão da informação requerida e
organizada de tal maneira que a consulta seja fácil,
elucidativa,tanto quanto possível exaustiva e inequívoca.
A estrutura básica do projecto é composta de uma parte
preliminar e de um corpo, constituído este por uma parte
textual e uma outra de desenhos.
1
As obras que não carecem de concessão de licença administrativa, passada pela Câmara Municipal respectiva, são as referidas no DL nº 555,
Regime Jurídico da Urbanização e Edificação, art. 6º, com as alterações introduzidas pelo DL n.º 177/2001, de 4/06 e Lei n.º 60/2007, de 04/09
2
As instalações eléctricas que não carecem de licença de estabelecimento são as referidas nos arts. 9º, 27º e 28º do DL nº 26 852, de 30 de
Julho de 1936, com as alterações introduzidas pelos DL nº 446/76, de 05/06 e DL nº 101/2007, de 02/04
43

ARTIGO TÉCNICO
À parte textual dá-se o nome de Peças Escritas e ao conjunto
de desenhos, plantas, alçados, cortes, perfis, diagramas,
outras representações gráficas o de Peças Desenhadas.
- Corpo do Projecto
Como partes em que o projecto se divide podemos
considerar as seguintes:
- Memória descritiva e justificativa
- Caderno de encargos
- Medições e orçamento
- Peças desenhadas
observância dos regulamentos em vigor e às regras inerentes
à boa técnica de execução dos diversos trabalhos.
Especiais - Definição de modo exaustivo e tão completo
quanto possível de todos os componentes da instalação e
dos trabalhos relativos à sua implantação.
- Medições e Orçamento
Determinação, com o rigor possível, das quantidades dos
materiais a empregar e dos trabalhos a realizar e atribuição
dos valores correspondentes à instalação de cada unidade de
material e execução de cada espécie de trabalho.
- Memória Descritiva e Justificativa
A memória descritiva e justificativa do projecto deve conter
todos os elementos e esclarecimentos necessários para
darem uma ideia perfeita da natureza, importância, função e
características das instalações e do equipamento.
- Caderno de Encargos (CE)
- Peças Desenhadas
Conjunto de esquemas eléctricos e outros desenhos relativos
à obra em questão feitos a escalas convenientes e
permitindo a perfeita compreensão dos pormenores,
estabelecimento e localização da instalação.
No entanto, a forma final a dar ao Projecto de Licenciamento
não necessita ter todos estes componentes, pelo menos ao
seu nível mais pormenorizado.
CE
Condições Jurídicas e administrativas
6 CONCLUSÕES
Gerais
Condições Técnicas
Especiais
Condições Jurídicas e Administrativas - Condições que a
entidade compradora, o Adjudicante, formaliza à entidade
fornecedora, o Adjudicatário, relativa a aspectos tais como
cauções, garantias, obrigações, prazos, facturação e
condições de pagamento, seguros, cessões, incumprimentos
e penalidades.
Condições Técnicas:
Gerais - Referência ao objecto e extensão da empreitada,
contemplando o fornecimento e montagem de todos os
materiais e equipamentos eléctricos, e às condições que
devem reger as tarefas a realizar no que diz respeito à
A existência de um projecto, deve conferir, por si só, uma
garantia de qualidade, segurança e funcionalidade das
instalações, assim como a diminuição dos custos de
execução e exploração das mesmas, uma vez que o técnico
tem de ter a consciência de que o exercício da sua profissão
o obriga não só a cumprir a lei, o preceituado nos
Regulamentos de Segurança, como também, dominar o
estado da arte no âmbito das Instalações Eléctricas.
O projecto é uma actividade complexa e exigente pela
diversidade das suas áreas e número de intervenientes no
mesmo.
As Instruções para a Elaboração de Projectos de Obras,
anexas à portaria nº 701-H/2008, de 29 de Julho, ao
sistematizarem a sua abordagem introduziram no processo
um mecanismo de regulação que constitui uma mais-valia
sensível para a actividade de projectista.
44

ARTIGO TÉCNICO
Arlindo Francisco, Hugo Miguel Sousa, Teresa Alexandra F. M. Pinto Nogueira
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO EM LINHAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA
RESUMO
A manutenção das linhas de transporte e distribuição de
energia eléctrica é um serviço fundamental prestado pelas
empresas de transporte e distribuição. A aplicação de
técnicas eficientes na actividade de manutenção das linhas,
define a qualidade de serviço prestado pelas empresas.
Indicadores como o tempo e número de intervenções para
restabelecer as condições normais de funcionamento, são
reveladores da qualidade de serviço prestado por essas
empresas que, no caso de incumprimento das regras
estabelecidas no Regulamento da Qualidade de Serviço,
podem implicar em elevados prejuízos.
A disponibilidade de informação apropriada ao pessoal
técnico torna-se essencial e contribui para uma maior
eficácia dos serviços de manutenção, tanto ao nível da
manutençãocorrectiva como na manutenção preventiva.
Este trabalho descreve a aplicação de duas técnicas
modernas na manutenção das linhas eléctricas que, além de
incrementarem a segurança e a fiabilidade do sistema
eléctrico, garantem uma melhoria dos dados quantitativos
fornecidosàs equipas de manutenção.
1 INTRODUÇÃO
A segurança e fiabilidade do sistema eléctrico estão
fortemente relacionadas com o bom funcionamento das
linhas de transmissão.
Enquanto as centrais de produção, subestações primárias e
de distribuição possuem controlo e monitorização com
tecnologias avançadas, como sistemas computadorizados e
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), a
protecção principal e as informações para manutenção das
linhas de transmissão são baseadas nos dados fornecidos por
relés ou oscilógrafos.
Apesar de estes dispositivos serem extremamente fiáveis e
eficientes no âmbito da protecção, os relés apenas fornecem
informações qualitativas, e dificilmente fornecem
informações quantitativas relevantes para a execução dos
trabalhos de manutenção. Os dados fornecidos por
oscilógrafos dependem de complexas análises que podem
levar horas ou mesmo dias, e geralmente não possuem a
precisão adequada para as equipas de campo.
Assim sendo, para a melhoria da segurança e o aumento da
fiabilidade do sistema eléctrico, é imprescindível o
desenvolvimento de soluções que melhorem os dados
quantitativos fornecidos às equipas de manutenção, tanto
correctiva como preventiva. Este trabalho apresenta e
analisa os benefícios de duas técnicas modernas de
manutenção em linhas de transmissão que vêm ao encontro
das necessidades expostas.
A primeira técnica descrita, aplicada nos serviços de
manutenção correctiva, é a localização de falhas em linhas
transmissão através do princípio das ondas viajantes.
Trata-se de uma configuração simples, capaz de localizar
defeitos fase-terra e identificar as secções afectadas com
grande precisão e rapidez, trazendo assim informação
preciosa para os serviços de manutenção correctiva.
A segunda tecnologia apresentada é a detecção de corrosão
nos condutores em linhas de transmissão aéreas, com
aplicação nas actividades de manutenção preventiva. O
sistema pode funcionar com a linha activa e efectua o
diagnóstico das condições de corrosão dos cabos
condutores, incluindo as partes internas, permitindo desta
forma que as equipas de manutenção actuem
preventivamente evitando acidentes e a interrupção do
fornecimento de energia. Esta técnica tem uma aplicação
intensiva em ambientes agressivos como zonas litorais ou
com incidência de chuva ácida (zonas industriais).
2 LOCALIZADOR DE DEFEITOS POR ONDAS VIAJANTES
2.1 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Na ocorrência duma falha numa linha de transmissão radial,
surge um surto de corrente induzindo ondas
electromagnéticas que se propagam nas três fases por toda
extensão da linha.
45

ARTIGO TÉCNICO
A localização do ponto de defeito consiste em detectar a
diferença de tempo que essas ondas viajantes levam para
chegar aos seus extremos.
Este princípio está representado na figura 1.
a) TIPOS DE CASAS INTELIGENTES
De facto, há problemas com a conceptualização da “casa
inteligente”! Parece haver pouca concordância sobre como
uma casa inteligente deve ser e sobre que tecnologias ela
deve incorporar.
e antecipando as acções a tomar (“the aware home”).
b) AS FUNÇÕES DA CASA INTELIGENTE
Actualmente as habitações podem estar equipadas com
sistemas que associam diversas funcionalidades nas áreas de
segurança, conforto, gestão de energia e comunicações.
Funcionalidades principais: detecção de incêndio, intrusão,
fuga de água ou gás, avisos, comandos e controlo remotos,
“Anything,Anytime, Anywere”.
As capacidades da domótica podem ser um auxiliar precioso
para contornar as dificuldades temporárias ou permanentes,
físicas ou mentais do ser humano. Além disso, estes sistemas
permitem facilitar as tarefas a idosos que assim vêem
minimizados algumas limitações a que estão expostos.
Figura 1 – Principio das ondas viajantes
O comprimento da linha L e a velocidade de propagação do
surto v fazem parte dos aspectos construtivos da linha, são
valores conhecidos. Medindo a diferença de tempo entre a
chegada das ondas aos pontos A (início da linha) e B (final da
linha) é possível calcular a localização exacta da falha,
através do cálculo do valor de X:
(1)
2.2 LOCALIZAÇÃO POR SISTEMA GPS
Um localizador de defeitos por ondas viajantes basicamente
é composto por um ou mais pares de estações locais,
sensores de campo magnético e antenas GPS (Global
Positioning System) ligados entre si e com a estação
principal, conforme mostra a fig. 2.
46
Figura 2 – Visão geral de um localizador de defeitos por ondas
viajantes
Pela análise da equação (1), concluímos que a precisão da
medida de tempo está directamente relacionada com a
localização exacta da falha. Por isso, os sistemas de
localização de defeitos por ondas viajantes utilizam as
informações de tempo dos satélites do GPS para manter a
precisão necessária dos seus contadores e sincronizar os
relógios das estações locais.
Assim, cada estação local de um sistema localizador de
defeitos por ondas viajantes recebe dados dos satélites para
a sincronização dos seus contadores, através de uma antena
e receptor GPS. Ao utilizar o GPS é possível manter uma
contagem de tempo de alta definição com imprecisão menor
que 1μs, permitindo uma localização de defeitos com
incerteza menor que 300 metros, mesmo em linhas com
compensação série.

ARTIGO TÉCNICO
Também na estação local, um processador de sinais recebe
as informações dos sensores de campo magnético instalados
nas fases. Na ocorrência de uma falha, armazena-se o valor
dos contadores e envia-se um sinal de informação para a
estação principal.
Nesse momento, a estação principal confirma o sinal de
informação da estação local e armazena os dados do surto,
com os quais o software de análise fará o cálculo da
distância. Este software de análise também deve ter em
consideração as deformações da onda de surto durante a sua
propagação para melhorar a precisão do cálculo.
Para isso, é comum que se execute um processo de
compensação dessa distorção que é baseado na correcção da
forma de onda do surto recebida das estações locais.
No final do processo, a estação principal indica a distância e
o ponto de referência mais próximo do defeito, bem como a
oscilografia da corrente de sequência zero da falha, através
da qual é possível identificar o tipo de defeito.
3 DETECTOR DE CORROSÃO EM CABOS CONDUTORES
3.1 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O funcionamento do detector de corrosão em cabos
condutores é relativamente simples, baseando-se no
princípio das correntes de Foucault e numa ponte de
indutâncias.
As correntes de Foucault são um fenómeno eléctrico que
ocorre quando um campo magnético variável intercepta um
material condutor fixo ou vice-versa. O movimento relativo
causa uma corrente de circulação no condutor, que segundo
a Lei de Lenz gera um campo magnético que se opõe ao
efeito do campo aplicado. Quanto maior for a condutividade
do condutor, mais forte for o campo magnético aplicado ou
mais rápido for o movimento relativo, maior será a corrente
gerada e consequentemente maior o campo que se opõe.
Conforme mostra o esquema da figura 3, ao aplicar um
campo magnético paralelo ao condutor que possui uma
velocidade v conhecida, é gerada uma corrente de Foucault
marginal ao condutor, que induz um campo magnético
oposto ao aplicado e que pode ser medido utilizando uma
bobina activa Z’.
Figura 3 – Princípio de funcionamento do detector de corrosão
As bobines Z e Z’ estão interligadas em forma de ponte de
indutâncias como mostra a figura 3, na bobine Z é colocada
uma amostra do cabo original funcionando esta como
referência.
Aos terminais da ponte surge uma tensão de
desbalanceamento cujo a magnitude dessa tensão é
directamente proporcional à secção do cabo condutor
avaliado, já que quanto pior o estado de corrosão do
mesmo, menor será sua condutividade. Consequentemente,
menor será a corrente Foucault e maior será a tensão de
desbalanceamento nos terminais da ponte de indutâncias.
Numa situação em que o cabo se encontre em estado de
corrosão é ainda possível avaliar qual a tensão mecânica que
o condutor pode suportar. Para tal é incorporada uma
câmara com sensor CCD (charged coupled device) que faz o
registo da imagem para que seja avaliada pelo conjunto dos
dados guardados no sistema.
Através de uma recta ajustada de forma empírica, a qual
depende apenas do material usado (aço ou alumínio),
obtém-se a percentagem remanescente da secção original
do cabo. Com este dado definido, consegue-se estimar
também através de forma empírica a tensão mecânica
máxima suportável pelo cabo.
O procedimento de avaliação das condições do condutor é
mostrado na figura 4.
3.2 IMPLEMENTAÇÃO UTILIZANDO UM CARRINHO DE LINHA VIVA
Para executar a inspecção da linha de transmissão, o circuito
mostrado na figura 3 é montando sobre um carrinho de linha
activa, que pode utilizar tanto auto propulsão como ser
47

ARTIGO TÉCNICO
Figura 4 – Procedimento para estimar quantitativamente o estado
de corrosão de um condutor
deslocado por um técnico devidamente treinado para o
serviço em linha activa. As bobines são implementadas
através de acopladores indutivos do tipo bipartido que
suportam bitolas entre 160 e 810 mm 2 .
Além disso, a câmara CCD é posicionada próxima da bobine
activa para registar visualmente as condições do condutor.
Os detalhes do sistema podem ser vistos na figura 5.
O peso do equipamento é de 50 kg e a velocidade
aproximada de 10 m/min, sendo o ângulo máximo de
catenária suportado de 20º.
Na versão com auto-propulsão, são adicionados 20 kg devido
às baterias que conseguem realizar até 1000 m de inspecção
sem recarregar.
Após percorrer a linha, o equipamento emite um relatório
completo e referenciado com as condições do condutor, que
associado às gravações da câmara CCD, identifica as secções
críticas dos condutores. Para cabos ACSR é possível,
inclusive, detectar separadamente a condição dos fios de
alumínio e dos fios de aço que compõem o mesmo.
Um exemplo deste relatório pode ser visto na figura 6.
Figura 5 – Detalhes construtivos do sistema detector de corrosão
48
Figura 6 – Informações fornecidas pelo sistema detector de corrosão

ARTIGO TÉCNICO
4 APLICAÇÕES NO ÂMBITO DA MANUTENÇÃO
4.1 MANUTENÇÃO CORRECTIVA
As aplicações no âmbito da manutenção correctiva do
localizador de defeitos por ondas viajantes são imediatas.
Com uma configuração simples o sistema é capaz de localizar
curto-circuitos defeitos fase-terra e identificar as secções
afectadas com grande precisão e rapidez. Com uma incerteza
menor que 300 metros, o defeito fica restrito a dois vãos na
maior parte das linhas de transmissão existentes.
Isso significa que a fonte do defeito pode ser localizada com
maior rapidez, muitas vezes numa simples inspecção visual a
partir do solo. Essa informação mais precisa facilita o
trabalho das equipas de campo, principalmente em áreas
sujeitas a alagamento, regiões montanhosas ou de selva, já
que é possível identificar antes mesmo da saída das equipas
para o campo o melhor local de acesso ao ponto de defeito.
Além de auxiliar na localização dum ponto de defeito que
causou o desligamento da linha, o sistema também pode
identificar fontes de defeitos intermitentes. Como as ondas
viajantes são geradas sempre que há um transitório na linha,
ocorrências de difícil localização como defeitos fase-terra
causados por falhas em isoladores, presença de vegetação
ou excrementos de pássaros podem ser restritas a uma área
delimitada e estudada detalhadamente em menor tempo,
gerando economia de tempo e recursos para as
concessionárias.
4.2 MANUTENÇÃO PREVENTIVA
O detector de corrosão em cabos condutores tem aplicação
voltada para a manutenção preventiva. Ao realizar uma
inspecção aos condutores, é possível obter informações
valiosas sobre o estado de conservação dos cabos.
Através dos dados fornecidos pelo equipamento, como
secção de condutor remanescente e tensão mecânica
suportável, torna-se relativamente fácil recalcular a carga
máxima do sistema. Desta forma, através da restrição
temporária da corrente máxima da linha para valores abaixo
do nominal, evita-se um possível rompimento do condutor e
os enormes transtornos que uma ocorrência deste tipo pode
trazer. Também permite que as equipas de manutenção
tenham tempo hábil para se preparar e mobilizar recursos
para resolver o problema da maneira mais eficiente possível.
Além disso, ao identificar secções específicas da linha com
alto índice de corrosão mas sem perigo de rompimento,
torna-se possível abordar o problema de forma preditiva,
estudando soluções como substituição dos condutores por
cabos resistentes à corrosão ou aplicação de produtos anticorrosão
em novos cabos do mesmo tipo, de forma a realizar
uma intervenção programada no sistema para a solução do
problema.
5 CONCLUSÕES
A localização de defeitos por ondas viajantes e a detecção de
corrosão são duas técnicas que pretendem disponibilizar
informações quantitativas às equipas de manutenção.
Apesar de os seus princípios já serem conhecidos há muito
tempo, apenas recentemente, através do desenvolvimento
de novos materiais e uso de sistemas modernos como o GPS,
foi possível desenvolver equipamentos que gerassem
informações precisas sobre defeitos que ocorrem numa linha
de transmissão.
O resultado é imediato na área de manutenção, já que uma
localização precisa de defeitos traz uma maior eficácia,
reduzindo o tempo no deslocamento da equipa e na
identificação do defeito, permitindo a identificação de fontes
intermitentes, um maior tempo para a solução do problema
e a programação na realização dos serviços.
Isso traz benefícios directos tanto para as concessionárias
como para as populações, já que a energia não distribuída
engloba duas parcelas: o lucro cessante, que é o prejuízo da
companhia pela energia não facturada e o custo social, o que
a sociedade em geral perde quando há falta de energia.
Apesar de em Portugal não existir um estudo relacionado
com as quebras de energia, em países como o Brasil alguns
estudos apontam que o custo social é da ordem de 35 a 50
vezes o preço médio do kWh facturado, para regiões menos
industrializadas, e de 50 a 100 vezes, para regiões mais
industrializadas.
49

ARTIGO TÉCNICO
Por isso, embora os equipamentos tradicionais se
demonstrem eficazes no âmbito da protecção, torna-se
necessária a aplicação de novas técnicas e equipamentos
para disponibilizar informações quantitativas às equipas de
manutenção, de forma a manter um sistema eléctrico seguro
e confiável.
Bibliografia
[1] Regulamento da Qualidade de Serviço, ERSE – Entidade
Reguladora dos Serviços Energéticos,Março 2006
[2] Motta, S. e Colosimo, E., Impactos da Manutenção e dos
Custos da não Confiabilidade de Equipamentos sobre as
Receitas de Serviços de Transmissão de Energia Eléctrica.
Anais do XVII SNPTEE - Seminário Nacional de Produção e
Transmissão de Energia Eléctrica
[3] Relatório do Comitê Nacional Brasileiro nº B2 da CIGRÉ –
Conference Internationale dês Grands Réseaux
Electrique a Haute Tension, Belo Horizonte, Outubro
2003
[4] REN – Rede Energética Nacional, disponível em
www.ren.pt
[5] Esmo - 95 Proceedings, The Seventh International
Conference on Transmission and Distribution
Construction and Live Line Maintenance, October 29-
November 3, International Conference on Transmission
and Distribution Construction and Live Line
Maintenance,1995, Ohio
[6] Documento técnico elaborado pelo Departamento de
Gestão e Economia da Universidade da Madeira
publicado em:
http://www.uma.pt/sbudria/Blackout_project_Jan09.pdf
Imagem adaptada de: www.siemens.com
50

ARTIGO TÉCNICO
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva; António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
QUEDAS DE TENSÃO
EM INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS DE BAIXA TENSÃO
1 ENQUADRAMENTO
Numa instalação eléctrica, por motivos técnicos e funcionais,
a tensão aplicada aos terminais das cargas, isto é, dos
equipamentos de utilização, deve manter-se dentro de
determinados limites.
Cada equipamento possui uma tensão estipulada, fixada pela
norma respectiva. A aplicação de tensões abaixo dos limites
definidos, pode prejudicar o desempenho desses
equipamentos, podendo reduzir a sua vida útil ou mesmo
impedir o seu funcionamento.
As quedas de tensão nas instalações devem ser calculadas
durante a fase de projecto, devendo ser cumpridos os limites
máximos fixados pelos respectivos regulamentos aplicáveis.
2 QUEDA DE TENSÃO
- Apenas se levam em conta as impedâncias longitudinais,
resistências e indutâncias, desprezando-se as
admitâncias transversais, perditâncias e capacitâncias.
Em instalações de Baixa Tensão, o comprimento das
canalizações não vai além das poucas centenas de
metros e sendo a frequência utilizada a frequência
industrial de 50Hz é possível desprezar, para as mais
baixas secções, os efeitos da indutância, capacitância e
pelicular, considerando-se assim os condutores como
resistências puramente hómicas. Daí termos:
Z = R + jX ≅ R Y = G + JB ≅ 0
L
- Tomar-se-á uma temperatura do condutor igual à
máxima admissível em regime permanente.
Para o receptor da Fig. 1, a queda de tensão que importa
observar é a diferença entre os valores absolutos das
tensões à partida e à chegada, isto é,
c
Na dedução de uma fórmula aplicável à determinação da
queda de tensão num circuito ter-se-ão em conta os
seguintes pontos:
- Consideram-se sistemas trifásicos em regime
equilibrado;
U 0 − U 1
Da figura 1 depreende-se que, atendendo à desigualdade
triangular, a diferença entre as leituras dos voltímetros V0 e
V1 há-de ser menor que a indicação do voltímetro Vz. Daí
que esta tensão não nos interesse muito para o objectivo em
vista, isto é, o do dimensionamento do cabo.
V
R
jω
L
I −
V
V − V −
0
1
V
Fig. 1 – Circuito monofásico RL
51

ARTIGO TÉCNICO
Assim:
− − − −
− jϕ
V = ( R + jX ) I + V I = Ie = I cosϕ
− jIsenϕ
−
0 1
V = RI cosϕ − jRIsenϕ + jXI cosϕ + XIsenϕ
+ V
−
0 1
V = ( RI cosϕ + XIsen ϕ + V ) + j( XI cosϕ − RIsen ϕ)
0 1
V − R I − jX I −
q
V −
f
1
I −
0
− −
Z I
f
d
f
V = V cosθ
− ZI cosδ
1 0
ZI
⎛ ZI ⎞
senθ = senδ cosθ = 1− ⎜ senδ
⎟
V0 ⎝ V0
⎠
2
⎛ Z I ⎞
V1 = V0
1− ⎜ senδ
⎟ − ZI cosδ
⎝ V0
⎠
2
k
Aplicando o teorema de Taylor ao desenvolvimento da raiz, resulta que:
1 1 1 5
2 8 16 128
2 3 4
1+ k = 1 + k − k + k − k + ... k < 1
2 4 6 8
( ZIsen δ ) ( ZIsen δ ) ( ZIsen δ ) 5 × ( ZIsen δ )
V − V = ZI cos δ + + + + + ...
0 1 3 5 7
2V 0
8V 0
16V 0
128V
0
( XI − RI ) ( XI − RI ) ( XI − RI ) 5 × ( XI − RI )
V − V = RI + XI + + + + + ...
2 4 6 8
a r a r a r a r
0 1 a r
3 5 7
2V 0
8V 0
16V 0
128V
0
ε
Com Ia = Icosφ e Ir = Isenφ
V − R I − jX I −
0
− −
Z I
V −
1
I −
RI cosϕ XIsenϕ
52

ARTIGO TÉCNICO
Para correntes em atraso relativamente à tensão, ϕ
positivos, e tendo em consideração que a queda de tensão
máxima terá um valor pequeno, imposto pelos regulamentos
técnicos, os termos não-lineares de I são desprezáveis face
aos termos lineares.
Quando a corrente se encontra em avanço nada se pode
dizer acerca da transcurabilidade dessas parcelas.
Exemplo:
Pretende-se calcular a queda de tensão no extremo de um
cabo trifásico do tipo VV, 4 mm 2 de secção, comprimento 80
m, percorrido por uma corrente de 30 A, tensão de
alimentação 400 V e as características do cabo, indicadas na
tabela 1.
A tabela 2, apresenta os resultados (análise monofásica)
obtidos.
Como se observa pelo quadro de resultados a fórmula
∆V = RIa+XIr
dá-nos valores bastante aproximados, fixando já os dois
primeiros algarismos significativos.
Para um resultado mais correcto pode usar-se a fórmula .
ΔV=RI +XI +
a
r
( XI -RI ) 2
a
2V
0
r
A expressão ∆V = RIa, apesar da sua simplicidade, pode
empregar-se com vantagem em muitos casos,
particularmente na BT e para secções de cabos
suficientemente baixas, por permitir relacionar directamente
a queda de tensão máxima com a secção do cabo a atribuir.
Tab. 1 – Características do cabo
Tipo
Secção
mm 2
Comprimento
m
Resistividade
a 20°C
Ωmm 2 /m
Resistência
Coeficiente
°C -1 Ω
temperatura a 20°C
Resistência a
70°C
Ω
Reactância
Ω
VV 4 80 17,241.10 -3 3,93.10 -3 0,3448 0,41257 6,4.10 -3
Tab. 2 – Resultados do exemplo
V 0
(V)
V 1
(V)
∆V (real)
(V)
%
RI a
(V)
%
∆V (aproximação)
RI a +XI r
(V)
%
(V)
%
230 219,867 10,132 4,4 9,902 4,305 10,017 4,35 10,132 4,4
53

ARTIGO TÉCNICO
A expressão aproximada ∆V = RIa+XIr pode ser reescrita de
A partir da expressão
∆ = +
ϕ ϕ
modo a contemplar quer a situação da sua aplicação a um V RIcos
XIsen
I −
circuito trifásico, quer a um circuito monofásico, quer = rLIcosϕ
+ xLIsenϕ
mesmo ao caso de um circuito de corrente contínua.
= rMf
+ xMq
⎛ L
⎞
define-se a queda de tensão como a soma do produto do
∆ V = b× ⎜ ρ1 × × cosϕ + λ × L× senϕ
⎟×
Ib
⎝ S
⎠
momento da componente em fase da corrente pela
resistência linear com o produto do momento da
Onde:
componente em quadratura da mesma corrente pela
∆ V queda de tensão em V;
reactância linear do cabo.
B coeficiente igual a 1 para circuitos trifásicos e a 2 para
monofásicos ou de corrente contínua;
Mf
= LIcosϕ
ρ1 resistividade eléctrica dos condutores em serviço Mq
= LIsenϕ
normal, em Ωmm2/m;
L comprimento simples da canalização, em m;
Donde:
S secção recta dos condutores, em mm2;
ϕ ângulo de esfasamento entre a tensão simples ∆ V = ∆ Vf + ∆ Vq = ∆ Va + ∆Vr
respectiva e a corrente (para corrente contínua = 0) ∆ Va
= RIcosϕ
= RIa
λ reactância linear dos condutores (igual a 0 para ∆ Vr
= XIsenϕ
= XIr
circuitos de corrente contínua), em Ω/m;
Ib corrente de serviço, em A.
Por aplicação do método da sobreposição é possível
decompormos a obtenção da queda de tensão mediante a
A queda de tensão percentual virá referida à tensão nominal
resolução de dois circuitos:
do sistema:
∆V
∆ Vr
= × 100%
U
U = U0, tensão simples em CA ou U = UN
,em CC
∆ Va = rMf = RIa
3 × ∆V
∆ Vr
= × 100%
U
U = Uc
, tensão composta em CA
Para a situação comum de uma linha alimentando uma carga
na sua extremidade:
∆ Vr = xMq = XIr
54
L

ARTIGO TÉCNICO
- Características da Impedância de um Cabo
A resistência e a reactânciade um cabo são função da secção do condutor - R=R(S) e X=X(S).
Daí que sendo:
∆V= ∆ V(R,X) ∆ V= ∆ V(S)
(para uma dada corrente)
l
R = ρ θ = const.
s
Andamento hiperbólico
X - praticamente constante (para um dado tipo de
canalização)
A figura abaixo apresenta a variação da resistência e reactância com a secção para o cabo VAV 0,6/1 kV, 4 condutores, a uma
temperaturade cerca de 80° C. Impedâncias em mΩ/m e secções em mm 2 .
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
Fig. 2 – variação da resistência e reactância com a secção para o cabo VAV 0,6/1 kV, 4 condutores, a uma temperatura de cerca de 80° C
55

ARTIGO TÉCNICO
3. QUEDAS DE TENSÃO MÁXIMAS ADMISSÍVEIS
3.1 REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA EM BAIXA
TENSÃO
Tendo em consideração o disposto no Regulamento de
Seguranças de Redes de Distribuição de energia eléctrica em
baixa tensão, aprovado pelo Decreto Regulamentar 90/84 de
26 de Dezembro e os documentos normativos do
concessionário da rede de distribuição, DIT-C11-010/N, Maio
2006 - Guia Técnico de Urbanizações e DIT-C14-100/N MAI
2007 – Ligação de Clientes de Baixa Tensão, a queda de
tensão total, desde o Posto de Transformação Público MT/BT
até ao final da rede de Baixa Tensão, isto é, à Portinhola ou,
quando esta não existir, ao Quadro de Colunas de um
edifício ou aos terminais de entrada do contador, não deve
ser superior a 8 %, sendo que a queda de tensão máxima no
ramal 1 não deve ser superior a 2% da tensão nominal.
3.2 INSTALAÇÕES DE UTILIZAÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA EM BAIXA
TENSÃO
Tendo em consideração o disposto nas Regras Técnicas de
Instalações Eléctricas de Baixa Tensão, aprovadas pela
Portaria n.º 949-A/2006 de 11 de Setembro a queda de
tensão máxima entre a origem da instalação 2 e qualquer
ponto de utilização, expressa em função da tensão nominal
da instalação, não deve ser superior aos valores indicados na
tabela 1.
Ao abrigo do mesmo regulamento, em Instalações Colectivas
e Entradas as secções dos condutores usados nos diferentes
troços das instalações colectivas e entradas devem ser tais
que não sejam excedidos os valores de queda de tensão
seguintes:
a) 1,5 %, para o troço da instalação entre os ligadores da
saída da portinhola e a origem da instalação eléctrica (de
utilização),no caso das instalações individuais;
b) 0,5 %, para o troço correspondente à entrada ligada a
uma coluna (principal ou derivada) a partir de uma caixa
de coluna, no caso das instalações não individuais;
c) 1,0 %, para o troço correspondente à coluna, no caso
das instalações não individuais;
No entanto, quando for técnica e economicamente
justificado, os valores de queda de tensão indicados
anteriormente para a coluna e entradas, podem ser
ultrapassados, desde que, no seu conjunto (coluna mais
entrada),não seja ultrapassado o valor de 1,5%.
Tab. 3 - Queda de tensão máxima entre a origem da instalação e qualquer ponto de utilização
Utilização Iluminação Outros usos
Instalações alimentadas directamente a partir de uma rede de distribuição (pública) em
baixa tensão
3 % 5 %
Instalações alimentadas a partir de um Posto de Transformação MT/BT (*) 6 % 8 %
(*) Sempre que possível, as quedas de tensão nos circuitos finais não devem exceder os valores indicados para a situação A. As
quedas de tensão devem ser determinadas a partir das potências absorvidas pelos aparelhos de utilização com os factores
de simultaneidaderespectivos ou, na falta destes, das correntes de serviço de cada circuito.
1
Ramal - Canalização eléctrica, sem qualquer derivação, que parte do quadro de um posto de transformação, do quadro de uma central
geradora ou de uma canalização principal e termina numa portinhola, quadro de colunas ou aparelho de corte de entrada de uma instalação de
utilização.
56

ARTIGO TÉCNICO
Ao abrigo do mesmo regulamento, para as instalações
colectivas e entradas deverão ser observados ainda os
seguintes pontos:
- Quando existir “troço comum 3 ” , a queda de tensão
neste troço deve ser afectada ao ramal e não à instalação
colectiva.
- A queda de tensão, no caso das entradas trifásicas, deve
ser calculada a partir da potência prevista para
alimentação dos equipamentos normais previstos para
as instalações eléctricas (de utilização) por elas
alimentadas, suposta uniformemente repartida pelas
diferentes fases. O cálculo deve ser feito fase a fase,
como se de uma entrada monofásica se tratasse,
considerando que apenas a fase em análise está em
serviço.
3.3 CÁLCULO DA QUEDA DE TENSÃO
Para canalizações em que a secção do condutor de fase seja
igual à do condutor neutro, as quedas de tensão podem ser
determinadas a partir da expressão seguinte:
⎛ l
⎞
u = b × ⎜ ρ × × cosϕ + λ × l × senϕ
⎟ × Ib
⎝
1
S
⎠
u
∆u=100 U
0
em que:
u queda de tensão, expressa em volts;
∆u queda de tensão relativa, expressa em percentagem;
Uo tensão entre fase e neutro, expressa em volts;
b coeficiente igual a 1 para os circuitos trifásicos e a 2
para os monofásicos (os circuitos trifásicos com o
neutro completamente desequilibrado, isto é, com
uma só fase carregada, são considerados como sendo
monofásicos);
r1 resistividade dos condutores à temperatura em serviço
normal,
L comprimento simples da canalização, expresso em
metros;
S secção dos condutores, expressa em milímetros
quadrados;
cosϕ factorde potência;
Nas instalações de utilização às quais se aplicam as
RTIEBT pode ser usado o valor cos j =0,8.
Para efeitos do cálculo das quedas de tensão nas
entradas das instalações, deve ter-se em consideração
os valores de potências nominais definidos para essas
entradas, os quais, na falta de elementos mais
precisos, devem ser considerados como resistivos (cos
j = 1).
λ reactâncialinear dos condutores.
Nas instalações de utilização às quais se aplicam as
RTIEBT, na falta de outras indicações mais precisas,
pode ser usado o valor 0,08 mW/m.
Relativamente à determinação da resistividade dos
condutores à temperatura em serviço normal, dever-se-á ao
valor da resistividade a 20°C (0,0225 W.mm²/m para o cobre
e 0,036 W.mm²/m para o alumínio), efectuar a correcção
para a temperatura máxima de funcionamento dos
condutores/cabos.
2
Origem das instalações eléctricas de utilização
Considera-se que as instalações eléctricas objecto das Regras Técnicas têm por origem um dos pontos indicados nas alíneas seguintes:
a) nas instalações alimentadas directamente por uma rede de distribuição (pública) em baixa tensão:
- os ligadores de saída da portinhola;
- os ligadores de entrada do quadro de colunas, no caso de não existir portinhola;
- os ligadores de entrada do equipamento de contagem ou os do aparelho de corte da entrada, quando este estiver a montante do
equipamento de contagem, no caso de não existir portinhola nem quadro de colunas.
No que se refere às instalações eléctricas (de utilização), alimentadas, pelas instalações colectivas e entradas, estas têm, no caso de serem
alimentadas por uma rede de distribuição (pública) em baixa tensão, por origem um dos pontos seguites:
a) os ligadores de saída do aparelho de corte da entrada da instalação eléctrica (de utilização);
b) os ligadores de saída do sistema de contagem, se o aparelho de corte da entrada não existir.
b) nas instalações alimentadas por um posto de transformação privativo, os ligadores de entrada do(s) quadro(s) de entradaTroço comum -
Canalização eléctrica da instalação colectiva que tem início na portinhola e que termina no quadro de colunas.
3
Troço comum - Canalização eléctrica da instalação colectiva que tem início na portinhola e que termina no quadro de colunas.
57

ARTIGO TÉCNICO
A tabela 4, apresenta as temperaturas máximas de
funcionamento de diversos tipos de isolamentos de
condutores:
A correcção da resistividade é realizada através da seguinte
expressão:
R
θ R20 α20
θ
= [1 + ( −20)] Ω/km
em que:
Rθ resistênciaeléctricaà temperatura θ °C
R20 resistênciaeléctricaà temperatura 20 °C
α20 coeficiente de temperatura a 20 °C
θ temperaturafinal em °C
As RTIEBT recomendem a utilização de um factor 1,25 para
correcção geral do valor da resistividade para a temperatura
de serviço, independente do tipo de isolamento dos
condutores/cabos, sendo uma aproximação ao cálculo
anteriormente apresentado.
Tab. 4 – Temperatura máxima de funcionamento dos condutores em função do tipo de isolamento
Tipo de isolamento
Temperatura máxima de
funcionamento (1)
(°C)
Policloreto de vinilo (PVC) Condutor: 70
Polietileno reticulado (XLPE)
Ou
etileno-propileno (EPR)
Condutor: 90
Mineral (com bainha em PVC ou nu e acessível) Bainha metálica: 70
Mineral (nu, inacessível e sem estar em contacto com materiais combustíveis) Bainha metálica: 105 (2)
(1)
- Segundo as Normas NP 2356, NP 2357 e NP 2365.
(2)
- Para este tipo de condutores podem ser admitidas temperaturas superiores em serviço contínuo, de acordo com a
temperatura do cabo e das terminações e com as condições ambientais e outras influências externas.
Tab. 5 - Resistência à Temperatura do condutor/cabo a 20°C
``
R 20
θ
Resistência à Temperatura do condutor/cabo a 20°C
Temperaturamáxima de funcionamento do condutor/cabo
α 20
coeficiente de variação da resistividade com a temperatura a 20°C
α
α
Cu20
C
Al20
C
= 3,93.10
= 4,03.10
C
−3 −1
C
−3 −1
58

ARTIGO TÉCNICO
4. METODOLOGIAS DE VERIFICAÇÃO EM OUTROS PAÍSES
França – A norma NF C 15-100, publicada pela Union
Technique de l’Electricité (UTE), trata e define os requisitos
técnicos e de segurança das instalações eléctricas de baixa
tensão. A norma sofre actualização regular para ter em conta
a evolução da técnica e das necessidades de consumo de
electricidade.
O artigo 525 da NF C 15-100 fixa os valores máximos da
queda de tensão, conforme indicado na tabela 3.
No comentário ao Artº 525 da norma é indicada a fórmula a
empregar para cálculo da queda de tensão que resulta ser a
mesma usada pelas RTIEBT.
Para a resistividade dos condutores em serviço normal
apresentaos valores, indicados na tabela 4.
O coeficiente 1,25 leva a determinar a queda de tensão a
uma temperatura do condutor de cerca de 82 °C.
A norma remete ainda para o guia da UTE C 15-105, GUIDE
PRATIQUE Détermination des sections de conducteurs et
choix des dispositifs de protection Méthodes pratiques, onde
são detalhadas outras informações bem como, em
particular, quadros com valores de reactância linear para
outras configurações de canalizações a serem consultados
para a determinação da queda de tensão.
Tab. 6 - Queda de tensão máxima nas instalações de utilização
Iluminação
Outros usos
Tipo A – instalações alimentadas directamente por uma derivação em BT a partir
de uma rede pública de distribuição em BT
3%
5%
Tipo B – Instalações alimentadas por um posto de entrega(1) ou por um posto de
transformação a partir duma instalação de AT e instalações do tipo A em que o
ponto de entrega se situa no QGBT dum posto de distribuição público.
6%
8%
Quando as canalizações principais da instalação tiverem um comprimento superior a 100 m, as quedas de tensão podem ser
aumentadas de 0,005 % por metro de canalização acima de 100 m, sem todavia superar 0,5 %.
As quedas de tensão são determinadas a partir das potências absorvidas pelos aparelhos de utilização, aplicando, sendo o
caso, factores de simultaneidade, ou, por omissão, a partir dos valores das correntes de serviço dos circuitos.
Tab. 7 – Resistividade corrigida do cobre e alumínio para a temperatura de funcionamento dos condutores
Cobre
Alumínio
Resistividade ρ 1 = 1,25×ρ 20°C Ωmm 2 /m 0,023 0,037
Obs
Em França não se faz distinção entre postos de transformação e subestações de transformação. A sua designação genérica é poste de
transformation, contemplando ambas as instalações. Quando as instalações de BT são alimentadas por uma rede de distribuição pública em AT,
por intermédio de um posto de transformação, observando a norma NF C 13-100 a 13-103, o posto de transformação é chamado poste de
livraison, posto de entrega. Quando forem alimentadas por uma instalação de AT por intermédio de uma instalação de transformação
observando a norma NF C 13-200, a sua designação é poste de transformation, posto de transformação.
59

ARTIGO TÉCNICO
Reino Unido – Neste país a norma BS 7671: 2008
Requirements for Electrical Installations IEE Wiring
Regulations, Seventeenth Edition é o padrão normativo
adoptado no domínio das instalações eléctricas em BT
quando em 1992 a British Standards Institution (BSI) fez das
regras técnicas
IEE Wiring Regulations, 16th Edition,
publicadas pela Institution of Electrical Enginneers (IEE), sua
norma. A BS 7671 é também usada noutros países de língua
inglesa.
Os requisitos respeitantes à queda de tensão são tratados
nos pontos 525.1 a 525.3. Para uma instalação em BT
alimentada directamente a partir de uma rede de
distribuição em BT, a queda de tensão máxima, especificada
no Apêndice 12, relativamente à tensão nominal, é:
O Apêndice 4 da norma contém uma série de tabelas
fornecendo, para vários tipos de cabos e condutores, os
valores das quedas de tensão, quer resistivas, quer reactivas,
quer totais, dadas em mV/m/A, calculadas para a
temperatura máxima permitida pelos condutores em regime
normal de funcionamento.
Equipamento de
Iluminação
Outros
Usos
Queda de tensão máxima 3% 5%
Onde:
r – queda de tensão resistiva em mV/A/m
x – queda de tensão reactiva em mV/A/m
A norma prevê a correcção da temperatura dos condutores
para uma melhor aproximação do cálculo da queda de
tensão.
Assim a temperatura de serviço vem determinada pela
expressão seguinte:
2
⎛
2 2 I ⎞
b
θb = θz − ⎜CgCa − θ
2 ⎟ z
−θa
⎝ Izt
⎠
( )
Θb = temperatura do cabo ou condutor, °C
Θz = temperatura máxima em regime normal, °C
Θa = temperatura ambiente, °C
Cg = factor de correcção de agrupamento
Ca = factor de correcção da temperatura ambiente
Ib = corrente de serviço, A
Izt = corrente máxima admissível nas condições da tabela, A
A temperatura θb permite agora determinar o factor de
correcção de temperatura Ct:
C
t
230 + θb
=
230 + θ
z
A queda de tensão é então calculada da forma seguinte:
V
d
=
m V / m/ A tabelados × cosϕ
× Ib
× L
1000
Com
1
β0
= ≅ 230 C
α
0
valor médio para Cu e Al
Quando a secção dos condutores for maior que 16 mm 2
deverão considerar-se a queda de tensão resistiva bem como
a queda reactiva.
Teremos então:
V
d
=
( ϕ ϕ )
cos × r + sen × x m V / A/
m× L×
I
1000
b
Para secções até 16 mm2, teremos:
−3
( )
V = C cosϕ
m V / A/ m × L× I × 10
d t b
Para secções acima de 16 mm2:
V = ( C cosϕ
× r + sen ϕ × x) × L× I × 10
d t b
−3
60

ARTIGO TÉCNICO
Os valores médios das resistividades do Cu e Al a 20°C
usados na norma são:
ρCu20°C = 18,3 ×10-3 Ωmm 2 /m
ρAl20°C = 30,4 ×10-3 Ωmm 2 /m
Alemanha – Várias são as normas e disposições aplicáveis às
instalações de BT. A norma DIN VDE 0100 – Errichten von
Niederspannungsanlagen, Estabelecimento de Instalações de
BT, contempla na sua parte 520 as prescrições em termos de
quedas de tensão máximas permitidas nas instalações.
Assim, entre a portinhola e o ponto electricamente mais
afastado da instalação a norma fixa, para a máxima queda de
tensão tolerada, um valor de 4% da tensão nominal.
Às instalações residenciais aplica-se igualmente a norma DIN
18015 – Elektrische Anlagen in Wohngebäuden, Instalações
Eléctricas em Edifícios Residenciais. De acordo com esta
norma a queda máxima entre o contador e o aparelho
electricamente mais afastado deve ser 3% da tensão
nominal.
tramos do circuito usa-se como corrente de serviço o valor
da corrente estipulada do aparelho de protecção contra
sobreintensidades localizado imediatamente a montante.
Outra disposição aplicável às instalações de BT prende-se
com as especificações próprias das Associações de Energia
Estaduais - Technischen Anschlussbedingungen für den
Anschluss an das Niederspannungsnetz, Condições Técnicas
para a Ligação à Rede de BT, conhecidas por TAB. De acordo
com as TAB, as máximas quedas de tensão entre a portinhola
e o contador vêm dadas em correspondência com o quadro
seguinte:
Potência Queda de tensão Disposição
em kVA admissível em %
Até 100 0,5 AVBEltV (1)
De 100 a 250 1,0 TAB
Mais de 250 a 400 1,25 TAB
Acima de 400 1,5 TAB
Para a determinação da queda de tensão nos diversos
A figura abaixo sintetiza as diversas condições e disposições
aplicáveis:
Fig. 3 – Máxima queda de tensão e disposições aplicáveis na Alemanha
Fonte: Siedelhofer ABB
(1)
Verordnung über Allgemeine Bedingungen für die Elektrizitätsversorgung von Tarifkunden, Portaria sobre as Condições Gerais para o
Abastecimento de Electricidade a Clientes.
61

ARTIGO TÉCNICO
A queda de tensão é calculada pela expressão simplificada
para as secções condutoras acima dos 16 mm2. Abaixo deste
valor calcula-se somente a queda resistiva. Os dados
seguintes são habitualmente empregados no cálculo da
resistência:
Bibliografia
[4] Regras Técnicas de Instalações Eléctricas de Baixa
Tensão, Decreto-Lei 226/2005, de 28 de Dezembro e
PortariaN.º 949-A/2006,de 11 de Setembro, 2006;
5. CONCLUSÕES
Condutividade
σ Sm/mm2
20°C
circuitos ligeiramente carregados
50°C
circuitos moderadamente carregados
70°C
circuitos carregados
Cu Al
56 35
50 31
47 29
O cálculo das quedas de tensão é fundamental na fase de
projecto de instalações eléctricas, por um lado, de modo a
garantir que as infra-estruturas definidas cumpram os
requisitos regulamentares e, por outro lado, o bom
funcionamento e a longevidade dos equipamentos e
instalações.
Bibliografia
[1] UNION TECHNIQUE DE L'ELECTRICITE – UTE C 15-105.
Fontenay-aux-Roses:UTE, 2003.
[2] UNION TECHNIQUE DE L'ELECTRICITE – NF C 15-100.
Puteaux:UTE, 2002.
[3] STOKES Geoffrey, Bradley John - A Practical Guide to
the Wiring Regulations: 17th Edition IEE Wiring
Regulations (BS 7671:2008). 4ª Ed. Chichester: John
Wiley & Sons Ltd, 2009. ISBN: 978-1-405-17701-6.
[5] Regulamento de Segurança de Redes de Distribuição
de Energia Eléctrica em Baixa Tensão, Decreto-
Regulamentarn.º 90 / 84 de 26 de Dezembro.
[6] Guia Técnico de Urbanizações, DIT-C11-010/N, EDP –
Distribuição – Energia SA, DNT – Direcção de
Normalização e Tecnológica, Maio 2006;
[7] Ligação de Clientes de Baixa Tensão, DIT-C14-100/N,
EDP – Distribuição – Energia SA, DNT – Direcção de
Normalização e Tecnológica, Maio 2007;
[8] SIEDELHOFER Bernd - Hauptstromversorgung in
Gebäuden [em linha]. [Consult. 06 Dez 2010]
Disponível em
www:
[9] SCHULTKE Hans – Aktuelles aus der Welt der Normen
[em linha]. [Consult. 06 Dez 2010]
Disponível em
www:
[10] VEWSaar e. V. - Erläuterungen des Verbandes zu den
Technischen Anschlussbedingungen für den Anschluss
an das Niederspannungsnetz (TAB) [em linha].
[Consult. 06 Dez 2010]
Disponível em
www:
62

ARTIGO TÉCNICO
Máquinas Eléctricas
Após o reconhecido sucesso da publicação das anteriores seis edições da Revista Neutro à Terra esta sétima edição reúne os
artigos técnicos publicados nas diversas áreas, e, naturalmente, também na área das Máquinas Eléctricas.
As máquinas eléctricas são os equipamentos mais relevantes nas instalações industriais sendo, por isso, um dos sectores em que
se tem prioritariamente tornar mais eficiente. É dado especial ênfase aos assuntos relativos à utilização racional de energia
eléctrica em instalações industriais e eficiência energética em equipamentos de força motriz, bem como à área relacionada com
as características mais relevantes dos principais sistemas de conversão de energia, fundamentalmente no que se refere aos
geradores e conversores estáticos de potência. Assuntos emergentes, como a tecnologia dos veículos eléctricos são igualmente
destacados nesta secção.
63

ARTIGO TÉCNICO
Índice
Sistemas Geradores em Aproveitamentos Eólicos
Pedro Miguel Azevedo de Sousa Melo
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
65
Eficiência Energética em Equipamentos de Força Motriz
José António Beleza Carvalho, Roque Filipe M. Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
73
Veículos Eléctricos Características e Tipos de Motores
Pedro Miguel Azevedo de Sousa Melo
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
81
ACCIONAMENTOS EFICIENTES DE FORÇA-MOTRIZ. NOVA CLASSIFICAÇÃO
José António Beleza Carvalho, Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
91
Detecção de Avarias em Motores Assíncronos de Indução
António Manuel Luzano de Quadros Flores, José António Beleza Carvalho
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
99
ESTRUTURAS E CARACTERÍSTICAS DE VEÍCULOS HÍBRIDOS ELÉCTRICOS
105
PEDRO MIGUEL AZEVEDO DE SOUSA MELO
INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DO PORTO
ARTIGO PUBLICADO NA REVISTA NEUTRO À TERRA, Nº6, DEZEMBRO DE 2010
64

ARTIGO TÉCNICO
Pedro Miguel Azevedo de Sousa Melo
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
Sistemas Geradores em Aproveitamentos Eólicos
Resumo
No presente artigo pretende-se focar as características mais
relevantes dos principais sistemas de conversão de energia
eólica, fundamentalmente, no que se refere aos geradores e
conversores estáticos de potência. Começa-se por referir os
princípios de base associados à conversão eólica. Em
seguida, faz-se uma abordagem aos sistemas de velocidade
constante (baseados no gerador de indução com rotor em
gaiola) e velocidade variável (gerador de indução
duplamente alimentado e sistemas sem caixa de
velocidades, baseados em geradores síncronos com
enrolamento de excitação e de imanes permanentes).
Referem-se as principais vantagens e inconvenientes dos
diferentes sistemas e, no final, uma breve abordagem acerca
das tendências futuras.
1. Introdução
As crises petrolíferas mundiais, desde a década de 70 do
século XX e o aumento da consciência ambiental das
opiniões públicas têm motivado o interesse e crescimento da
exploração das energias renováveis. Em particular, a energia
eólica é aquela onde se tem verificado o maior crescimento
em termos de aproveitamentos. Actualmente, a sua
tecnologia encontra-se num elevado nível de
desenvolvimento,principalmente na Europa e nos EUA. [1]
Neste artigo, começa-se por referir alguns dos princípios
básicos da captação da energia eólica. Pretende-se focar as
características eléctricas dos principais sistemas eólicos
actualmente em uso, fundamentalmente, ao nível dos
geradores, incluindo algumas referências aos conversores de
potência. Também são mencionadas as principais vantagens
e desvantagens dos diferentes sistemas e, por último, uma
breve referência a algumas tendências na sua evolução.
2. Potência Eólica
A expressão seguinte traduz a potência mecânica disponível
no veio de uma turbina eólica: [1], [2]
sendo:
ρ ar –
C p –
massa específicado ar [kg/m3];
rendimento aerodinâmico;
A r – secção de varrimento das pás da turbina
V vento
(transversal ao eixo rotórico) [m 2 ];
(1)
– velocidade do vento no centro do rotor da
turbina[m/s].
A r =πR 2 (2)
em que R corresponde ao raio do rotor, igual ao
comprimento de uma pá da turbina.
C p , associado às características aerodinâmicas das pás da
turbina, traduz a relação entre a potência eólica
efectivamente convertida pela turbina e a potência contida
na massa de ar que atravessa a turbina – potência disponível
no vento.
1
P = ρ
2
ar
C
p
A
r
V
3
vento
65

ARTIGO TÉCNICO
O rendimento aerodinâmico (Cp) é função de 2 parâmetros:
3. Regulação da Potência da Turbina
• razão de velocidades na pá (λ), definida como o
quociente entre a velocidade de rotação da extremidade
das pás e a velocidade do vento no centro do rotor
A figura 1 ilustra a característica mecânica típica de uma
turbina eólica, estando evidenciadas 4 zonas distintas de
condições de vento:
(V vento ):
λ =
ωrR
V
vento
(3)
ωr - velocidade angular rotórica;
• ângulo de passo (θ): ângulo entre o plano de rotação das
pás do rotor e da respectiva linha de corda do seu perfil
alar.
Figura 1 – Característica Mecânica Turbina Eólica (linha a cheio:
As turbinas eólicas são projectadas para gerarem a máxima
velocidade variável; linha a tracejado: velocidade constante) [2]
potência para uma determinada velocidade do vento. Os
valores desta potência e da velocidade do vento são
designados, respectivamente, potência nominal (P nominal ) e
velocidade nominal do vento (ωr) – figura 1. [1]
Existem turbinas eólicas que funcionam a velocidade
constante e velocidade variável; as primeiras estão
Zona 1:
Zona 2:
valores baixos da energia cinética do vento, não
permite a conversão de energia;
os valores das potências convertidas são inferiores
à potência nominal; é aqui fundamental garantir
que o valor de Cp é máximo, o que só é possível
nos sistemas de velocidade variável (λ constante);
associadas às tecnologias iniciais de aproveitamentos
eólicos, sendo as turbinas de velocidade variável o resultado
de tecnologias mais recentes. Neste último caso, verifica-se
que o valor máximo de Cp está associado a uma razão
constante entre a velocidade angular do rotor (ωr) e a
Zona 3: a potência convertida corresponde ao valor
nominal da turbina; o conteúdo energético do
vento é agora superior à potência nominal pelo
que, o valor de Cp deverá ser reduzido, sob pena
do sistema entrar em sobrecarga;
velocidade do vento (Vvento), com constante. Deste modo,
nas turbinas eólicas de velocidade variável o valor de λ é
constante – expressão 3.
Zona 4:
cenário oposto ao da zona 1, isto é, o valor elevado
da velocidade do vento poderá danificar a turbina,
sendo esta normalmente desligada.
66

ARTIGO TÉCNICO
A regulação da potência convertida na zona 3 é efectuada de
dois modos distintos, consoante se tratem de turbinas com
velocidade constante ou variável.
décadade 80 e inícios da década de 90 do século passado. [4]
No primeiro caso, a regulação é feita de forma passiva: as
características aerodinâmicas das pás são fundamentais
neste modo de controlo da potência convertida – a partir de
um valor pré-definido da velocidade do vento, o rendimento
da turbina decresce – “stall effect” –, mantendo-se
aproximadamente constante a potência fornecida pela
turbina ao gerador eléctrico. [2]
Nas turbinas com velocidade variável, a regulação da
potência convertida é feita de forma activa. A posição das
pás relativamente ao seu plano de rotação é ajustável –
ângulo de passo (θ) regulável (“pitch angle”). Deste modo, é
também possível reduzir o valor de Cp. Normalmente, para
velocidades do vento superiores ao valor nominal, as
turbinas passam a funcionar com velocidade constante
(nestas situações, a regulação de θ actua directamente no
valor do binário). [2]
4. Geradores Eléctricos em Sistemas Eólicos
Na figura 2 estão indicadas diferentes configurações de
sistemas geradores. No que se refere ao tipo de gerador
eléctrico, são sistemas baseados em máquinas de indução
trifásicas (rotor em gaiola de esquilo nas primeiras gerações;
posteriormente, geradores de rotor bobinado) e em
máquinas síncronas trifásicas (c/ enrolamento de excitação
e, posteriormente, de imanes permanentes).
Os sistemas 1,2,3 e 4 são actualmente os mais relevantes,
pelo que serão descritos apenas estes.
4.1.Gerador de Indução com Rotor em Gaiola de Esquilo
(sistema 1)
Este sistema, para turbinas com velocidade constante,
pertence às primeiras gerações de aproveitamentos eólicos –
em Portugal, o seu aparecimento remonta aos finais da
Figura 2 – Tipos de Geradores Eólicos [3]
O estator do gerador de indução (gaiola de esquilo) é
directamente ligado à rede; A ligação mecânica do veio do
rotor da turbina e do veio rotor do gerador é efectuada
através de uma caixa de velocidades, devido à necessidade
da velocidade deste último ter de ser superior à velocidade
de sincronismo imposta pela frequência da rede (50 ou 60
Hz). O controlo da potência na turbina é normalmente
efectuado com base no comportamento aerodinâmico das
suas pás (“stall effect”) [2].
O funcionamento da máquina de indução com rotor em
gaiola como gerador está associado a deslizamentos (s)
negativos, isto é, velocidades de rotação rotóricas superiores
à velocidade de sincronismo – figura 3.
A gama de funcionamento do gerador está compreendida
entre s=0 (n=n s ) e o deslizamento nominal, s=s n (n=n n ), uma
vez que correspondem a regimes de funcionamento nos
quais a corrente no estator não excede o valor nominal. Os
baixos valores dos deslizamentos nominais – característicos
das máquinas de indução – explicam a utilização destes
sistemas em turbinas com velocidade praticamente
constante. Não obstante, é de referir a possibilidade de
alguma capacidade de adaptação às flutuações do vento,
decorrente da natureza assíncrona do gerador.
67

ARTIGO TÉCNICO
De notar neste último algumas semelhanças, apenas em
termos de princípio, com os dos sistemas baseados em
geradores de indução duplamente alimentados.
Posteriormente, em finais da década de 90, surgiram novos
sistemas,dos quais se destacam os referidos como 2, 3 e 4.
4.2. Gerador de Indução Duplamente Alimentado (sistema 2)
Figura 3 – Característica Mecânica da Máquina de Indução
Trifásica (U,f constantes)
Um dos inconvenientes bem conhecidos das máquinas de
indução é o de não serem capazes de desenvolver o campo
magnético necessário ao seu funcionamento , fundamental
no processo de conversão electromecânica de energia (neste
caso, mecânica - eléctrica). A máquina necessita de absorver
energia reactiva para criar o campo magnético referido,
sendo aquela fornecida pela rede. Assim, estes sistemas
exigem a inclusão de baterias de condensadores de modo a
compensarem o factor de potência da máquina.
Normalmente, os fabricantes permitem a compensação para
valores unitários, através de baterias de condensadores com
2 escalões. [4]
O estator do gerador é também directamente ligado à rede.
O rotor é ligado à rede (naturalmente, máquinas de rotor
bobinado) através de um conversor estático de potência. O
princípio deste sistema é o de aproveitamento da energia de
deslizamento, associada à dissipação de energia na
resistência do rotor (R r ). Tal como ilustrado na figura 4, o
valor desta resistência condiciona o deslizamento da
máquina, isto é, a velocidade do rotor.
Este sistema possui algumas variantes que permitem uma
melhor adaptação às inevitáveis flutuações do vento, sendo
de destacar: [2]
Figura 4 – Influência da Resistência Rotórica na Velocidade da
Máquina de Indução Trifásica (U,f constantes)
• geradores equipados com dois enrolamentos estatóricos
com números de pólos distintos – possibilidade de
funcionamento em duas velocidades distintas.
• geradores equipados com sistema de variação
electrónica da resistência rotórica, permitindo maiores
variações de velocidade – turbinas de velocidade semivariável.
No entanto, a regulação da velocidade da máquina através
da alteração da resistência rotórica, implica um aumento da
energia aí dissipada. A inclusão do conversor de potência
mencionado permite a regulação do deslizamento, sendo
que, uma parte da energia que seria dissipada no rotor passa
a ser injectada na rede. (De notar que o controlo da
velocidade de um motor de indução trifásico por regulação
do deslizamentoassenta nestemesmo conceito).
68

ARTIGO TÉCNICO
Deste modo, é possível ter o gerador a funcionar com
diferentes velocidades rotóricas, melhorando também o seu
rendimento, uma vez que a injecção da energia na rede se
faz através do estator e do rotor. Naturalmente, este sistema
está associado a turbinas com velocidade variável.
O controlo da potência na turbina é realizado através da
regulação do ângulo de passo (“pitch angle”), anteriormente
referido. A manutenção de C p no valor máximo é efectuada
até ser atingido o valor nominal da corrente do gerador.
É também necessária a inclusão de uma caixa de velocidades
de modo a adaptar as velocidades dos eixos rotóricos da
turbina e do gerador.
4.2.1. Conversor Estático de Potência
A figura 5 ilustra a estrutura do conversor de potência usado
nestes sistemas – andar de rectificação, andar DC e andar
inversor –, bem como os módulos de controlo.
Figura 5 – Conversor de Potência
O rectificador (controlado) e o inversor apresentam
estruturas semelhantes (figura 6):
(Insulated Gate Bipolar Transistor). Os sistemas de controlo
dos dois conversores baseiam-se na modulação da largura de
impulso (Pulse Width Modulation – PWM).
O conversor ligado aos terminais do rotor (AC/DC) regula a
corrente rotórica (módulo e argumento). Significa que o
conversor pode fornecer energia reactiva à máquina,
permitindo a sua magnetização.
O conversor do lado da rede (DC/AC) regula a tensão do
andar DC, podendo também injectar energia reactiva na
rede. Deste modo, estes sistemas podem contribuir para a
estabilidade da tensão da própria rede.
A capacidade de regulação dos valores da potência activa e
reactiva trocadas com a rede é conseguida através do
controlo vectorial no gerador, permitindo ajustar o módulo e
argumento das correntes alternadas (AC) dos conversores.
[2], [4]
Os sistemas baseados em geradores de indução necessitam
de caixa de velocidades para o acoplamento do veio da
turbina e do veio do gerador. Com efeito, são comuns
valores de velocidade no veio da turbina entre 30 a 60 rpm;
dependendo da frequência da rede (50 ou 60 Hz) e do
número de pólos magnéticos do gerador (usualmente, 4 ou 6
pólos), são frequentes valores da sua velocidade rotórica
entre 1000 e 1800 rpm. Nos sistemas de geração eólica mais
recentes tem-se procurado a eliminação da caixa de
velocidades, pois a sua inclusão acarreta um aumento
substancial do custo total do sistema, bem como operações
de manutenção mais frequentes.
4.3. Máquina Síncrona de Velocidade Variável (sem caixa
de velocidades) (sistemas 3 e 4)
Figura 6 – Estrutura do Rectificador e Inversor
Basicamente, são constituídos por pontes de 6 elementos
semicondutores de potência (interruptores controlados,
indicado pelas setas a vermelho), tipicamente IGBT´s
Estes sistemas referem-se a aproveitamentos eólicos
equipados com máquinas síncronas. As respectivas turbinas
são de velocidade variável e, contrariamente aos sistemas
anteriormente referidos, não existe caixa de velocidades.
Assim, o gerador síncrono (com enrolamento de excitação
convencional – sistema 3 – e, mais recentemente, de imanes
permanentes – sistema 4) é ligado à rede através de um
69

ARTIGO TÉCNICO
conversor de potência, de modo a converter o valor da
frequência aos terminais do gerador na frequência da rede
(figura7).
5. Comparação Entre os Sistemas [2]
As considerações aqui apresentadas baseiam-se nos
seguintes critérios:
5.1. Custo, dimensão e peso
Figura 7 – Estrutura dos Sistemas Baseados na Máquina Síncrona
de Velocidade Variável [Enercon]
Em termos médios, o custo dos geradores de indução com
rotor em gaiola é cerca de 25% inferior aos geradores de
rotor bobinado usados nos sistemas duplamente
alimentados.
Os conversores de potência dos sistemas com gerador de
indução duplamente alimentado têm menores dimensões e
são mais baratos do que nos sistemas com geradores
síncronos.
O controlo da potência na turbina é realizado através da
regulação do ângulo de passo (“pitch angle”). [2], [4]
4.3.1. Conversor Estático de Potência
O conversor de potência apresenta uma estrutura
semelhante à descrita na secção anterior; apenas o andar de
rectificação controlada é usualmente constituído por uma
ponte de tiristores.
A tensão na entrada do andar inversor (DC/AC) – figura 5 – é
regulada para um valor constante. É de referir que para
baixos valores da velocidade de rotação, a excitação do
gerador não consegue manter o valor de tensão DC referido.
Nessas situações, torna-se necessário recorrer a um
conversor DC/DC (“chopper”) instalado entre a saída do
andar rectificador e o andar DC, de modo a garantir que a
tensão DC se mantém no valor pretendido; para velocidades
de rotação mais elevadas o “chopper” é desligado.
O inversor (lado da rede) é constituído por uma ponte de 6
IGBT (figura 6), controlada por modulação da largura de
impulso (PWM), tornando também possível regular a
injecção de potência activa, bem como a potência reactiva
trocadacom a rede (controlo vectorial). [4]
O custo dos geradores síncronos (convencionais e de imanes
permanentes) é superior ao dos geradores de indução
(aqueles têm maiores dimensões e são mais pesados, para
além de se tratarem de máquinas com particularidades
próprias para aproveitamentos eólicos, tais como, elevado
número de pólos, estatores hexafásicos,...). No entanto, é de
referir a ausência de caixa de velocidades, o que atenua de
forma significativaas diferenças anteriores.
5.2. Rendimentos da Captação Eólica
Obtém-se melhores rendimentos na captação de potência
eólica nos sistemas de velocidade variável, uma vez que,
garantido a proporcionalidade entre a velocidade do rotor da
turbina e a velocidade do vento, o rendimento aerodinâmico
mantém-se no valor máximo em toda a gama de velocidades
da zona 2 da figura 1. Nos sistemas de velocidade constante,
o rendimento máximo ocorre apenas para uma velocidade
do vento fixa. De notar ainda a diminuição do rendimento
das caixas de velocidades e dos conversores de potência
para regimes de carga inferiores ao nominal.
No que se refere aos geradores, nos sistemas com máquinas
síncronas, a ausência de caixa de velocidades (acoplamento
directo) implica naturalmente velocidades rotóricas mais
baixas (na ordem das dezenas de rpm) do que nos geradores
70

ARTIGO TÉCNICO
de indução pelo que os binários desenvolvidos são muito
superiores. Por este motivo, o rendimento nos geradores
síncronos eólicos é inferior ao dos geradores de indução. [2]
5.3. Fiabilidade e manutenção
Os geradores de indução de rotor bobinado e os geradores
síncronos com enrolamento de excitação (clássicos) são
dotados de anéis e escovas. Deste modo, as acções de
manutenção e inspecções periódicas são mais frequentes,
relativamente aos geradores de indução com rotor em gaiola
e geradores síncronos de imanes permanentes.
A inclusão da caixa de velocidades diminui significativamente
a fiabilidade do sistema, fazendo aumentar as operações de
manutenção.
Nos sistemas de velocidade constante, variações bruscas da
velocidade do vento implicam variações do binário
desenvolvido, bastante menores nos sistemas de velocidade
variável. Assim, as turbinas de velocidade constante sofrem
solicitações mecânicas mais intensas, conduzindo a
aumentos de fadiga e manutenção.
6. Tendências Futuras dos 3 Sistemas [2]
Nos últimos anos, os sistemas de velocidade variável têm
vindo a substituir os sistemas de velocidade constante. As
razões encontram-se descritas nas secções anteriores.
Relativamente aos sistemas de velocidade variável baseados
no gerador de indução duplamente alimentado, há a referir,
como vantagens, tratarem-se de máquinas convencionais e o
facto destes sistemas (últimas gerações) terem maior
capacidade de se manterem em funcionamento quando
ocorrem falhas na rede. É igualmente de realçar a
capacidade de contribuição para a estabilidade da tensão e
frequência da rede, através do controlo, respectivamente,
das potências reactiva e activa.
Quanto aos sistemas de velocidade variável baseados em
geradores síncronos, o interesse pelas máquinas de imanes
permanentes tem aumentado nos últimos 10 anos,
essencialmente, pela diminuição do preço dos materiais
magnéticos, tornando-as mais competitivas do ponto de
vista económico. Em relação aos geradores com
enrolamento de excitação, apresentam melhor rendimento –
eliminação das perdas rotóricas – e são mais leves. No
entanto, a capacidade de controlo é menor, uma vez que a
excitação é fixa.
Como referido anteriormente, os geradores síncronos
aplicado a aproveitamentos eólicos apresentam
características próprias. Como tal, o desenvolvimento de
novas configurações de máquinas para acoplamentos
directos (por ex., geradores de fluxo axial e transversal)
reveste-se de elevado interesse, quer na actualidade, quer
no futuro próximo.
Fontes de Informação Relevantes
[1] Castro, Rui M. G., “Introdução à Energia Eólica”, Instituto
Superior Técnico, edição 2, Janeiro de 2004.
[2] Polinder, Henk et al., “Basic Operation Principles and
Electrical Conversion Systems of Wind Turbines”, EPE
Journal, Vol. 15, nº4, December 2005.
[3] CIGRE,TF 38.0110
[4] Ferreira de Jesus, J.M., Castro, Rui M. G., “Equipamento
Eléctrico dos Geradores Eólicos”, Instituto Superior
Técnico,edição 1.0, Abril de 2008.
Como referido, a grande desvantagem reside na necessidade
da caixa de velocidades.
71

DIVULGAÇÃO
LABORATÓRIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA
INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DO PORTO
O Laboratório de Máquinas Eléctricas (LME) é uma instalação de apoio ao ensino e aos trabalhos de investigação e
desenvolvimento no âmbito dos cursos de Licenciatura e Mestrado de Engenharia Electrotécnica do Departamento de
EngenhariaElectrotécnicado Instituto Superior de Engenharia do Porto.
O LME é utilizado por uma equipa constituída por docentes, técnico e alunos da área dos Sistemas Eléctricos de Energia
(Licenciatura e Mestrado), Electrónica e Computadores (Licenciatura) e Mecânica (Licenciatura), que dispõem de equipamento
técnico e laboratorial que proporciona a realização de ensaios simulados e reais de conversão de energia, que contribui
positivamente para a preparação prática dos estudantes.
Esta infra-estrutura é constituída por equipamentos de controlo (velocidade, binário e posição) e instrumentação que permite a
realização de ensaios de máquinas eléctricas (transformadores, motores e geradores), segundo as normas vigentes, incluindo
variadores de velocidade, sensores dinâmicos de binário, cargas mecânicas dinâmicas e analisadores de qualidade de energia.
TRABALHOS REALIZADOS NO LABORATÓRIO:
• Ensaios de transformadores monofásicos e trifásicos
• Ensaios de máquinas de indução trifásicas
• Ensaios de máquinas síncronas trifásicas
• Ensaios de máquinas de corrente continua
• Ensaios de servomotores
• Ensaios de tracção eléctrica
• Simulação computacional (Matlab) de funcionamento de máquinas eléctricas
Director Laboratório
Doutor António Andrade
|72 72

ARTIGO TÉCNICO
José António Beleza Carvalho, Roque Filipe M. Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
Eficiência Energética
em Equipamentos de Força Motriz
1. Introdução
A produção de energia mecânica, através da utilização de
motores eléctricos, absorve cerca de metade da energia
eléctrica consumida no nosso País, da qual apenas metade é
energia útil. Este sector é, pois, um daqueles em que é
preciso tentar fazer economias, prioritariamente. O êxito
neste domínio depende, em primeiro lugar, da melhor
adequação da potência do motor à da máquina que ele
acciona. Quando o regime de funcionamento é muito
variável para permitir este ajustamento, pode-se equipar o
motor com um conversor electrónico de variação de
velocidade. Outra possibilidade é a utilização dos motores
“de perdas reduzidas” ou de “alto rendimento”, que
permitem economias consideráveis.
Também a nível Europeu, os motores eléctricos representam
uma das fontes mais consumidoras de energia: 70% do
consumo eléctrico na indústria e cerca de 1/3 do consumo
eléctrico no sector dos serviços.
Nos últimos anos, muitos fabricantes de motores investiram
fortemente na pesquisa e desenvolvimento de novos
produtos com o objectivo de colocarem no mercado motores
mais eficientes.
2. Eficiência dos Motores
Os motores eléctricos convertem a energia eléctrica em
energia mecânica. No entanto o rendimento desta conversão
não é de 100%. A energia eléctricaé convertida em energia
73

ARTIGO TÉCNICO
mecânica e em perdas. Estas perdas são devidas aos diversos
elementos que estão presentes na conversão e podem ser
divididas em quatro tipos:
o Perdas eléctricas;
o Perdas magnéticas;
o Perdas mecânicas;
o Perdas parasitas.
As perdas eléctricas são provocadas pela resistência não nula
dos condutores das bobines que ao serem percorridos pela
corrente provocam perdas caloríficas. As perdas magnéticas
ocorrem nas lâminas de ferro do estator e do rotor devido à
histerese e às correntes de Foucault. As perdas mecânicas
são provocadas pela rotação das peças móveis, ventilação e
atrito do ar. As perdas parasitas são devidas a fugas e
irregularidades de fluxo e, também, distribuição de corrente
não uniforme.
Para se quantificar o valor do rendimento de um motor é
necessário conhecer certos parâmetros, tais como as perdas
e a potência mecânica disponibilizada para a carga. Também
é necessário conhecer algumas características da máquina
para que se possa fazer a sua modelização e simulação em
vários regimes de carga. Os testes e estudos a efectuar para
se determinar o rendimento de um motor de indução são
descritos na norma CEI 34-2.
A eficiência de um motor é dada pelo seu rendimento, ou
seja, pela relação entre a quantidade de energia eléctrica
que absorve e a quantidade de energia mecânica que produz
e pode ser calculada pela expressão seguinte.
Pmec
Pmec
η = (%) =
Pabs
Pmec + Pperdas
(1)
Figura 1 – Perdas nos equipamentos de força motriz
Os sistemas de força motriz não são apenas constituídos pelo
motor eléctrico. Outros componentes do sistema, para além
do motor, podem ser o Variador Electrónico de Velocidade, a
Transmissão Mecânica e o Dispositivo de Uso Final. Na
realidade, os equipamentos de força motriz podem integrar
estes 4 módulos, como se ilustra na figura 2. Deve-se actuar
ao nível de cada módulo, de forma a optimizar a eficiência
do sistema global. Neste âmbito, merece particular atenção
a utilização sempre que possível de Variadores Electrónicos
de Velocidade (VEV).
ENERGIA
P entrada
VARIADOR
ELECTRÓNICO
DE VELOCIDADE
(VEV)
MOTOR
TRANSMISSÃO
P ELÉCTRICO
MECÂNICA
VEV
P motor
P trans
DISPOSITIVO
DE USO FINAL
P saída(útil)
P perdas
P perdas
P perdas
P perdas
Figura 2 – Sistemas de Força Motriz
74

ARTIGO TÉCNICO
3. Classificação da Eficiência Energética
Na Europa a classificação dos motores CA (Corrente
Alternada) de baixa tensão foi estabelecida em 1998 com o
acordo dos principais fabricantes de motores Europeus.
De uma forma resumida, o acordo estabelecido entre a
Comissão Europeia (CE) e o Comité Europeu de Fabricantes
de Máquinas Eléctricas e de equipamentos e sistemas de
Electrónica de Potência (CEMEP) estabelecia que os motores
de 1,1 a 90kW de potência nominal, 50 ou 60Hz, com 2 e 4
pólos magnéticos, serão classificados de acordo com os
valores dos respectivos rendimentos.
As classes de rendimento estabelecidas foram as seguintes:
o EFF1: Motores de elevado rendimento;
o EFF2: Motores de rendimento melhorado;
o EFF3: Motores de rendimento normal.
No acordo CE/CEMEP ficou ainda estabelecido que as
vendas, na União Europeia, de motores EFF3 diminuiriam
para metade até 2003. Este objectivo foi alcançado e a venda
de motores EFF3 terminou pouco tempo depois.
Todos os fabricantes que assinaram este acordo estão
autorizados a colocar a etiqueta de eficiência nos motores e
em toda a documentação que os acompanhe, o que torna
mais fácil a identificação da classe do motor.
Figura 4 – Etiquetas de eficiência dos motores.
Com base no acordo voluntário anteriormente referido, foi
também criada uma base de dados europeia EuroDEEM, que
foi projectada pelo centro de pesquisa da Comissão Europeia
(CE/JRC), com o objectivo de reunir num só suporte as
informações mais importantes sobre os motores eléctricos
disponíveis no mercado. Desta forma pretende-se que os
utilizadores desta ferramenta possam fazer uma escolha
bem fundamentada em termos técnicos e económicos dos
seus sistemas (CARLOS GASPAR, 2004).
Figura 3 – Classes de eficiência de motores. [Rennie, 2000]
75

ARTIGO TÉCNICO
A tabela I mostra o rendimento dos motores para cada uma
das classes de eficiência estabelecidas.
4. Características dos motores de elevado rendimento
Actualmente, encontra-se já disponível no mercado os
chamados motores de “perdas reduzidas”, ou de “alto
rendimento”, mais caros que os motores clássicos, mas cuja
utilização se revela rentável quando o seu tempo anual de
utilização for suficientemente longo. Basicamente, o
acréscimo de eficiência dos motores está associado a uma
redução das suas perdas, que foi conseguida à custa, quer da
utilização de materiais construtivos de melhor qualidade e
com melhores acabamentos, quer por alteração das suas
características dimensionais.
Os construtores aumentaram a massa de materiais activos
(cobre e ferro) de forma a diminuir as induções, as
densidades de corrente e, assim, reduzir as perdas no cobre
e no ferro. Utilizam chapas magnéticas de perdas mais
reduzidas, entalhes especiais em certos casos e
reformularam a parte mecânica, com especial incidência
sobre a ventilação, para reduzir a potência absorvida por
esta e diminuir o nível de ruído. Daí resulta, para idêntica
dimensão, um aumento de peso da ordem de 15%, e de
preço da ordem de 20 a 25%. Contudo, a melhoria do
rendimento, compreendida entre 2 e 4,5%, e do cosφ,
permite amortizar rapidamente este aumento de preço. As
melhorias típicas que são efectuadas a nível construtivo da
máquina podem ser visualizadas na figura seguinte e são
resumidas na Tabela II.
kW
1,1
1,5
2,2
3
4
5,5
7,5
11
15
EFF3
2 e 4 pólos
η n (%)

ARTIGO TÉCNICO
Apesar de este tipo de motores possuir uma eficiência
melhorada, quando inseridos num sistema, a eficiência total
do mesmo sistema depende de todos os outros
componentes que o compõem. Por este motivo, não se deve
apenas investir na compra de um motor de elevada
eficiência, quando existirem problemas de eficiência nos
outros componentes do sistema.
5. Estudo económico, em motores de elevado rendimento
Como foi referido anteriormente, a opção por motores de
elevado rendimento acarreta custos de investimentos
sempre superiores ao investimento em motores standard.
Por esse motivo só se torna economicamente vantajosa a
aposta neste tipo de motores quando existe a necessidade
de substituição de um motor ou quando se está a
dimensionar uma nova instalação. Quase nunca a
substituição de um motor standard, a funcionar
correctamente, por um motor de elevado rendimento se
torna economicamente vantajosa. Essa hipótese poderá ser
considerada se o motor tiver um elevado número de horas
de funcionamento anual.
A equação seguinte permite calcular a poupança que se
obtém com um motor de elevado rendimento em
comparação com um motor standard.
⎛ 1
Poupança =
⎜
⎝η
em que,
η EE
η STD
P N
N
€
kWh
representao rendimento do motor standard
(2)
representa o rendimento do motor de elevada
eficiência
STD
1 ⎞
− × PN
× N × €
⎟
η
kWh
EE ⎠
representaa potência nominal do motor
indica o número de horas de funcionamento anual
traduz o preço da energia eléctrica.
Figura 5 – Alterações nos motores de elevado rendimento [WEG]
77

ARTIGO TÉCNICO
O acréscimo de custos dos motores de alto rendimento é
recuperado através da economia de energia eléctrica que
proporcionam. O tempo de recuperação N do investimento
suplementar devido à instalação de motores de alto
rendimento, pode ser calculado através da seguinte
expressão:
∆Ι
N =
∆Ρ.Κ. t
(3)
Apesar de este ser apenas um exemplo e que usa
pressupostos previamente estabelecidos, os valores
encontrados são da mesma ordem de grandeza dos valores
que se podem atingir na realidade. Para qualquer
investimento em motores eléctricos efectuado, pelo menos,
para 10 anos, os modelos de perdas reduzidas são
fortementecompetitivos.
6. Controlo de velocidade dos equipamentos de força motriz
em que,
∆Ι diferençade custos
∆P variação das perdas entre os dois motores
K preço do kWh
t tempo de utilização (horas)
Se por exemplo considerarmos um motor de 30kW a
funcionar à plena carga durante 4000 horas anuais.
Considerando um custo médio para a energia de 0,09€/kWh
e que o rendimento dos motores EFF1 e EFF3 é
respectivamente 93,2% e 91,4%, então a poupança anual de
energia é de cerca de 228,2 €.
Considerando agora que a diferença de preço entre os dois
motores é de 450€, então tempo de recuperação do capital
devido à instalação do motor de elevado rendimento é de
aproximadamente2 anos.
Uma grande parte das aplicações em que se utiliza força
motriz beneficiaria, em termos de consumo de electricidade
e desempenho global, se a velocidade do motor se ajustasse
às necessidades do processo. As aplicações com carga
variável ou parcial representam cerca de 60% das aplicações
de força motriz na indústria, e 80% no sector terciário.
Assim, adaptar a velocidade do motor à carga conduz em
geral a uma poupança substancial de energia. Os sistemas
mais eficientes e mais utilizados no controlo e regulação de
velocidade dos equipamentos de força motriz são os
VariadoresElectrónicosde Velocidade(VEV).
Os VEVs convertem a tensão alternada da rede de 50 Hz
numa tensão contínua e em seguida numa tensão com
frequência variável sob controlo externo do utilizador que
pode ir de 0 a 150 Hz consoante o tipo de aplicações. Na
figura 6 apresenta-se a estrutura de blocos de um VEV para
um motor assíncrono de indução trifásico.
Ligação DC linkDC
3φ
Alimentação AC
trifásica input
Rectificador
CA
AC
para CC
to DC
converter
Filtro
Filter
Inverter:
DC to
Inversor
variable
CC para CA
voltage com
&
frequency
AC
Frequência e
tensão variável
Motor
Motor
Figura 6– Diagrama de blocos de um Variador Electrónico de Velocidade
78

ARTIGO TÉCNICO
As principais vantagens inerentes à utilização de um VEV são
as seguintes:
o Elevado rendimento (96 a 98%) e elevada fiabilidade
o Elevado factor de potência
o Adaptaçãodo motor à carga , em binário e velocidade
o Arranques suaves (poupança de energia) e frenagem
controlada
o Protecção do motor contra curto-circuitos, sobrecargas,
sobretensões, falta de fase, etc. Vantagem técnica e
económica
o Poupança substancial de energia e tempo de retorno do
investimento reduzido, especialmente em aplicações de
controlo da caudais de bombas, ventiladores e
compressorescentrífugos
o Menor desgaste de componentes e equipamentos
mecânicos.
7. Transmissão Mecânica nos Equipamentos de Força
Motriz
Tipicamentesão usados 3 tipos de transmissão mecânica:
o Acoplamentosdirectos no veio;
o Engrenagens;
o Correias.
Os acoplamentos directos no veio são o tipo de transmissão
mais utilizado (cerca de 50% das aplicações).
Acoplamentos directos:
Os acoplamentos directos, se forem alinhados com precisão,
possuem um rendimento muito elevado (99%).
Engrenagens:
As engrenagens simples ou redutoras, são tipicamente
utilizados em cargas que requerem velocidades baixas
(abaixo de 1200 rpm) e binário muito elevado (que utilizando
correias poderia resultar em escorregamento). Existem
vários tipos de engrenagens: helicoidais, de dentes direitos,
cónicase com sem-fim.
Correntes:
Tal como as correias síncronas, as correntes não têm
deslizamento. Normalmente são usadas em aplicações onde
é requerido uma velocidade reduzida e binário elevado,
suportam ambientes com temperaturas elevadas e cargas de
choque e têm um tempo de vida elevado se forem
apropriadamente lubrificadas. O seu rendimento ascende
aos 98% se forem sujeitas a uma manutenção periódica.
(c)
(a)
(b)
(d)
(e)
Figura 7 – Transmissão Mecânica em equipamentos de força motriz.
79

ARTIGO TÉCNICO
Correias:
Estas permitem mais flexibilidade no posicionamento do
motor em relação à carga, e usando polias de diferentes
tamanhos permitem reduzir/aumentar a velocidade. Existem
vários tipos de correias: (a) Correias em V, (b) Correias com
dentes, (c) correias síncronas, (d) correias lisas.
sua utilização. Como se demonstrou neste artigo, os ganhos
de eficiência com os motores de alto rendimento, vão desde
1% a 5%, o que se pode traduzir por importantes reduções
do seu consumo eléctrico; contudo, pela sua concepção, são
naturalmente motores que exigem um investimento inicial
superior ao dos motores standard (cerca de 25% a 30%).
Face a este acréscimo de custos de investimento, é
conveniente efectuar-se uma análise económica prévia;
pode no entanto, considerar-se tipicamente que, em
situações de aquisição de novos motores, a sua utilização é
normalmente justificada, sendo o sobrecusto amortizado em
1 a 2 anos, para um período de laboração da ordem das 4000
h/ano, e em cerca de 3 anos, para 2000 h/ano de
funcionamento.
Atender às necessidades de manutenção dos motores, que
são essencialmente a limpeza da carcaça, a fim de reduzir a
temperatura,e nalguns casos a lubrificaçãodos rolamentos.
Figura 8 – Tipos de correias: 1-correias trapezoidais 2-
correias síncronas
8. Considerações Finais
A produção de energia mecânica, através da utilização de
motores eléctricos, absorve cerca de metade da energia
eléctrica consumida no nosso País, da qual apenas metade é
energia útil. Este sector é, pois, um daqueles em que é
preciso tentar fazer economias, prioritariamente. Como se
apresentou neste artigo, os pontos fundamentais em que se
deve intervir são os seguintes:
o Dimensionar correctamente os equipamentos de força
motriz, fazendo os motores funcionar com cargas da
ordem dos 70 a 80%.
o Adaptar a velocidade do motor às necessidades do
processo, utilizando sempre que necessário dispositivos
electrónicosde variação de velocidade.
o Utilizar os novos motores de “alto rendimento”, que já
provaram a sua competitividade apesar do seu custo
superior, devendo-se ponderar sempre que necessário a
Fontes de Informação Relevantes
- BELEZA CARVALHO, J. A., MESQUITA BRANDÃO,
Eficiência Energética em Equipamentos de Força Motriz.
Jornadas Luso-Brasileiras de Ensino e Tecnologia em
Engenharia. ISEP, Porto, Fevereiro de 2009.
- BELEZA CARVALHO, J. A., MESQUITA BRANDÃO, R. F.,
Efficient Use of Electrical Energy in Industrial
Installations. 4TH European Congress Economics and
Management of Energy in Industry. Porto, Novembro de
2007.
- CARLOS GASPAR, Eficiência Energética na Industria-
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80

ARTIGO TÉCNICO
Pedro Miguel Azevedo de Sousa Melo
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
Veículos Eléctricos
Características e Tipos de Motores
RESUMO
Os impactos ambientais e económicos dos combustíveis
fósseis têm uma forte proveniência do sector dos
transportes. Este facto tem motivado, nas últimas décadas,
um aumento do desenvolvimento dos veículos eléctricos,
principalmente, das soluções híbridas. Tais desenvolvimentos
resultam da integração de diversos domínios da engenharia,
sendo de destacar os novos materiais e concepções de
motores eléctricos, a electrónica de potência, os sistemas de
controloe os sistemas de armazenamento de energia.
obtidos no motor de combustão interna – maiores potências
e mais baratos, com menores custos de produção [1].
As sucessivas crises energéticas nos finais do século XX, as
crescentes preocupações ambientais e a tomada de
consciência dos limites das reservas de combustíveis fósseis
colocaram em evidência os veículos eléctricos como
alternativa aos transportes convencionais. Paralelamente, o
sector dos transportes é responsável por enormes
quantidades de energia consumida, cujos valores aumentam
consideravelmentetodos os anos.
Neste artigo procura-se apresentar as principais
características dos sistemas de propulsão eléctrica actuais.
Começa-se fazer uma comparação entre os veículos
eléctricos e os convencionais, baseados nos motores térmicos
de combustão interna. Pela sua importância, é feita uma
referência sucinta aos sistemas de armazenamento de
energia.
São comparadas as características da propulsão eléctrica e
térmica, sob a perspectiva das exigências dos sistemas de
tracção. São referidos os principais tipos de sistemas de
propulsão eléctrica (motor, conversor e controlador),
vantagens e desvantagens relativas.
Por último, uma abordagem acerca das tendências futuras
dos veículos eléctricos.
1. INTRODUÇÃO
Em particular, nos meios urbanos, a substituição dos meios
de transporte actuais por veículos eléctricos trará enormes
reduções nos níveis de poluição atmosférica, bem como nos
índices de ruído.
Também em termos gerais, as emissões das centrais
eléctricas, baseadas em combustíveis fósseis, associadas à
generalização dos veículos eléctricos serão muito inferiores
ao somatório das emissões dos motores de combustão
interna, actualmente em circulação.
As razões assentam nos rendimentos muito superiores dos
motores eléctricos, bem como na capacidade de efectuarem
frenagensregenerativas.
Neste cenário, é de referir também o contributo das fontes
renováveis de energia eléctrica na redução das emissões de
poluentespara a atmosfera.
Embora o tema dos veículos eléctricos tenha conhecido uma
divulgação alargada, sobretudo nas duas últimas décadas,
não se trata de uma novidade propriamente dita. No final
do século XIX eram relativamente populares e, até finais da
década de 1910, as suas vendas tiveram alguma expressão.
Somente a partir da década de 30, os veículos eléctricos
desapareceram, devido aos desenvolvimentos
A tabela 1 apresenta uma comparação entre veículos
eléctricos e convencionais (baseados em motores térmicos)
[2].
A proliferação dos veículos eléctricos será ditada pela
aceitação dos utilizadores dos actuais meios de transportes
(nos designados países desenvolvidos trata-se da
generalidade dos seus cidadãos).
81

ARTIGO TÉCNICO
Tabela 1 – Características de Veículos Eléctricos e Convencionais
Veículos Eléctricos
Veículos c/ Motores Térmicos
Tipo de Motor Motor Eléctrico Motor de Combustão Interna
Fonte de Energia
Peso Próprio
Transmissão de Potência
Baterias, super condensadores,
células de combustível
Elevado (fundamentalmente,
devido às baterias)
Pode prescindir de caixa de
velocidades
Gasolina e Gasóleo
Leves, em termos comparativos
Sistema de Engrenagens (caixa
de velocidades)
Frenagem Regenerativa Dissipativa
Rendimento Elevado Baixo
Impactos Ambientais Reduzidos Elevados
Custo Inicial Elevado Médio
Custos de Manutenção Reduzidos Muito Elevados
Tal significa que, no mínimo, os veículos eléctricos têm de
apresentar características semelhantes às dos actuais,
baseados em motores térmicos, tais como: segurança,
conforto, fiabilidade, robustez e desempenhos, com preços
competitivos.
Para tal, muito têm contribuído os progressos obtidos, nos
últimos anos, nos seguintes domínios: electrónica de
potência (novas arquitecturas de conversores), máquinas
eléctricas (novas concepções de motores e evolução dos
materiais), sistemas de controlo (gestão optimizada dos
fluxos de energia, com bons desempenhos na tracção) e
sistemasde armazenamento de energia.
2. CARACTERÍSTICAS DOS VEÍCULOS ELÉCTRICOS
Em termos básicos, um veículo eléctrico assenta na
integraçãodos seguintes componentes (Figura 1):
- sistema de gestão de energia;
- sistema de armazenamento de energia;
- sistema de propulsão eléctrica.
2.1. Sistema de Gestão de Energia
O sistema de gestão de energia (implementado pelo
controlador) assume importância fundamental, uma vez que
o fluxo de energia, quer no “modo motor” – baterias→
motor, quer no “modo regenerativo” – motor→ baterias,
deverá ter sempre associadoelevados rendimentos.
No funcionamento em modo regenerativo (períodos de
desaceleração do veículo), a diminuição da energia cinética
do veículo não se traduz em dissipação, mas antes em
armazenamentode energia.
2.2. Sistema de Armazenamento de Energia
Actualmente, na questão da autonomia dos veículos
eléctricosreside o seu principal ponto fraco.
Este facto explica a razão da generalidade dos fabricantes de
automóveis disponibilizarem apenas veículos híbridos
(motor térmico + motor(es) eléctrico(s)).
82

ARTIGO TÉCNICO
-
Figura 1 – Estrutura de um Veículo Eléctrico (baseado em [3])
Não obstante a necessidade de grandes melhorias nas
características dos sistemasde armazenamentode energia,
há a registar evoluções importantes nos últimos anos.
Embora se afaste do tema principal a tratar neste artigo, é
feita, em seguida, uma breve referência ao estado actual
daquelessistemas [2], [4].
As principais característicasdestessistemas são:
- energia específica(Wh/Kg);
- potênciaespecífica(W/Kg);
- densidadede energia (Wh/volume);
- densidadede potência (W/volume);
- vida útil (nº de ciclos);
- temperaturade funcionamento;
- custo.
a) Baterias
Têm valores de energia específica superiores aos super
condensadorese inferiores às células de combustível.
No que se refere à potência específica, são inferiores aos
primeiros mas têm valores superiores aos das células de
combustível.
São de referir os desenvolvimentos nas baterias baseadas
em níquel (Ni) e iões de lítio (Li), principalmente nestas
últimas (elevada densidade de energia).
b) Super Condensadores
Apresentam valores muito elevados de potência específica.,
no entanto, têm valores baixos de energia específica, pelo
que são usados como complemento das baterias ou células
de combustível.
Têm tempos de carga muito curtos.
Possuem características importantes para permitir bons
comportamentos dinâmicos (potência suficiente para as
acelerações e capacidade de recuperação de energia nas
frenagens).
Têm ciclos de funcionamento mais elevados do que as
baterias.
83

ARTIGO TÉCNICO
c) Células de Combustível
Estes sistemas produzem energia eléctrica, através da
reacção química do hidrogénio e oxigénio, sendo o vapor de
água o único produto da reacção.
A Figura 2 ilustra a sua constituição:
- motor eléctrico;
- conversor de potência;
- - controlador;
- sistema de transmissãomecânica.
O seu impacto ambiental é nulo, apresentado rendimentos
elevados. Têm elevados valores de energia específica
(superiores aos das baterias e super condensadores), mas
baixos valores de potência específica (inferiores aos
daqueles).
As exigências impostas pelos veículos eléctricos implicam
motores com características particulares, sendo de destacar:
elevadas densidades de potência e de binário, rendimentos
altos em diferentes regimes de carga (não apenas o nominal)
e custos moderados.
Continuam a ser alvo de pesquisas, com vista a melhorar as
suas característicase custos.
O sistema de propulsão eléctrica deverá permitir dispor de
elevadas potências instantâneas, com bons rendimentos, em
todos os modos de funcionamento[3], [5].
2.3. Sistema de Propulsão Eléctrica
Os sistemas de propulsão eléctrica (“drives”) apresentam
estruturas semelhantes às das “drives” industriais, em uso há
já vários anos. No entanto, atendendo às especificidades dos
veículos eléctricos – arranques e paragens sucessivas,
regimes de carga e condições ambientais distintas, etc. –, as
suas características são, em geral, muito diferentes das
“drives” industriais [5]. É sobre este sistema que se procurará
incidir com mais detalhe.
Na Figura 3 estão representadas as características mecânica
(T el (n r )) e de potência (P el (n r )) típicas dos sistemas de
propulsãoeléctrica.
Está também incluída a característica mecânica típica de um
motor térmico (tracejado).
É visível a excelente adaptação dos sistemas eléctricos aos
requisitosde qualquer veículo de tracção.
84
Figura 2 – Estrutura Básica do Sistema de Propulsão Eléctrica (setas a cinzento: fluxo de energia)

ARTIGO TÉCNICO
Actualmente,as principais escolhas são as seguintes:
- Motor de Corrente Contínua (DC);
- Motor de Indução Trifásico;
- Motor Síncrono de Ímanes de Permanentes;
- Motor “Brushless”DC;
- Motor de RelutânciaComutada.
3.1. Motor de Corrente Contínua (DC)
Figura 3 – Características de Veículos Eléctricos e Convencionais
No sistema eléctrico são obtidos elevados binários nas baixas
velocidades; normalmente, acima da velocidade nominal do
motor, o binário desenvolvido decresce, mantendo-se
aproximadamente constante a potência desenvolvida. Esta
zona de funcionamento – zona de enfraquecimento do
campo – é crucial em termos da gama de velocidades
permitida. É, pois, uma zona importante do funcionamento
dos motores eléctricos dos sistemas de propulsão [3].
Comparando com a característica de um motor de
combustão, há a salientar que o binário desenvolvido no
arranque é inferior neste último.
A zona de funcionamento com potência constante é
conseguida, no caso dos motores térmicos, somente com a
inclusão de um sistema de transmissão múltipla, não sendo
necessárionos sistemas eléctricos.
De notar também que o valor nominal da potência do motor
de combustão é necessariamente mais elevado, ou seja, um
veículo eléctrico cujo funcionamento está circunscrito à zona
das baixas velocidades, terá associado um motor com menor
potêncianominal [6].
3. TIPOS DE SISTEMAS DE PROPULSÃO ELÉCTRICA
Historicamente, o início da tracção eléctrica esteve
intimamenteassociado ao motor série (DC).
As razões prendem-se com a sua característica mecânica,
vocacionada para as exigências inerentes aos sistemas de
tracção, e com a simplicidade dos respectivos sistemas de
controlo e da sua implementação (controlo independente do
campo magnético e do binário).
São também de referir a utilização de outras variantes
clássicasde motores DC: excitação independente e “shunt”.
No entanto, os motores de corrente contínua convencionais
apresentam rendimentos relativamente baixos, bem como
baixas densidades de potência, para além de exigirem
elevados níveis de manutenção (fiabilidade reduzida). Para
tal, muito contribui a existência do sistema colector/escovas,
o qual impõe também limites nas velocidades.
Em certos casos, são usados motores DC de ímanes
permanentes (não têm enrolamento de excitação, este é
substituídopor ímanes permanentes).
Embora apresentem melhores rendimentos, não eliminam
os inconvenientes do comutador mecânico (colector), para
além das limitações de potência e preço, associados aos
ímanes permanentes. A título de exemplo [7]: carro de golfe,
sem controlo no modo de enfraquecimento de campo
(apenasbaixas velocidades).
Os sistemas de propulsão eléctrica são caracterizados pelo
tipo de motor associado.
85

ARTIGO TÉCNICO
Normalmente, ambos os enrolamentos dos motores DC são
equipados com conversores de potência – “Choppers”
baseados em MOSFET’s (Metal Oxide Semiconductor Field-
Effect Transistor) –, permitindo o funcionamento em modo
regenerativo (conversor ligado à armadura) e na zona de
enfraquecimento de campo (conversor ligado à excitação)
[7].
A capacidade de processamento necessária à implementação
dos sistemas de controlo por orientação de campo é elevada,
uma vez que estes se baseiam em modelos dinâmicos do
motor, fortemente não lineares, expressos em referenciais
distintos. Também a variação dos parâmetros do motor (em
particular, a resistência rotórica) tem importância
determinantena eficácia destes sistemas de controlo.
Os avanços verificados na electrónica de potência
(principalmente, a partir da década de 80 do século
passado), permitiram a implementação de sistemas de
controlo para máquinas de corrente alternada (AC), embora
mais complexos do que no caso DC.
Uma vez que são motores com concepções mais simples e
robustas (menor manutenção e preço), com maiores
densidades de potência e rendimentos, tornaram-se
preferenciaisaos tradicionaissistemas DC.
Os conversores de potência mais utilizados baseiam-se em
IGBT´s (Insulated Gate Bipolar Transistor), sendo as tensões
aplicadas ao motor obtidas por modulação de largura de
impulsos (PWM).
Os sistemas de controlo são actualmente baseados em
processadoresdigitaisde sinal (DSP).
A Figura 4 apresenta a estrutura dos inversores mais
comuns.
3.2. Motor de Indução Trifásico
São muito utilizados, atendendo à sua simplicidade
construtiva e robustez, principalmente a variante em gaiola
de esquilo, apresentando rendimentos mais elevados
relativamenteaos motores DC.
Embora não possuam características naturais para a tracção
eléctrica, a implementação de sistemas baseados no
controlo vectorial – controlo por orientação de campo –
permitiram melhorar os desempenhos dinâmicos deste tipo
de motores, possibilitando o funcionamento nas duas zonas
indicadas na Figura 3: binário constante e potência
constante.
O controlo por orientação de campo assenta numa filosofia
semelhante à dos motores DC (controlo independente do
fluxo e do binário). No entanto, a sua implementação é
muito mais complexa, uma vez que, no motor de indução
trifásico não existe um circuito próprio para a excitação –
ausência de “desacoplamento” natural das grandezas físicas
(correntes) que controlam o campo magnético e o binário.
Figura 4 – Inversor de Motor de Indução Trifásico
(setas a vermelho: semicondutores de potência controlados)
Como referido, aos comportamentos dinâmicos exigidos,
acresce também os elevados rendimentos associados aos
fluxos de energia – modo motor e frenagem regenerativa.
São características fundamentais a garantir pelos sistemas de
controlo, que continuam a ser alvo de investigação.
3.3. Motor Síncrono de Ímanes de Permanentes
Estes motores, designados na literatura anglo-saxónica por
“permanent magnet brushless AC motors”, apresentam uma
configuração estatórica semelhante à das máquinas AC
polifásicasconvencionais.
86

ARTIGO TÉCNICO
A principal diferença reside no rotor, onde o enrolamento de
excitação não existe, bem como o sistema de anéis e
escovas, sendo substituído por ímanes permanentes com
elevadas densidades de energia, em resultado dos
progressosobtidos nas últimas décadas neste domínio.
Onde:
Ld coeficiente de auto-indução longitudinal do enrolamento
induzido;
Lq coeficiente de auto-indução transversal do enrolamento
induzido.
Actualmente, são de destacar os ímanes baseados em
elementos de terras raras, em particular, ligas de neodímio,
ferro e boro (Nd-Fe-B).
Relativamente aos motores síncronos convencionais, têm
maiores densidades de potência (redução de peso e
volume), melhores rendimentos (eliminação das perdas
rotóricas), maior robustez e fiabilidade (ausência de anéis e
escovas).
Em relação a estas últimas, estão ao nível dos motores de
indução trifásicos, tendo ainda melhores rendimentos e
maiores densidades de potência [8].
A Figura 5 apresenta dois cortes seccionais de configurações
destesmotores.
Deste modo, o binário desenvolvido tem duas componentes:
uma resultante da interacção do campo magnético fixo e do
campo de reacção do induzido; uma segunda componente
resultantedo binário de anisotropia.
Assim, na zona de funcionamento com binário constante
(baixas velocidades) – Figura 3 – são obtidos elevados
valores de binários.
Estessão motores com elevadas densidades de binário.
Os conversores de potência mais usuais assemelham-se aos
anteriores, com tensões de alimentação reguladas pela
tecnologiaPWM.
Os sistemas de controlo são baseados no controlo vectorial –
controlo do ângulo de binário.
Figura 5 – Motor Síncrono de Ímanes Permanentes [8]
A presença do campo constante do rotor não torna possível
o funcionamento no modo de enfraquecimento de campo,
através dos sistemas de controlo usuais nas máquinas
síncronas convencionais. Assim, o funcionamento na zona de
velocidades elevadas (Figura 3) implica controlar a
componente desmagnetizante do campo de reacção do
induzido, em fase com a posição do campo rotórico
(componentelongitudinal – eixo d).
Os ímanes são colocadosno interior da estrutura rotórica.
Por um lado, torna possíveis velocidades mais elevadas, uma
vez que a fixação dos ímanes permite suportar forças
centrifugas mais elevadas; por outro lado, esta configuração
dota este tipo de motores de características anisotrópicas
(Ld≠Lq),mais concretamente,anisotropia inversa (Ld

ARTIGO TÉCNICO
3.4. Motor “Brushless” DC
Do ponto de vista construtivo, este tipo de motores têm uma
estruturasemelhante aos motores DC convencionais, sendo
eliminados o enrolamento da armadura e o sistema
colector/escovas.
As características referidas das correntes estatóricas, bem
como a comutação electrónica, implicam a inclusão de
conversoresde potência e sistemas de controlo dedicados.
Estes últimos são bastante mais simples do que no caso dos
motores síncronos de ímanes permanentes [8], [9].
No rotor são colocados ímanes permanentes, à semelhança
dos motores anteriores.
Os enrolamentos do estator são alimentados por uma fonte
exterior, sendo através destes que se dá a entrada de
energia eléctrica.
Há dois aspectos fundamentaisa referir:
- A função de comutação do colector/escovas é
substituída por um sistema de comutação electrónica: a
comutação das correntes nos enrolamentos do estator é
feita em função do conhecimento, em cada instante, da
posição do campo magnético rotórico. Normalmente,
são utilizados sensores de efeito de Hall para este fim.
- Atendendo à configuração deste tipo de motores, a
distribuição espacial do campo magnético do rotor no
entreferro é, em cada instante, do tipo rectangular (mais
precisamente, trapezoidal). As correntes que circulam
nos enrolamentos estatóricos têm uma evolução
temporal do tipo rectangular (trapezoidal). Em
comparação com distribuições de campos magnéticos e
correntes sinusoidais, com os mesmos valores de pico
(motores anteriores), os binários desenvolvidos são
consideravelmente mais elevados, atendendo aos
maiores valores eficazes. No entanto, existirá uma maior
componentealternada no binário desenvolvido.
Deste modo, para além das vantagens comuns aos motores
síncronos de ímanes permanentes – robustez, fiabilidade,
elevados rendimentos – há a salientar as elevadas
densidades de potência, superiores às dos motores
anteriores.
3.5. Motor de Relutância Comutada
Estes motores são muito semelhantes aos motores de passo
de relutância variável, necessitando de um conversor e
controladordedicados.
Com efeito, os enrolamentos do estator são alimentados
com impulsos de corrente (uma fase de cada vez), em função
da posição do rotor, o que implica também a inclusão de
sensoresde posicionamentorotórico.
Apresentam uma construção simples, robusta e fiável, à
semelhançados motores AC anteriores.
A Figura 6 apresenta um corte seccional de uma
configuraçãoreal deste tipo de motor.
Figura 6 – Motor Trifásico de Relutância Comutada ( 6 pólos no
estator e 4 pólos no rotor) [10]
Os circuitos magnéticos do estator e do rotor são formados
por empilhamentos de chapas de materiais ferromagnéticos.
Os enrolamentos do estator são colocados em torno dos
respectivos núcleos polares. De notar que na estrutura
rotórica (pólos salientes) não existem enrolamentos nem
ímanes permanentes.
88

ARTIGO TÉCNICO
Tal como os motores “brushless” DC, caracterizam-se por
distribuições de campo no espaço rectangulares. São
máquinas anisotrópicas, cujo princípio de funcionamento
assentano desenvolvimento de um binário de relutância.
Apresentam excelentes características para a tracção –
binários muito elevados nas baixas velocidades e zona de
funcionamento com potência constante caracterizada por
intervalosalargados de velocidades.
Os conversores de potência utilizados apresentam
características próprias: usualmente, existem dois
semicondutores de potência por fase (por ex., IGBT´s,
MOSFET´s), o que poderá implicar um elevado número de
semicondutores no conversor, no caso de motores com
elevado número de fases. No entanto, como as correntes do
estator têm forma rectangular (trapezoidal), as perdas de
comutação nestes conversores são bastante inferiores às
que ocorrem nos motores de indução e síncronos de ímanes
permanentes. Isto permite a utilização de semicondutores
com valores nominais mais baixos, podendo compensar o
acréscimo do número.
Os sistemas de controlo são bastante complexos, atendendo
aos níveis de saturação que ocorrem no circuito magnético,
particularmente,nas extremidades dos pólos do estator.
O binário desenvolvido não é constante; existe uma
componente alternada (“ripple”), principalmente nas
velocidades baixas, que tende a diminuir com o número de
fases do motor. Uma outra desvantagem é o ruído acústico.
Aqui, as componentes mecânicas do motor têm também um
papel importante na sua diminuição [10].
3.6. Análise Comparativa dos Diferentes Sistemas
Pelas razões já apresentadas, a utilização dos motores DC
convencionais nos veículos eléctricos encontra-se cada vez
mais limitada, praticamente nas aplicações de pequena
potência.
Como tal, far-se-á em seguida, uma síntese das
características dos sistemas baseados em motores AC,
anteriormenteapresentados.
a) Robustez e simplicidade
Os sistemas com motores de indução trifásico e de relutância
comutada apresentam maior robustez e fiabilidade, com
menor necessidadede operações de manutenção.
b) Rendimento, densidade de Potência e binário
Os motores de ímanes permanentes têm os melhores
rendimentos, bem como densidades de potência e binário,
em particular, o motor “brushless” DC. De destacar também
o motor de relutância comutada em termos de densidade de
binário.
c) Custo
Os motores de ímanes permanentes são os mais caros,
essencialmente,devido ao custo dos ímanes permanentes.
d) Conversores de potência e sistema de controlo
Os conversores dos motores de indução trifásicos e dos
motores síncronos de ímanes permanentes apresentam
estruturas semelhantes; os seus sistemas de controlo
assentam no controlo vectorial, embora nos primeiros
(controlo por orientação de campo) a sua implementação
seja mais complexa, atendendo à influência que a variação
dos parâmetros do motor tem na sua eficácia. Nos motores
de ímanes permanentes, o funcionamento no modo de
enfraquecimento de campo implica a utilização de
estratégiaspróprias.
Os conversores dos motores de relutância comutada
incluem, normalmente, um maior número de
semicondutores de potência (interruptores controlados),
considerando o mesmo número de fases. Atendendo às não
linearidades do circuito magnético destes motores, os
sistemasde controlo são bastante complexos.
e) Desempenhos
Os motores DC “brushless” e os motores de relutância
comutada desenvolvem binários mais elevados nas baixas
velocidades, com grandes intervalos de velocidade no
89

ARTIGO TÉCNICO
funcionamento com potência constante. Apresentam
excelentes desempenhos dinâmicos, podendo prescindir da
caixa de velocidades.
Como foi referido, a classificação dos sistemas DC, com base
nos critérios apresentados, é muito inferior à dos sistemas
AC, com excepção para os custos e conversores de potência.
A aceitação e proliferação dos veículos eléctricos
dependerão de múltiplos factores, sendo de destacar os
sociais, ambientais, económicos e tecnológicos. O papel dos
estados de cada país (por ex., através de incentivos fiscais
para aquisição de veículos eléctricos) e dos fabricantes de
automóveis (segurança, fiabilidade, conforto, desempenhos)
assumirá importância crucial.
4. CONCLUSÕES
Os constrangimentos energéticos presentes nas últimas
décadas, quer ao nível da limitação de recursos, quer pelos
impactos ambientais associados às fontes convencionais,
tornam as alternativas de transportes baseadas na propulsão
eléctricacada vez mas consistentes.
Os motores DC foram os primeiros a ser aplicados na tracção
eléctrica, devido às suas características naturais e
simplicidade dos sistemas de controlo. Os elevados níveis de
manutenção exigidos, densidades de potência e
rendimentos relativamente baixos, a par da evolução dos
conversores de potência e sistemas de controlo de motores
AC, conduziram à preferência por estes últimos.
O motor de indução trifásico, amplamente utilizado no
sector industrial pela sua robustez, fiabilidade e custo, é
também uma opção clara para a tracção, atendendo aos
bons desempenhos dinâmicos conseguidos através do
controlo vectorial.
Os motores de ímanes permanentes e de relutância
comutada têm vindo a ganhar terreno em relação ao motor
de indução trifásico. Com efeito, aliam a fiabilidade deste a
melhores rendimentos, densidades de potência e binário, e
elevadas gamas de velocidade de funcionamento. Como
desvantagens, o custo (motores de ímanes permanentes) e
sistemas de controlo complexos (motores de relutância
comutada). Os sistemas baseados nestes motores
apresentam, actualmente, o maior potencial de
desenvolvimentoe de aplicações futuras.
A revitalização dos veículos eléctricos implica necessidades
de desenvolvimentos em múltiplos domínios científicos e
tecnológicos, tais como: autonomia de alimentação,
electrónica de potência, máquinas eléctricas e sistemas de
controlo.
O desenvolvimento de sistemas de armazenamento de
energia com maior autonomia será determinante para a
proliferação, a curto prazo, dos veículos híbridos e, a
médio/longoprazo, dos veículos puramente eléctricos.
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90

ARTIGO TÉCNICO
José António Beleza Carvalho, Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
ACCIONAMENTOS EFICIENTES DE FORÇA-MOTRIZ
NOVA CLASSIFICAÇÃO
1 INTRODUÇÃO
Os motores eléctricos, particularmente o motor assíncrono
de indução, são o tipo de máquina mais utilizada na indústria
em virtude da sua grande versatilidade, gama de potências,
robustez, duração, reduzida manutenção, baixa poluição,
facilidade de produção e custos de aquisição relativamente
baixos. Como qualquer máquina, o motor eléctrico,
responsável pela conversão de energia eléctrica em
mecânica, apresenta perdas. O rendimento (ou eficiência) é
definido como sendo a razão entre a potência de saída (ao
nível do veio de saída do accionamento) e a potência
eléctricaabsorvida à entrada.
A produção de energia mecânica, através da utilização de
motores eléctricos, absorve cerca de 60% da energia
eléctrica consumida no sector industrial do nosso País, da
qual apenas metade é energia útil. Este sector é, pois, um
daqueles em que é preciso tentar fazer economias,
prioritariamente. Os sistemas de accionamentos têm que ser
abordados como um todo, já que a existência de um
componente de baixo rendimento influencia drasticamente
o rendimento global.
O êxito neste domínio depende, em primeiro lugar, da
melhor adequação da potência do motor à da máquina que
ele acciona. Quando o regime de funcionamento é muito
variável para permitir este ajustamento, pode-se equipar o
motor com um conversor electrónico de variação de
velocidade. Outra possibilidade é a utilização dos motores “
de perdas reduzidas”, de “alto rendimento”, ou “elevada
eficiência”, que permitem economias energéticas
consideráveis.
Nos últimos anos, muitos fabricantes de motores investiram
fortemente na pesquisa e desenvolvimento de novos
produtos com o objectivo de colocarem no mercado
motores mais eficientes. O acordo voluntário obtido em
1999 entre a CEMEP (Associação Europeia de Fabricantes de
Motores Eléctricos) e a Comissão Europeia sobre o
rendimento de motores de 2 e 4 pólos, na gama de
potências1,1 a 90 kW, foi revisto em 2004.
Os motores foram classificados de acordo com o seu
rendimento:
- EFF1 – Motores de alto rendimento;
- EFF2 – Motores de rendimento aumentado;
- EFF3 – Motores sem qualquer requisito especial.
No seguimento da directiva "Eco-design Directive
(2005/32/CE) “ publicada em 2005 para Produtos que
consomem energia (EUP), a Comissão Europeia aprovou em
Julho de 2009 um regulamento de aplicação dos requisitos
de concepção ecológica para os motores eléctricos, com
efeitos a partir de meados de 2011, dando aos fabricantes de
cerca de 2 anos para garantir que seus produtos cumprem a
referida directiva. O lote 11 da Directiva EUP (Energy Using
Products) descreve as orientações de design, a
compatibilidade ambiental, o impacte ambiental e o
consumo de energia de máquinas / motores eléctricos
rotativos de alto rendimento. A directiva abrange os motores
de 2, 4 e 6 pólos, na gama de potências de 0,75 a 375 kW.
Nesteâmbito, os motores passam a ser classificadospor:
- IE1 (igual a EFF2) – com utilizaçãoproibida;
- IE2 (igual a EFF1) – com utilizaçãoobrigatória;
- IE3 (igual a Premium) – com utilização voluntária;
- IE4 (ainda não aplicável a accionamentosassíncronos).
2 CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES DE ELEVADA EFICIÊNCIA
A eficiência dos motores está associada a uma redução das
suas perdas, que é conseguida à custa, quer da utilização de
materiais construtivos de melhor qualidade e com melhores
acabamentos, quer por alteração das suas características
dimensionais. Estas perdas são devidas aos diversos
elementos que estão presentes na conversão
electromecânica de energia e podem ser divididas em quatro
tipos:
- Perdaseléctricas;
- Perdasmagnéticas;
- Perdasmecânicas;
- Perdasparasitas.
91

ARTIGO TÉCNICO
As perdas eléctricas são provocadas pela resistência não nula
dos condutores das bobines que ao serem percorridos pela
corrente provocam perdas caloríficas. As perdas magnéticas
ocorrem nas lâminas de ferro do estator e do rotor devido à
histerese e às correntes de Foucault. As perdas mecânicas
são provocadas pela rotação das peças móveis, ventilação e
atrito do ar. As perdas parasitas são devidas a fugas e
irregularidades de fluxo e, também, distribuição de corrente
não uniforme.
Para melhorar a eficiência dos motores eléctricos, os
construtores aumentaram a massa de materiais activos
(cobre e ferro) de forma a diminuir as induções, as
densidades de corrente e, assim, reduzir as perdas no cobre
e no ferro. Utilizam-se chapas magnéticas de perdas mais
reduzidas, entalhes especiais em certos casos e reformulouse
a parte mecânica, com especial incidência sobre a
ventilação, para reduzir a potência absorvida por esta e
diminuir o nível de ruído. Daí resulta, para idêntica
dimensão, um aumento de peso da ordem de 15%, e de
preço da ordem de 20 a 25%.
Contudo, a melhoria da eficiência, compreendida entre 2 e
4,5%, e do cosφ, permite amortizar rapidamente este
aumento de preço.
As melhorias típicas que são efectuadas a nível construtivo
da máquina podem ser visualizadas na Figura 1 e são
resumidas na seguinte tabela:
Tab. 1 – Resumo das alterações nos motores de elevada eficiência
Alteração Efectuada
Tratamento térmico do
rotor
Uso de ferro laminado por
camada
Melhoria do circuito
magnético
Redução das bobines do
circuito indutor
Melhor qualidade dos
rolamentos
Maior quantidade de cobre
Redução do entre-ferro
Rotor mais largo
Sistema de ventilação
melhorado
Efeito produzido
Redução da resistência
Redução das perdas no ferro
Redução das perdas no ferro
Redução das perdas por efeito
de Joule
Redução das perdas mecânicas
Diminuição de perdas e do
calor gerado
Diminuição das perdas
parasitas
Reactância de fugas menor
Diminuição de ruídos e da
temperatura
92
Figura 1 – Alterações nos motores para obter elevada eficiência [WEG]

ARTIGO TÉCNICO
Apesar de este tipo de motores possuir uma eficiência
melhorada, quando inseridos num sistema, a eficiência total
do mesmo sistema depende de todos os outros
componentes que o compõem. Por este motivo, não se deve
apenas investir na compra de um motor de elevada
eficiência, quando existirem problemas de eficiência nos
outros componentes do sistema.
1,1 a 90 kW de potência nominal, 50 ou 60 Hz, com 2 e 4
pólos magnéticos, seriam classificados de acordo com os
valores dos respectivos rendimentos.
As classes de rendimento estabelecidasforam as seguintes:
- EFF1: Motores de elevado rendimento;
- EFF2: Motores de rendimento melhorado;
- EFF3: Motores de rendimento normal.
3 CLASSIFICAÇÃO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Na Europa a classificação dos motores de corrente alternada
de baixa tensão, foi estabelecida em 1998 com o acordo
voluntário dos principais fabricantesde motores Europeus.
De uma forma resumida, o acordo estabelecido entre a
Comissão Europeia (CE) e o Comité Europeu de Fabricantes
de Máquinas Eléctricas e de equipamentos e sistemas de
Electrónicade Potência (CEMEP) definia que os motores de
No acordo CE/CEMEP ficou ainda estabelecido que as
vendas, na União Europeia, de motores EFF3 diminuiriam
para metade até 2003.
Este objectivo foi alcançado e a venda de motores EFF3
terminou pouco tempo depois.
Todos os fabricantes que assinaram este acordo ficaram
autorizados a colocar a etiqueta de eficiência nos motores e
em toda a documentação que os acompanhe, o que tornou
mais fácil a identificaçãoda classe do motor.
Figura 2 – Classes de eficiência de motores [SEW-Eurodrive]
Figura 3 – Etiquetas de eficiência dos motores
93

ARTIGO TÉCNICO
Com base no acordo voluntário anteriormente referido, foi
também criada uma base de dados europeia EuroDEEM, que
foi elaborada pelo centro de pesquisa da Comissão Europeia
(CE/JRC), com o objectivo de reunir num só suporte as
informações mais importantes sobre os motores eléctricos
disponíveis no mercado. A tabela 2 apresenta os valores
limite para a eficiência dos motores, estabelecidos no acordo
com a CEMEP com base na norma CEI 60034-2.
equipamentos de força-motriz. Este novo regime abrange os
motores de indução trifásicos, de velocidade simples, até
375 kW. Entrará em vigor em três fases a partir de meados
de 2011. Sob este novo regime os fabricantes são obrigados
a apresentar a classe e valores de eficiência do motor na
respectiva chapa de características e na documentação do
produto, que deve indicar claramente o método de teste
usado na determinação da eficiência.
Tabela 2 – Definição das diversas classes de eficiência. Standard de 1996
kW
EFF3
2 e 4 pólos
η n (%)
EFF2
2 e 4 pólos
η n (%)
EFF1
2 pólos
η n (%)
EFF1
4 pólos
η n (%)
1,1
1,5
2,2

ARTIGO TÉCNICO
O organismo EU MEPS baseia-se em duas normas CEI. A
norma CEI/EN 600034-2-1, disponível desde Setembro de
2007, introduz novas regras relativas aos métodos de teste
que devem ser usados na determinação das perdas e da
eficiênciados motores eléctricos.
A norma CEI/EN 600034-30,disponível desde Outubro de
2008, especifica as classes de eficiência que devem ser
adoptadas.
A norma CEI/EN 600034-2-1:2007 define duas formas de
determinar a eficiência dos motores eléctricos, o método
directo e os métodos indirectos. A norma especifica os
seguintes parâmetros para determinar a eficiência pelo
método indirecto:
- Temperaturade referência;
- Três opções para determinar as perdas adicionais em
carga: medição, estimativas e cálculo matemático.
Os valores de eficiência resultantes diferem daqueles
obtidos sob o padrão anterior de teste baseados na norma
CEI/EN60034-2:1996.
Deve-se notar que os valores de eficiência só são
comparáveis se forem medidos utilizando o mesmo método.
A norma CEI/EN 60034-30:2008 define três classes de
eficiência IE (International Eficiency) para motores
assíncronos de indução trifásicos, rotor em gaiola de esquilo,
e velocidade simples:
- IE1: Eficiência Standard (EFF2 do antigo sistema Europeu
de classificação)
- IE2: Eficiência Elevada (EFF1 do antigo sistema Europeu
de classificação e idêntica à EPAct nos EUA para motores
de 60Hz)
- IE3: Eficiência Premium (idêntica ao "NEMA Premium"
nos E.U.A. para motores de 60Hz)
- IE4: futuramenteo nível de eficiência superior a IE3
Os níveis de eficiência definidos na norma CEI/EN 60034-
30:2008 baseiam-se em métodos de ensaio especificados na
norma CEI/EN 600034-2-1:2007.
Comparando com as anteriores classes de rendimento
Europeias, definidas pelo acordo CEMEP (norma CEI/EN
60034-2:1996),o leque foi ampliado.
Figura 5 – Novas classes de eficiência de motores [SEW-Eurodrive]
95

ARTIGO TÉCNICO
A norma CEI/EN 60034-30 abrange quase todos os motores
(por exemplo: motores standard, motores para ambientes
perigosos, motores para embarcações e marinas, motores
usados como freio), nomeadamente:
- Motores de velocidade simples, trifásicos,50 Hz e 60 Hz
- Motores de 2, 4 ou 6 pólos
- Motores com potência nominal entre 0,75 - 375 kW
- Motores de tensão nominal até 1000 V
- Motores do tipo Duty S1 (funcionamento em contínuo)
ou S3 (funcionamento intermitente ou periódico) com
um factor de duração cíclica nominal de 80 porcento ou
superior.
Os motores que estão excluídos das normas CEI/EN 60034-30
são os seguintes:
- Motores feitos exclusivamente para funcionarem como
conversores.
- Motores feitos exclusivamente para funcionarem
imersos em líquidos.
- Motores totalmente integrados em máquinas que não
podem ser testados separadamente da máquina (por
exemplo, bombas, ventiladores ou compressores).
- Motores especificamente concebidos para funcionarem
a altitudes superiores a 1000 metros. Onde as
temperaturas do ar possam ultrapassar os 40 °C. Em
temperaturas máximas superiores a 400 °C. Onde a
temperatura ambiente for inferior a -15 °C (qualquer
motor) ou inferior a 0 °C (motores refrigerados a ar).
Onde a temperatura da água de arrefecimento na
entrada de um produto é inferior a 5 °C ou superior a 25
°C. Em atmosferas potencialmente explosivas, tal como
definidona Directiva 94/9/CE.
IE Classes – 4 pole
Figura 6 – Novas classes IE de eficiência de motores eléctricos
96

ARTIGO TÉCNICO
Na tabela 3 apresenta-se os valores limite para a eficiência
dos motores com base na norma CEI 60034-30:2008,e CEI/EN
600034-2-1.
Tabela 3– Definição das diversas classes de eficiência
Normas CEI 60034-30:2008,e CEI/EN 600034-2-1 [ABB]
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A produção de energia mecânica, através
da utilização de motores eléctricos,
absorve cerca de 60% da energia eléctrica
consumida no sector industrial do nosso
País, da qual apenas metade é energia
útil. Este sector é, pois, um daqueles em
que é preciso tentar fazer economias,
prioritariamente. Os sistemas de
accionamentos electromecânicos têm que
ser abordados como um todo, já que a
existência de um componente de baixo
rendimento influencia drasticamente o
rendimento global. Os pontos
fundamentais em que se deve intervir são
os seguintes:
- Dimensionar correctamente os
equipamentos de força motriz,
fazendo os motores funcionar com
cargas da ordem dos 70 a 80%.
- Adaptar a velocidade do motor às
necessidades do processo, utilizando
sempre que necessário dispositivos
electrónicos de variação de
velocidade.
- Atender às necessidades de
manutenção dos motores, que são
essencialmente a limpeza da carcaça,
a fim de reduzir a temperatura, e
nalguns casos a lubrificação dos
rolamentos.
- Utilizar os novos motores de “alto
rendimento”, que já provaram a sua
competitividade apesar do seu custo
superior, devendo-se ponderar
sempre que necessário a sua
utilização.
Figura 7 – Variação do rendimento com a potência. [SEW-Eurodrive]
97

ARTIGO TÉCNICO
A União Europeia, através do organismo EU MEPS (European
Minimum Energy Performance Standard) definiu um novo
regime obrigatório para os níveis mínimos de eficiência dos
motores eléctricos que sejam introduzidos no mercado
europeu. O novo regime abrange motores de indução
trifásicos até 375 kW, de velocidade simples. Entrará em
vigor em três fases a partir de meados de 2011. Sob este
novo regime os fabricantes são obrigados a apresentar os
valores IE (International Eficiency) classe de eficiência nas
placas do motor e na documentação do produto.
O organismo EU MEPS assenta em duas normas CEI. A norma
CEI/EN 600034-2-1, disponível desde Setembro de 2007,
introduz novas regras relativas aos métodos de teste que
devem ser usados na determinação das perdas e da
eficiência dos motores eléctricos. A norma CEI/EN 600034-
30,disponível desde Outubro de 2008, especifica as classes
de eficiência que devem ser adoptadas. De acordo com estas
normas os motores passam a ser classificadospor:
- IE1 (equivalente a EFF2 na norma CEI/EN 600034-2:1996)
– com utilização proibida;
- IE2 (equivalente a EFF1 na norma CEI/EN 600034-2:1996)
– com utilização obrigatória;
- IE3 (Premium) – com utilização voluntária;
- IE4 (ainda não aplicável a accionamentosassíncronos).
Os motores de eficiência (IE1) não podem ser colocados no
mercado europeu a partir de 16 de Junho de 2011. Até
aquela data todos os novos motores em avaliação na Europa
terão de cumprir a eficiênciaIE2.
As regras não se aplicam fora da Europa. Por isso, será
possível que os fabricantes produzam motores com
eficiência IE1 para os mercados que não exijam estes
requisitosmínimos de eficiência.
A conformidade com os padrões de eficiência exigidos é
verificada por ensaios. Cabe a cada estado membro da UE a
vigilância relativa aos procedimentos de verificação e
implementaçãodas normas.
A implementação das novas normas em cada estado
membro de EU será realizada em três fases:
- Fase 1: até 16 de Julho de 2011. Todos os motores
devem satisfazero nível de eficiênciaIE2;
- Fase 2: até 1 de Janeiro de 2015. Todos os motores com
uma potência nominal entre 7,5 - 375 kW devem
satisfazer o nível de eficiência IE3 ou o nível IE2 se
equipadoscom um variador electrónico de velocidade;
- Fase 3: até 1 de Janeiro de 2017. Todos os motores com
uma potência nominal entre 0,75-375 kW devem
satisfazer o nível de eficiência IE3 ou o nível IE2 se
equipadoscom um variador electrónico de velocidade.
Bibliografia
[1] BELEZA CARVALHO, J. A., MESQUITA BRANDÃO,
Eficiência Energética em Equipamentos de Força Motriz.
Jornadas Luso-Brasileiras de Ensino e Tecnologia em
Engenharia. ISEP, Porto, Fevereiro de 2009.
[2] BELEZA CARVALHO, J. A., MESQUITA BRANDÃO, R. F.,
Efficient Use of Electrical Energy in Industrial
Installations. 4TH European Congress Economics and
Management of Energy in Industry. Porto, Novembro de
2007.
[3] CARLOS GASPAR, Eficiência Energética na Industria-
ADENE,Cursos de UtilizaçãoRacional de Energia, 2004.
[4] BELEZA CARVALHO, J. A., MESQUITA BRANDÃO, R. F.
Eficiência Energética em Equipamentos de Força-Motriz.
RevistaNeutro à Terra Nº 3, Abril de 2009.
[5] ABB, Low Voltage Industrial Performance Motors.
CatálogoABB 2009.
[6] WEG, Catálogo de Motores Eléctricos, disponível em
http://www.weg.com.br/
98

ARTIGO TÉCNICO
António Manuel Luzano de Quadros Flores, José António Beleza Carvalho
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
DETECÇÃO DE AVARIAS
EM MOTORES ASSÍNCRONOS DE INDUÇÃO
RESUMO
2 CASO EM QUE A AVARIA PROVOCA PARAGEM DO MOTOR
O motor assíncrono de indução é, de facto, a máquina
actualmente preferida para a grande maioria dos
accionamentos, graças à sua fiabilidade, robustez e baixo
custo. Dado que ocupa um lugar preponderante no processo
produtivo têm-se desenvolvido diversos métodos de detecção
de avarias que permitem diagnosticar qualquer tipo de
defeito e quantificar o seu grau de severidade.
1 INTRODUÇÃO
Quando se aborda a temática do diagnóstico de avarias dos
motores de indução não podemos deixar de ter presente
que a forma de tratar o assunto está intimamente ligada à
dimensão da máquina, à sua localização e à função que
desempenhano processo em que está inserida.
Assim, como é óbvio, os custos de paragem de um motor de
grande dimensão podem justificar a existência dos meios de
diagnóstico mais sofisticados, no sentido de evitar a
interrupçãode serviço.
Por outro lado, motores de menor dimensão podem
também desempenhar um papel tal que a sua interrupção
pode ter custos elevadíssimos de reinicialização do processo,
como por exemplo, no caso de linhas de produção em que o
processo inclui accionamentos que estão relacionados com a
formação e solidifição da alma condutora dos cabos
eléctricos. Se houver uma paragem súbita o metal solidifica
ao longo do processo sendo necessário desmontar todo um
sistema complexo levando à perda de produção de várias
horas ou dias.
A acessibilidade pode ser o factor determinante na
estratégia de diagnóstico, como é o caso de ventiladores em
condutas, bombas submersíveis ou máquinas em ambientes
perigosos.
O método de diagnóstico a implementar depende também
do facto da máquina ter parado por avaria ou continuar em
funcionamento.
Quando a avaria leva à paragem do motor o diagnóstico
deve atender às especificidades de acessibilidade e
dimensão numa primeira fase.
Não é demais lembrar, que o primeiro passo numa situação
de paragem de um motor, deve iniciar não, pela análise do
motor, como parece lógico, mas pela análise das grandezas
de alimentação do mesmo e do bom estado das protecções
eléctricas,fusíveis e relé térmico.
De seguida devem ser levados a cabo testes eléctricos e
mecânicosfundamentais:
- Verificação dos valores das resistências dos
enrolamentos que deverão apresentar valores
semelhantes nas três fases; medição da resistência de
isolamento entre enrolamentos e entre os enrolamentos
e a carcaça da máquina.
Os resultados destes testes podem dar indicações úteis
relativamente à existência de curto-circuitos entre
espiras e entre espiras e a massa. Além disso, testa
também a possibilidade do circuito eléctrico de um
enrolamentoestar interrompido.
- No caso do veio do rotor estar acessível, rodá-lo para
verificar se existe atrito anormal ou demasiada prisão,
analisando-se assim, se o rotor atrita no estator, se a
carga oferece demasiado binário resistivo e se os
rolamentosestão gripados.
Além dos testes acima descritos, não é de desprezar a
verificação da existência de “cheiro a queimado” junto ao
motor que pode indiciar um sobreaquecimento da máquina
com consequente deteriorização dos isolamentos
nomeadamentedos vernizes utilizados.
99

ARTIGO TÉCNICO
3 CASO EM QUE A AVARIA NÃO PROVOCA PARAGEM DO MOTOR
A avaria que não obriga à paragem do motor pode
manifestar-se de diversas formas como aumento de
temperatura, perda de potência, binário ou velocidade
oscilantes,aumento de consumo, ruído, vibração, etc..
Nesse caso, os métodos indirectos de diagnóstico podem ser
úteis na identificação do tipo de avaria podendo mesmo
constituir um meio de acompanhamento da sua evolução,
controlando o nível de severidade até ser possível uma
interrupçãoprogramada para reparação.
Para esse efeito, têm sido desenvolvidos vários métodos que
recorrem à monitorização de diversas grandezas associadas
ao funcionamento do motor, como por exemplo, a
intensidade de corrente de alimentação, o fluxo magnético,
as vibrações, o ruído, o binário, a velocidade e a
temperatura.
Seguidamente serão apresentados alguns métodos de
diagnóstico mais utilizados na pesquisa de avarias eléctricas
no estator e no rotor, assim como de avarias mecânicas no
rotor, nos rolamentos e na carga mecânica acoplada.
figura de Lissajou em forma de circunferência dada pelas
componentesdo vector de Park simplificadas:
(3)
(4)
Sendo iM o valor máximo da corrente por fase (A), ω a
frequênciaangular (rad/s) e t a variável tempo (s).
A representação XY das componentes do Vector de Park
permite detectar a existência de espiras em curto-circuito
nos enrolamentosdo estator (Fig. 1).
Este método de diagnóstico “on-line” baseia-se no
aparecimento de uma forma elíptica da representação XY
das componentes do Vector de Park da corrente do motor,
cujo alongamento elíptico é proporcional ao grau de
severidade da avaria e a orientação do eixo maior está
associadaà fase avariada [1].
É de referir que a representação das componentes do vector
de Park da corrente de alimentação do motor sem avaria
(Fig. 1 – esquerda), não é uma circunferência perfeita devido
à existência de harmónicos na rede.
3.1 DIAGNÓSTICO DE AVARIAS ELÉCTRICAS
3.1.1 AVARIAS NO ESTATOR
A detecção de espiras em curto-circuito nos enrolamentos
do estator pode ser feita por análise das correntes de
alimentação do motor representadas a duas dimensões a
partir da mudança de referencial do sistema trifásico para o
sistema de coordenadas P Q através da transformada de
Park.
As componentes do vector de Park i D e i Q podem ser obtidas
das correntes de alimentação i 1 , i 2 e i 3 a partir das seguintes
expressões:
(1)
(2)
No caso de um sistema de alimentação ideal com cargas
equilibradas, obtêm-se a representação no plano XY de uma
100
Figura 1- Vector de Park da corrente de alimentação de um motor:
sem avaria (esquerda) e com curto-circuito de 18 espiras do
estator (direita) [1]
3.1.2 AVARIAS NO ROTOR
3.1.2.1 MÉTODO DAS COMPONENTES ESPECTRAIS DA CORRENTE
A detecção de barras do rotor partidas ou fissuradas pode
ser feita através da inspecção das componentes espectrais
da corrente absorvida pelo motor [2]
frequências:
nas seguintes
(5)

ARTIGO TÉCNICO
Sendo f SB a frequência (Hz) das bandas laterais resultantes da
avaria no rotor, s o deslizamento (%) e f a frequência da
tensãode alimentação (50 Hz).
Na Figura 2 é fácil identificar o aparecimento de bandas
laterais que surgem nas frequências características
correspondentes à ruptura de espiras (“barras”) do circuito
rotórico.
Figura 4 – Detecção de defeito no circuito rotórico através da
medição do fluxo magnético: espectro de frequências do campo
magnético de fugas [3]
3.2 DIAGNÓSTICO DE AVARIAS MECÂNICAS
3.2.1 DEFEITO DE ALINHAMENTO
Figura 2 – Espectro de frequências da corrente absorvida pelo
motor mostrando claramente a existência de bandas laterais que
indiciam uma avaria nas barras do rotor [2]
3.1.2.2 MÉTODO DAS COMPONENTES ESPECTRAIS DO FLUXO DE FUGAS
A aquisição de dados do campo magnético de fugas com
vista à análise do seu espectro pode ser feita facilmente
colocando sensores de campo magnético no exterior da
máquina como mostra a Figura 3.
O defeito de alinhamento do rotor traduz-se no facto da
folga entre o rotor e o estator (“entreferro”) não ser
constante ao longo de toda a periferia do rotor, originando
variações da relutância do circuito magnético com a rotação
do rotor e consequente formação de harmónicos na força
magnetomotriz.
Daí resulta o aparecimento de frequências típicas deste
fenómeno no espectro do fluxo de fugas do motor, como
evidencia a Figura 5, que servem de meio de diagnóstico
deste defeito [4].
Figura 3 – Detecção de defeito no circuito rotórico através da
medição do fluxo magnético: motor com transdutor de fluxo
magnético [3]
O defeito devido a barras do rotor defeituosas também pode
ser detectado por identificação de determinadas frequências
no espectro do campo magnético de fugas medido no
exterior da máquina (Figura 4) [3]
Figura 5 – Detecção de defeito de alinhamento do rotor: defeito de
alinhamento longitudinal (figura esquerda em cima);
desalinhamento axial (figura direita em cima); espectro de
frequências da corrente de alimentação revelando o defeito de
alinhamento do rotor, excentricidade estática (“SE”) (figura em
baixo )[4].
101

ARTIGO TÉCNICO
3.2.2 DEFEITOS NOS ROLAMENTOS
conhecea sua composição em funcionamento normal [6].
Sendo os rolamentos a causa referenciada que provoca
maior taxa de avarias no motor de indução, têm-se
desenvolvido diversas técnicas de detecção deste tipo de
defeito recorrendo a diferentes métodos de análise espectral
da corrente de alimentação e de vibrações mecânicas.
Os defeitos nos rolamentos podem ser detectados a partir da
análise do espectro de frequências da corrente do motor
como evidencia a Figura 6.
Também neste caso surgem novas frequências que
evidenciam a existência de defeito nos rolamentos assim
como o seu nível de severidade [5].
Figura 7 – Utilização de acelerómetros para aquisição de dados de
vibração de um ventilador [6]
Figura 8 – Amplitude das componentes espectrais do binário (Nm)
para o caso do mesmo ventilador [6]
Figura 6 – Avarias nos rolamentos e sua detecção: defeito no anel
interior (figura esquerda em cima); defeito no anel exterior (figura
direita em cima); decomposição em frequências da corrente de
alimentação do motor mostrando o espectro no caso de um motor
saudável e no caso de existir um defeito nos rolamentos (figura em
baixo) [5].
A monitorização do valor eficaz da corrente de alimentação
do motor de um elevador pode fornecer indicações úteis
relativamente a variações de carga que indiciam a existência
de defeitos nas partes mecânicas accionadas.
O caso apresentado na Figura 9 e 10 ilustra a detecção de um
defeito existente nos dentes da roda dentada de um redutor
do tipo “sem fim” [7].
3.2.3 DEFEITOS NA CARGA ACCIONADA
A Figura 7 apresenta o caso da aplicação de acelarómetros
para aquisição de dados de vibração de um ventilador.
A análise das componentes espectrais de vibração e de
binário (Figura 8 ) pode ser um meio complementar de apoio
ao diagnóstico de um sistema electromecânico do qual se
102
Figura 9 – Detecção de defeitos nas rodas dentadas do redutor de
um elevador: motor de elevador com redutor de velocidade
acoplado (esquerda); roda dentada do redutor (direita) com dente
defeituoso [7]

ARTIGO TÉCNICO
Bibliografia
Figura 10 – Valor eficaz da corrente de alimentação do motor [7]
4 CONCLUSÕES
Apesar do motor de indução ser considerado uma máquina
robusta e muito fiável está sujeito a diversos tipos de avarias
causadas principalmente pelo envelhecimento, desgaste e
fadiga mecânica dos materiais.
Dado o seu importante papel, muitos trabalhos de
investigação têm sido feitos oferecendo metodologias para
um diagnóstico cada vez mais eficiente.
A aplicação destas técnicas em ambiente fabril tem as suas
limitações devido a diversos factores, como por exemplo, a
existência de poluição harmónica proveniente de outras
máquinas e a falta de registos históricos das componentes
espectrais.
As ferramentas de diagnóstico apresentadas não são
invasivas e podem ser aplicadas durante o funcionamento
normal, contribuindo para uma manutenção preventiva
eficienteatravés da monitorização regular do motor.
Além disso, se criteriosamente utilizadas, constituem uma
mais-valia, melhorando a eficiência da equipa de
manutenção e minimizando os custos de indisponibilidade e
de interrupção.
Assim, para além da sua função principal de fornecer energia
mecânica à carga, o motor de indução pode desempenhar
um segundo papel, como transdutor eficaz e
permanentemente ligado, ajudando a detectar avarias no
seu interior e também na carga mecânica a ele acoplada.
[1] A. J. Marques Cardoso, S. M. A. Cruz, D. S. B. Fonseca,
"Inter-turn stator winding fault diagnosis in three-phase
induction motors, by Park's vector approach", IEEE
Transactions on Energy Conversion, vol. 14, pp. 595-598,
1999.
[2] G. G. Acosta, C. J. Verucchi, E. R. Gelso, "A current
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[3] A. Yazidi, H. Henao, G. A. Capolino, "Broken rotor bars
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International Conference on Electric Machines and
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[4] L. Xiaodong, W. Qing, S. Nandi, "Performance analysis of
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eccentricity", IEEE Transactions on Industry Applications,
vol. 43, pp. 531-541, 2007.
[5] M. Blodt, P. Granjon, B. Raison, G. Rostaing, "Models for
bearing damage detection in induction motors using
stator current monitoring," IEEE International
Symposium on Industrial Electronics, 2004, pp. 383-388
vol. 1.
[6] E. Wiedenbrug, D. Doan, "Comparison of duct-mounted
vibration and instantaneous airgap torque signals for
predictive maintenance of vane axial fans", International
Conference on Measurement and Control, 2004, pp. 209-
213.
[7] A. Q. Flores, A. J. M. Cardoso, J. B. Carvalho, "The
induction motor as a mechanical fault sensor in elevator
systems " apresentado na conferência “11CHLIE”, 11ª.
Conferencia Hispano-Lusa de Ingeniería Eléctrica,
Saragoça, Espana, 2009.
103

104
CURIOSIDADE

ARTIGO TÉCNICO
Pedro Miguel Azevedo de Sousa Melo
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
ESTRUTURAS E CARACTERÍSTICAS
DE VEÍCULOS HÍBRIDOS E ELÉCTRICOS
RESUMO
Nas últimas décadas tem-se assistido a um forte
desenvolvimento dos veículos eléctricos, sobretudo das
soluções híbridas, como resposta aos impactos ambientais e
económicos dos combustíveis fósseis. Os desafios que se
colocam no campo da engenharia são múltiplos e exigentes,
motivados pela necessidade de integrar diversas áreas, tais
como, novos materiais e concepções de motores eléctricos,
electrónica de potência, sistemas de controlo e sistemas de
armazenamento de energia.
Neste artigo procura-se apresentar as principais
características dos veículos híbridos eléctricos (VH) e dos
veículos puramenteeléctricos (VE).
Começa-se por uma breve referência à origem e evolução
destes veículos. Segue-se uma abordagem às diferentes
configurações de VH e VE – principalmente no que se refere
aos sistemas de propulsão e armazenamento de energia –,
realçando as suas vantagens e desvantagens. Por fim,
referem-se alguns dos factores mais relevantes para a
evoluçãotecnológicae aceitação destes veículos.
1 INTRODUÇÃO
Os conceitos de veículo eléctrico e híbrido eléctrico
remontam às origens do desenvolvimento do próprio
automóvel, em finais do séc. XIX. Numa época onde as
preocupações ambientais e de eficiência não existiam, a
finalidade era incrementar os níveis de desempenho dos
motores de combustão interna (MCI) ou melhorar a
autonomia dos veículos baseados em motores eléctricos.
Com efeito, o desenvolvimento destes motores encontravase
ainda numa fase inicial, estando a tecnologia associada às
máquinas eléctricas num nível superior. É nesta época que se
regista a implementação de sistemas de frenagem
regenerativa, que permitem recuperar a energia cinética que
o veículo perde, em consequência de uma travagem, sendo
armazenada nas baterias. Trata-se de uma contribuição
fundamental para a eficiência destes veículos e respectiva
autonomia – questão determinante para o desenvolvimento
dos veículos eléctricos [1].
A partir da década de 1920, a enorme evolução verificada
nos motores a gasolina (principalmente, no aumento da
potência disponível e rendimento, com menores dimensões)
tornou-os preponderantes face aos motores eléctricos. A
maior dificuldade no seu controlo (baseado em contactos
mecânicos e resistências, com baixos níveis de eficácia,
comprometendo o próprio desempenho do veículo), a
reduzida autonomia, peso e custo mais elevados, são os
principaismotivos que explicam aquela supremacia [1].
As crises energéticas ocorridas na década de 1970 e o
aumento das preocupações ambientais (principalmente nas
sociedades ocidentais), juntamente como desenvolvimento
da electrónica de potência, que permitiu a criação de
sistemas eficazes de controlo de motores eléctricos,
despertaram interesse para o desenvolvimento de veículos
puramente eléctricos, de que é exemplo a grande
quantidadede protótiposconstruídos na década de 1980.
Na década de 1990 as concepções híbridas foram ganhando
interesse, face à tomada de consciência das dificuldades em
superar as limitações dos veículos eléctricos, relativamente
aos veículos convencionais com MCI. Nesse sentido, vários
fabricantes de automóveis desenvolveram diversos
protótipos de versões híbridas, não tendo, no entanto,
atingidoa fase de comercialização.
O maior esforço no desenvolvimento e comercialização de
veículos híbridos eléctricos foi feito por fabricantes
japoneses: em 1997, a Toyota lançou o modelo Prius e a
Honda lançou as versões híbridas dos modelos Insight e
Civic. Actualmente, estes e outros modelos híbridos –
entretanto lançados por outros fabricantes –, são
comercializados em todo o mundo, apresentando bons
desempenhos dinâmicos e níveis de consumo [1], [2].
Quanto ao desenvolvimento dos veículos eléctricos, o maior
obstáculo à sua comercialização e difusão reside no estado
em que se encontra a tecnologia das baterias.
105

ARTIGO TÉCNICO
Não obstante os progressos e esforços que têm sido feitos
no seu desenvolvimento, o desempenho das baterias mais
recentes continua aquém das exigências requeridas pelos
veículos eléctricos, principalmente, ao nível da densidade de
energia (por unidade de peso e volume) e densidade de
potência. Atendendo às distâncias relativamente curtas que
caracterizam os trajectos nos centros urbanos, será aqui que
reside o maior potencial de aceitação destes veículos.
Nas últimas décadas, vários fabricantes de automóveis têm
feito alguns investimentos no desenvolvimento da
tecnologia das células de combustível, com vista à aplicação
em veículos eléctricos. Os maiores desafios ao seu
desenvolvimento e proliferação residem na capacidade de
produção, armazenamento e distribuição de hidrogénio. A
evolução desta tecnologia tem ainda um longo caminho a
percorrer, sendo também incerta a opção futura por esta
solução.
2 CLASSIFICAÇÃO E CARACTERÍSTICAS DOS VH E VE
As alternativas aos veículos convencionais, baseados em
MCI, podem ser classificadasdo seguinte modo:
Veículos híbridos (VH) – Em termos gerais, um veículo
híbrido é caracterizado por incluir dois ou mais sistemas de
propulsão. Os mais usuais são os veículos híbridos eléctricos
– combinação de dois sistemas de propulsão: um baseado no
MCI, o segundo assente em um ou vários motores eléctricos
(ME). Existem várias configurações possíveis para estes
veículos: série, paralelo e série-paralelo (esta última com
duas variantes);
Veículos eléctricos (VE) – apenas incluem motores
eléctricos. Em termos de fontes de energia empregues há a
distinguiras baterias das células de combustível.
2.1 VEÍCULOS HÍBRIDOS
A concepção de base dos veiculos híbridos assenta na
conjugação das vantagens dos veículos convencionais (MCI)
e dos veiculos eléctricos: elevada autonomia e densidades
de energia e potência (MCI); elevados rendimentos e
emissõesnulas a nível local (VE).
106
Por outro lado, procura-se superar também as limitações de
ambos: no caso dos MCI, utilização de grandes quantidades
de combustíveis fósseis e emissão de gases de efeito de
estufa; para os VE há a referir as autonomias reduzidas,
elevados tempos de carregamento do sistema de
armazenamentode energia e maior custo inicial [2], [3].
Na utilização de motores eléctricos nos VH há dois objectivos
bem vincados: o primeiro é a optimização do rendimento do
MCI; a recuperação da energia cinética na frenagem do
veículo (armazenada nas baterias) é o segundo objectivo.
Este apenas é possível pela presença do(s) motor(es)
eléctrico(s).
Existem vários modos de funcionamento possíveis,
associadosàs característicasdos próprios motores [1]:
O MCI propulsiona integralmente o veículo. Esta situação
pode ocorrer quando as baterias estão praticamente
descarregadas e a potência disponível no veio do MCI é
integralmente necessária para a tracção; estando as
baterias à plena carga, um cenário semelhante ocorre no
caso da potência de tracção exigida corresponder a um
regime de funcionamentoóptimo do MCI;
Propulsão puramente eléctrica (MCI desligado). Justificase
para os regimes de funcionamento do MCI com baixos
rendimento (ex., nas baixas velocidades) ou em
ambientescom limitaçõesde emissõeselevadas;
Propulsão híbrida (MCI+ME), se no esforço de tracção
são exigidas elevadas potências (por ex., em subidas e
elevadas acelerações);
Frenagem regenerativa, na qual a energia cinética do
veículo é recuperada – o motor funciona agora como
gerador – e armazenada nas baterias, podendo ser
posteriormenteutilizadana tracção do veículo;
O MCI efectua o carregamento das baterias, havendo
diferentes cenários a considerar: veículo imobilizado ou
numa descida sem modos de tracção e frenagem nos
sistemasde propulsão;
O MCI e o(s) ME(s) – em modo regenerativo –, carregam
simultaneamenteas baterias do veículo;
O MCI propulsiona o veículo, bem como efectua o
carregamentodas baterias;
O MCI carrega as baterias e estas alimentam o(s) ME(s);

ARTIGO TÉCNICO
O elevado número de modos de funcionamento nos veículos
híbridos, tornam-os muito flexíveis; no entanto, acresce a
complexidade do sistema de propulsão, o que implica a
necessidade de sistemas complexos de controlo, bem como
o desenvolvimento de sistemas de gestão dos fluxos de
energia, capazes de optimizarem a eficiência dos modos de
funcionamentoanteriores.
Em seguida, descrevem-se as três configurações
mencionadas para os VH, as quais se distinguem pelo modo
como o MCI é inserido no sistema de propulsão eléctrica.
Configuração Série – O MCI apenas acciona um gerador que
alimenta o ME de tracção do veículo; o gerador também
efectua o carregamento das baterias. Em termos de
concepção, trata-se de um VE assistido por um MCI [2] –
Figura 1.
Energia de propulsão/Carregamento das baterias: o
sistema MCI/gerador fornece a energia para
propulsionaro veículo e carrega as baterias;
Frenagem regenerativa: o MCI é desligado; o ME
funciona como gerador, efectuando o carregamento das
baterias;
Carregamento das baterias: o(s) ME(s) não são
alimentados; o sistema MCI/gerador somente carrega as
baterias;
Carregamento híbrido das baterias: o sistema
MCI/gerador e o(s) ME(s) – funcionando como
gerador(es) – efectuam o carregamento das baterias.
Não existindo ligação mecânica entre o MCI e o sistema de
transmissão de potência, os seus regimes de funcionamento
tornam-se mais flexíveis, permitindo optimizar o
funcionamento do MCI (referido anteriormente). No
entanto, a existência de três máquinas (MCI, gerador e ME)
tornam o sistema de propulsão do veículo mais complexo,
normalmente mais pesado e com menores rendimentos em
relação às outras configurações.
Figura 1 – VH: Configuração Série
Configuração Paralela – Existe a possibilidade do MCI e do
ME fornecerem potência, em paralelo, às rodas de tracção
do veículo. Conceptualmente, trata-se de um veículo
convencional (MCI) com assistência eléctrica (MEs) [2]. Desta
forma, ambos os motores estão acoplados ao veio de
transmissão através de duas embraiagens independentes,
pelo que a propulsão pode ser efectuada pelo MCI, pelo ME
ou por ambos (Figura 2).
Em princípio, podem ser considerados os seguintes modos
de funcionamento[1], [2]:
Energia de propulsão – baterias: o MCI é desligado, a
energia de propulsão provém unicamente das baterias;
Energia de propulsão – MCI: a energia de propulsão é
somente garantida pelo sistema MCI/gerador; não há
qualquer fluxo de energia nas baterias;
Energia de propulsão – modo híbrido: a potência de
tracçãoé garantida pelo MCI e pelas baterias;
Figura 2 – VH: Configuração Paralela
107

ARTIGO TÉCNICO
Também aqui a optimização do funcionamento do MCI é
conseguida. O motor eléctrico pode funcionar como gerador
para carregar as baterias, havendo duas possibilidades:
- Frenagem regenerativa;
- No caso da potência mecânica disponível no veio do MCI
ser superior ao necessário para o esforço de tracção, o
excedenteé fornecido ao gerador.
Para desempenhos semelhantes é também de referir o uso
de MCI e ME de menores potências, relativamente à
configuraçãosérie.
Configuração Série-Paralela – Esta estrutura integra as
características das duas anteriores, procurando assimilar as
vantagensde ambas. A figura 3 apresenta esta configuração.
Os modos de funcionamentopossíveis são os seguintes:
Propulsão ME: o MCI é desligado; o veículo é
propulsionadoapenas pelo ME;
Propulsão MCI: o contrário do anterior, o veículo é
propulsionadoapenas pelo MCI;
Propulsão Híbrida: ambos os motores (MCI e ME)
contribuempara a propulsão do veículo;
Propulsão MCI dividida: uma parte da potência no veio
do MCI é usada na propulsão; a outra parte carrega as
baterias, o que implica ter o ME a funcionar como
gerador;
Fenagem simples (apenas regenerativa): o MCI é
desligado; o ME funciona como gerador, efectuando o
carregamentodas baterias;
Frenagem regenerativa e mecânica: ME funciona como
gerador; MCI funciona como freio mecânico.
Na configuração paralela há apenas duas máquinas (MCI e
ME).
Figura 3 – VH: Configuração Série-Paralela
Em comparação com a estrutura série, há mais uma ligação
mecânica ao veio de transmissão; relativamente à estrutura
paralela, existe mais uma máquina eléctrica. O acoplamento
mecânico das três máquinas pode ser efectuado através da
inclusãode um sistema de engrenagens planetário [1], [4].
A figura 4 ilustra a sua estrutura.
Figura 4 – Sistema de Engrenagens Planetário
108

ARTIGO TÉCNICO
Este sistema tem a vantagem de permitir o funcionamento
do MCI num regime de velocidade constante (permitindo a
sua optimização): a variação da velocidade no veio de
transmissão do veículo é conseguida através da regulação da
potênciadebitada pelo gerador.
Trata-se, pois, de um sistema de transmissão variável de
potência em modo contínuo, mais concretamente, um
sistema electrónicode transmissão variável.
Comparativamente aos sistemas puramente mecânicos de
transmissão contínua, este sistema electrónico é mais
simples, fiável e com melhores rendimentos, uma vez que
não existem embraiagens, conversores de binário e caixa de
engrenagens.
Com vista ao aumento do rendimento, fiabilidade e
robustez, novas concepções de sistemas electrónicos de
transmissão foram desenvolvidas, as quais assentam na
eliminação do sistema de engrenagens planetário. Nesse
sentidorefere-se:
- Combinação de duas máquinas eléctricas concêntricas
[3];
- Uma única máquina com dois rotores [4], [5].
Configuração Série-Paralela “Complexa” - A configuração
representada na figura 5 apresenta semelhanças com a
estruturasérie-paralela(1 MCI e 2 ME).
Há, no entanto, uma diferença importante na máquina
eléctrica ligada mecanicamente ao MCI: a possibilidade de
fluxo de energia bidireccional, ou seja, o funcionamento
como motor ou gerador.
O potencial e versatilidade desta estrutura são superiores à
configuração série-paralela, pois acrescenta um modo de
funcionamento com três motores, o qual não existe naquela
configuração.
Naturalmente, também o nível de complexidade do(s)
sistema(s) de propulsão é grande, o que torna o seu custo
mais elevado, juntamente com maiores exigências ao nível
do controlo do veículo, bem como do sistema de gestão de
energia. Não obstante, é de referir a opção por esta
configuração em algumas das séries mais recentes de VH [1],
[2].
Figura 5 – VH: Configuração Série-Paralela “Complexa”
2.2 Veículos Eléctricos
Na figura 6 está representada a estrutura básica deste tipo
de veículo [1].
Existem três componentes fundamentais:
Sistema de propulsão eléctrica;
Sistema de alimentação/armazenamentode energia;
Sistema auxiliar.
O sistema de propulsão eléctrica é composto pelos seguintes
elementos:
- controladordo veículo
- conversor estático de potência de tracção
- motor eléctrico
- transmissão mecânica
- rodas de tracção.
O sistema de fornecimento/armazenamento de energia
inclui os seguinteselementos:
- fonte de energia e/ou sistema de armazenamento de
energia
- sistema de gestão de energia
- unidade de reabastecimento.
O sistema auxiliar inclui múltiplas unidades, tais como: a
direcção assistida,climatização, etc.
109

ARTIGO TÉCNICO
Trata-se de um sistema comum a qualquer tipo de veículo,
seja convencional, híbrido ou eléctrico.
Os sinais emitidos pelos pedais do acelerador e travão
(accionados pelo condutor do veículo) são recebidos pelo
controlador do veículo, o qual actua no sistema de controlo
do conversor de tracção de modo a regular os fluxos de
energia entre o motor eléctrico e o sistema de
armazenamento de energia. A actuação do controlador do
veículo é também função dos sinais recebidos pelo sistema
de gestão de energia. São várias as funções deste sistema,
sendo de referir o controlo do modo de frenagem
regenerativa e respectivo armazenamento de energia, a
regulação das operações de reabastecimento e a
monitorização dos estados do sistema de armazenamento de
energia.
Tal como nos VH, o sistema de gestão de energia é
fundamental neste tipo de veículos.
O sistema auxiliar fornece a energia necessária às unidades
já referidas (tipicamentecom vários níveis de tensão).
Como referido, a estrutura apresentada na figura 6 é
elementar.
Existem várias configurações possíveis para o sistema de
propulsão dos VE, atendendo à grande flexibilidade de
funcionamento dos motores eléctricos. Na figura seguinte
são apresentados alguns exemplos, que se julgam ser
representativos dessa variedade de configurações [1].
Actualmente, este é um assunto que continua a merecer a
atençãode fabricantese investigadores.
Figura 6 – Configuração Básica de um VE
110

ARTIGO TÉCNICO
Figura 7 – Sistemas de Propulsão para VE
a) Atendendo às zonas possíveis de funcionamento dos
motores eléctricos – binário constante (baixas
velocidades); potência constante (gama ampla de
velocidades) – o sistema habitual de engrenagens com
múltiplas relações (várias velocidades) pode ser
substituído por um sistema com uma relação fixa. Deste
modo, a embraiagem é eliminada, reduzindo o peso e
tamanho do sistema de transmissão mecânica; o
controlo do sistema de propulsão torna-se mais simples.
b) Nesta configuração, o diferencial mecânico é substituído
por dois motores eléctricos. Naturalmente, são os
respectivos sistemas de controlo que garantem
velocidadesdistintas em trajectoscurvilíneos.
c) Com vista a tornar mais simples o sistema de propulsão,
os motores eléctricos são fixados à própria roda de
tracção, através de engrenagens (sistema in-wheel). Esta
concepção coloca desafios vários ao motor (dimensões,
peso, robustez, fiabilidade, ...).
d) Relativamente à concepção anterior, é eliminado o
sistema de engrenagens: os rotores dos motores são
montados directamente nas rodas de tracção, pelo que o
controlo da velocidade do veículo corresponde ao
controlo directo da velocidade dos motores.
As exigências colocadas a estes motores são várias,
nomeadamente, a capacidade de desenvolver elevados
binários no arranque. De referir que uma abordagem às
tendências actuais dos tipos de motores eléctricos
aplicadosem VE foi apresentadanum artigo anterior.
Neste tipo de veículos, as emissões locais associadas são
nulas. Naturalmente, esta afirmação não considera as fontes
de energia utilizadas no carregamento das baterias. Com
efeito, as emissões globais podem ser consideráveis,
dependendo da proveniência da energia armazenada nas
baterias.
No momento actual, as principais desvantagens destes
veículos residem no elevado peso e custo inicial das baterias,
autonomias limitadas, tempos longos de carregamento e
densidades de potência reduzidas. Não obstante, nos últimos
anos têm sido empreendidos elevados esforços, no meio
académico e industrial, com vista ao desenvolvimento de
novos tipos de baterias [6], bem como de estruturas híbridas
de armazenamento de energia – baterias, supercondensadorese
flywheels (esta última em menor grau).
111

ARTIGO TÉCNICO
Como foi referido, actualmente há a considerar duas
variantes de VE, associadas ao tipo de alimentação do
veículo. As principais características de ambas são
apresentadasa seguir.
2.2.1 Tipos de Baterias
Actualmente, as baterias mais usadas nos VE (e também nos
VH) são as de chumbo/ácido (PB) convencionais, de hidratos
metálicos de níquel (NiMH) e de iões de lítio (Li Ion).
Particularmente nestas últimas, têm sido obtidos aumentos
consideráveis nos valores da densidade de energia (de
momento apresentam valores muito superiores aos
restantes tipos de baterias). Há uma clara tendência para a
sua integração com super-condensadores, aproveitando os
elevados valores de densidade de potência destes últimos
[3], [7]. Tais sistemas híbridos de armazenamento de energia
são mais complexos, necessitando da inclusão de
conversores estáticos de potência e de sistemas de gestão de
energia específicos. De acordo com [8] há diversas vantagens
a considerar nestes sistemas, sendo de realçar o
desacoplamento do controlo dos requisitos de energia e
potência (esta última é essencial nas frenagens); também a
eficiência na gestão de energia do sistema de
armazenamentovem melhorada.
Existem diversos factores que condicionam os desempenhos
das baterias, dos quais se enumeram alguns dos mais
relevantes:
Nível de carga – State of Charge (SOC);
Capacidadede armazenamento;
Tensõese correntes;
Frequência das cargas e descargas;
Temperaturade funcionamento;
Idade da bateria.
As baterias usadas nos veículos de tracção estão sujeitas a
ambientes e condições de funcionamento muito agressivos
(amplas variações de temperatura, ciclos de carga exigentes,
choques e vibrações mecânicas). Estes aspectos podem
contribuirpara um envelhecimento precoce, traduzido pela
diminuição da sua capacidade de armazenamento e
aumento da resistênciainterna. [9]
O sistema de gestão das baterias (Battery Management
System) é fundamental, não apenas na monitorização do
estado das baterias e sua protecção, mas também para
permitir as operações de carga e descarga, em coordenação
com o sistema de gestão de energia. O modo de
funcionamento em frenagem regenerativa é dos mais
críticos a considerar, uma vez que as correntes envolvidas e
respectivos gradientes podem destruir as baterias. Em
particular, as baterias de lítio exigem condições de
funcionamento muito bem controladas, sob pena de se
danificarem. Com efeito, são muito sensíveis a sobretensões,
sobrecorrentese à temperatura de funcionamento.
2.2.2 Células de Combustível
São dispositivos geradores de energia eléctrica, resultante de
reacções electroquímicas baseadas em hidrogénio
(combustível não poluente, com elevada densidade de
energia). Sublinha-se o facto de se tratar de geradores de
energia, enquanto as baterias são armazenadores de
energia. Uma característica importante a referir é que o
produto das reacções é apenas vapor de água. As principais
vantagens residem na elevada eficiência energética das
reacções electroquímicas, emissões locais nulas e tempos
curtos de abastecimento(depósitode hidrogénio). [2], [3]
A energia eléctrica produzida nas células de combustível é
usada na propulsão do veículo ou no carregamento das
bateriase super-condensadorespara uso futuro.
3 Alimentação Externa de Energia Eléctrica (Plug-in)
Estes veículos podem ser ligados a um sistema de
carregamentoexterior das baterias.
Os veículos híbridos Plug-in têm sistemas de propulsão
semelhantes aos híbridos convencionais. Para distâncias
curtas, o veículo funciona em modo puramente eléctrico,
com as baterias a fornecer a energia necessária à propulsão.
112

ARTIGO TÉCNICO
Nas distâncias longas, quando a carga das baterias é inferior
a um valor especificado, o veículo passa a funcionar no modo
híbrido. Deste modo, conseguem-se funcionamentos que se
aproximam mais dos veículos puramente eléctricos [10].
É de referir que as baterias usadas nos VH Plug-in têm de ter
características semelhantes às exigidas para os VE. De modo
geral, os VE são sempre do tipo Plug-in.
4 Conclusões
Os custos e limitações das reservas de combustíveis fósseis e
os impactos ambientais decorrentes da sua utilização
intensa, conduziram a um aumento no interesse e
desenvolvimento dos veículos eléctricos e híbridos, não
apenas por parte da comunidade científica mas também ao
nível dos governos e opiniões públicas mundiais.
Os veículos Plug-in poderão também interagir com a rede
pública de energia, podendo contribuir para uniformizar o
diagrama de cargas: durante o período nocturno (menor
procura de energia) efectua-se o carregamento; nas horas
diurnas (maior procura de energia), havendo excedente de
energia armazenada nos veículos, este pode ser injectado na
rede [10], [11].
A Tabela 1 apresenta uma síntese das características dos
tipos de veículos considerados.
Até ao momento, os veículos híbridos têm conhecido um
maior grau de desenvolvimento, que se reflecte na
variedade de modelos comercialmente disponibilizados
pelos principais fabricantes e automóveis. Os principais
desafios que continuam a ser enfrentados estão no controlo
e optimização das diferentes fontes de energia (o que
implica desenvolver sistemas de gestão de energia eficazes,
com capacidade de actuação em tempo real) e no custo final
do veículo.
Tabela 1 – Características de VH e VE [2]
VH VE (baterias) VE (cél. de combust.)
Sistema de Propulsão
Sistema de Armazenamento
de Energia
Fontes de Energia e Infraestruturas
Características
Principais Desvantagens
- Motores eléctricos
- MCI
- Baterias
- Super-condensadores
- Combustíveis fósseis ou
alternativos
- Estaçõesde gasolina
- Pontos de carregamento de
energia (“Plug-in”híbrido)
- Emissõeslocais baixas
- Elevada economia de
combustível
- Dependente de
combustíveisfósseis
- Autonomia longa
- Disponível
- Desempenhosdas baterias
- Controlo e optimização de
consumos; gestão de várias
fontesde energia
- Custo superior ao dos
veículos convencionais
(MCI)
- Motores
eléctricos
- Baterias
- Super-condensadores
- Pontos de carregamento de
energia (“Plug-in”)
- Emissões locais nulas
-Rendimentoselevados
-Não depende directam. de
combustíveisfósseis
- Autonomia limitada
- Disponível
- Desempenhos e tempos de
vida útil das baterias
- Disponibilidade de pontos
de carregamento de energia
- Elevado custo inicial
- Motores eléctricos
- Depósito de H2
- Baterias
- Super-condensadores
- H2
-Produção de H2; infraestruturasde
transporte
- Emissões locais nulas
-Rendimentoselevados
- Não depende directamente
de combustíveis fósseis
- Em desenvolvimento
- Custo elevado das células
de combustível, ciclos de
vida curtos, fiabilidade
-Produção de H2; criação de
infra-estruturas de
transporte
- Custo elevado do veículo
113

ARTIGO TÉCNICO
Nos últimos anos, os veículos eléctricos têm vindo a
conhecer um maior desenvolvimento dos seus subsistemas,
sendo de destacar: novas concepções de máquinas eléctricas
e conversores de potência, estruturas híbridas nos sistemas
de armazenamento de energia (baterias integradas com
super-condensadores e respectivos conversores de
potência). O grande obstáculo continua a residir nas
características das baterias disponíveis (densidades de
energia, ciclos de carga/descarga, custos). Também aqui o
desenvolvimento de sistemas de gestão de energia em
tempo real será um factor determinante no sucesso destes
veículos.
A opção pelas células de combustível é ainda uma incógnita
grande: não só a sua tecnologia se encontra numa fase muito
inicial, como também esta via implicará a disseminação em
larga escala de infra-estruturas para a produção, distribuição
e armazenamento de hidrogénio.
A necessidade de integração de múltiplos domínios
científicos e tecnológicos, tais como, indústria automóvel,
máquinas eléctricas e respectivo controlo, electrónica de
potência e sistemas de armazenamento de energia, com
desempenhos semelhantes aos dos veículos convencionais
(MCI), coloca elevados níveis de exigência à concepção dos
VH e VE. Como tal, a modelização e simulação destes
sistemas assume um papel determinante no seu
desenvolvimento, uma vez que permite a concepção e teste
de novas estruturas e sistemas de controlo, sem grandes
exigências em termos materiais e de tempo. Também no
campo do diagnóstico de avarias é de salientar a mais-valia
conseguidacom ferramentas de modelização e simulação.
Por último, o futuro dos VH e VE passará seguramente pela
integração das opiniões públicas mundiais e respectivos
governos com os interesses de múltiplos sectores, tais como,
indústria automóvel, transportes, comunidade académica e
empresas do ramo energético.
Bibliografia
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[11]Somayajula, Deepak et al. (2009). “Designing Efficient
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114

ARTIGO TÉCNICO
Telecomunicações
Após o reconhecido sucesso da publicação das anteriores seis edições da Revista Neutro à Terra esta sétima edição reúne os
artigos técnicospublicados nas diversas áreas, e, naturalmente, também na área das telecomunicações.
Nos últimos anos, o sector das telecomunicações em Portugal sofreu profundas alterações decorrentes da introdução de
mudanças significativas ao nível das prescrições especificações técnicas das infra-estruturas de telecomunicações em edifícios
(ITED).
Com efeito, a introdução do DL 59/2000 de 19 de Abril abriu caminho a uma verdadeira revolução nas infra-estruturas de
telecomunicações em edifícios, tendo-se observado, a partir de Janeiro de 2005, à aplicação efectiva das prescrições e
especificações técnicas de telecomunicações em edifícios (1ª Edição Manual ITED) ao nível da realização de projectos e,
consequentemente,na posterior execução das instalações.
Decorridos poucos anos, e em resposta a uma procura cada vez maiores de serviços de maiores larguras de banda, bem como
pela necessidade de harmonização e adaptação da legislação vigente à legislação europeia, no início de 2009 é encetado todo
um trabalho de modernização e adequação do Manual ITED a uma nova realidade que se espera poder perdurar durante vários
anos. Nesse mesmo ano, e pela primeira vez, é iniciado o estudo de soluções técnicas a aplicar a infra-estruturas de
telecomunicações em urbanizações de cariz pública e privada. O Departamento de Engenharia Electrotécnica do Instituto
Superior de Engenharia do Porto teve uma contribuição activa e reconhecida com o grupo de consultores da ANACOM na
propostade elaboração dos novos manuais de telecomunicações.
Assim, em Novembro de 2009 são editados a 2ª Edição do Manual ITED e a 1ª Edição do Manual ITUR, preenchendo esta última
edição um vazio legal ao nível das infra-estruturas de telecomunicações em urbanizações em Portugal, decorrentes da
publicaçãodo DL 123/2009 de 21 de Maio, tendo em conta a redacção conferida pelo DL258/2009 de 25 de Setembro.
Assim, esta compilação de artigos, que vão desde a aplicação das infra-estruturas de telecomunicações em edifícios aplicados à
1ª e 2ª edição do Manual ITED, evidenciação das potencialidades do estabelecimento de infra-estruturas de fibra óptica bem
como referência às infra-estruturas de telecomunicações em urbanizações, visa contribuir para o enriquecimento do
conhecimento acerca das mudanças técnicas e tecnológicas sofridas ao longo dos últimos anos no sector das telecomunicações
em Portugal.
115

ARTIGO TÉCNICO
Índice
Infra-estruturas de Telecomunicações em Edifícios. O Estado da Arte
Manuel Cunha
Responsável Departamento de Certificações ITED no Porto da Portugal Telecom
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº1, Abril de 2008
117
ITED – Infra-Estruturas de Telecomunicações em Edifícios. Novos Horizontes Alcançados
Sérgio Filipe Carvalho Ramos
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
119
Redes “Fiber To The Home – FTTH”. O Despertar de Novos Serviços de Telecomunicações
Sérgio Filipe Carvalho Ramos
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
127
INFRA-ESTRUTURAS DE TELECOMUNICAÇÕES EM EDIFÍCIOS (ITED). O QUE MUDARÁ COM O ITED RNG ?
133
LUÍS PEIXOTO, SÉRGIO FILIPE CARVALHO RAMOS
TELEVÉS/INSTITUTOSUPERIOR DE ENGENHARIA DO PORTO
ARTIGO PUBLICADO NA REVISTA NEUTRO À TERRA, Nº4, OUTUBRO DE 2009
FIBRA ÓPTICA. NOVAS AUTO-ESTRADAS DE TELECOMUNICAÇÕES EM URBANIZAÇÕES
137
SÉRGIO FILIPE CARVALHO RAMOS , ROQUE FILIPE MESQUITA BRANDÃO
INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DO PORTO
ARTIGO PUBLICADO NA REVISTA NEUTRO À TERRA, Nº5, JUNHO DE 2010
FIBRAS ÓPTICAS. O PARADIGMA
143
EDUARDO SÉRGIO CORREIA
IEMS – INSTALAÇÕES DE ELECTRÓNICA MANUTENÇÃO E SERVIÇOS, LDA
ARTIGO PUBLICADO NA REVISTA NEUTRO À TERRA, Nº6, DEZEMBRO DE 2010
116

ARTIGO TÉCNICO
Manuel Cunha
Responsável Departamento de Certificações ITED no Porto da Portugal Telecom
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº1, Abril de 2008
Infra-estruturas de Telecomunicações em Edifícios. O Estado da Arte
Hoje em dia quando se fala em ITED, não se fala apenas num
regulamento de infra-estrutura de telecomunicações em
edifícios. Quando se fala em ITED fala-se, também, de
mudança, das novas tecnologias e, sobretudo, de novos
horizontes.
As mudanças tiveram início com a publicação do Decreto-Lei
59/2000 de 19 de Abril, em que, por exemplo, deixou de ser
obrigatório o licenciamento do projecto, impondo assim aos
projectistas a total responsabilidade pela arquitectura das
infra-estruturas.
Por outro lado, liberalizou-se o mercado das certificações,
criando assim espaço ao aparecimento de novas empresas
no sector, sendo neste momento mais de 140 empresas a
certificar.
Em termo das Infra-estruturas, a grande mudança aconteceu
em Julho de 2004, altura em que foi publicada a primeira
edição do Manual ITED, que vigorou em fase de
implementação até Dezembro do mesmo ano em
simultâneo com o RITA, passando em Janeiro de 2005 a ser o
único regulamento aceite.
Se o novo manual se apresentou como um documento algo
ambíguo em determinados pontos, teremos de lhe
reconhecer o devido valor, na medida em que veio dar uma
lufada de ar fresco num sector que se fazia reger por um
regulamento com quase 20 anos, sem que nesse período de
tempo tivesse sofrido qualquer actualização. O regulamento
RITA era já pois um regulamento que não servia as
necessidades dos seus utilizadores e amplamente desfasado
das novas tecnologias.
Nos últimos anos, com o acumular de experiências tem-se
verificado uma constante melhoria na qualidade dos
projectos realizados. No entanto, ainda existe uma gama de
projectistas que, pelo seu minimalismo, hábito
provavelmente adquirido pelos anos que passaram a
projectar pelo regulamento RITA, assim como pelos
apertados orçamentos previstos para a instalação, tendem a
elaborar projectos pouco flexíveis, não preparando as
instalações para as novas tecnologias que se adivinham,
nomeadamentea IPTV.
Neste capítulo, as instituições de ensino superior terão um
papel fundamental a desempenhar, reservando algum
espaço nas cadeiras de projecto para as ITED, promovendo
mesmo um relacionamento entre os alunos e empresas do
sector, quer ao nível de projecto, de instalação, ou mesmo
ao nível da Certificação.
Também na qualidade da instalação se tem verificado uma
curva ascendente bastante positiva, em que os técnicos
instaladores sem formação que se arriscam em cumprir um
projecto com regras diferentes das que estão habituados dão
lugar a técnicos com formação adequada, e com vontade de
se aperfeiçoarema cada obra que realizam.
No capítulo da instalação, há que salientar que também os
117

ARTIGO TÉCNICO
fabricantes que se mostraram atentos às novas exigências do
mercado, renovando as suas ofertas ou desenvolvendo
novos produtos dando assim uma resposta de encontro às
novas exigências de mercado.
Com a abertura do mercado das Certificações ITED, surgiram
muitas empresas, e com elas, alguns desajustes, resultantes
do fraco “know how” de algumas dessas novas empresas,
mas também aqui já se verifica os resultados do trabalho
desenvolvido pela ANACOM na procura de seriedade,
profissionalismoe rigor, exigido pela entidade certificadora
como condições obrigatórias.
O processo ITED, embora ainda esteja a dar os seus
primeiros passos, já demonstra algum amadurecimento, as
primeiras poeiras já assentaram, e consequentemente, já é
possível tirar as primeiras e mais importantes conclusões.
Com base numa análise do que se tem verificado e das
experiências acumulados é pois tempo da ANACOM cumprir
o que inicialmente prometeu, ou seja, rever e actualizar o
Manual ITED.
118

ARTIGO TÉCNICO
Sérgio Filipe Carvalho Ramos
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
ITED – Infra-Estruturas de Telecomunicações em Edifícios
Novos Horizontes Alcançados
Introdução
Ao longo das últimas décadas, o nosso estilo e hábitos de
vida tem vindo, paulatinamente, a ser alterados e
melhorados, a par do desenvolvimento das economias, e dos
progressos tecnológicos, contribuindo, sobremaneira para
uma melhoria generalizada das condições sociais.
Com desenvolvimento do sector económico tem-se assistido
em Portugal à implementação de ambientes liberalizados em
áreas tradicionalmente controladas pelo estado e, assim,
sujeitas a um verdadeiro regime de monopólio, como eram
os casos do sector energético e das telecomunicações.
A publicação do Decreto-Lei n.º 59/2000, de 19 de Abril e a
subsequente publicação das Prescrições Técnicas de
Instalações e Especificações Técnicas de Equipamentos e
Materiais, projectou Portugal para a vanguarda de um
verdadeiro ambiente concorrencial ao nível das
telecomunicações.
O presente artigo visa, sucintamente, reflectir sobre o novo
enquadramento das Infra-estruturas de Telecomunicações
em Edifício (ITED) criado pelo DL n.º 59/2000, de 19 de Abril,
assim como, evidenciar os aspectos mais específicos desse
mesmo enquadramento.
Enquadramento Legislativo
Na década de 50 do século passado foi editado o Decreto
n.º41486 de 30 de Dezembro de 1957 que regulamentou as
estações receptoras de radiodifusão, decorrentes da
evolução da “caixa que mudou o mundo”, a televisão.
Apenas na década de 80 do século passado foram
fixadas as regras básicas, com o objectivo de dotar os
edifícios de infra-estruturas de telecomunicações,
nomeadamente telefone, telex e dados, com acesso
através de redes físicas, mediante a publicação do
Decreto-Lei 146/87 de 24 de Março – Instalações
Telefónicas de Assinante (ITA). Em execução do regime
fixado, em 8 de Abril de 1987 foi editado o Decreto
Regulamentar n.º 25/87, o Regulamento de Instalações
Telefónicas de Assinante (RITA), que estabeleceu as
condições técnicas a que deveriam obedecer os
projectos, as instalações e a conservação das infraestruturas
de telecomunicações, bem como os
procedimentos legais a seguir para a elaboração de
projectos e solicitação de vistorias às instalações
executadas. Em complemento do RITA, o despacho n.º
42 de 11 de Novembro de 1990, homologou o
Regulamento de Aprovação de Materiais, bem como o
Regulamento de Inscrição de Técnicos Responsáveis.
“Assim, as soluções técnicas instituídas inseriam-se
num contexto de exploração da rede pública de
telecomunicações e oferta de serviço fixo de telefone
em regime de monopólio.” (Diário da República – I
Série A, 19 de Abril de 2000).
Mais tarde, em 1997 e pelo Decreto-Lei n.º249/97 de
23 de Setembro, foi estabelecido o regime de
Instalação, em edifícios, de sistemas de distribuição de
sinais de radiodifusão sonora e televisiva para uso
privativo, por via hertziana terrestre (tipo A), por via de
119

ARTIGO TÉCNICO
satélites de radiodifusão (tipo B), ou por cabo (CATV),
devidamente complementado por Prescrições Técnicas de
instalação e por Prescrições Técnicas de equipamentos e
materiais, revogando o anterior diploma DL 41486.
Com os avanços tecnológicos verificados na área da
electrónica e das telecomunicações, e devido às novas
exigências emergentes do estabelecimento de medidas
legislativas que determinaram a liberalização do sector das
telecomunicações em Portugal, impuseram a necessidade de
formular novas regras para a instalação das infra-estruturas
de telecomunicações em edifícios, bem como para as
actividades de certificação das instalações e avaliação de
conformidadede infra-estruturas,materiais e equipamentos.
Assim, e com o aparecimento actual de legislação foram
estabelecidos os regimes das ITED’s e respectivas ligações às
redes públicas de telecomunicações, assim como o regime
de actividade de certificação das instalações e avaliação de
conformidadede materiais e equipamentos.
Caracterizaçãodas ITED
O artigo 2º do DL 59/2000 considera que as infra-estruturas
de telecomunicaçõesem edifíciosdestinam-se a:
1. Ao acesso aos serviços de telecomunicações fixas
(serviço telefónico e de dados), ligadas a rede públicas
de acesso físicas e a redes públicas de acesso via rádio
(FWA – Fixed Wired Access);
2. Às redes de cabos constituída pela rede de cabos
colectiva (RCC) e pela rede de cabos individual (RCI), para
posteriorligação física às redes de telecomunicações;
3. Aos sistemas de recepção e distribuição de sinais de
radiodifusãosonora ou televisiva (Tipo A e B);
4. Aos sistemas de uso exclusivo do edifício,
nomeadamentevideoportarias e televigilância.
Em todos os edifícios novos ou a reconstruir é obrigatória a
instalação das infra-estruturas necessárias para a instalação
dos diversos equipamentos, cabos e outros dispositivos, bem
como armários e caixas de entrada para ligação a sistemas de
acesso via rádio (FWA), sendo, também, obrigatória a
instalação das infra-estruturas de redes de cabos (RCC e
RIC), para ligação física às redes públicas de
telecomunicações. Estas infra-estruturas devem permitir o
acesso ao serviço fixo telefónico, distribuição de sinais
sonoros e televisivos do tipo A e distribuição por cabo.
Sendo a obrigatoriedade de instalação destas infraestruturas
para distribuição de sinais sonoros e televisivos do
tipo A, aplicável aos edifícios com 4 ou mais fracções
autónomas(artigo 4º do DL 59/2000, de 19 de Abril).
A instalação das infra-estruturas das ITED deve obedecer a
um projecto técnico especializado, realizado por um
projectista devidamente credenciado, inscrito na Autoridade
Nacional de Comunicações(ANACOM).
Projectista ITED – Quais as suas obrigações
Cabe ao dono de obra escolher livremente o projectista de
infra-estruturas de telecomunicações. O projectista tem
como obrigações executar o projecto ITED em conformidade
com o estado da arte e legislação em vigor, prestando todos
os esclarecimentos necessários ao promotor da obra, ao
instalador e à entidade certificadora para a correcta
interpretação do projecto. O projectista deverá, também,
dar os esclarecimentos necessários sobre o projecto
realizado, a assistência técnica ao instalador e dono de obra
na selecção dos componentes e materiais a serem utilizados,
assim como, acompanhar a execução das obras, colaborar
nas acções realizadas pelas entidades responsáveis por
fiscalização e vistorias, disponibilizar ao dono de obra, bem
como à entidade certificadora o projecto técnico ITED. Os
projectistas, deverão, ainda, emitir um termo de
responsabilidade que ateste a observância das normas gerais
e específicas constantes das disposições legais e
regulamentares aplicáveis, que dispensará a apreciação
prévia dos projectos por parte dos serviços municipais.
Finalmente, o projectista deverá endereçar uma cópia do
termo de responsabilidadeà ANACOM.
120

ARTIGO TÉCNICO
O Projecto Técnico ITED
O projecto técnico das instalações ITED tem como objectivo
a definição da arquitectura da rede (e seus percursos), a
definição e respectiva caracterização da rede de cabos e da
rede de tubagens (quer se tratem de rede colectivas ou
individuais), definição e dimensionamento de equipamentos
e materiais a usar, permitindo a instalação das redes de
tubagens, cabos e equipamentos, com total clareza, de
modo a não suscitar dúvidas aos técnicos instaladores.
De acordo com o consagrado no artigo 12.º do Decreto-Lei
59/2000, de 19 de Abril, o projecto técnico ITED deve incluir
obrigatoriamenteos seguinteselementos:
a) Informação identificadora do projectista, do edifício a
que se destina, nomeadamente da sua finalidade;
b) Memória descritiva, contendo os esclarecimentos
necessários à correcta interpretação do projecto, os
pressupostos que foram considerados, nomeadamente
as características dos interfaces técnicos de acesso de
redes públicas de telecomunicações, os cálculos técnicos
dos parâmetros principais da infra-estrutura, referência
ao modo como o projecto assegura a não interferência
com outras infra-estruturas do edifício, as características
técnicas a que devem obedecer os equipamentos e
materiais que irão ser utilizadosna infra-estrutura.
O projecto ITED deverá ainda ter em conta o estabelecido no
nº2 do artigo 40º, do DL 59/2000, de 19 de Abril, ou seja, as
instalações ITED devem respeitar os parâmetros técnicos da
interface de acesso às redes públicas de telecomunicações
devendo, também, respeitar o designado nos guias de
instalação dos fabricantes dos materiais e equipamento. O
projecto deve contemplar obrigatoriamente os Pontos
Terminais(PT) de todas as redes das ITED.
Quantoaos equipamentosterminais de cliente, é desejável
que o projecto defina o tipo, a capacidade, a quantidade e a
localização desses equipamentos. O projecto deverá ter em
conta o aspecto estético exterior das instalações,
privilegiandoa não existência de cablagem à vista.
As novas infra-estruturas de telecomunicações em edifícios
conduzem a uma procura de uma maior qualidade dos
serviços prestados aos utilizadores. Assim, com vista a
promover ao aperfeiçoamento tecnológico das instalações
surgem os Níveis de Qualidade (NQ) dos seus constituintes.
Com efeito, as necessidades de acesso dos utilizadores a
serviços de telecomunicações a larguras de banda cada vez
maiores conduziram à subdivisão por frequências de
trabalho e pelos diversos tipos de cablagem,
nomeadamente:
- Cabos de par de cobre;
- Cabo coaxial;
- Fibra óptica.
A cada grupo corresponde um NQ distinto. Assim é atingida
uma melhor caracterização dos requisitos obrigatórios
decorrentes do DL 59/2000. A tabela 1, referente a cabos de
pares de cobre, indica a correspondência entre a classe de
ligação que o percurso de transmissão suporta, a categoria
do cabo e a frequência máxima para que são especificados.
Classe
da
Ligação
A
B
Categoria dos
Componentes
(Cabo)
1
2
Tabela 1 – Categorias de cabos e componentes de par de cobre e
classes correspondentes
Frequência
Máxima
(MHz)
0,1
C 3 16
-
4
20
D 5 100
E
F
6
7
250
(Adap.: Prescrições e Especificações Técnicas – Manual ITED)
1
600
121

ARTIGO TÉCNICO
A tabela 2 indica os meios de transmissão utilizados que
deverão satisfazeros diversos níveis de qualidade.
O NQ 0, ao abrigo de antigos regulamentos, foi abandonado
em termos de solução para a instalação de infra-estruturas
de telecomunicaçõesem edifícios.
A tabela 3 enuncia os diversos níveis de qualidade da
cablagem a instalar nos diferentes edifícios e, define os NQ
mínimos e recomendados decorrentes, respectivamente dos
requisitos mínimos estabelecidos no DL 59/2000, e nas
sugestões tecnicamente mais avançadas emitidas pela
ANACOM.
Em função das infra-estruturas de telecomunicações a
instalar, é necessário diferenciar os diversos edifícios.
Também é previsto a coexistência de soluções mínimas e
recomendadas.
Níveis
(NQ)
Sub-Nível
Tipo
de
Cablagem
Classe ou Frequência
suportada
Categorias dos
Cabos Par Cobre
Fibra Óptica
0
-
Par Cobre
Classes A e B
Categorias 1 e 2
1
a
b
c
Pares
de
Cobre
Classe C
Classe D
Classe E e F
Categoria 3
Categoria 5
Categoria 6 e 7
2
a
b
Coaxial
Frequência até 1 GHz
Frequência até 2150 MHz
Não se aplica
Não se aplica
3
-
Fibra óptica
(depende tipo fibra)
OM1, OM2, OM3 E OS1
Tabela 2 – Definição dos Níveis de Qualidade
(Adaptado de Prescrições e Especificações Técnicas – Manual ITED)
EDIFÍCIOS
Nível de Qualidade (NQ) da Cablagem
Cablagem a Instalar (Tipo / Número)
Rede Colectiva Rede Individual Rede Colectiva Rede Individual
Moradia Unifamiliar
2 e 3 fracções
autónomas
4 ou mais fracções
autónomas
não existe
NQ1a
NQ2a
NQ1b
NQ2a
MÍNIMO
RECOMENDADO
não existe
Par Cobre /1
Cabo Coaxial /1
Par Cobre /1
Cabo Coaxial /2
Par Cobre /1
Cabo Coaxial /1
Moradia Unifamiliar não existe não existe Par de Cobre /1
2 ou mais fracções
autónomas
NQ1b
NQ2a e NQ2b
NQ1b
NQ2a e NQ2b
Par de Cobre /1
Cabo Coaxial (NQ2a) /2
Cabo Coaxial (NQ2a) /1
Cabo Coaxial /1
Par de Cobre /1
Cabo Coaxial (NQ2a) /1
Tabela 3 – Tabela dos níveis de qualidade da cablagem e da cablagem a instalar, consoante o tipo de edifícios
(Adaptado de Prescrições e Especificações Técnicas – Manual ITED)
122

ARTIGO TÉCNICO
Assim, para os edifícios de 1 a 3 fracções autónomas devem
ser instaladas, pelo menos, 2 redes de cablagem, uma em
par de cobre (PC) e uma outra em cabo coaxial (CC). Para os
edifícios de 4 ou mais fracções autónomas devem ser
instaladas, pelo menos, 3 redes de cablagem na rede
colectiva, uma em par de cobre, outra em cabo coaxial e
ainda uma outra (também em cabo coaxial) para a recepção
e distribuição de sinais de radiodifusão sonora e televisiva do
tipo A (MATV). Finalmente, as redes individuais (fracção
autónoma) são compostas por 2 redes de cablagem, uma em
par de cobre e outra em cabo coaxial.
O Projecto Técnico ITED – Critérios de concepção
Em termos de concepção de projecto de ITED para fracções
residenciais, e relativamente a PC, deve prever-se no
mínimo:
- 1 Tomada telefónicapor quarto;
- 1 Tomada por sala;
- 1 Tomada por cozinha.
Como a tomada da cozinha poderá estar sujeita a condições
especiais deverá existir um cuidado especial na sua
localização de modo a minorar essa situação,
nomeadamente o mais possível afastada de fontes de vapor
e calor. Deverão ser utilizadas tomadas e cabos adaptados a
essas situações.
Para fracções de uso profissional ou não residencial o critério
de concepção da rede de cabos de par de cobre deve
contemplar:
- 1 Tomada por cada posto de trabalho ou por cada 10 m².
tipologia em estrela, até às tomadas de cliente. Estas
ligações são tipicamente efectuadas por cabos de 4 pares de
cobre (UTP - Unshielded TwistedPair, por exemplo).
Todas as tomadas de cliente podem ser interligadas entre si,
no DDC, por intermédio de chicotes adequados, permitindo
distribuiro sinal das entradas por todas as tomadas.
Aquando da previsão da quantidade mínima de pares de
cobre da rede colectiva, prevendo necessidades acrescidas
ou avarias, dever-se-á, obrigatoriamente considerar 4 pares
de cobre por fracção autónoma, e prever um
sobredimensionamento de 20% no valor total de pares de
cobre. A folga de 20% é justificada pela ANACOM como uma
medida de facilitação na ligação rápida a novos clientes, com
um mínimo de intervenção.
Relativamente à rede colectiva de cabos coaxiais, nos
edifícios com 3 ou mais fracções autónomas, deverá ser
constituída, no mínimo por um 1 sistema de cabo coaxial,
adaptado ao NQ2a, conforme a tabela 3. Por sua vez, nos
edifícios com mais de 4 fracções autónomas, deverá, no
mínimo, ser constituída por 2 sistemas de cabos coaxial,
adaptado ao NQ2a, sendo um deles destinado à recepção de
sinal CATV (Community Antenna Television) e o segundo à
recepção de sinal MATV (Master Antenna Television –
sistema de distribuição e recepção Tipo A).
Nas redes de cabo coaxial é recomendado a utilização de
cabos coaxiais flexível dos tipos RG11, RG7, RG6 ou RG59,
devendo-se respeitar as atenuações típicas de cada tipo de
cabo. Os níveis de sinal na entrada deverão estar
compreendidosentre 75 e 100 dBµV.
No caso de outras fracções autónomas em locais específicos,
tais como industrias, estabelecimentos públicos, etc, o
projectista deve ter em conta as necessidades específicas do
cliente.
Na elaboração da rede de pares de cobre, por exemplo numa
fracção para uso residencial, a distribuição a partir do
Dispositivo de Derivação do Cliente (DDC) apresenta uma
A rede individual de cabos é, normalmente, constituída por
um único sistema de cabo coaxial, adaptado a frequências
até 1GHz. Aquando da elaboração da rede individual de
cabos coaxiais, dever-se-á ter em atenção os critérios de
dimensionamento já mencionados no primeiro parágrafo
desta secção.
Ainda nas fracçõesresidenciais, é recomendada a existência
123

ARTIGO TÉCNICO
de uma Zona de Acesso Privilegiado (ZAP), que é
caracterizada pela existência, no mesmo local, de 2 tomadas
coaxiais a uma distância máxima de, aproximadamente,
30cm uma da outra (se possível, integradas no mesmo
espelho). Embora a localização da ZAP esteja ao critério do
projectista ela é colocada usualmente na sala de estar. A ZAP
permitirá, assim, a ligação a um mesmo dispositivo terminal
de 2 sinais distintosprovenientes de redes coaxiais.
O projecto ITED contempla, ainda, o projecto da respectiva
instalação eléctrica das ITED. Assim, dever-se-á prever a
instalação de 4 tomadas de potência monofásicas com terra
no Armário de Telecomunicações do Edifício (ATE),
proveniente do Quadro de Serviços Comuns do Edifício (QSC)
e 1 tomada no Armário de Telecomunicações Individual
(ATI), proveniente do quadro eléctrico da fracção autónoma.
A rede de terras das ITED deverá ser estabelecida de forma
independenteda rede de terras da electricidade. A ligação
da rede de terra ITED e electricidade deverá ser feita apenas
no ligador geral de terras. A título de exemplo, o condutor
de terra do circuito de alimentação da tomada de um ATI
não deve ser ligado ao barramento de terra da ATI mas sim
ao barramento de terra do quadro eléctrico da fracção
autónoma respectiva.
As figuras 1 e 2 representam um esquema resumido da rede
individual de tubagem e de cabos, respectivamente. Cada
uma das redes individuais é composta por tubagem e caixas.
A rede de cabos é compostapelos dispositivos de ligação e
distribuição dos Pares de Cobre e Cabo Coaxial e pelos
diferentes tipos de cabos, por exemplo, cabo par de cobre
tipo UTP-4’’ Categoria 5 e cabo coaxial tipo RG6.
A categoria mínima de par de cobre pertencente a uma rede
individual deve ser da Categoria 5 e o Nível de Qualidade do
cabo coaxial deve ser NQ2a, ou seja, frequências até 1 GHz
(recepçãode sinal sonoro televisivo Tipo A e CATV).
≥ 25mm Ø
pares de cobre
≥ 20mm Ø
QE
I1
40mm Ø
≥ 20mm Ø
PAT
CEMU
≥ 32mm Ø coaxial/fibra óptica
ATI
25mm Ø
50mm Ø
Moradia
Figura 1 – Moradia Unifamiliar – Rede individual de tubagem
≥ 25mm Ø (pares de cobre)
QE
ATI
I1
PAT
UTP
Entrada de
cabos aérea
CEMU
Entrada de cabos subterrânea
Profundidade ≥ 0,6 m
≥ 32mm Ø (coaxial/fibra óptica)
D
D
TC
C
RG59/
RG6/
RG7
Moradia
RJ45
h ≥ 2,5 m
Figura 2 – Moradia Unifamiliar – Rede individual de cabos
124

ARTIGO TÉCNICO
A figura 3 representa o esquema da rede colectiva e
individual de tubagem de uma instalação colectiva. Cada
uma das redes é composta por tubagem (a qual se deve
respeitar a determinação do diâmetro mínimo interno) e
pelas respectivas caixas. A categoria mínima de par de cobre
pertencentea uma rede colectiva deve ser da Categoria 3.
Nos edifícios com 3 ou menos fracções autónomas, a rede
colectiva deve ser constituída no mínimo por 1 sistema de
cabo coaxial, adaptado ao NQ2a. Nos edifícios com 4 ou mais
fracções autónomas, a rede de cabo coaxial deve ser
constituída, no mínimo, por 2 sistemas de cabo coaxial,
adaptadosao NQ2a(MATV e CATV).
PAT - Passagem aérea de
topo (obrigatória)
Sistemas de antenas
(MATV, SMATV, FWA)
ATE - Armário de
Telecomunicações de
Edifício (superior)
Permite a ligação dos
sistemas de antenas
As redes
individuais de
cabos seguem uma
topologia em
estrela (obrigatório)
Os componentes e os
cabos em pares de cobre
das RIC são de categoria 5
ou superior
Rede Individual de
Cliente (RIC) -
residencial ou escritório
Os componentes e os
cabos coaxiais das RIC
suportam sinais, no
mínimo, até 1GHz
Coluna Montante de
cabos de pares de cobre
de categoria 3 ou
superior (+ reserva)
ATI
Armário de
Telecomunicações
Individual
ATI
Tomadas de cliente
(par de cobre e cabo
coaxial)
Na rede individual os
cabos partilham a
mesma tubagem
Coluna Montante de
sistemas de cabos
coaxiais (+ reserva)
ATI
ATI
(num edifício de 4 ou mais
fracções é obrigatória a
existência de 2 sistemas,
que partilham a mesma
tubagem)
Entrada
subterrânea
(obrigatória)
Tubos de entrada
de cabos de
operadores
Caixa de
entrada de
cabos
(opcional)
ATE (inferior)
Ponto de ligação
dos operadores
das redes fixas
Câmaras de
Visita de
operadores
Figura 3 – Exemplo dos espaços e redes de tubagens de uma ITED
(Adaptado de Prescrições e Especificações Técnicas – Manual ITED)
125

ARTIGO TÉCNICO
Certificação, Vistorias e Fiscalização
Considerações finais
Durante a execução das infra-estruturas de
telecomunicações ou no seu término, são efectuadas
“análises” às instalações, com o principal objectivo de
certificar a conformidade das instalações, de acordo com as
Prescrições e Instruções Técnicas e, sobretudo, de acordo
com o projecto apresentado, bem como certificar a
conformidade dos materiais e a sua adequação ao ambiente
do local a instalar. As instalações são verificadas por uma
entidade certificadora ou instalador-certificador. Com efeito,
e segundo o número 2 do artigo 22º do DL 59/2000, no caso
da instalação ter sido realizada por um instaladorcertificador,
pode o mesmo proceder à auto certificação da
obra, com emissão do correspondente certificado. Por outro
lado, no caso da instalação ter sido realizada por um
instalador devidamente inscrito como tal no ICP-ANACOM,
mas não qualificado para proceder à certificação, esta deve
ser efectuada por um instalador-certificador ou por uma
entidadecertificadora.
É da competência do instalador-certificador ou entidade
certificadora emitir certificados de conformidade das
instalações, fiscalizar (em fase de execução) as instalações,
Alertar o director de obra para qualquer facto relevante
relativo à execução da instalação e participar na vistoria que
conduz à emissão de licença ou à autorização de utilização
do edifício. A posterior conservação da ITED e os respectivos
encargos são da responsabilidade dos proprietários ou das
administrações dos edifícios, artigo 32º do DL 59/2000,
podendo ser efectuada por um instalador escolhido pelo
dono de obra.
As Infra-estruturas de Telecomunicações em Edifícios e
respectiva legislação, não são especificações fixas ao longo
do tempo, pelo contrário, as soluções técnicas adoptadas
para cada um dos projectos, a par das evoluções
tecnológicas, contribuem para que ao nível das ITED’s haja
uma constante actualização de conhecimento e soluções
técnicas. Todo este processo é, pois, dinâmico requerendo,
por isso, uma constante necessidade de formação nos
domínios das ITED’s.
O projectista é soberano na escolha dos diferentes Níveis de
Qualidade para as instalações, salvaguardando-se sempre a
obrigatoriedade de cumprimento de Níveis de Qualidade
mínimo exigidos. Porém, e de forma a dotar as infraestruturas
de melhores desempenhos, a escolha e selecção
desses mesmos Níveis de Qualidade poderão ser superiores
aos especificados regulamentarmente, aliás, e ao nível da
concepção do projecto ITED bem se poderá dizer que... o céu
é o limite!
A elaboração deste artigo surge no seguimento da segunda
publicação da revista técnica “Neutro à Terra”, da área de
Máquinas e Instalações Eléctricas, do grupo de disciplinas de
Sistemas Eléctricos de Energia, do Departamento de
Engenharia Electrotécnica do Instituto Superior de
Engenharia do Porto e visa, fundamentalmente, contribuir
para o enriquecimento do conhecimento das competências
no âmbito de actuação do projecto ITED.
126

ARTIGO TÉCNICO
Sérgio Filipe Carvalho Ramos
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
Redes “Fiber To The Home – FTTH”
O Despertar de Novos Serviços de Telecomunicações
1. Enquadramento
2. Novos Serviços de Telecomunicações
Se há poucos anos não imaginávamos as nossas vidas sem o
conforto proporcionado pela iluminação artificial, fruto do
desenvolvimento e proliferação da produção, transporte e
distribuição de energia eléctrica, seguramente que nos dias
de hoje é indissociável juntar a esse mesmo conforto e estilo
de vida a utilizaçãodos meios de telecomunicaçõesactuais.
Com efeito, a vulgarização do uso de telemóveis, a recepção
e transmissão de dados a velocidades cada vez maiores, o
aparecimento de televisão de alta definição (TVAD) em
substituição do actual formato PAL, a surgimento de ofertas
de novos serviços como o Vídeo on Demand a par da
emergente televisão digital terrestre constituem,
seguramente, uma nova revolução nas infra-estruturas de
telecomunicaçõesdomésticase profissionais.
O sector das telecomunicações tem sido aquele que se
encontra em pleno crescimento, com os fabricantes e
operadores a lançarem novos produtos e soluções de forma
continuada, bem como uma atenta e perspicaz reacção por
parte dos legisladores. Assiste-se verdadeiramente na
indústria das telecomunicações a um movimento
relacionado com a convergência para as redes IP (“Internet
Protocol”,ou Protocolo de Internet).
Esta nova oferta de serviços de telecomunicações apenas
tem sido possível pelos enormes investimentos realizados
pelos operadores, de forma a dar uma resposta cabal às
necessidades de operabilidade e de inovação de serviços aos
consumidoresdomésticos e empresariais.
Tem-se assistido a uma estratégia comum por parte dos
diversos operadores em fornecer aos seus clientes “pacotes”
de serviços de telecomunicações. A oferta desses serviços,
denominados por “Triple Play”, disponibiliza numa única
plataforma: telefone, internet de banda larga, “vídeo on
demand” e televisão. Do ponto de vista económico estes
serviços disponibilizados pelos operadores poderá ser
vantajoso na medida em que os clientes, tendencialmente,
pagarão menos pelo conjunto de todos os serviços do que
pagaria por eles em separado.
Assim, e para que estes serviços possam chegar ao
consumidor final, no seu potencial máximo de exploração, é
necessário criar e dotar as infra-estruturas de
telecomunicaçõesque suportem tais serviços.
A crescente inovação tecnológica no sector das
telecomunicações origina, forçosamente, mudanças
sucessivas ao nível das redes e dos serviços dos operadores,
e ainda nas infra-estruturas individuais (dentro das fracções
autónomas). De facto, é necessário dotar as fracções de
novos meios que possibilitem recepcionar os novos serviços
de telecomunicações. A par da utilização de cabos em par de
cobre de classes cada vez maiores, e da utilização de cabos
coaxiais de maiores frequências, a utilização de fibra óptica
poderá constituir uma nova realidade para dotar as infraestruturasde
telecomunicaçõesinteriores.
Dada a crescente tendência dos operadores chegarem a casa
dos clientes em fibra óptica para disponibilização de serviços
“Triple Play”, a extensão desta tecnologia poderá, pois,
entrar pelas nossas casas de forma a dinamizar e
proporcionar cada vez mais melhores serviços de
telecomunicações.
127

ARTIGO TÉCNICO
3. “Fiber To The Home ”
Fiber To The Home (FTTH) é uma tecnologia de interligação
de residências através de fibras ópticas para o fornecimento
de serviços de comunicação de dados, TV digital, internet e
telefone,conforme ilustrado na a figura 1.
Paulatinamente, os operadores têm substituído os cabos de
par de cobre e coaxiais (no caso de serviços de “Community
Antenna Television” – CATV) pela fibra óptica, levando-a até
às nossas casas.
As residências são ligadas a um ponto do operador (ponto 3
da figura 1), designada por terminal de fibra ou “Tap
Closure”.
Os operadores têm apostado na instalação das redes FTTH
cuja tecnologia mais utilizada é a GPON (“Gigabit Passive
Optical Network”). Neste tipo de redes a distribuição de sinal
é feita por equipamentos sem qualquer electrónica,
passivos, portanto, conforme a figura 1. Usualmente, os
equipamentos activos encontram-se localizados no edifício
técnico central (ponto 1 da figura 1 – “Central Office” – OLT –
“Optical Line Terminal”). Na fracção respeitante ao cliente
encontra-seinstaladoo ONT – “Optical Network Terminal”.
Pelo facto de serem redes passivas apresentam como grande
vantagem a redução com os custos de exploração e
manutenção, quando comparadas com as redes de CATV e
xDSL (tecnologia avançada de transmissão analógica a qual
permite transportar informação digital a elevadas
velocidades através de pares de cobre, mediante sistemas de
modulação-desmodulaçãocomplexos).
A rede GPON é uma rede óptica ponto-multiponto que
compartilha numa única fibra óptica diversos pontos finais
usuários. Uma rede GPON consiste na ligação de
equipamentos OLT, de um lado, e do outro lado conectados
em vários outros equipamentos ONT, conforme a figura 1, e
que poderão estar localizados em condomínios (ONU –
“Optical Network Units”) ou residências (ONT). O sinal óptico
é, pois, transmitido pelo OLT por uma única fibra e nessa
mesma fibra são feitas derivações mediante a utilização de
divisores ópticos passivos de forma a possibilitar a sua
conectorização às ONT's ou ONU’s. Cada ONT transmite e
recebe um canal óptico independente e disponibiliza para o
cliente final entre 1Mbit/s e 1Gbit/s, para as aplicações de
voz, dados e vídeo.
Figura 1 – Exemplo de uma rede “Online Service Provider” (OSP Network)
128

ARTIGO TÉCNICO
Existe, ainda uma outra possibilidade de projecto para FTTH,
denominada FTTH em modo dedicado (D-FTTH). Num
projecto FTTH em modo dedicado a fibra óptica funciona
directamente de centro técnico a um cliente final. A fibra
dedicada fornece a maioria de largura de banda uma vez que
entrega toda a largura de banda de uma única fibra.
Contudo, o custo de D-FTTH é ainda considerado por grande
parte dos operadores como altamente proibitiva.
A figura 2 apresenta uma ilustração esquemática de como a
arquitectura de uma FTTH varia relativamente às distâncias
de fibra óptica utilizada entre o centro técnico e o cliente
final.
Fiber to the Home é a tecnologia de banda larga para o
mercado de massa do futuro, em termos de
telecomunicações. O FTTH disponibiliza o transporte
simultâneo de uma série de serviços, tais como internet com
acesso cada vez mais rápido, telefone e televisão através de
uma única fibra óptica.
Com o FTTH, a rede de acesso será baseada na fibra e capaz
de promover velocidades de 100Mb/s, 1Gb/s, podendo
mesmo chegar-se aos 40Gb/s. Com certeza que tal feito
criará uma rede de acesso com inúmeras possibilidades e
potencialidades. Esta tecnologia suportará um modelo
aberto completo pelo qual o consumidor terá total liberdade
de escolha do seu fornecedor de serviço contribuíndo,
decisivamente, para a solidificação da livre concorrência
neste sector.
Em virtude das suas características, as fibras ópticas
apresentam vantagens inquestionáveis sobre os demais
sistemas,nomeadamente:
• Apresentaçãode dimensões reduzidas;
• Capacidade para transportar grandes quantidades de
informaçãonum par de fibra óptica;
• Atenuação muito baixa, o que promove grandes
distâncias entre regeneradores de sinal, com distância
entre regeneradores superiores a algumas centenas de
quilómetros;
• Excelente imunidade às interferências
electromagnéticas;
• Matéria-primaabundante;
• Custo cada vez mais reduzido,
• Material que não sofrem qualquer inconveniente a
descargaseléctricase/ou atmosféricas.
Legenda:
FTTN - Fiber to the node / neighborhood
FTTC – Fiber to the curb
FTTB – Fiber to the building
FTTH – Fiber to the home (FTTH)
Figura 2 – Exemplo de várias arquitecturas FTTH
129

ARTIGO TÉCNICO
No entanto, a utilização e manuseamento de fibra óptica
requer técnicas especializas, designadamente no que
respeita aos aspectos referentes com a junção, terminação e
ensaio, pelo que deverá ser manuseado por técnicos com
formação específica nesta área. O custo de converter um
sinal óptico em eléctrico ou vice-versa, é ainda mais oneroso
do que transmitir esse mesmo sinal, por exemplo, num par
de cobre, pese embora seja expectável que este cenário se
modifique a curto prazo.
Finalmente, não se poderá esquecer o risco de
vulnerabilidade associada à utilização da fibra óptica. Com
efeito, e dado que as fibras apresentam grandes capacidades
de transmissão, poderá haver a tendência para veicular
muita informação numa única fibra. O risco de acontecer um
desastre e, consequentemente, a perda de grandes
quantidades de informação e comunicação poderão ser
elevadas.
No entanto, e dada as vantagens acrescidas da utilização das
fibras ópticas, combinando acções de segurança em caso de
catástrofe, são, com toda a certeza uma realidade ao dispor
dos serviços de telecomunicações.
4. Fibra Óptica: Suas Potencialidades
O aumento da procura por serviços com cada vez maiores
larguras de banda impele a que sejam utilizadas infraestruturas
adequadas. A fibra óptica surge como resposta
aos sistemas de comunicação, pois oferece por fibra uma
largura de banda na ordem das centenas de GHz, o que
equivale a mais de 6 milhões de canais telefónicos
convencionais. Daí as vantagens competitivas que os
operadores poderão advir com a utilização das infraestruturasde
fibra óptica.
O aumento crescente entre os requisitos de aplicações e as
capacidades técnicas (por exemplos dos computadores)
fomentam a utilizaçãode maiores larguras de banda.
A figura 3 mostra o aumento exponencial na procura de
maior largura de banda resultante da inovação tecnológica
nos produtos e serviços disponibilidades aos clientes finais.
Assim, o investimento por parte dos operadores na
instalação de redes FTTH, a par com a devida dotação
interior dos edifícios, ao nível da recepção e transmissão de
sinal, conduzirá a que, ao nível dos serviços de
telecomunicações, sejam disponibilizadas larguras de banda
cada vez mais elevadas o que contribuirá fortemente para o
desenvolvimento da economia, da difusão da informação e,
consequentemente,da formação das pessoas do país.
Figura 3 – Tendência da evolução da procura da Largura de Banda
130

ARTIGO TÉCNICO
5. Considerações Finais
As redes de fibra óptica são, há já algum tempo, uma
realidade no nosso país. Para isso, a contribuição dos
operadores tem sido decisiva. Uma eventual futura exigência
desta tecnologia, ao nível do projecto e execução de infraestruturas
de telecomunicações, reforçaria ainda mais a
visão de inovação e aproveitamento tecnológico que estas
“auto-estradas”das telecomunicaçõestêm para oferecer.
A elaboração deste artigo surge no seguimento da terceira
edição da Revista Técnica “Neutro à Terra”, do grupo de
Instalações Eléctricas, do grupo de disciplinas de Sistemas
Eléctricos de Energia, do Departamento de Engenharia
Electrotécnica do Instituto Superior de Engenharia do Porto
e visou, fundamentalmente, contribuir para uma maior
familiarização da tecnologia FTTH e para despertar a atenção
das enormes potencialidades que estas infra-estruturas
podem oferecer, bem como pela mudança significativa que
poderá ocorrer nas nossas vidas, tal como a conhecemos
pois, o futuro…é já amanhã!
Imagem adaptada de: http://www.proscend.com/
131

132
CURIOSIDADE

ARTIGO TÉCNICO
Luís Peixoto, Sérgio Filipe Carvalho Ramos
Televés/Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
Infra-Estruturas de Telecomunicações em Edifícios (ITED)
O que mudará com o ITED RNG ?
A defesa dos interesses dos consumidores de comunicações
electrónicas passa por infra-estruturas de telecomunicações
modernas, fiáveis e adaptadas aos serviços dos operadores
públicos.
É com este parágrafo que se iniciam as prescrições técnicas
do novo Manual de Infra-estruturas de Telecomunicações
em Edifícios (ITED) alterado e renovado de acordo com as
Novas Normas Europeias e sobretudo com a necessidade de
se adaptarem os edifícios às Redes de Nova Geração.
O novo manual ITED não sendo um manual de ruptura
relativamente ao 1º é mesmo assim bastante inovador tanto
em conceitos de infra-estrutura como de equipamentos e
respectivasespecificações.
Afirmar que o novo manual ITED se relaciona com a
obrigação de instalar fibra óptica nos edifícios trata-se de
uma afirmação bastante redutora daquilo que representa na
realidade o novo Manual ITED.
Para além da introdução da fibra óptica, o novo manual
introduz melhoras nas condutas, nos equipamentos,
respectivas aplicações e métodos de comprovação, cujas
principais diferenças para o anterior se pretendem destacar
neste artigo.
Sendo permitida a aplicação de apenas uma Caixa de Coluna,
por piso, que albergará os cabos e equipamentos referentes
às três tecnologias Cabo Coaxial (CC), Fibra óptica (FO) e Par
de Cobre (PC). Espera-se que o instalador organize com rigor
a colocação dos mesmos na caixa evitando os possíveis
cruzamentos, respeitando raios de curva e identificando
claramentetodos os cabos.
Duas Fibras, dois Cabos coaxiais e um cabo Par de cobre na
entrada do Armário de Telecomunicações Individual (ATI)
são as cablagens mínimas obrigatórias para fracções
autónomaspresentes numa InstalaçãoColectiva.
No caso de uma Moradia na ligação entre a Caixa de Entrada
Moradia Unifamiliar (CEMU) e o ATI torna-se apenas
obrigatória a passagem de Cabo par de cobre Categoria 6,
sendo facultativa a instalação de cabo das restantes
tecnologias,Fibra e Cabo Coaxial.
Por fogo habitacional, em cada divisão – Quartos, e Sala -
será obrigatória a instalação de uma Tomada Mista ( TV
5…2150 MHz + RJ45 Cat. 6 ) e ainda um Tomada RJ45. Na
Cozinha reserva-se a obrigatoriedade de apenas uma
Tomada Mista.
Desde de logo se obriga à instalação de um sistema colectivo
de Antenas SMATV (Satellite Master Antenna Television) e
um outro de CATV (Cable Television, ou Community Antenna
Television)em edifícios que possuam 2 ou mais fogos.
A rede de CATV tem que obrigatoriamente partir em estrela
desde o Armário de Telecomunicações do Edifício (ATE)
inferior enquanto que a rede de SMATV seguirá a tipologia
que melhor se adeqúe ao edifício, partindo normalmente do
ATE superior em cascata de derivadores.
Tabela 1 – Caracterização das Classes e das Categorias em PC
133

ARTIGO TÉCNICO
A Zona de Acesso Privilegiada (ZAP) passa a ser obrigatória
de colocação em qualquer fogo sendo no mínimo constituída
por:
• Duas Tomadas Mistas (TV 5…2150 MHz + RJ45 Cat. 6);
• Duas Tomadas Fibra Óptica.
-Fibra Óptica;
- Cabo Coaxial;
- Cabo Par de Cobre .
A fibra óptica a instalar nas ITED será Monomodo e a
conécticaa utilizar será SC/APC.
Figura 1 – Exemplo de uma tomada ZAP
Esta pequeníssima abordagem sobre o Novo Manual ITED RNG
não poderia concluir-se sem uma breve referência aos
limites de qualidade dos mais influentes equipamentos que
compõem uma infra-estruturaITED:
O cabo coaxial deverá cumprir especificações perfeitamente
definidas até aos 3GHz e pelos limites especificados para a
resistência óhmica, o condutor central terá que ser
integralmenteem Cobre.
A cablagem estruturada para o interior do edifício deverá
garantir a Classe E de ligação em cabo de Cat6.
A figura 2 apresenta um diagrama ilustrativo do manual
ITED RNG num edifício colectivo.
ITED RNG – Nova e diferente concepção de condutas
Figura 2 - Diagrama redes ITED num edifício colectivo.
134

ARTIGO TÉCNICO
O novo paradigma da obrigatoriedade da instalação das três
tecnologias obrigará à reestruturação das caixas, armários,
bastidores ou espaço dedicados à recepção e derivação da
cablagem.
Tabela 2 – Caracterização das TCD-C (Tecnologias de Comunicação
por Difusão, em cabo coaxial)
Com efeito, haverá cada vez mais uma preocupação
crescente em dotar os edifícios com espaço suficiente para o
alojamento dos equipamentos activos que serão necessários
alojar no seu interior.
O Armário de Telecomunicações de Edifício (ATE), que
constitui a fronteira entre a entrada dos diferentes
operadores e a rede colectiva terá de ser convenientemente
projectada de modo a alojar as três categorias. Essa solução
poderá passar pela previsão de um espaço (sala técnica),
armário único ou multi-armário.
Tabela 3 – Classes de Fibra Óptica
No que respeita à utilização específica de tubos de secção
circular, dever-se-ão considerar a tubagem que consta das
Normas EN 50086-2-2 ou EN 50086-2-4 onde são
especificados os tipos de tubos, bem como a respectiva
adaptaçãoao local de instalação.
Relativamente ao Armário de Telecomunicações Interior
(ATI), que faz parte da rede individual de tubagens, poderá
ser constituído por uma ou duas caixas e pelos seus
equipamentos (activos e passivos), de interligação entre a
rede colectiva e a rede individual de cabos. O ATI poderá ser
constituído por um armário bastidor, ficando a solução ao
critério do projectista.
No que concerne à execução dos projectos de infraestruturas
de telecomunicações, os projectistas vêem
reconhecidas e incrementadas as suas obrigações e
responsabilidades.
Tabela 4 – Tipos de Tubos a usar nas ITED’s
Ao projectista será, pois, exigida responsabilidade pelo seu
projecto até ao final da obra devendo efectuar o
acompanhamento da execução, dar todo o apoio ao
instalador e dono de obra e, após reconhecimento dos
ensaios de funcionalidades por parte do instalador, assinar o
livro de obra. A semelhança do que foi vertido pelo decretolei
59/2000, o projecto ITED entregue nos serviços
municipaisnão carece de aprovação ou verificação prévia.
135

ARTIGO TÉCNICO
Para cada tipo de edifício, nomeadamente no que se refere à
sua utilização, prever-se-ão soluções mínimas a adoptar em
cada caso.
Caberá, no entanto, ao projectista, conjuntamente com o
dono de obra, aferir das desejáveis necessidades de
telecomunicações para os diversos tipos de edifícios tendo
em conta o cumprimento dos requisitos mínimos
estabelecidospara cada um deles.
O projecto de Infra-estruturas de Telecomunicações em
Edifícios deverá ser, tipicamente, um projecto de execução,
devendo obedecer ao artigo 70.º do Decreto-Lei 123/2009,
de 21 de Maio, ou seja, deverá ser constituídopor:
- Informaçãoidentificadorado projectistaITED;
- Identificação do edifício a que se destina,
nomeadamentea sua finalidade;
- Memória Descritiva;
- Medições e mapa de quantidades dos trabalhos;
- Orçamento;
- Fichas técnicas.
Com entrada em vigor do Novo Manual de Infra-estruturas
de Telecomunicações em Edifícios (Janeiro / Fevereiro de
2010), haverá a obrigatoriedade para todos os técnicos que
trabalham nesta área, projectistas e instaladores, em obter
formação reconhecidanesta área.
A actualização de conhecimentos, aliado ao estrito
cumprimento da legislação em vigor contribuirá, sem
precedentes, para a edificação de edifícios dotados de infraestruturas
adequadas às actuais e futuras tecnologias de
telecomunicações.
136

ARTIGO TÉCNICO
Sérgio Filipe Carvalho Ramos , Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
FIBRA ÓPTICA
NOVAS AUTO-ESTRADAS DE TELECOMUNICAÇÕES EM URBANIZAÇÕES
RESUMO
“…O Manual ITUR define as condições de elaboração de
projectos e construção da rede de tubagem e redes de cabos
em urbanizações, garantindo a segurança de pessoas e bens
e a defesa do interessepublico.
As regras técnicas de projecto e instalação das ITUR devem
ser entendidas como objectivos mínimos a cumprir, podendo
os intervenientes prever outras soluções, desde que
devidamente justificadas, tendo sempre em vista soluções
tecnicamentemais evoluídas.”
1 INTRODUÇÃO
A 1ª edição do Manual ITUR (Infra-estruturas de
Telecomunicações em Urbanizações), na qual o
Departamento de Engenharia Electrotécnica do Instituto
Superior de Engenharia do Porto teve uma participação
activa como consultor externo, foi extraordinariamente
inovador tanto em conceitos de infra-estrutura como de
equipamentos e respectivas especificações. A defesa dos
interesses dos consumidores de comunicações electrónicas
que passa por infra-estruturas de telecomunicações
modernas, fiáveis e adaptadas aos serviços dos operadores
públicosfoi devidamente salvaguardada.
A 1ª Edição do Manual ITUR constitui a concretização de um
desejo há muito esperado pois, até então, havia um vazio
legal no que se refere ao projecto e execução deste tipo de
instalações que eram, essencialmente, baseados no
conhecimento empírico armazenado ao longo dos anos pelos
projectistas, instaladores e pelo operador que actuava em
regime de monopólio, a Portugal Telecom, detentora da
exploração das infra-estruturas de telecomunicações em
urbanizações. Esta nova legislação veio, assim, impor regras
claramente definidas para as infra-estruturas de
telecomunicações em loteamentos quer sejam de âmbito
privado ou público.
Este novo enquadramento regulamentar que estabelece as
regras para o projecto, instalação, e exploração das
instalações, reveste-se como um elemento promotor das
novas mudanças verificadas ao nível das técnicas e
tecnologiasde telecomunicações.
Com efeito, uma das especificações da 1ª edição do Manual
ITUR – PRIVADA será a da obrigação de instalação de
cablagem de Par de Cobre (PC), Cabo Coaxial (CC) e Fibra
Óptica (FO), proporcionando num futuro próximo a oferta de
serviços de nova geração a velocidades de transmissão e
larguras de banda cada vez maiores.
Em particular, a fibra óptica constitui já hoje, um pilar basilar
na revolução das tecnologias de telecomunicações que
entrarão, naturalmente, pelas nossas casas.
O presente artigo visa, sucintamente, expor e reflectir sobre
a importância da fibra óptica nas infra-estruturas de
telecomunicaçõesem urbanizações.
2 ENQUADRAMENTO LEGISLATIVO
Decorrente do crescimento económico verificado em
meados da década de 80 do século passado, o que
promoveu um aumento galopante ao nível da construção em
Portugal, foram fixadas as regras básicas, com o objectivo de
dotar os edifícios de infra-estruturas de telecomunicações,
designadamente telefone, telex e dados, com acesso através
de redes físicas, mediante a publicação do DL 146/87 –
Instalações Telefónicas de Assinante (ITA). Ao abrigo do
disposto no n.º 1 do artigo 1.º do DL 146/87 o Decreto
Regulamentar n.º 25/87, de 8 de Abril, vem aprovar e
publicar o Regulamento de Instalações Telefónicas de
Assinante (RITA), que estabeleceu as condições técnicas a
que deveriam obedecer os projectos, as instalações e a
conservação das infra-estruturas de telecomunicações, bem
como os procedimentos legais a seguir para a elaboração de
projectos e solicitação de vistorias às instalações executadas.
O Regulamento RITA esteve em vigor durante 13 anos!
137

ARTIGO TÉCNICO
O desenvolvimento das actividades económicas, os avanços
tecnológicos, assim como as novas exigências emergentes do
estabelecimento de medidas legislativas que determinaram
a liberalização do sector das telecomunicações em Portugal,
impuseram a necessidade de formular novas regras para a
instalação das infra-estruturas de telecomunicações em
edifícios, bem como para as actividades de certificação das
instalações e avaliação de conformidade de infra-estruturas,
materiais e equipamentos.
Em Abril de 2000 foi publicado o DL 59/2000, o qual
estabeleceu o regime ITED e respectivas ligações às redes
públicas de telecomunicações, assim como o regime de
actividade de certificação das instalações e avaliação de
conformidade de materiais e equipamentos. Relativamente
às infra-estruturas de telecomunicações em urbanizações
nada foi feito, continuando a elaboração dos projectos com
base na informação, não oficial, de regras de boa prática
fornecidaspela Portugal Telecom.
O rápido desenvolvimento e crescimento do “mundo” das
comunicações electrónicas e o aparecimento de novos
produtos e serviços, cada vez mais inovadores e com
maiores larguras de banda, impôs a necessidade imperiosa
de preparar e dotar os edifícios com infra-estruturas capazes
de satisfazeressas novas exigências.
Após 5 anos da edição do Manual ITED, é publicada a 2ª
edição desse mesmo Manual acompanhado, desta feita, da
1ª edição do Manual ITUR, decorrentes do novo
enquadramento criado pelo DL 123/1009 com as alterações
conferidasna redacção do DL 258/2009.
Foi, assim, dado um passo importante e há muito reclamado,
no estabelecimento de regras claras e precisas para a
elaboração do projecto e execução da nova geração de infraestruturasde
telecomunicações.
3 PARA QUÊ NOVAS INFRA-ESTRUTURAS DE TELECOMUNICAÇÕES?
Vivenciamos uma época de uma autêntica “revolução
tecnológica” ao nível da oferta de novos serviços de
telecomunicações, subsequentes da ávida procura por cada
vez maiores larguras de banda.
Os diversos operadores têm tido um papel meritório no que
respeita aos grandes investimentos realizados no
estabelecimento de infra-estruturas de forma a dar uma
resposta cabal às necessidades de operacionalidade e de
inovação de serviços aos consumidores empresariais e
domésticos.
Os diversos operadores têm seguido uma estratégia de
propor e fornecer aos seus clientes “pacotes” de serviços de
telecomunicações. A oferta desses serviços (“Triple Play”),
disponibilizanuma única plataforma:
- Telefone(voz);
- Internet de banda larga (dados);
- “vídeo on demand”e Televisão
Do ponto de vista económico, estes serviços disponibilizados
pelos operadores poderão ser vantajosos na medida em que
os clientes, tendencialmente, pagarão menos pelo conjunto
de todos os serviços do que pagariam por eles em separado.
Assim, e para que estes serviços possam chegar ao
consumidor final, é necessário criar e dotar as infraestruturasde
telecomunicaçõesque suportem tais serviços.
Dada a crescente tendência dos operadores chegarem aos
diversos clientes em fibra óptica a extensão desta tecnologia
entrará pelas nossas casas de forma a dinamizar e
proporcionar cada vez melhores serviços de
telecomunicações.
4 ITUR – CARACTERIZAÇÃO
Ao abrigo do definido no Artigo 28º do DL 123/2009 as infraestruturas
de Telecomunicações em Urbanizações são,
genericamente,constituídaspor:
1. Espaçospara a instalação de tubagem, cabos, caixas e
câmaras de visita, armários para repartidores e para
instalaçãode equipamentos e outros dispositivos;
2. Rede de tubagens ou tubagem para a instalação dos
diversos cabos, equipamentos e outros dispositivos,
incluindo, nomeadamente, armários de
telecomunicações,caixas e câmaras de visita;
3. Cablagem, nomeadamente, em par de cobre, em cabo
coaxial e em fibra óptica para ligação às redes públicas
de comunicações;
138

ARTIGO TÉCNICO
4. Sistemas de cablagem do tipo A;
5. Instalações eléctricas de suporte a equipamentos e
sistema de terra;
6. Sistemas de cablagem para uso exclusivo do loteamento,
urbanização ou conjunto de edifícios, nomeadamente
domótica, videoportaria e sistemas de segurança.
Nas ITUR há a distinguir claramente dois tipos de infraestruturasde
Telecomunicaçõesem Loteamentos:
- As ITUR Públicas, situadas em áreas públicas, as quais são
obrigatoriamenteconstituídaspor tubagem;
- As ITUR Privadas, situadas em conjuntos de edifícios, as
quais são constituídaspor tubagem e cablagem.
Nos loteamentos de iniciativa pública (infra-estrutura de
acesso de comunicações electrónicas a um conjunto de
edifícios integrando um domínio municipal – Artigo 31º do
DL 123/2009) são basicamente projectados e executados
rede de tubagem e caixas de passagem para a instalação
futura das respectivas cablagens pelos diversos operadores
de telecomunicações, bem como a instalação de caixas de
visita multi-operadores (CVM), cabendo aos respectivos
municípiosa gestão e conservação dessas infra-estruturas.
Nos loteamentos de natureza Privada (ITUR que integram
conjuntos de edifícios de acesso restrito – Artigo 32º do DL
123/2009) são detidas em compropriedade por todos os
proprietários cabendo-lhes a si, ou à respectiva
administração, a sua gestão e conservação. Estas infraestruturas
além de serem constituídas por redes de tubagem
e caixas de visita são ainda constituídas por um Armário de
Telecomunicações de Urbanização (ATU) que faz a fronteira
entre a entrada dos operadores e a rede ITUR e de cablagem
associada às três tecnologias exigidas: Par de Cobre, Cabo
Coaxial e Fibra Óptica.
5 MANUAL ITUR – FIBRA ÓPTICA – NOVO PARADIGMA
De uma forma sucinta, uma fibra óptica (FO) é constituída
por um fio muito fino de material transparente,
normalmente de vidro (por vezes de material plástico), que
transmiteluz a longa distância.
A fibra tem um núcleo central, onde a luz é “guiada”,
revestido de uma, ou mais, bainhas transparentes.
A bainha tem um índice de refracção superior ao do núcleo,
impedindo desta forma a fuga da luz para o exterior por um
mecanismo que pode ser descrito, em primeira
aproximação, como a reflexão total na superfície de
separação. A bainha é revestida com um polímero para
proteger a fibra de eventuais danos.
A utilização da FO apresenta claramente várias vantagens em
comparação com a utilização dos cabos metálicos,
designadamente:
- Grande Capacidade de Transmissão: um sistema de
transmissão por FO pode apresentar uma largura de
banda na ordem das centenas de GHz, o que é
equivalente a mais de 6.000.000 canais telefónicos
convencionais;
- Longas Distâncias de Transmissão: permite enviar sinais
(luminosos) a algumas dezenas de quilómetros sem
necessidade de regeneração de sinal. Apresentam, pois,
níveis de atenuação muito baixos, normalmente 10.000
vezes inferior aos cabos de par de cobre;
- Imunidade: apresentam imunidade total às
interferências electromagnéticas, o que significa que os
dados não serão corrompidos durante a transmissão;
- Segurança: as FO não irradiam qualquer sinal para o
ambiente exterior (no seu modo de funcionamento
normal). Apresentam, assim, imunidade a qualquer
tentativa de intrusão. Do ponto de vista da
Compatibilidade Electromagnética (CEM) não causam
perturbação nos equipamentos electrónicos
circundantes.
- Leves e Compactos: os cabos de FO apresentam um
volume e peso mais baixo que os cabos de comunicações
em cobre. A título ilustrativo, um cabo composto por 864
fibras apresenta um diâmetro aproximado de uma cabo
de 100 pares de cobre.
Não obstante todas estas valências a FO apresenta, ainda
assim, algumas desvantagens,designadamente:
- Necessidade de Pessoal Especializado: ao nível da
instalação, operação e manutenção de cablagens de FO
são necessários técnicos especializados, designadamente
no que se refere aos aspectos relacionados com a junção,
terminaçãoe ensaio;
139

ARTIGO TÉCNICO
- Custo Equipamento de Transmissão: o custo associado à
conversão do sinal óptico em eléctrico, e vice-versa,
apresenta ainda um custo relativamente elevado quando
comparado com a transmissão do mesmo sinal num par
de cobre. No entanto, e dada a vulgarização da utilização
desta tecnologia, os custos poderão baixar
consideravelmente;
- Vulnerabilidade: devido à grande capacidade de
transmissão que as FO apresentam, existe a tendência
para incluir muita informação numa única fibra. Deste
modo, o risco de acontecer uma catástrofe e a
consequente perda de grandes quantidades de
informaçãoé bastante elevado.
O tipo de fibra óptica a utilizar é, obrigatoriamente,
Monomodo, em que o diâmetro do núcleo é diminuído cerca
de 5 vezes menos, comparadas com as fibras Multimodo, o
número de modos que poderão ser guiados e conduzidos
pela fibra será de um, daí a sua denominação de
Monomodo.
A largura de banda nesta fibra é fortemente dominada pela
dispersãocromática da mesma.
As fibras do tipo Monomodo estão especialmente
vocacionadas para operarem com débitos binários da ordem
das dezenas a centenas de Gbit/s, com atenuações que
permitem o envio de sinais a largas dezenas de quilómetros
prescindindoregeneração de sinal intermédio.
Figura 1 – Exemplo de uma fibra óptica Monomodo
O aumento da procura por serviços com cada vez maiores
larguras de banda invoca a necessidade de infra-estruturas
adequadas.
A fibra óptica surge como resposta aos sistemas de
comunicação electrónica pois oferece, por fibra, uma largura
de banda na ordem das centenas de GHz, o que equivale a
mais de 6 milhões de canais telefónicos convencionais. Daí
as vantagens competitivas que os operadores poderão advir
com a utilização das infra-estruturasde fibra óptica.
O aumento crescente entre os requisitos de aplicações e as
capacidades técnicas (por exemplos dos computadores)
fomentam a utilizaçãode maiores larguras de banda.
Assim, o investimento por parte dos operadores na
instalação de redes de fibra óptica (tipicamente em
configuração FTTH – “Fiber To The Home”), a par com a
devida dotação interior dos edifícios, ao nível da recepção e
transmissão de sinal, conduz a que, ao nível dos serviços de
telecomunicações, sejam disponibilizadas larguras de banda
cada vez mais elevadas o que contribui, seguramente, para o
desenvolvimento da economia, da difusão da informação e,
naturalmente, da formação das pessoas do país pelo fácil
acesso à informação e conhecimento que lhe são
disponibilizados.
A 1ª Edição das Prescrições e Especificações Técnicas de
Infra-estruturas de Telecomunicações em Urbanizações
(Privada) obriga a que cada fracção seja servida por duas
fibras.
Com efeito, as fibras ópticas permitidas (tipo Monomodo –
OS1 e OS2) deverão cumprir o emanado na norma EN60793-
2-50:2004.
Todos os cabos de fibra óptica deverão igualmente cumprir
os requisitos da norma EN 60794-1-1.
O projecto técnico das instalações ITUR tem como objectivo
primordial definir a arquitectura da rede (tubagens e/ou
cablagem) bem como os seus percursos, definindo e
caracterizando o sistema de cablagem (quando aplicável), as
tubagens, equipamentos e os materiais a utilizar, bem como
o seu dimensionamento, com a devida clareza, para não
suscitardúvidas aos técnicos instaladores.
O Armário de Telecomunicações de Urbanizações (ATU) é o
ponto de interligação das redes públicas de comunicações
electrónicas, com as redes de cabos da ITUR privada, sendo,
ainda, o ponto interligação com a rede colectiva dos edifícios
no ATE, ou CEMU, no caso de moradias, caso não exista uma
rede privada.
O ATU deve ser um espaço que possa albergar as três
tecnologias de telecomunicações previstas no manual ITUR
(PC, CC e FO).
140

ARTIGO TÉCNICO
Para cada uma das tecnologias deverá existir um Repartidor
de Urbanização (RU) individual, constituído por dois
primários por tecnologia, cujo dimensionamento e instalação
é da responsabilidade da entidade que ligar a rede de cabos
das ITUR à rede pública de comunicações electrónicas, e por
um secundário por tecnologia, onde se inicia a rede de cabos
da ITUR.
Repartidorde Urbanização de Fibra Óptica (RU-FO):
- Primário, cujo dimensionamento e instalação é da
responsabilidade da entidade que ligar a rede de cabos
da ITUR à rede pública de comunicações electrónicas.
Poderá ser constituído, por exemplo, por um painel de
adaptadoresdo tipo SC/APC;
- Secundário, onde se inicia a rede de cabos de fibras
ópticas da ITUR. A rede deve obedecer à topologia em
estrela com recurso, por exemplo, a cabos multi-fibras.
As fibras são terminadas em conectores SC/APC ligados
em painéis de adaptadores.
Como o ATU pode conter equipamentos activos, há a
necessidade de existirem circuitos de alimentação eléctrica,
nomeadamente 2 circuitos de 230 VAC, com 3 tomadas cada,
protegidos por disjuntor diferencial com um valor de
sensibilidade não superior a 300 mA e ligados ao circuito de
terra do ATU.
O barramento geral de terra do ATU deverá ter capacidade
para ligar, pelo menos 10 condutores de terra.
Em concordância com o consagrado no Art. 39 do DL
258/2009 o projecto técnico ITUR deve incluir
obrigatoriamenteos seguinteselementos:
1. Informação identificadora do projectista ITUR que
assume a responsabilidadepelo projecto;
2. Identificação da operação de loteamento, obra de
urbanização, ou conjunto de edifícios a que se destina,
nomeadamenteda sua finalidade;
3. Memória descritiva;
4. Medições e mapas de quantidade de trabalhos, dando a
indicação da natureza e quantidade dos trabalhos
necessáriospara a execução da obra;
5. Orçamento baseado na espécie e quantidade de
trabalhosconstantesdas medições;
6. Outros elementos estruturantes do projecto,
nomeadamente fichas técnicas, plantas topográficas,
esquemas da rede de tubagem e cablagem, quadros de
dimensionamento, cálculos de níveis de sinal, esquemas
de instalação eléctrica e terras das infra-estruturas,
análise das especificidades das ligações às infraestruturas
de telecomunicações das empresas de
comunicaçõeselectrónicas.
A colocação de cablagem PC, CC e FO é inovadora, no caso
das ITUR privada. No caso específico da instalação de
tecnologia em FO, além de requer pessoal técnico altamente
especializado requer, igualmente, a realização de ensaios de
carácterobrigatório, designadamente:
- Atenuação(Perdas de Inserção);
- Comprimento.
Para a medida destes parâmetros deverão ser efectuados os
ensaiosseguintes:
- Ensaiode perdas totais;
- Ensaios de reflectometria, quando considerado
adequado.
Os ensaios deverão ser efectuados desde o RU-FO do ATE
inferior de cada edifício.
6 CONCLUSOES
A elaboração deste artigo pretende contribuir, embora de
uma forma lisonjeira, para o enriquecimento do
conhecimento das potencialidades da instalação de fibra
óptica nas Infra-estruturas de Telecomunicações em
Urbanizações à luz do novo contexto legislativo criado pela
1ª Edição do Manual ITUR, não dispensado, naturalmente,
uma consulta detalhada e rigorosa do documento integral.
Bibliografia
[1] Decreto-Lei n.º123/2009 de 21 de Maio, Diário da República, 1ª
Série-N.º98-21 de Maio de 2009.
[2] Decreto-Lei n.º258/2009 de 25 de Setembro, Diário da
República, 1ª Série-N.º187-25 de Setembro de 2009.
[3] Manual ITED, Prescrições e Especificações Técnicas das Infraestruturas
de Telecomunicações em Edifícios, 2ª Edição,
Novembro de 2009.
[4] Manual ITUR, Infra-estruturas de Telecomunicações em
Loteamentos Urbanizações e Conjuntos de Edifícios, 1ª Edição,
Novembro de 2009.
141

142
CURIOSIDADE

ARTIGO TÉCNICO
Eduardo Sérgio Correia
IEMS – Instalações de Electrónica Manutenção e Serviços, Lda
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
FIBRAS ÓPTICAS
O PARADIGMA
1 INTRODUÇÃO
Com a obrigatoriedade de dotar todos os edifícios e
urbanizações com instalações de fibra óptica devido ao
Decreto-Lei 123/2009, todos os projectistas, retalhistas,
instaladores e promotores deparam-se com a necessidade
de implementar algo ainda estranho para muitos.
Se, por um lado a legislação obriga ao uso das fibras
monomodo, indo de encontro à compatibilização com as
tecnologias que os operadores de telecomunicações já
estavam a implementar ( ex: Gigabit Ethernet – Passive
Optical Network (GE-PON) nas FTTH (Fiber To The Home),
por outro temos as redes locais de Complexos Empresariais e
Fabris ou mesmo edifícios comerciais, cuja distribuição
interior inter-bastidores, continua a ser implementada em
fibras multimodo de última geração, pois a nível de custos
dos conversores electro-ópticos (ONT) ainda há uma
diferença substancial de valor entre os monomodo e os
multimodo.
Tendo em vista a constante evolução, os fabricantes tendem
a desenvolver produtos optimizados para as necessidades de
agora e as que se perspectivam para um futuro próximo.
Figura 1 – Exemplo de Solução de Transporte IP baseada em GEPON
143

ARTIGO TÉCNICO
2 A FIBRA ÓPTICA NAS INSTALAÇÕES ITED
As principais razões para a utilização da fibra óptica são:
- Segurança na transmissão de dados: a fibra óptica não
emite radiação electromagnética, como tal não é
possível interceptaras comunicaçõesremotamente.
- Largura de banda: A fibra óptica tem uma capacidade de
transmissãode dados muito superior ao cobre.
- Distância na transmissão: A atenuação dos sistemas
ópticos é muito inferior aos sistemas de cobre, logo os
dados podem ser transmitidos a distânciasmais longas.
- Sem risco de interferências (EMI e RFI): A fibra óptica é
construída maioritariamente em vidro, logo é imune a
influências electromagnéticas (EMI) e de rádio
frequência(RFI).
As distâncias de transmissão num link (ligação entre dois
activos) estão limitadas quer pela atenuação, quer pela
largura de banda. Nas instalações cujo limite é a atenuação,
a perda individual de cada componente deve ser somado
para todos os componentes do link e o valor da atenuação
deve ficar dentro do limite de perda para o canal (definido
na norma).
Na figura apresenta-se um resumo das distâncias possíveis
em links de fibra óptica baseado em protocolos específicos
utilizando 2 Conectores / Emendas (fusões). Componentes e
cabos com melhores características de desempenho, que as
definidas nas normas (standards) podem ser necessários
para atingir as distânciasmáximas indicadas.
O fabricante europeu Brand-Rex, é um dos líderes de
mercado na tecnologia dos cabos de fibra óptica. Os seus
produtos excedem todos os parâmetros das normas que são
definidas para estes cabos e ainda desenvolvem sistemas
inovadores e revolucionários, como veremos a seguir.
A gama de produtos FibrePlus tem aplicação tanto em
cablagens estruturadas convencionais, como em sistemas
centralizados de instalações de fibra óptica. Esta gama de
produtos suporta os 2000m em instalações de redes locais
conforme descrito na norma ISO 11801:2002, bem com os
300m descritos na norma TSB72 (Directrizes sobre sistemas
de centralizadosde fibra óptica) e na TIA568B/EIA.
Figura 2 – Identificação da Distância de Transmissão
Figura 3 – Distância de Transmissão em cata tipo de fibra óptica
144

ARTIGO TÉCNICO
Os imites de atenuação definidos na norma, são os indicados
na figura 4.
O UFS 01 (Optical Unitube Fire Survival Cable) é usado nos
locais onde a transmissão de informação crítica deve
continuar mesmo que o edifício ou a estrutura onde está
instalado esteja em chamas. Por essa razão, o seu uso em
grandes edifícios públicos, tais como data-centers,
aeroportos, estações ferroviárias, estádios e estruturas
industriaisestá a tornar-se cada vez mais comum.
O uso do cabo nos sistemas de gestão do edifício, sistemas
de segurança e incêndio, significa que estes sistemas vitais
permanecerão em funcionamento em caso de incidentes
que ponham a vida humana em risco e obriguem à
evacuaçãodo edifício.
Figura 4 – Limites de atenuação definidos na norma
No actual ambiente de negócios, a manutenção em
funcionamento dos sistemas críticos do negócio, em caso de
emergência é um pré-requisito fundamental. Nesse sentido
já está disponível no mercado o cabo de fibra óptica
resistenteao fogo.
O cabo UFS 01 Fire Survival Cable foi desenhado para
cumprir as normas IEC60794 e exceder as norma IEC60331 –
part25.
Figura 6 – Teste de fogo IEC60331
O teste de fogo IEC60331, vulgarmente conhecido por teste
de sobrevivência ao fogo, foi definido para cabos eléctricos.
Mas a “part25”, publicada em 1999 já refere os cabos de
fibra óptica.
Esta norma define o teste a uma temperatura mínima de
chama de 750°C, com uma duração de aplicação
recomendada de 90min., mais 15min. para arrefecimento. A
norma só define como critério de aprovação, a manutenção
da integridade do circuito.
O fabricante (Brand-Rex) foi mais além e definiu como
critério extra para aprovação, não exceder 1.5dB no
aumento da atenuaçãonestas condições de teste.
Figura 5 – Composição do UFS 01
145

ARTIGO TÉCNICO
Para demonstrar o desempenho ao teste de
sobrevivência ao fogo prolongado, o
fabricante (Brand-Rex) testou o cabo
segundo a norma BS8434-2.
Esta norma define o teste do cabo a uma
temperatura de 930°C por 120min.,
incluindo o choque mecânico e jactos de
água como define a BSEN 50200, provando
que o cabo UFS 01 Fire Survival Cable pode
superar os testes mais rigorosos.
Figura 7 - Alteração da atenuação ao longo do tempo
(IEC60331)
Já a norma BSEN 50200:2000 Classe PH120
define o teste do cabo a uma temperatura
maior (830°C), choques mecânicos
adicionais e spray de água durante o
período de "chama”.
Este reforço de exigência simula uma
situação real de fogo com sistemas de
compartimentação em funcionamento e
potenciais impactos de detritos caindo
sobre o cabo.
Figura 8 – Alteração da atenuação ao longo do tempo
(BSEN 50200:2000)
Figura 9 – Comparação dos testes IEC60331, BSEN 50200 e BS 8434-2
146

ARTIGO TÉCNICO
Sistema de fibra óptica Pré-Conecterizado MT Connect
A tecnologia do conector MT
MT Connect é um sistema de cabos fibra óptica de alto
desempenho, pré-conecterizados, modulares, baseado na
tecnologiado conector MPO.
Este sistema poderá ser usado em projectos convencionais
para diminuir o tempo de instalação dos links de backbone
(ligações entre bastidores), em distribuição horizontal na
fibra ao posto de trabalho ou data-centers onde as multiplas
ligações ponto-a-ponto em fibra óptica entre bastidores de
distribuição e bastidores de equipamentos activos podem
ser rápida e eficientemente instaladas, mantidas e alteradas
conforme as necessidades.
O conector MPO é a parte mais importante do sistema MT
Connect.
Este conector acomoda até 12 fibras graças à alta precisão de
fabrico das partes de termoplástico e guias metálicas, que
garantem o alinhamento e a manutenção da polaridade das
fibras, sendo a sua ligação ao painel por encaixe, com um
Click audivel para garantir que as ligações estão bem
efectuadas.
Instalação
O sistema MT Connect é de instalação simples e rápida.
1. Coloca-seos cabos de backbonne no lugar.
2. Instala-seos paineis nos bastidores.
3. Liga-seos cabos dentro das caixas LGX.
4. Monta-seas caixas LGX nos paineis.
O tempo de instalação deste sistema é uma fracção do
tempo de instalação de um sistema de fibra convencional.
Ligar 12 fibras pré-conecterizadas é muito mais simples e
rápido que fundir 12 pigtails em cada ponta do cabo.
Figura 10 – MT Connect Pre-Terminated Fibre Cabling Systems
O sistema MT Connect tem vantagens únicas em relação aos
sistemasconvencionais:
• Cabos pré-conecterizados com 12 fibras por conector
MPO assegura uma instalação mais rápida de vários links
de fibra.
• Cabos com menor secção poupam espaço nos caminhos
de cabos e bastidores favorecendo a circulaçãode ar
• Construção modular favorece a simples e rápida
manutençãoe reparação.
• Link ponta-a-ponta assegurado com os melhores
desempenhos obtidos através de conecterização de
fábrica.
Figura 11 – MT Connect Pre-Terminated Fibre Cabling Systems
A manutenção e acrescentos ao sistema é também mais
simples graças à sua concepção modular.
147

ARTIGO TÉCNICO
Cabos do Sistema MT Connect
O fabrico de um cabo MT Connect é feito com até 12 fibras
LSOH num só cabo terminando nas duas pontas com um
conector MPO (sem pinos). Estes cabos são usados nos
backbones ou na interligação horizontal de bastidores de
distribuição.
Estão disponívei para fibras OM3, OM3 melhorada (Z50) e
OS1(008) e com comprimentos standard de 1, 3, 5, 10, 20, 50
e 100mts.
O painel de bastidor do sistema MT connect é modular, pelo
que permite a utilização dos diversos componentes num só
painel. Pode ser equipado com 3 modulos, sejam eles caixas
LGX (para conectores LC ou SC em OM3, OM3(Z50) ou OS1),
placa de 6 acopoladores MPO ou tampas cegas.
Com este sistema podemos ter até 216 fibras num só painel
de 1U/19” (usando 3 x 6 MPO), ou 36 LC duplex usando as
caixas LGX.
6 way MPO Adaptor plate
Blanking plate
Figura 12 – Cabo de fibra do Sistema MT Connect
19” Panel LGX Module
Figura 15 – Painel de bastidor do sistema MT Connect
3 OBSERVAÇÕES FINAIS
Figura 13 – Cabo de inter-ligação tipo “C” do sistema MT Connect
Para a ligação do sistema MT Connect aos equipamentos
activos nos bastidores é necessário usar este cabo hibrido
constituíido por até 12 fibras LSOH num só cabo terminado
numa ponta com o conector MPO e na outra ponta por
conetores LC ou SC após as fibras terem sido separadas na
unidade de divisão.
Observando que o desenvolvimento tecnológico nos
produtos de fibra óptica não se centra só nas fibras
monomodo, podemos concluir que as fibras multimodo
ainda terão uma grande aplicação nos próximos anos nas
infra-estruturasde comunicações.
Bibliografia
1. Documentação técnica do fabricante Brand-Rex (www.brandrex.com)
2. Documentação técnica do integrador IEMS (www.iems.pt)
Figura 14 – Cabo Hibrido do Sistema MT Connect
148

ARTIGO TÉCNICO
Sistemas Segurança
Após o reconhecido sucesso da publicação das anteriores seis edições da Revista Neutro à Terra esta sétima edição reúne os
artigos técnicospublicados nas diversas áreas, e, naturalmente, também na área da Segurança.
Os edifícios devem satisfazer requisitos arquitectónicos, funcionais, ecológicos, de segurança e económicos. A utilização e o fim a
que se destina cada edifício determinam a instalação e implementação de diferentes medidas de protecção e segurança, de
forma a assegurar e controlar os aspectos de segurança das instalações,equipamentos e ocupantes.
A implementação de sistemas integrados de protecção e segurança, baseados em sistemas coerentes de detecção e extinção de
incêndios, detecção de gases combustíveis e monóxido de carbono, evacuação de emergência, alarme contra roubo e intrusão,
controlo de acessos, vídeo vigilância por circuito fechado de televisão, gestão de alarmes técnicos e gestão técnica centralizada,
são um aspecto fundamental na segurança de edifícios.
Dada a extrema importância deste sector são apresentados vários artigos, desde a descrição e apresentação de soluções técnicas
até à legislação sobre esta temática.
149

ARTIGO TÉCNICO
Índice
Sistemas Automáticos de Detecção de Incêndio. Projecto e Execução
António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº1, Abril de 2008
151
Legislação de Segurança Contra Incêndio em Edifícios. Presente e Futuro
António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
157
Segurança em Edifícios. Sistemas de Circuito Fechado de Televisão
António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
167
Sistemas Automáticos de Segurança
Detecção de Monóxido de CarbonoAntónio Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
173
Sistemas de Controlo de Acesso
António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
179
Segurança Contra Intrusão. Habitação
António Augusto Araújo Gomes; Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
183
150

ARTIGO TÉCNICO
António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº1, Abril de 2008
Sistemas Automáticos de Detecção de Incêndio – Projecto e Execução
Enquadramento
Durante milhares de anos o fogo foi considerado um
fenómeno da natureza, sendo olhado como um mistério,
provocando medo, superstiçãoe adoração.
O domínio do fogo por parte do homem permitiu a utilização
do mesmo para aquecimento, cozinhar e mesmo para sua
protecção. Contudo, o fogo, grande elemento de evolução
do homem, é também, em potencial, um dos seus maiores
inimigos. Muitos são os fogos florestais e urbanos, que
ocorrem diariamente, provocando mortes e avultados
prejuízosmateriais.
As causas principais dos incêndios são a deficiência nas
canalizações eléctricas, a má utilização de equipamentos
eléctricos, nomeadamente ferros, fogões, fornos e
aquecedores eléctricos, bem como a negligência na
utilizaçãodo fogo.
as informações correspondentes a uma central de sinalização
e comando (CDI - central de detecção de incêndios), dar o
alarme automaticamente, quer local e restrito, quer geral,
quer à distância (alerta) e accionar todos os comandos
(imediatos ou temporizados) necessários à segurança contra
incêndios dos ocupantes e do edifício onde está instalado:
fechar portas corta-fogo, parar elevadores, fechar registos
corta-fogo, comandar sistemas automáticos de extinção de
incêndios (SAEI), parar/ligar ventiladores, desligar energia
eléctrica,etc.
Para que um SADI consiga cumprir de uma forma eficaz a sua
missão é necessário que o projecto e a posterior execução
das instalações sejam realizados em conformidade com os
requisitospróprios da instalação.
O presente artigo pretende sistematizar a informação mais
relevante no âmbito do projecto e execução das instalações
de detecção automáticade incêndio.
Os Sistemas Automáticos de Detecção de Incêndio (SADI) são
hoje encarados como fazendo (quase) obrigatoriamente
parte dos sistemas aplicados no sector da habitação,
serviços, comércio e indústria.
A instalação de um SADI torna-se, assim, fundamental como
elemento de garantia do bem-estar e da segurança das
pessoas, velando pela sua salvaguarda e dos seus bens.
Um SADI é uma instalação técnica capaz de registar um
princípio de incêndio, sem a intervenção humana, transmitir
1 Central de Sinalização e Comando
Deve estar localizada de forma a que:
- As sinalizações e comandos estejam facilmente
acessíveis ao pessoal responsável do edifício e aos
bombeiros no caso de ser necessária a sua intervenção;
- O nível de ruído de fundo deve permitir a audição das
indicaçõessonoras;
- O meio ambiente seja limpo e seco;
- O risco de danos mecânicos para o equipamento seja
baixo;
151

ARTIGO TÉCNICO
- O risco de incêndio seja baixo e a zona protegida com
pelo menos um detector, integrada no sistema;
- A iluminação ambiente permita que etiquetas e
indicaçõesvisuais sejam facilmente visíveis e legíveis.
2 Painéis Repetidores de Comando e de Sinalização
São utilizados quando o edifício tiver mais do que uma
entrada principal, quando houver possibilidade dos
responsáveis pela segurança poderem estar longe da central
e quando a distância entre a CDI e o elemento mais distante
for considerável.
3 Botões Manuais de Alarme
Devem encontra-se claramente visíveis e identificáveis e ser
posicionados de forma que possam ser fácil e rapidamente
accionados por qualquer pessoa que detecte um princípio de
incêndio.
4 Sinalização do Alarme
O método de transmitir o alarme aos ocupantes dos edifícios
deve estar de acordo com os requisitos da estratégia da
respostaa um alarme de incêndio.
Nalguns casos, os procedimentos de segurança podem
requerer que o alarme seja dado inicialmente ao pessoal
treinado que poderá tomar a seu cargo as operações
subsequentes no edifício. Nesses casos não será necessário
dar de imediato alarme geral de incêndio, deve, no entanto,
deve ser providenciado um dispositivo que permita um
alarme geral.
Qualquer alarme de incêndio, para ser reconhecido por
pessoas não treinadas (como público em geral), deve ser
dado, pelo menos, por meios audíveis que poderão ser
dispositivos de alarme acústico ou sistemas de alarme por
voz (tais como sistemas de chamada de pessoas).
Devem estar devidamente sinalizados e em locais em que
não sejam ocultados por quaisquer elementos decorativos
ou outros, nem por portas, quando abertas.
Devem ser posicionados em caminhos de evacuação, junto a
cada porta de acesso a escadas de emergência (dentro ou
fora) e em cada saída para o exterior e colocados junto a
locais sujeitos a riscos especiais e junto dos extintores
manuais.
Devem ser localizados de modo a que nenhuma pessoa
dentro das instalações tenha que percorrer mais de 30 m
para chegar a um botão.
Em locais em que os previsíveis utilizadores possam ser
deficientesmotores a distância deve ser reduzida.
Devem ser colocados entre 1,2 a 1,6m acima do chão, a uma
altura recomendada de 1,5m.
Em zonas nas quais o sinal sonoro possa não ser eficaz,
devido, por exemplo à existência de ruído de fundo
excessivo, ocupantes com dificuldades auditivas, ou locais
que obriguem a utilização de protecção auricular, deve ser
usada sinalização óptica e/ou táctil como complemento da
sinalizaçãosonora.
4.1 Sinais Sonoros
Devem permitir a audição do sinal de alarme em qualquer
local da instalação.
Os sinais sonoros de alarme devem ser inconfundíveis com
qualquer outro sinal sonoro, ter um nível de som que seja
imediatamente audível acima de qualquer ruído ambiente e
audível em todos os locais do edifício ou recinto a que seja
destinado.
O som utilizado para alarme de incêndio deverá ser contínuo
e o mesmo em todas as partes do edifício.
152

ARTIGO TÉCNICO
O número e tipo de equipamentos de alarme de incêndio
usados devem ser suficientes para produzir o nível de som
recomendado, devendo ser instaladas num edifício pelo
menos duas sirenes, mesmo que o nível de som
recomendadopossa ser alcançado com uma única sirene.
Os equipamentos de alarme de incêndio, em geral devem,
sempre que possível, ser instalados fora do alcance dos
ocupantes e, no caso de se situarem a uma altura do
pavimento inferior a 2,25m, ser protegidos por elementos
que os resguardem de danos acidentais;
O som de alarme de incêndio deve ter um nível mínimo de
65 dB(A), mas devendo ser sempre 5 dB(A) superior a
qualquer outro ruído que possa persistir por um período
superior a 30 segundos.
seleccionados proporcionar mais rapidamente um aviso
fiável nas condições ambientais dos locais em que serão
instalados.
Embora existam no mercado, diversos tipos de detectores
automáticos, os detectores de fumos e de temperatura, são
os mais utilizados, permitindo dar resposta à quase
totalidade das necessidades de detecção, assim, no presente
trabalho apenas serão referidos estes dois tipos de
detectoresautomáticos.
5.1 Detectores de Fumos (Ópticos)
São rápidos na detecção de um fogo e têm uma resposta
suficientemente vasta para permitir uma utilização
generalizada.
4.2 Dispositivos Visuais de Alarme de Incêndio
Devem apenas ser usados como complemento dos alarmes
sonoros, não devendo ser usados isoladamente, devendo
qualquer dispositivo visual de alarme de incêndio
deve ser claramente visível e distinto de quaisquer outros
sinais visuais existentesnas instalações.
5 Detectores Automáticos
Os principais factores que condicionam a selecção do tipo de
detectorautomático são:
- Requisitoslegais;
- Materiais existentes no local e as manifestações da sua
combustão;
- Configuraçãodo local (particularmenteo pé direito);
- Efeitosda ventilação e do aquecimento;
- Condições ambientais no interior dos compartimentos
vigiados;
- Possibilidadede falsos alarmes.
Nenhum tipo de detector é mais adequado para qualquer
situação, e a escolha final deverá depender das
circunstâncias individuais, devendo os detectores
Responde a fumo visível, sendo bom para fogos onde não há
chamas (fogos latentes), como é o caso de fogos com
tecidos, mobília, móveis, etc.
São ideais para espaços amplos, onde a presença de fumo é
mais facilmente detectada do que a elevação de
temperatura, pois o calor dissipa-se mais facilmente. Não são
apropriados para locais onde se verifique a permanente
existência de fumos, vapor ou pó, como é o caso de
garagens, cozinhas e industrias transformadoras de
madeiras, devido à possibilidade de ocorrência de falsos
alarmes.
5.2 Detector de Temperatura (Térmicos)
São geralmente considerados como os menos sensíveis dos
vários tipos de detectores disponíveis.
Os detectores termovelocimétricos são mais adequados em
locais onde as temperaturas ambientes são baixas ou variam
lentamente, enquanto que os detectores de temperatura
fixa são mais adequados em locais onde se prevê que a
temperatura ambiente possa variar rapidamente em curtos
espaçosde tempo.
153

ARTIGO TÉCNICO
Regra geral, os detectores de temperatura têm uma maior
resistência a condições ambientais adversas do que outros
tipos de detectores.
Os detectores devem ser colocados de modo a que os seus
elementos sensitivos se situem nos 5% superiores do pé
direito dos espaços.
São apropriados para locais:
- De humidade do ar ≥95%;
- Onde se preveja que o incêndio não liberte fumo;
- Onde exista forte risco de engorduramento;
- Onde se possam desenrolar trabalhos que libertem fumo
ou vapor;
- Cozinhas;
- Aquecedorescom combustíveis sólidos;
- Pequenas garagens para estacionamento de veículos de
motor de combustão.
Não são apropriados para locais:
- Com altura> 7,5m;
- Onde se prevejam fogos lentos e encobertos;
- Onde, face aos riscos, a detecçãoprecoce é necessária.
Para prevenir a possível existência de uma camada
envolvente fria, os detectores não devem ser embebidos no
tecto.
A tabela 1, indica os limites de altura dos tectos e o raio de
acção, para detectoresinstalados na zona dos 5% superiores.
b) Detectores em Tectos Inclinados
Para detectores instalados em tectos inclinados, o raio
indicado na tabela 1 pode ser aumentado em 1% por cada 1 o
de inclinação do tecto, até um aumento máximo de 25%.
Em tectos curvos a inclinação deve ser obtida através da
média da inclinação total em toda a área.
5.3 Localização e Distribuição
Os detectoresautomáticos devem ser posicionados de forma
que os produtos resultantes de qualquer incêndio dentro da
área protegida possam chegar aos detectores sem grande
dissipação,atenuação ou demora.
As características específicas das instalações, requerem
particular atenção aquando do projecto e da execução das
mesmas, sob pena de os sistemas previstos não garantirem a
completa e eficaz protecção dessas mesmas instalações.
Assim, e relativamente à utilização de detectores
automáticos térmicos e de fumo, será necessário atender às
seguintesconsiderações:
a) Detectores em Tectos Planos
Na generalidade o desempenho de detectores térmicos ou
de fumo depende da existência de um tecto fechado por
cima dos detectores.
154
No caso do espaço protegido ter um tecto em escada os
detectoresdevem ser instalados em cada um dos vértices.
No caso da diferença de altura entre o cimo e a base de cada
vértice ser inferior a 5% da altura total do vértice acima do
chão, a sala deve ter o tratamento de uma sala de tecto
plano.
c) Paredes, Divisórias e Obstáculos
Os detectores (excepto os detectores ópticos de feixe) não
devem ser instalados a menos de 0,5 m de qualquer parede
ou divisória.
No caso do espaço ter menos de 1,2 m, o detector deve ser
instaladono terço do meio.
Quando as salas estão divididas em secções por paredes,
divisórias ou estantes de armazenagem que fiquem a uma
distância inferior a 0,3 m do tecto, as divisórias devem ser
consideradas tal como se chegassem ao tecto e as secções
devem ser consideradascomo salas diferentes.

ARTIGO TÉCNICO
Altura do tecto (m)
≤4,5 >4,5
>6
>8
>11
>25
≤6
≤8
≤11
≤25
Tipo de Detector
Raio de acção (m)
Térmicos (EN 54-5: Grau 1) 5 5 5 NN NU NU
Fumo – Pontual (EN 54-7) 7,5 7,5 7,5 7,5 NN NU
Fumo – Feixe (EN54-12) 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 (a) NU
NU - Não utilizável para esta gama de alturas.
NN - Normalmente não utilizável, mas pode ser utilizado em aplicações especiais.
a) Será normalmente necessária uma segunda camada de detectores a aproximadamente metade da altura do tecto.
Tabela 1 – Limites de altura dos tectos e raio de acção
Deve existir um espaço desobstruído mínimo de 0,5 m à
volta de cada detector.
d) Irregularidades do Tecto
O volume interno das células cobertas por um só detector
não deve exceder:
- DetectoresTemperatura:V= 6 m 2 x (H-h)
- DetectoresFumo: V = 12 m 2 x (H-h)
Os tectos que tenham irregularidades com alturas inferiores
a 5% do pé direito devem ser tratados como se fossem lisos
e devem ser aplicados os seguintes limites radiais,
constantesda tabela 1.
e) Detecção Acima de Tectos Falsos
Quando uma sala tem um tecto falso perfurado, a colocação
dos detectoresdeve ter em consideraçãodois objectivos:
Qualquer irregularidade do tecto (tal como uma viga) com
uma altura superior a 5% do pé direito deve ser tratada
como uma parede e devem ser aplicados os seguintes
requisitos:
- D > 0,25 x (H-h) ⇒ Um detector em todas as células;
- D < 0,25 x (H-h) ⇒ Um detector em células alternadas;
- D < 0,13 x (H-h) ⇒ Um detector em cada três células.
Em que:
D – Distância entre vigas (m), medida fora a fora;
H – Pé direito da sala;
h – Altura da viga.
- Protecção contra fogos que comecem abaixo do tecto
falso;
- Protecção contra fogos que comecem acima do tecto
falso.
No caso das perfurações do tecto falso serem pequenas, e
não exista ventilação pressurizada que empurre o fumo
através deste, a protecção contra fogos que comecem abaixo
do tecto falso requer a colocação de detectores abaixo do
tecto falso.
Caso não exista qualquer risco do fogo começar abaixo do
tecto falso, os detectores devem ser colocados acima deste.
Se a disposição do tecto for de modo a formar séries de
pequenas células (como num favo de mel), então, dentro
dos limites radiais da Tabela 1, um único detector pode
cobrir um grupo de células.
No caso das perfurações perfazerem mais do que 40% em
qualquer secção de 1m x 1m do tecto, as dimensões de cada
orifício excederem 10mm x 10mm, e a espessura do tecto
não exceder três vezes a dimensão mínima de uma furação,
155

ARTIGO TÉCNICO
os detectores acima do tecto falso podem ser utilizados para
detectar um fogo que comece abaixo do tecto falso, e
podem ser dispensados detectoresabaixo deste.
f) Detecção Abaixo do Chão Falso
Quando as salas têm chão falso, devem ser instalados
detectores por baixo do chão tal como se o vazio abaixo do
chão falso fosse outro compartimento.
Dispensa-se a colocação de detectores por baixo do chão
falso, quando se verificar, pelo menos, uma das seguintes
condições:
- o chão falso seja perfurado;
- o chão falso seja de um material que tenha uma reacção
ao fogo classificada como A1, A2 ou B1 (Anexos II e III do
RG-SCIE)e não exista carga térmica debaixo.
g) Detectores que não estejam debaixo de tecto
Na ausência de um tecto ou de um plano estratificado, os
produtos da combustão confinam-se à coluna ascendente
acima do fogo.
Caso se utilizem detectores de fumo ou calor para detectar
os produtos da combustão na coluna ascendente (tal como
quando são utilizados nos átrios detectores de feixe em
níveis baixos, ou quando são utilizados detectores sem
tecto), os limites em altura para a operação são os indicados
na Tabela 1, e o raio de operação efectivo (tanto para
detectores de fumo como de calor) deve ser calculado como
sendo 12,5% da altura medida do previsível foco de incêndio
que esteja mais alto até ao detector acima.
- Portascorta-fogo;
- Sistemas de controlo de fumo;
- Registoscorta-fogo;
- Paragem de ventilação;
- Controlo de elevadores;
- Portasde segurança.
7 Canalizações
As canalizações devem satisfazer quaisquer requisitos
especificados pelo fabricante ou fornecedor do
equipamento, devendo ser dada particular atenção à
capacidadecondutora e à atenuação do sinal.
Devem ser respeitadas as recomendações existentes em
regulamentos nacionais relativamente a tipos de cabo e sua
instalação.
8) Conclusão
Este artigo visou abordar aspectos técnicos e conceptuais, ao
nível do projecto e da instalação de Sistemas Automáticos de
Detecção de Incêndios pretendendo e, fundamentalmente,
contribuir para o enriquecimento do conhecimento das
competências no âmbito de actuação do projecto de
segurança.
Fontes de Informação Relevantes
Segurança Contra Incêndio em Edílicos, NT12: Nota Técnica
Complementar do RG-SCIE / Refª VII.III.01, Sistemas
Automáticos de Detecção de Incêndio, Autoridade Nacional
de ProtecçãoCivil, 2007
Cada sala protegida ou espaço fechado deve conter no
mínimo um detector.
6 Comandos
A sinalização do alarme deve ser usada também para
accionar, equipamentosauxiliares, tais como:
- Equipamentode extinção;
Regulamento Geral de Segurança Contra Incêndio em
Edílicos, Autoridade Nacional de Protecção Civil, Versão
aprovada na Generalidadena RCM, 25 de Janeiro de 2007
EN54 - Sistemas de detecção e de alarme de incêndio –
Parte3-4-5-7-11-12-20
156

ARTIGO TÉCNICO
António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
Legislação de Segurança Contra Incêndio em Edifícios
Presente e Futuro
Resumo
A regulamentação de segurança das instalações reveste-se
da maior relevância, não só em consideração à vida humana,
como à própria actividade económica.
Motivada pela constante evolução da tecnologia, do
surgimento de novos materiais e equipamentos e das
exigências funcionais dos espaços, a regulamentação de
segurança requer uma constante actualização e adaptação a
essa novas necessidadese exigências.
Cada vez mais a segurança de pessoas e bens é uma directriz
fundamental aquando da realização dos projectos e
execução dos edifícios, dos mais diversos fins.
parte de todos de todos os agentes envolvidos (projectistas,
instaladores...), da aplicação dos regulamentos estabelecidos
para as instalaçõesde Segurança.
Esta tarefa apenas poderá ser conseguida se houver um
conhecimento completo e profundo dos diplomas legais que
enquadram a área de segurança dos edifícios.
O presente trabalho tem, pois, por objectivo, sistematizar e
apresentar a presente regulamentação contra incêndios em
edifícios, bem como apresentar o futuro Regulamento de
Segurança Contra Incêndio em Edifícios, que vem criar um
inovador enquadramento nesta área, por forma a serem
garantidas as exigências mínimas de protecção de pessoas,
instalaçõese bens.
De forma a precaver situações que possam colocar em risco
pessoas e bens, são consideradas medidas activas e passivas
de protecção, das quais poderemos destacar os sistemas de
detecção automática de incêndio, detecção automática de
intrusão, sinalizaçãode saída, etc.
Assim, a especial preocupação com a segurança de pessoas e
bens justifica a importância ocupada pela segurança, a qual
exige a necessidade de se assegurar a forma como são
projectadas, executadas, exploradas e conservadas, em geral
as instalações e em particular as instalações de segurança
dos edifícios.
Torna-se, pois, imperioso garantir-se o cumprimento, por
1. Enquadramento
A maioria da legislação portuguesa sobre segurança contra
incêndio em edifícios é relativamente recente e encontra-se
dispersa por diversos diplomas legais criando regras para as
instalações e preconizando especificações para os sistemas
activos e passivos de segurança.
A base histórica inicial desta estrutura de leis de protecção
contra incêndio em edifícios parte do Decreto-Lei n.º 38 382,
de 7 de Agosto de 1951, que aprovou o Regulamento Geral
das Edificações Urbanas (RGEU), com particular referência no
Título V - Condições especiais relativas à segurança das
edificações,Capítulo III - Segurança contra incêndios.
157

ARTIGO TÉCNICO
Quase quatro décadas depois, através do Decreto-Lei 426/89
de 06 de Dezembro, foram publicadas as Medidas Cautelares
de Segurança Contra Riscos de Incêndio em Centros Urbanos
Antigos. Posteriormente foram publicados outros diplomas
enquadrandooutros tipos de instalações.
Actualmente existe um conjunto significativo de
regulamentos de Segurança Contra Incêndio dispersos por
tipo de ocupação, Normas de Segurança Contra Incêndio e
Medidas de Segurança Contra Incêndio, dos quais uns
apresentam excessiva minúcia, mas outros raramente
ultrapassamo plano genérico.
Assim, a actual legislação de segurança contra incêndios em
edifícios encontra-se dispersa por um número excessivo de
diplomas avulso, mas mesmo assim ainda incompleta, no
espaço e no tempo, é parcialmente incoerente e repetitiva,
volumosa e de manuseamento complicado, por vezes, de
interpretação problemática, em particular em edifícios de
utilização mista, heterogénea em termos jurídicos e técnicos
e, parcialmente incoerente.
Verifica-se ainda que uma vasta área de edifícios não dispõe
de regulamentos específicos de segurança contra incêndios,
como é, designadamente, o caso das instalações industriais,
armazéns, gares de transporte, parques de campismo, lares
de idosos, museus, bibliotecas, arquivos e locais de culto.
Justifica-se assim a pertinência da criação de um diploma,
que consolide toda a legislação de segurança contra incêndio
em edifícios num único regulamento, que seja tronco
normativo comum de aplicação geral a todos os edifícios,
sem prejuízo de nele se incluírem disposições específicas
complementares julgadas convenientes a cada utilizaçãotipo.
De forma a dar cumprimento a este objectivo, no futuro,
toda a legislação de segurança contra incêndio em edifícios,
assentará no Regulamento Geral de Segurança Contra
Incêndio em Edifícios (RG-SCIE), que se espera seja aprovado
e publicado ainda durante o ano de 2008.
2. Actual Legislação de Segurança Contra Incêndio
A actual legislação de segurança contra incêndio encontra-se
dispersa por diversos Regulamentos, Normas e Medidas de
Segurança Contra Incêndio, de aplicação específica aos
edifíciosde utilização objecto dos diplomas.
2.1. Edifícios de Habitação
O Decreto-Lei n.º 64/90 de 21 Fevereiro, Rectificado por
Declaração publicada no DR - I Série n.º 99 de 30 de Abril de
1990, aprovou e publicou o Regulamento de Segurança
Contra incêndio em Edifíciosde Habitação.
Nestes casos, apenas é aplicável o Regulamento Geral das
Edificações Urbanas, aprovado pelo Decreto-Lei n.º 38 382,
de 7 de Agosto de 1951, manifestamente insuficiente para a
salvaguardada segurança.
Assim, além de incompleta e demasiado dispersa por
diversos diplomas, a actual legislação de segurança contra
incêndio em edifícios, é dificilmente harmonizável entre si e
geradora de dificuldades na sua compreensão, sendo
particularmente difícil obter, por parte das várias entidades
responsáveis pela aplicação da lei, uma visão sistematizada e
uma interpretação uniforme, com evidente prejuízo da
autoridadetécnica que deve assistir às suas normas.
O Regulamento de Segurança Contra incêndio em Edifícios
de Habitação, tem por objecto definir as condições a que
devem satisfazer os edifícios destinados a habitação, com
vista a limitar o risco de ocorrência e de desenvolvimento de
incêndio, a facilitar a evacuação dos ocupantes e a favorecer
a intervenção dos bombeiros.
Este Decreto-Lei revogou relativamente a edifícios de
habitação, o capítulo III do título V do Regulamento Geral
das Edificações Urbanas, aprovado pelo Decreto-Lei n.º 38
382, de 7 de Agosto de 1951.
158

ARTIGO TÉCNICO
2.2. Parques de Estacionamento Cobertos
O Decreto-Lei n.º 66/95, de 08 Abril, aprovou e publicou o
Regulamento de segurança contra incêndio em parques de
estacionamentocobertos.
O Regulamento de segurança contra incêndio em parques de
estacionamento cobertos estabelece as medidas de
segurança contra incêndio a observar em parques de
estacionamento cobertos que ocupam a totalidade do
edifício e em parques de estacionamento cobertos que
ocupam apenas parte de um edifício cuja parte restante tem
ocupação diferente, nomeadamente habitações e
estabelecimentos que recebem público, de área bruta total
superior a 200 m 2 .
Decreto Regulamentar n.º 34/95, de 16 de Dezembro,
aprova e publica o regulamento das condições técnicas e de
segurança dos recintos de espectáculos e divertimentos
públicos.
Revoga o Decreto n.º 42 662, de 20 de Novembro de 1959.
2.4. Edifícios do Tipo Hospitalar
O Decreto-Lei n.º 409/98, de 23 de Dezembro, Rectificado
pela DR nº7-H/99, I Série-A nº49 de 27 de Fevereiro, aprovou
e publicou o Regulamento de segurança contra incêndio em
edifícios do tipo hospitalar (Hospitais e centros de saúde,
Unidades privadas de saúde, Unidades de saúde das
instituiçõesprivadas de solidariedadesocial).
Este Decreto-Lei revogou relativamente a espaços ocupados
para recolha de veículos automóveis e seus reboques, as
disposições constantes nos art.º 23.º e 24.º, n.º 4,5 e 7 do
art.º 51.º e art.º 81.º do Regulamento de Segurança Contra
Incêndio em Edifícios de Habitação, aprovado pelo Decreto-
Lei n.º 64/90, de 15 de Fevereiro.
2.3. Recintos de Espectáculos e de Divertimento Público
O Decreto Regulamentar n.º 315/95, de 16 de Dezembro,
publicou o Regulamento das condições técnicas e de
segurança dos recintos de espectáculos e de divertimentos
públicos.
Este Decreto-Lei revogou relativamente aos edifícios de tipo
hospitalar, as disposições do capítulo III do título V do
Regulamento Geral das Edificações Urbanas, aprovado pelo
Decreto-Lei n.º 38 382, de 7 de Agosto de 1951.
A Portaria n.º 1275/2002, de 19 de Setembro, aprovou as
Normas de segurança contra incêndio a observar na
exploração dos estabelecimentos de tipo hospitalar, de
acordo com o disposto no artigo 4.º do Decreto-Lei n.º
409/98, de 23 de Dezembro, que aprovou o Regulamento de
Segurança contra Incêndio em Edifíciosde Tipo Hospitalar.
2.5. Edifícios do Tipo Administrativo
O Decreto-Lei n.º 309/2002, de 16 Dezembro, regula a
instalação e o funcionamento dos recintos de espectáculos e
de divertimentos públicos.
Revoga os artigos 20º a 23º do Decreto -Lei n.º 315/95, de 28
de Novembro. São ainda revogados os artigos 1.º, 2.º, 3.º,
35.º, 37.º e 43.º a 46.º do Decreto-Lei n.º 315/95, de 28 de
Novembro, na parte relativa aos recintos de espectáculos e
de divertimentos públicos previstos no referido diploma.
O Decreto-Lei n.º 410/98, de 23 de Dezembro, Rectificado
pelo DR n.º 44/99, Série I-A, de 27 de Fevereiro, aprovou e
publicou o Regulamento de segurança contra incêndios em
edifíciosdo tipo administrativo.
Revogou relativamente aos edifícios de tipo administrativo,
as disposições do capítulo III do título V do Regulamento
Geral das Edificações Urbanas, aprovado pelo Decreto-Lei n.º
38382, de 7 de Agosto de 1951.
159

ARTIGO TÉCNICO
A Portaria n.º 1276/2002, de 19 de Setembro, aprovou as
Normas de segurança contra incêndio a observar na
exploração dos estabelecimentos de tipo Administrativo, de
acordo com o artigo 4.º do Decreto-Lei n.º 410/98, de 23 de
Dezembro, que aprovou o Regulamento de Segurança contra
Incêndioem Edifícios de Tipo Administrativo.
2.6. Edifícios Escolares
Revoga os artigos 57.º e 260.º do Regulamento das
Condições Técnicas e de Segurança dos Recintos de
Espectáculos e Divertimentos Públicos anexo ao Decreto
Regulamentarn.º 34/95, de 16 de Dezembro.
O Decreto Regulamentar Nº 5/97 de 31 de Março, aprova o
Regulamento das Condições Técnicas de Segurança dos
Recintosde Diversões Aquáticas.
O Decreto-Lei n.º 414/98 de 31 de Dezembro, Rectificado
pelo DR nº44/99, Série I-A de 27 de Fevereiro aprovou e
publicou o Regulamento de segurança contra incêndio em
edifíciosescolares.
Revogou relativamente aos edifícios escolares, as
disposições do capítulo III do título V do Regulamento Geral
das Edificações Urbanas, aprovado pelo Decreto-Lei n.º
38382, de 7 de Agosto de 1951.
A Portaria nº1444/2002 de 07 de Novembro, publica as
Normas de segurança contra incêndio a observar na
exploração dos estabelecimentos escolares, de acordo com o
artigo 4º do Decreto-Lei nº 414/98, de 31 de Dezembro, que
aprovou o Regulamento de Segurança contra Incêndio em
EdifíciosEscolares.
2.9 Estabelecimentos de fabrico e armazenagem de
produtos explosivos
O Decreto-Lei n.º 87/05 de 23 Maio define normas relativas a
à emissão de alvarás e licenças para estabelecimentos de
fabrico e armazenagem de produtos explosivos.
Revoga os artigos 2.º e 3.º do Decreto-Lei n.º 139/2002, de
17 de Maio e o n.º 1 do artigo 3.º e o n.º 2 do artigo 12.º do
Regulamento de Segurança dos Estabelecimentos de Fabrico
e de Armazenagem de Produtos Explosivos, aprovado pelo
Decreto-Lei n.º 139/2002, de 17 de Maio.
O Decreto-Lei n.º 139/2002, de 17 de Maio, aprovou o
Regulamento da segurança nas instalações de fabrico e de
armazenagemde produtos explosivos.
2.7. Estádios
O Decreto-Lei nº 317/97, de 25 de Novembro, criou o regime
de instalaçãoe funcionamento de instalações desportivas.
O Decreto Regulamentar nº 10/2001, de 7 de Junho, de
acordo com o disposto no artigo 7º do Decreto-Lei nº
317/97, de 25 de Novembro, aprovou e publicou o
Regulamento das condições técnicas de segurança nos
estádios.
Revoga o Decreto-Lei n.º 142/79, de 23 de Maio, a Portaria
n.º 29/74, de 16 de Janeiro, a Portaria n.º 831/82, de 1 de
Setembro e a Portaria n.º 506/85, de 25 de Julho.
O Decreto-Lei n.º 164/2001 de 23 de Maio, determina as
medidas de prevenção de acidentes graves que envolvam
substâncias perigosas e a limitação das suas consequências
para o homem e para o ambiente.
Revoga o Decreto-Lei n.º 204/93, de 3 de Junho.
2.8 Recintos de Diversões Aquáticas
2.10 Centros Urbanos Antigos
O Decreto-Lei n.º 65/97 de 31 de Março, regula a Instalação
e Funcionamento dos Recintoscom Diversões Aquáticas.
O Decreto-Lei n.º 426/89, de 6 Dezembro, aprovou e
publicou as medidas cautelares de segurança contra riscos
160

ARTIGO TÉCNICO
de incêndio em centros urbanos antigos.
2.13 Empreendimentos de Restauração e Bebidas
As medidas cautelares de segurança contra riscos de
incêndio em centros urbanos antigos contém as disposições
genéricas a observar em operações de beneficiação de
edifícios e outras acções a realizar em centros urbanos
antigos destinadas a reduzir o risco de eclosão de incêndio, a
limitar a propagação de incêndio, a possibilitar a evacuação
dos edifíciose a facilitara intervenção dos bombeiros.
2.11 Instalações de armazenamento de produtos do
petróleo e instalações de abastecimento de
combustíveis líquidos e gasosos.
O Decreto-Lei n.º 267/02 de 26 de Novembro, estabelece os
procedimentos e define as competências para efeitos de
licenciamento e fiscalização de instalações de
armazenamento de produtos do petróleo e instalações de
postosde abastecimentode combustíveis.
Portaria nº 1188/03 de 10 de Outubro, regula os pedidos de
licenciamento de combustíveis. Pormenorização de certos
aspectos do processo de licenciamento e fiscalização de
instalações de armazenamento de produtos do petróleo e de
abastecimento de combustíveis de acordo com o disposto no
n.º2 do artigo 4.º do Decreto-Lei n.º 267/2002, de 26 de
Dezembro.
2.12 Empreendimentos Turísticos
O Decreto-Lei n.º 167/97, de 04 de Julho, Rectificado pelo
Decreto-Lei n.º 305/99, de 06 de Agosto e o Decreto-Lei n.º
55/02, de 11 de Março aprovou o Regime jurídico dos
empreendimentosturísticos.
A Portaria nº 1063/97 de 21 Outubro, de acordo com o n.º 3
do artigo 21.º do Decreto-Lei n.º 167/97, de 4 de Julho, e n.º
3 do artigo 6.º do Decreto-Lei n.º 168/97, aprovou e publicou
as Medidas de segurança aplicadas na construção, instalação
e funcionamento dos empreendimentos turísticos e dos
estabelecimentosde restauração e de bebidas.
A Portaria nº1063/97 de 21 Outubro, publicou as Medidas de
segurança aplicadas na construção, instalação e
funcionamento dos empreendimentos turísticos e dos
estabelecimentosde restauração e de bebidas.
Deu cumprimento ao definido no n.º 3 do artigo 21.º do
Decreto-Lei n.º 167/97, de 4 de Julho, que aprovou o novo
regime jurídico de instalação e funcionamento dos
empreendimentos turísticos e no n.º 3 do artigo 6.º do
Decreto-Lei n.º 168/97, de 4 de Julho, que aprovou o novo
regime jurídico de instalação e funcionamento dos
estabelecimentosde restauração e de bebidas.
2.14 Estabelecimentos Comerciais (A≥300m 2 )
O Decreto-Lei n.º 368/99, de 18 Setembro, aprovou e
publicou as medidas de segurança contra risco de incêndio
aplicáveis aos estabelecimentos comerciais com área igual
ou superior a 300m 2 ou de substâncias perigosas
independentementeda área.
Revogou o Decreto-Lei n.º 61/90, de15 de Fevereiro, que
aprovou as normas de segurança contra riscos de incêndio a
aplicar em estabelecimentoscomerciais.
2.15 Estabelecimentos Comerciais (A

ARTIGO TÉCNICO
publicou as medidas cautelares mínimas contra riscos de
incêndio a aplicar nos locais e seus acessos integrados em
edifícios onde estejam instalados serviços públicos da
administração central, regional e local e instituições de
interessepúblico e entidades tuteladaspelo Estado.
3. Futura Legislação de Segurança Contra Incêndio
Dadas as fragilidades da actual legislação de segurança
contra incêndio, anteriormente expostas, está prevista a
publicação do Regulamento Geral de Segurança Contra
Incêndio em Edifícios, já aprovado na generalidade em
conselho de Ministros e fazendo parte dos objectivos do
governo para o ano de 2008, conforme as "Grandes Opções
do Plano para 2008" (Lei n.º 31/2007 de 10 de Agosto).
O Regulamento Geral de Segurança Contra Incêndio em
Edifícios apresenta um conjunto amplo de exigências
técnicas aplicáveis à segurança contra incêndio, no que se
refere à concepção geral da arquitectura dos edifícios e
recintos a construir ou remodelar, às disposições
construtivas, às instalações técnicas e aos sistemas e
equipamentos de segurança. Será um único regulamento, de
utilização mais fácil, homogéneo e coerente e cobrindo todo
o ciclo de vida dos edifícios. Congrega os 16 diplomas
dispersose reduz 1200 artigos a 334.
Engloba as disposições regulamentares de segurança contra
incêndio aplicáveis a todos os edifícios e recintos,
distribuídos por 12 utilizações-tipo, sendo cada uma delas,
por seu turno, estratificada por quatro categorias de risco de
incêndio. São considerados não apenas os edifícios de
utilização exclusiva, mas também os edifícios de ocupação
mista.
No diploma encontram-se estruturadas um conjunto amplo
de exigências técnicas aplicáveis à segurança contra
incêndio, no que se refere à concepção geral da arquitectura
dos edifícios e recintos a construir ou remodelar, às
disposiçõesconstrutivas,às instalaçõestécnicas,aos sistemas
162

ARTIGO TÉCNICO
e equipamentos de segurança, para além das necessárias
medidas de auto-protecção e de organização de segurança
contra incêndio, aplicáveis quer em edifícios existentes, quer
em novos edifícios a construir.
Do mesmo modo, são estabelecidas as necessárias medidas
de auto-protecção e de organização de segurança contra
incêndio, aplicáveis quer em edifícios existentes, quer em
novos edifícios a construir, e define-se um regime
sancionatóriopara o incumprimento das novas regras.
3.1 Objectivo
Protecção, face ao risco de incêndio em edifícios,
estabelecimentose recintos itinerantes ou ao ar livre:
- Da vida humana;
- Do ambiente;
- Do património cultural;
- De meios essenciais à continuidade de actividades sociais
relevantes.
Para cumprimentos dos seus objectivos o RG-SCIE:
- É de aplicação universal;
- Cobre todo o ciclo de vida dos edifícios e dos recintos;
- As medidas de segurança são graduadas em função da
classificaçãodo risco;
- Explicita as competências, as responsabilidades e os
mecanismosde fiscalizaçãode SCIE.
3.2 Campo de Aplicação
O RG-SCIE aplica-se a:
- Novos edifícios, partes de edifícios e recintos, a
construir, montar ou implantar;
- Reconstruções e ampliações de edifícios e recintos já
existentesou de suas partes;
- Mudanças de uso permanente de edifícios e recintos já
existentesou de suas partes;
- As medidas de auto-protecção e de gestão de segurança
constantes no diploma aplicam-se também a edifícios e
recintosjá existentes.
163

ARTIGO TÉCNICO
3.3 Estrutura
O Regulamento Geral de Segurança Contra Incêndio em
Edifíciosdesenvolve-senos seguintes 9 capítulos:
I. Disposiçõesgerais e fiscalização;
II. Caracterizaçãodo risco de incêndio;
III. Condiçõesexteriores comuns;
IV. Condições gerais de comportamento ao fogo, isolamento
e protecção;
V. Condiçõesgerais de evacuação;
VI. Condiçõesgerais das instalações eléctricas;
VII. Condições gerais dos equipamentos e sistemas de
segurança;
VIII. Condiçõesgerais de organização e gestão da segurança;
IX. Condiçõesespecíficasdas utilizações-tipo.
3.4 Diplomas Revogados
A entrada em vigor do Regulamento Geral de Segurança
Contra Incêndio em Edifícios revoga os seguintes diplomas:
- As disposições do capítulo III do título V do Regulamento
Geral das Edificações Urbanas, aprovado pelo Decreto-
Lei n.º 38 382, de 7 de Agosto de 1951;
- A Resolução do Concelho de Ministros n.º 31/89, de 15
de Setembro, publicado no DR - I série n.º 213;
- O Decreto-Lei n.º 64/90, de 21 Fevereiro, publicado no
DR - I série n.º 44, rectificado por Declaração publicada
no DR - I Série n.º 99 de 30-04-90;
- O Decreto-Lei n.º 66/95, de 08 Abril, publicado no DR - I
série-A n.º 84;
- A Portaria n.º 1063/97, de 21 Outubro, publicada no DR -
I série-B n.º 244;
- O Decreto-Lei n.º 409/98, de 23 de Dezembro, publicado
no DR - I série-A n.º 295, e a Portaria n.º 1275/2002, de
19 de Setembro, publicada no DR - I série-B n.º 217;
- Decreto-Lei n.º 410/98, de 23 de Dezembro, publicado
no DR - I série-A n.º 295, rectificadopelo DR - I série-A
n.º 44, série I-A de 27-02-99, que aprovou o regulamento de
segurança contra incêndios em edifícios do tipo
Administrativo, e respectiva Portaria n.º 1276/2002, de 19 de
Setembro, publicada no DR - I série-B n.º 217, que aprovou
as normas de segurança contra incêndio a observar na
exploração dos estabelecimentosde tipo Administrativo.
- Decreto-Lei n.º 414/98, de 31 de Dezembro, publicado
no DR - I série-A n.º 301, rectificado pelo DR n.º 44/99,
Série I-A de 27 de Fevereiro, que aprovou o regulamento
de segurança contra incêndio em edifícios Escolares, e
respectiva Portaria n.º 1444/2002, de 07 de Novembro,
publicada no DR - I Série-B n.º 257, que aprovou as
normas de segurança contra incêndio a observar na
exploração dos estabelecimentosEscolares.
- Decreto-Lei n.º 368/99, de 18 Setembro, publicado no DR
- I Série-A n.º 219, que aprovou a protecção contra
incêndio em Estabelecimentos Comerciais com área igual
ou superior a 300m 2 ou de substâncias perigosas
independentemente da área, e respectiva Portaria n.º
1299/2001, de 21 de Novembro, publicada no DR - I
Série-B n.º 5270, que aprovou as medidas de segurança
contra incêndio a observar em Estabelecimentos
Comerciais ou Prestação de Serviços com área inferior a
300 m2.
- As disposições relativas à segurança contra incêndio
constantes do Decreto Regulamentar n.º 34/95, de 16 de
Dezembro, publicado no DR - I série-B n.º 289, que
aprovou o regulamento das condições técnicas e de
segurança dos Recintos de Espectáculos e de
Divertimentos Públicos, e do Decreto-Lei n.º 309/2002,
de 16 de Dezembro, publicado no DR - I Série A n.º 290,
que aprovou a revisão do regime geral aplicável aos
Recintos de Espectáculos e de Divertimentos Públicos da
competênciadas autarquias locais.
– As disposições relativas à segurança contra incêndio
constantes do Decreto Regulamentar n.º 10/2001, de 7
de Junho, publicado no DR – I série-B n.º 132, que
aprovou o regulamento das condições técnicas e de
segurança dos Estádios, e do Decreto-Lei n.º 317/97, de
25 de Novembro, publicado no DR - I série-A n.º 273, que
aprovou o regime de instalação e funcionamento das
164

ARTIGO TÉCNICO
InstalaçõesDesportivas de uso público.
- As disposições relativas à segurança contra incêndio
constantes do Decreto Regulamentar n.º 5/97, de 13 de
Março, publicado no DR – I série-B n.º 75, que aprovou o
regulamento das condições técnicas e de segurança dos
Recintoscom Diversões Aquáticas.
4. Conclusão
A necessidade de constante actualização de conhecimentos,
imposta quer pela evolução técnica, tecnológica e
concepcional das instalações, quer pela evolução
regulamentar nos diversos domínios de projecto é um
desafio para os diversos agentes interveniente na área da
segurançade pessoas e bens.
A actual existência de um conjunto significativo de
Regulamentos de Segurança, Normas de Segurança e
Medidas de Segurança Contra Incêndio, traduz-se na
dispersão da regulamentação por um número excessivo de
diplomas, o que a torna volumosa e de interpretação
problemática e mesmo, em alguns casos, parcialmente
incoerentee repetitiva.
A futura publicação do Regulamento Geral de Segurança
Contra Incêndio em Edifícios e consequente revogação dos
diversos diplomas actualmente em vigor, vêm realizar um
novo enquadramento regulamentar de segurança contra
incêndio, mais coerente e completo, e abrangendo a
totalidadede edifícios existentes.
No presente artigo pretendeu-se sistematizar a actual
legislação de segurança contra incêndio em edifícios, assim
como apresentar o futuro Regulamento de Segurança Contra
Incêndio em Edifícios, de forma a permitir antecipar o
conhecimento do diploma por parte dos diversos agentes
intervenientes na temática da protecção de pessoas,
instalaçõese bens.
165

166
ARTIGO TÉCNICO

ARTIGO TÉCNICO
António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
Segurança em Edifícios
Sistemas de Circuito Fechado de Televisão
1. Enquadramento
Para que os ocupantes e operadores possam usufruir na
plenitude dos edifícios, estes devem satisfazer requisitos
arquitectónicos, funcionais, ecológicos, económicos e de
segurança.
O fim e a utilização a que se destina cada edifício
determinam a selecção, instalação e implementação de
diferentes medidas de protecção e segurança, de forma a
assegurar e controlar os aspectos de segurança das diversas
valênciasdas instalações,equipamentos e ocupantes.
Independentemente do risco ou complexidade de cada
instalação, deverão ser estudados, desenvolvidos e
implementados sistemas de protecção e segurança, capazes
de garantir o conforto e a segurança dos ocupantes e a
protecçãode bens.
2. A Videovigilância como Valência de Segurança em
Edifícios
É cada vez mais frequente o recurso à videovigilância através
de sistemas de circuitos fechados de televisão (Closed Circuit
Television – CCTV), quer como elementos isolados de
vigilância, quer como elementos de complemento dos
sistemas de segurança, em geral, e, em particular, dos
sistemas de detecção automática de intrusão e controlo de
acessos.
Embora existam dispositivos pertencentes ao CCTV que
podem realizar a detecção automática de intrusão, os
sistemas de CCTV não são, habitualmente, designados de
sistemas de segurança, mas sim, sistemas de vigilância. Não
tendo por isso, normalmente, uma missão de vigilância com
detecção automática de intrusão, mas sim a vigilância como
elemento de suporte ao controlo e à intervenção humana.
A segurança contra incêndios, nas áreas de redução e
protecção do risco, são a principal vertente da segurança em
edifícios. A segurança contra intrusão, controlo de acessos,
videovigilância e alarmes técnicos são outras vertentes
fundamentaisno garante da segurança em edifícios.
Além da visualização de imagem, em tempo real, os sistemas
de CCTV permitem a gravação e arquivo dessas mesmas
imagens, que posteriormente poderão ser consultadas, se tal
for necessário.
A instalação de sistemas de CCTV é, assim, hoje em dia, um
facto generalizado motivado, por um lado, pela necessidade
de proceder ao controlo e à protecção de pessoas e bens e,
por outro, pelo reduzido custo destes sistemas.
Fonte: www.siemens.com
167

ARTIGO TÉCNICO
3. Áreas de Intervenção dos Sistemas de Videovigilância
A utilização dos sistemas de videovigilância através de
sistemas de Circuito Fechado de Televisão encontra-se,
actualmente, generalizada a todas as áreas de actividade,
desde a comercial, industrial, serviços, recintos desportivos,
estabelecimentos de ensino, actividade portuária e
aeroportuária,vias de circulação até à área residencial.
De entre as inúmeras vantagens da utilização de sistemas de
CCTV, podemos destacar
- Aumento da segurança física das instalações;
- Aumento da segurança e do conforto dos utilizadores
das instalações;
- Facilidade no controlo dos acessos de pessoas internas e
externas às organizações;
- Facilidade no controlo de viaturas próprias e externas às
organizações;
- Supervisão de pontos de venda e atendimento a clientes;
- Controlo e gestão eficaz em processos produtivos;
- Controlo mais eficaz das instalações;
- Possibilidade de acesso remoto via internet, de qualquer
ponto do mundo, em tempo real;
- Flexibilidade na utilização do sistema.
- Vigilância de veículos de transporte público (comboios,
metro, barcos, …);
- Vigilânciade zonas públicas em hotéis, casinos;
- Vigilânciade parques de estacionamento;
- Vigilânciade zonas pedonais;
- Análise facial para identificaçãode pessoas;
- Sondas médicas;
4. Arquitectura de um Sistema de Videovigilância
A arquitectura de um sistema de videovigilância pode ser
dividida em quatro grupos principais:
- Recolha de imagem
Corresponde às unidades que fazem a transformação do
sinal óptico (imagem) em sinal eléctrico, sendo constituída
pelos elementos de conversão da zona visualizada num sinal
de vídeo.
É composto essencialmente pelas câmaras, lentes, suportes
e caixas.
- Transmissão do sinal
Como utilização mais comum dos sistemas de CCTV,
podemos destacar a vídeo vigilância e segurança em:
- Estabelecimentoscomerciais;
- Bancos;
- Oficinas;
- Edifíciospúblicos;
- Portose aeroportos;
- Moradias.
Outras aplicações, mais específicas da utilização de sistemas
de CCTV são:
- Monitorizaçãode tráfego em pontes e estradas;
- Monitorizaçãode processosindustriais;
- Vigilância de áreas interditas à presença humana tais
como: fornos, zonas tóxicas, submersas, etc.
- Vigilânciade sítios sem iluminação;
Responsável pelo transporte do sinal recolhido pelo grupo
anterior, até à zona de processamento, controlo e comando
e monitorização da imagem.
A transmissão do sinal é realizada, essencialmente, por cabo
coaxial, par troçado ou cabo de fibra-óptica.
- Processamento do sinal, controlo, comando e gravação
da imagem
Constituído pelo conjunto de equipamentos responsáveis
pelo processamento, controlo e comando e gravação da
imagem, proveniente do grupo de recolha.
É composto essencialmente selectores, multiplexadores e
gravadores.
168

ARTIGO TÉCNICO
- Monitorizarão da Imagem
- Tipos de Lentes
Constituído pelos equipamentos de recepção do sinal de
vídeo, que voltam a fazer a transformação do sinal eléctrico
em sinal óptico, observável pelo olho humano e que permite
a visualização das imagens.
o
o
o
Focagem variável ou fixa;
Íris manual ou automática
Filtros IR
A monitorização da imagem é realizada em monitores
dedicadosou em monitores de computadores.
Figura 2 – Diversos tipos de lentes de um sistema de videovigilância
- Tipos de Câmaras
Figura 1 – Vista Geral de uma Sala de Segurança
o
o
o
Fixas
MiniDome
SpeedDome
5. Tecnologia dos Sistemas de Videovigilância
Podendoser a preto e branco, cor ou day/night.
- Tipo de Sistemas
o
o
Analógico
Digital
Nos sistemas digitais, destacamos o sistema IP (Internet
Protocol), que pode-se dizer, veio revolucionar os sistemas
de videovigilância, uma vez que permite novas
funcionalidades como o acesso ao sistema, através de uma
rede interna, ou à distância, via internet.
Figura 3 – Diversos tipos de câmaras de um sistema de
videovigilância
Fonte: www.siemens.com
169

ARTIGO TÉCNICO
- Suportes e caixas
- Gravador
Os suportes são os elementos de fixação das câmaras.
As caixas são os elementos de protecção e, por vezes, de
dissimulaçãodas câmaras.
É o elemento responsável pela gravação das imagens, para
posteriorvisualização.
o GravadoresAnalógicos
São a solução tradicional para a gravação do sinal de
vídeo. São aparelhos que permitem a gravação do
sinal de vídeo em fitas magnéticas, bastante
semelhantesaos aparelhos domésticos.
Com o surgimento dos sistemas digitais este tipo de
solução de gravação da imagem está a cair em
desuso .
Figura 4 – Suportes e caixas
- Monitores
Figura 6 – Gravador analógico
Embora ainda se encontrem em utilização monitores do tipo
CRT (cathode ray tube), os monitores mais largamente
utilizados hoje em dia são do tipo TFT (Thin Film
Transmitter).
Os monitores podem ser monocromáticos ou policromáticos.
o Gravadoresdigitais
Actualmente, com o surgimento do digital e dos
sistemas IP, a gravação é realizada em discos duros
de sistemas dedicados (gravadores digitais
autónomos) ou nos discos dos computadores.
Figura 5 – Monitores CRT e TFT
Figura 7 – Gravador digital
170

ARTIGO TÉCNICO
6. Arquitectura Geral dos Sistemas de Videovigilância
De seguida apresentam-se alguns exemplos de configurações gerais de sistemas de CCTV, envolvendo as diversas tecnologias
anteriormentedescritas.
- Sistema tradicional
Câmaras
Quadri
Multiplexer
Sequenciador
Gravador
Monitor
- Sistema com Gravador Digital Simples
Câmaras
Sequenciador
Gravador
Monitor
- Sistema com Transmissão por TCP/IP
Câmaras
Sequenciador
Gravador
Monitor
ADSL
ISDN
PSTN
Ethernet
Acesso
Remoto
171

ARTIGO TÉCNICO
7. Conclusão
Os sistemas de videovigilância são cada vez mais uma importante valência na segurança dos edifícios, de forma a garantir a
segurançade pessoas instalaçõese bens.
A instalação de sistemas de Circuito Fechado de Televisão é, hoje em dia, um facto generalizado motivado, por um lado, pela
necessidadede proceder à protecção de pessoas e bens e, por outro, pela flexibilidade e baixo preço destes sistemas.
Actualmente os sistemas de Circuito Fechado de Televisão estão presentes em todas as áreas de actividade, desde o comércio,
industria, até ao sector habitacional.
Imagem adaptada de: http://www.solid-state-logic.com/broadcastsound/C100%20HD%20Range/C100_HD_gallery.asp
172

ARTIGO TÉCNICO
António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
Sistemas Automáticos de Segurança
Detecção de Monóxido de Carbono
Resumo
A segurança de pessoas e bens é um aspecto fundamental na
qualidade de vida das pessoas.
Os sistemas automáticos de segurança em geral, e os sistemas
automáticos de detecção de Monóxido de Carbono (CO) em
particular, visam assegurar a protecção das pessoas em locais cuja
qualidade atmosférica as possa por em perigo.
O Monóxido de Carbono é um gás inflamável, que se mistura
facilmente no ar ambiente, muito perigoso devido à sua elevada
toxicidade e que sendo inodoro, incolor e insípido, não permite que
os ocupantes das instalações tenham consciência de estar expostas
a uma atmosfera susceptível de lhes provocar intoxicações e, até,
mesmo a morte.
O Monóxido de Carbono, que constitui a maior parte da poluição
do ar, é resultado, essencialmente, da combustão incompleta de
combustíveis fósseis.
O Monóxido de Carbono forma com a hemoglobina do sangue, um
composto mais estável do que hemoglobina e o oxigénio, podendo
levar à morte por asfixia. Concentrações abaixo de 400 ppm (parte
por milhão – medida de concentração) no ar causam dores de
cabeça e acima deste valor são potencialmente mortais.
O presente artigo aborda, em geral, a temática da detecção de
monóxido de carbono, no que se refere aos aspectos
regulamentares, técnicas e tecnológicos da mesma, que possam
servir as pessoas em geral e os projectistas e instaladores em
particular.
1. Monóxido de Carbono
O Monóxido de Carbono (CO) é formado pela combinação de
um átomo de carbono e um átomo de oxigénio.
É um gás extremamente perigoso devido à sua elevada
toxidade, que se mistura facilmente no ar ambiente, e que
sendo inodoro, incolor e insípido, não permite que os
ocupantes das instalações tenham consciência de estar
expostas a uma atmosfera susceptível de lhes provocar
intoxicaçõese, até, mesmo a morte.
O Monóxido de Carbono não se vê, não se cheira, não se
ouve, mas mata.
2. Principais Fontes de Monóxido de Carbono
O Monóxido de Carbono (CO), que constitui a maior parte da
poluição do ar, é resultado, essencialmente, da combustão
incompletade combustíveis fósseis.
Os incêndios florestais e o tráfego rodoviário são os
principais exemplos de fontes de poluição por Monóxido de
Carbono, podendo ser, também, formado por oxidação de
poluentesorgânicos, tais como o metano.
No sector residencial, muitos aparelhos usados no dia-a-dia
funcionam com base em combustíveis – sólidos (lenhas,
carvão), líquidos (petróleo, gasóleo) ou gasosos (gás natural,
propano, butano ou GPL), cuja queima pode, também, ser
fonte de CO, nomeadamente:
- Caldeiras(a lenha, carvão, gás e gasóleo)
- Salamandras (a lenha ou carvão)
- Esquentadores(a gás)
- Aquecedoresportáteis (a GPL, ou a petróleo)
- Fogões (a lenha, carvão e gás)
- Braseiras(a carvão)
As condutas e chaminés obstruídas ou mal dimensionadas,
provocando uma deficiente saída dos produtos da
combustão, podem igualmente, motivar o aumento da
concentraçãode monóxido carbono.
As garagens e aparcamentos de veículos automóveis
cobertos são, igualmente, locais com elevado potencial
produção e concentração de Monóxido de Carbono e, por
conseguinte, de perigo potencial para as pessoas que os
utilizam.
173

ARTIGO TÉCNICO
3. Efeitos do Monóxido de Carbono na Saúde
O Monóxido de Carbono (CO) penetra no organismo através
da respiração e entra nos pulmões e no sangue,
combinando-se com a hemoglobina, diminuindo a
capacidade de transporte de oxigénio dos pulmões até aos
tecidos.
A exposição a este poluente traduz-se em dificuldades
respiratórias e asfixia, principalmente para os indivíduos com
problemas cardiovasculares. Para além disso este poluente
provoca também a diminuição da percepção visual, destreza
manual e capacidade de trabalho.
Existem dois tipos de intoxicaçãopor monóxido de carbono:
- A intoxicação crónica, cujos sintomas são dores de
cabeça, náuseas, vómitos e cansaço, a qual se poderá
desenvolver de forma lenta e afecta pessoas
habitualmente expostas às concentrações elevadas de
CO;
- A intoxicação aguda, que provoca vertigens, fraqueza
muscular, distúrbios visuais, taquicardia, perturbações
de comportamento, desmaios e, no limite, o coma e
mesmo a morte.
No que se refere ao sector residencial, a análise dos
acidentes resultantes de intoxicações com CO, efectuadas
com base nos dados do sistema EHLASS / Sistema Europeu
de Vigilância de Acidentes Domésticos e de Lazer, entre os
anos de 1987 e 1999 mostra que a maioria dos
acidentes/intoxicações por gás ou Monóxido de Carbono
ocorrem no Outono/Inverno e têm a sua origem em
equipamentos para aquecimento (por exemplo salamandras
e caldeiras) que, normalmente por esquecimento, são
deixadas acesas durante a noite.
A perigosidade destes acidentes reflecte-se no elevado
número de hospitalizações e óbitos registados anualmente,
com origem no Monóxido de Carbono (9% dos acidentes
ocorridos por intoxicação / envenenamento). A taxa de
letalidade (relação entre o numero de óbitos e o número de
vítimas) também é elevada: 5%.
174
Os grupos mais susceptíveis aos efeitos do CO são as
crianças, as pessoas idosas e as pessoas com doenças
cardíacas, respiratórias ou anemia. Os trabalhadores de
garagens e polícias de trânsito estão muito expostos à
presença deste gás, pois os automóveis libertam para a
atmosfera elevadas quantidades de monóxido de carbono.
As nossas casas podem, igualmente, ter problemas de
acumulação de CO, sendo que em Portugal entre os anos de
1995 e 2003, o número de mortes ocorridas por efeito tóxico
de monóxido de carbono foi de 268, o que corresponde a
quase 30 mortes por ano.
4. Protecção Geral Contra a Intoxicação por Monóxido de
Carbono
Caso se verifique uma intoxicação por inalação de Monóxido
de Carbono, deverão de imediato ser tomadas algumas
medidas para protecção da vítima, nomeadamente:
- Arejar o local;
- Desligar os aparelhos que possam estar na origem do
acidente;
- Evacuar a vítima para fora da atmosfera tóxica, o mais
rapidamente possível, e colocá¬-la em repouso,
preferencialmente,deitada;
- Chamar os serviços médicos de emergência
Contudo, dever-se-á sempre tomar medidas que permitam
prevenir a ocorrência deste tipo de acidentes que poderão
passar por:
- Garantir que os aparelhos de queima são instalados de
acordo com as normas e especificações técnicos em vigor
e por entidades reconhecidas;
- Proceder à manutenção regular dos aparelhos que
utilizem combustíveis fósseis, recorrendo aos serviços de
entidadesreconhecidas;
- Providenciar, periodicamente, inspecções às instalações
de gás, realizadas por entidades devidamente
reconhecidaspara o efeito.
- Proceder à limpeza regular dos queimadores dos fogões
a gás, caso estes apresentarem sinais de estarem
obstruídos, no caso da mistura ar-gás não se efectuar nas
melhores condições, originando maior produção de CO;

ARTIGO TÉCNICO
- Não manter em funcionamento o motor do automóvel
dentro de uma garagem fechada, uma vez que a
quantidadede CO libertada pode tornar-se perigosa.
- Não adquirir aparelhos que não respeitem as normas de
segurança;
As medidas anteriormente mencionadas poderão ser
complementadas com a instalação de um Sistema de
Detecção Automática de Monóxido de Carbono, que de uma
forma autónoma e automática detecta as concentrações
perigosas de monóxido de carbono e, de acordo com essas
concentrações, promove medidas de sinalização e de
redução desses níveis de concentração, por extracção e/ou
insuflaçãode ar.
Edifícios (SCIE), no seu artigo 185.º, determina as
características dos sistemas automáticos de detecção de gás
combustível, nomeadamente no que se refere à constituição
dos mesmos.
Assim um sistema de detecção automática de Monóxido de
Carbono será constituído pelos seguintes elementos,
devidamentehomologados e compatíveis entre si:
- Unidade de controlo e sinalização;
- Detectores;
- Sinalizadoresóptico-acústicos;
- Transmissoresde dados;
- Cabos
- Canalizações
5. Detecção Automática de Monóxido de Carbono
5.1. Definição
Um sistema de detecção e alarme de Monóxido de Carbono
(CO) é uma instalação técnica com a capacidade de medir e
comparar automaticamente a concentração de Monóxido de
Carbono, e quando essas concentrações atingirem valores
acima dos valores pré-estabelecidos, sinalizar e executar
todas as acções definidas como necessárias, para garantir o
aviso e a protecção dos seres vivos.
5.2. Enquadramento Regulamentar
O enquadramento regulamentar de segurança contra
incêndio em edifícios, encontra-se definido pela Portaria n.º
1532/2008 de 29 de Dezembro aprovou e publicou o
Regulamento Técnico de Segurança contra Incêndio em
Edifícios (SCIE), conforme determinado no artigo 15ª do
Decreto-Lei n.º 220/2008 de 12 de Novembro que aprovou o
regime jurídico da segurança contra incêndios em edifícios
(SCIE) e, que, entre outros aspectos, aborda a questão da
detecçãode gases e do controlo da poluição do ar.
5.3. Constituição Geral do Sistema
O Regulamento Técnico de Segurança Contra Incêndio em
A figura 1, mostra a arquitectura geral de um sistema de
detecçãode monóxido de carbono:
Detectores
Automáticos
Outros
Imputs
Alimentação
Rede
Gestão Técnica
Centralizada
Unidade de
Controlo e
Sinalização
Figura 1 – Arquitectura Geral de um Sistema Automático de
Detecção de Monóxido de Carbono
- Unidade de Controlo e Sinalização
A Unidade de Controlo e Sinalização (Central de Detecção e
Alarme) é o “cérebro” do sistema.
Sinalizadores
Ópticos-
Acústicos
Sistemas de
Extracção/Insu
flação Ar
Outros
Outputs
Alimentação
Emergência
175

ARTIGO TÉCNICO
É um equipamento electrónico programável, capaz de
interpretar correctamente as informações vindas dos
detectores automáticos e de outros tipos de inputs, de
monitorizar o funcionamento dos diversos elementos e
respectivos circuitos, gerar sinalização e executar comandos,
em conformidade com a programação predefinida.
As Unidade de Controlo e Sinalização podem ser, em termos
funcionais,divididas em dois grupos principais:
- Sistema de Zonas;
São sistemas de pequenas dimensões em que as acções
são definidas por zona.
- Sistema Endereçável.
São sistemas de grandes dimensões em que as acções
podem ser definidas por elemento.
- Detectores
Tem como função realizar a medição dos níveis de
concentração de monóxido de carbono e de transmitir essa
informaçãoà central.
técnicas dos fabricantes dos equipamentos, de modo a
verificar quais as áreas de protecção efectivas dos mesmos.
c) Altura de Colocação
O Monóxido de carbono é um gás menos denso que o ar,
pelo que tem tendência para subir e, por conseguinte,
acumular-sena parte superior das instalações.
Gás Fórmula Volume Molar Densidade em
Relação ao Ar
Monóxido CO 22,40 0,967
Carbono
Tabela 1 – Características do Monóxido de Carbono
O Regulamento Técnico de Segurança contra Incêndio em
Edifícios (SCIE), no seu artigo 180.º determina que os
detectores do sistema automático de monóxido de carbono
devem ser instaladosa uma altura de 1,5 m do pavimento.
d) Sinalizadores Óptico-Acústicos
a) Tecnologias
As tecnologias detecção, varia de fabricantes pata fabricante
de equipamento, mas, de um modo geral, as mais utilizadas
são as seguintes:
- Electroquímicos;
- Pelistor;
- Catalitico
- Semicondutor.
b) Área de Protecção
O Regulamento Técnico de Segurança contra Incêndio em
Edifícios (SCIE), no seu artigo 180.º, determina que os
detectores do sistema automático de monóxido de carbono
devem ser distribuídos uniformemente de modo a cobrir
áreas inferiores a 400 m² por cada detector.
Dever-se-á, no entanto, ter em atenção as especificações
O Regulamento Técnico de Segurança contra Incêndio em
Edifícios (SCIE), no seu artigo 180.º determina quando for
atingida a concentração de 200 ppm de monóxido de
carbono, as pessoas devem ser avisadas através de um
alarme óptico e acústico colocado junto às entradas do
espaço em questão, por cima das portas de acesso e no
interior nos nós de circulação.
A referida sinalização é realizada através de sinalizadores
óptico-acústicos, normalmente construídos em caixa
metálica, que possuirão no visor frontal a inscrição
«Atmosfera Saturada-CO», a qual será iluminada em caso de
alarme e possuirão também, um avisador acústico
incorporado, com som intermitente.
e) Canalizações
Neste particular salienta-se o disposto no Artigo 77.º -
Protecção dos circuitos das instalações de segurança,
176

ARTIGO TÉCNICO
do Regulamentode Segurança Contra Incêndio em Edifícios.
.
f) Alimentaçãode Energia Eléctrica
O sistema de detecção automática de monóxido de carbono
deve, em situação normal de funcionamento, ser alimentado
pela rede eléctrica 230V/50 Hz.
O Regulamento Técnico de Segurança contra Incêndio em
Edifícios (SCIE), no seu artigo 180.º determina que o sistema
automático de detecção de monóxido de carbono deverá
dispor de uma fonte local de energia, capaz de garantir o
funcionamento do mesmo por um período não inferior a 60
minutos em caso de falha de energia da rede.
No caso particular do Monóxido de Carbono, quanto mais
rápido for detectada a sua presença, menores serão os
perigos e danos provocados por ele, podendo mesmo
poupar-sevidas.
No projecto e instalação de sistemas de segurança, em geral
e, de detecção automática de Monóxido de Carbono, em
particular, é fundamental o conhecimento profundo dos
aspectos regulamentares que enquadram a área, assim como
o conhecimento técnico e tecnológicos sobre os
equipamentos disponíveis no mercado, de modo a garantir
que os equipamentos especificados são os mais indicados,
quer em termos características e qualidade, quer em termos
económicos.
g) Simbologia de Projecto
A simbologia a utilizar no projecto de Sistemas de Detecção
Automáticade Monóxido de Carbono é a seguinte:
Central de Detecção de Monóxido
de Carbono
Sinalizador de Atmosfera Perigosa
(CO)
Detector de Monóxido de Carbono
Cada vez mais, existem parques de estacionamento cobertos
e os espaços para actividades de lazer e de compras são,
também, dotados de parques de estacionamento cobertos,
potenciando o perigo de concentrações de CO perigosos
para as pessoas.
A existência de equipamentos de detecção automática da
presença de gases tóxicos confere às pessoas uma maior
confiança nos espaços de utilização e, consequentemente,
uma maior qualidade de vida.
Devendo, em cada peça desenhada, constar da legenda os
símbolos utilizadosnessa peça.
6. Considerações Finais
Este artigo visou abordar aspectos regulamentares, técnicos,
tecnológicos e conceptuais, ao nível do projecto e da
instalação de Sistemas Automáticos de Detecção de
Monóxido de Carbono.
Uma segura, fiável e rápida detecção de presença de gases
tóxicos, que possam colocar em perigo a vida de pessoas e
animais, é um componente crucial de um conceito geral de
sistemasde segurança e protecção.
A qualidade de vida e a protecção das pessoas constituem,
cada vez mais, um processo concomitante das sociedades
modernas, para isso contribuindo em geral os sistemas
automáticos de segurança e, em particular, os sistemas
automáticosde detecção de Monóxido de Carbono.
Fontes de Informação Relevantes
[1] Decreto-Lei n.º 220/2008 de 12 de Novembro, regime
jurídico da segurança contra incêndios em edifícios.
[2] Portaria n.º 1532/2008 de 29 de Dezembro, Regulamento
Técnicode Segurança contra Incêndio em Edifícios.
[3] www.dgge.pt
[4] www.fichet.pt
[5] Fire ProtectionHandbook, NFPA
[6] www.nfpa.org
177

DIVULGAÇÃO
LABORATÓRIO DE SISTEMAS DE ENERGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA
INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DO PORTO
O Laboratório de Sistemas de Energia (LSE) é uma instalação de apoio ao ensino e aos trabalhos de investigação e
desenvolvimento no âmbito do curso de Engenharia Electrotécnica do Departamento de Engenharia Electrotécnica do Instituto
Superior de Engenharia do Porto.
Esta infra-estrutura é utilizada por uma equipa constituída por docentes, técnicos e alunos da área dos Sistemas Eléctricos de
Energia, que dispõem de equipamento técnico e laboratorial que proporciona a simulação dos diversos efeitos eléctricos e
electrónicos,o que constitui uma contribuição decisiva para a tão necessária preparação prática dos estudantes.
O LSE é constituído por equipamento que incorpora inovação tecnológica e funcionalidades avançadas, incluindo analisadores
de energia, kits de células de combustível e painéis fotovoltaicos, bancadas experimentais, simuladores de defeitos e outros
equipamentosde monitorizaçãode energia em redes eléctricas.
TRABALHOS REALIZADOS NO LABORATÓRIO DE SISTEMAS DE ENERGIA
Doutora Teresa Alexandra Nogueira
Directora Laboratório Sistemas Energia
• Medição da resistênciade Terra
• Simulação da Compensação do Factor de Potência num Sistema de
Energia
• Simulação no Simulink de um Sistema Trifásicocom Cargas RL e RC
• Manobras de Ligação de Alternadores num SEE sem Interrupção de
Serviço
• Pilha de combustível
• Utilização de Contactores no arranque Estrela-Triângulo e Inversão do
seu sentido marcha
• Simulação computacional da colocação em serviço de uma linha de
transporteque alimenta uma carga indutiva
• Observação das componentes harmónicas da onda de corrente
• Verificaçãoexperimental e computacional do efeito Ferranti
• Ensaio de uma linha de transporte: Curto-circuito simétrico trifásico e
Curto-circuitoassimétrico:bifásico e monofásico
• Simulação da geração de energia eléctrica em rede isolada
• Simulação em MatLab-Simulink de Fenómenos Transitórios em
CircuitosEléctricos
|178

ARTIGO TÉCNICO
António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
SISTEMAS DE CONTROLO DE ACESSO
RESUMO
A segurança, o conforto, a funcionalidade e a fiabilidade dos
sistemas que integram as instalações são aspectos
fundamentaisna qualidadede vida das pessoas.
Os sistemas de controlo de acessos são, cada vez mais, um
elemento facilitador da gestão dos espaços essenciais à
dinâmica funcional das instalações e um meio imprescindível
de controlo da actividadenas organizações.
O presente artigo aborda a temática do controlo de acessos,
no que se refere, essencialmente, aos aspectos técnicos e
tecnológicosdos mesmos.
1 INTRODUÇÃO
Os sistemas de controlo de acesso visam a permissão de
acesso, em função de parâmetros pré-ajustados, tais como,
locais de acessos, horários de acesso,....
A sua base de funcionamento é a permissão de acesso
apenas a utilizadoresautorizados.
O sistema de controlo de acessos pode ser interligado a
sistemas de gestão técnica centralizada, sistemas
automáticos de detecção de intrusão e sistemas de vídeo
vigilância, integrando e complementando o funcionamento
destessistemas.
3 PRINCIPAIS VANTAGENS
As principais vantagens de um sistema de controlo de
acessossão:
- Segurança
- Fiabilidade
- Conforto
- Flexibilidade
- Integração
4 CONSTITUIÇÃO GERAL DO SISTEMA
A figura 1, mostra a arquitectura geral de um sistema de
controlo de acessos:
Gestão Técnica
Centralizada
Imagem adaptada de: www.boydelectronics.co.uk
Software de
Gestão
2 FUNÇÕES PRINCIPAIS
As funções principais de um sistema de controlo de acessos
são:
- Definiçãode áreas de acesso;
- Definiçãode direitos de acesso por área;
- Definiçãode horários de acesso;
- Definiçãode percursos de acesso;
- Seguimento e localização;
- Registoautomático de entradas e saídas;
- Alarme em caso de entrada forçada em zonas com
acesso condicionado.
Leitores
Sensores
Automáticos
Botões
Manuais
Contactos
Outros
Inputs
Alimentação
da Rede
Unidade de
Controlo
Trincos
Eléctricos
Sinalização
Outros
Outputs
Alimentação
de Socorro
Figura 1 – Constituição geral de sistema de controlo de acessos
179

ARTIGO TÉCNICO
4.1 UNIDADE DE CONTROLO
4.3 CONTACTOS
A Unidade de Controlo é o “cérebro” do sistema. É neste
equipamento que são ligados todos os periféricos (leitores,
sensores, botões, trincos eléctricos,…) e a partir do qual
sairá, ou não, uma ordem de abertura, dependendo das
definições de acessos e da validade dos dados recebidos
pelos elementos periféricos.
São os elementos de informação do estado do sistema.
Podem ser de dois tipos:
- Magnéticos;
- Mecânicos.
4.4 BOTÕES MANUAIS
Os sistemas de controlo de acessos dividem-se em dois
grupos principais:
- Sistemas em Rede;
- Sistemas Stand Alone.
4.2 LEITORES
São utilizados normalmente como elementos de saída,
quando não se justifique a utilização de leitores nos dois
lados das portas.
Estes botões quando pressionados, actuam um contacto que
vai gerar o pedido de abertura à central de controlo de
acessos.
São o meio de interacção do utilizador com o sistema.
Podem ser de diversos tipos:
- Teclado;
- Banda Magnética;
- Proximidade;
- Códigos de barras;
- Ópticos;
- Biométricos(leitura da íris, impressão digital)
Podem ainda combinar duas ou mais das tecnologias acima
referidas.
4.5 CARTÕES
São utilizados em alguns dos sistemas anteriormente
referidos. Para esses sistemas, os cartões são as chaves do
sistema.
Imagem: www.engineeringnews.co.za
Imagem adaptada de: www.siemens.com
180

ARTIGO TÉCNICO
4.6 TRINCOS ELÉCTRICOS
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
São as fechaduras do sistema. Permitem, para utilizadores
autorizados,a abertura das portas e o acesso aos espaços.
Este artigo visou abordar aspectos técnicos, tecnológicos e
conceptuais,dos sistemas de controlo de acessos.
4.7 ALIMENTAÇÃO DO SISTEMA
A alimentação de energia eléctrica do sistema em condições
normais de funcionamento deverá ser realizada através da
rede de energia eléctrica devendo para o efeito ser prevista
uma alimentação vinda do Quadro Eléctricoda instalação.
O sistema deverá ainda ter uma alimentação própria de
socorro que garanta o seu funcionamento em caso de falha
da alimentação normal da rede.
Os sistemas de controlo de acesso são sistemas
tecnologicamente maduros e que cada vez mais são uma
realidade nas instalações, potenciando uma mais eficaz
gestão dos espaços e dos utentes desses mesmos espaços,
de uma forma segura, simples, fiável e económica.
Em instalações com sistemas de controlo de acessos, a
alteração das condições de acesso de um utilizador, é
realizada de uma forma simples, rápida, cómoda e
económica, contrariamenteàs instalaçõestradicionais.
4.8 SOFTWARES DE GESTÃO
Destinam-se, essencialmente, a controlar e gerir a totalidade
do sistema de controlo de acessos a partir de um ou
diversos postos.
Através de interfaces gráficas, o utilizador, gere de uma
forma simples e intuitiva a totalidade do(s) sistema(s).
Para além da gestão e supervisão de funcionamento dos
sistemas que recebe, permitem a geração de relatórios com
os eventos recebidos pelo sistema, tornando-se numa
ferramenta muito útil para gestores e responsáveis de
empresas e entidades.
4.9 GESTÃO TÉCNICA CENTRALIZADA
A Gestão Centralizada consiste na integração dos diversos
sistemas existentes numa instalação para que o seu
comando, controlo e operação possam ser realizados de uma
forma centralizadanum sistema de gestão.
A gestão centralizada normalmente só é utilizada em
instalações grandes e complexas, de forma a facilitar o
comando, controlo e operação dos diversos sistemas.
Imagem adaptada de: www.siemens.com (Jin Mao Tower )
181

CURIOSIDADE
Imagem adaptada de: www.siemens.com (Jin Mao Tower )
182

ARTIGO TÉCNICO
António Augusto Araújo Gomes; Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
SEGURANÇA CONTRA INTRUSÃO
HABITAÇÃO
1 INTRODUÇÃO
O crescente aumento da criminalidade, com especial
incidência nos crimes contra a propriedade, levou a um forte
incremento na procura e instalação de Sistemas Automáticos
de Detecção de Intrusão (SADI).
A instalação de um SADI não pode ser analisada numa
perspectiva exclusivamente monetária, ignorando-se uma
série de outros aspectos, como por exemplo, o facto de,
aquando de um assalto, além do roubo e/ou vandalismo de
bens de elevado valor comercial, poder ocorrer também o
roubo e/ou vandalismo de bens de baixo valor comercial,
mas de elevado valor sentimental, além de que podem
também ocorrer danos físicos e/ou psicológicos nos
ocupantesdas instalações.
A instalação de um SADI torna-se, assim, fundamental como
elemento de garantia do bem-estar e da segurança das
pessoas, velando pela sua salvaguarda e pela salvaguarda
dos seus bens, fazendo hoje (quase), obrigatoriamente,
parte dos sistemas aplicados no sector da habitação,
serviços, comércio e indústria.
A instalação de sistemas automáticos de detecção de
intrusão tornou-se, deste modo, hoje em dia, uma
necessidade e um facto generalizado, em todos os sectores
de actividade, desde o comércio, serviços, industria até á
habitação, motivado, por um lado, pela necessidade de
proceder à protecção de pessoas e bens, mas também, pela
confiabilidadee baixo preço destes sistemas.
2 CONSTITUIÇÃO DE UM SISTEMA DE DETECÇÃO DE INTRUSÃO
É um equipamento ou conjunto de equipamentos integrados
entre si, com o intuito de vigiar determinado espaço e, que
em caso de intrusão (tentativa de entrada concretizada ou
não), accione meios sonoros (Sirene), luminosos (Flash) ou
ainda electrónicos (Comunicadores Telefónicos, ligados ou
não a Centrais de Recepção de Alarmes, etc), com vista à
dissuasãodos actores do acto.
Tipicamente, um SADI para uma moradia é constituído por
uma central de intrusão por zonas, com um número de zonas
de acordo com as dimensões e características
arquitectónicas da instalação, um ou vários painéis de
comando do sistema localizados nas entradas/saídas,
detectores automáticos normalmente passivos de
infravermelhos ou de dupla tecnologia, contactos de alarme
e meios de sinalização, regra geral uma sirene óptico
acústica auto alimentada de exterior e uma sirene acústica
de interior, bem como, um sistema de transmissão do
alarme, normalmente um comunicador telefónico.
A figura 1, mostra a arquitectura geral de um sistema de
detecçãoautomática de intrusão.
Gestão Técnica
Centralizada
Detectores
Automáticos
Contactos
Botões de
Alrme
Pedais de
Alarme
Unidade
de
Controlo
Painel de
Operação
Sinalização
Óptico/Acústica
Sinalização à
Distância
Um sistema automático de detecção de intrusão é um
sistema que automaticamente detecta e sinaliza uma
tentativade intrusão.
Outros
Inputs
Alimentação
da Rede
Outros Outputs
Alimentação de
Socorro
Figura 1 – Constituição geral de sistema um SADI
183

ARTIGO TÉCNICO
2.1 CENTRAL DE INTRUSÃO
A Central de Intrusão (CI) é o cérebro de todo o sistema. É a
este equipamento que são ligados todos os periféricos
(Detectores, Painéis de Operação, Sirenes, …) e, a partir do
qual poderá ser enviada uma ordem de acção, em função
dos dados recebidos dos periféricos.
zonas por meio de interfaces de endereçamento
conseguindo-se, assim, soluções mais funcionais e mais
fáceis de gerir. Embora este equipamento seja mais caro,
quando comparado com o equipamento dos sistemas de
zonas, a possibilidade de economia em cablagem e em mãode-obra,
aquando da realização da instalação, contribui para
uma atenuação do diferencial de custos.
2.1.1 SELECÇÃO DO TIPO DE CENTRAL
2.1.2 LOCALIZAÇÃO
A selecção do tipo de Central de Intrusão é um aspecto
fundamental para realizar uma eficaz protecção das
instalações e deverá ser realizada de acordo com o tipo de
instalaçãoque se está a projectar.
Os principais elementos a ter em conta na escolha da central
de intrusão, são: o número de zonas de base, a possibilidade
de expansão do número de zonas, o número de painéis de
operação necessários, a capacidade de registo em memória
de eventos, a possibilidade de integração com sistemas de
gestão centralizada, a fiabilidade e, obviamente, o preço
bem como a estéticado equipamento.
O tipo e a capacidade da CI deverão, assim, ser escolhidos
em função dos parâmetros anteriormente mencionados,
destacando-se de entre todos a dimensão da instalação a
proteger e o número de zonas requeridas pelo sistema.
Com efeito, para instalações de pequena/média dimensão,
são normalmente utilizadas centrais por zonas, onde cada
zona deverá corresponder a uma área protegida. Existem no
mercado variadas gamas com 4, 6, 8, 10, 12 e 16 zonas,
podendo mesmo chegar às centenas de zonas.
Para instalações de média/grande dimensão, cujos sistemas
requeridos são, normalmente, de maior dimensão e mais
complexos, sendo necessárias um número bastante elevado
de zonas e em que as distâncias dos locais a proteger à
Central de Intrusão possam ser significativas, será vantajosa
a utilização de sistemas endereçáveis. Estes sistemas
contemplam a existência e um bus onde estarão ligadas as
184
A localização da CI dependerá essencialmente do facto de
esta ter, ou não, painel de comando incorporado.
Se a CI não tiver painel de controlo incorporado, que é o caso
mais frequente, esta poderá e deverá ser instalada numa
zona técnica, em local seguro e protegido, já que depois de
realizada a sua cablagem e programação, todas as restantes
operaçõesestarão disponíveis nos painéis de controlo.
Se a CI tiver painel de comando incorporado, como é o caso
de pequenos sistemas, esta deverá ficar localizada num lugar
de fácil acesso que permita, além da sua cablagem e
programação, um acesso fácil aos futuros utilizadores do
sistema.
2.1.3 SELECÇÃO DO TIPO D E ZONA
Embora possam variar de fabricante para fabricante de
equipamento, de uma forma geral, são consideradas as
seguintesfuncionalidadesdas zonas de detecção:
• Zona de Intrusão
- Instantânea
Quando o sistema se encontra “activado” esta zona tem
um funcionamento instantâneo.
- Entrada/saída
- Seguimento de zonas de entrada/saída
• Zona de Pânico
• Zona de Ataque
• Zona de Incêndio
• Zona de Sabotagem
• Zona Técnica (Gás, Inundação, Humidade,
Temperatura,...)

ARTIGO TÉCNICO
A programação da funcionalidade da zona deverá ser
realizada de acordo com a finalidade da mesma.
Dependendo do tipo de equipamento, esta poderá ser
realizada através do painel de operação e/ou através de
softwarevia computador.
2.3 DETECTORES AUTOMÁTICOS
Os Detectores automáticos são os “olhos” do sistema, são
eles os elementos responsáveis pela detecção da tentativa
de intrusão e respectiva comunicação à Central de Intrusão.
2.2 PAINEL DE OPERAÇÃO
Os Painéis de Operação são os equipamentos que permitem
o acesso ao sistema, quer para programação, quer para
utilização.
O princípio de funcionamento dos detectores e a filosofia de
detecção a utilizar, vai determinar a escolha correcta dos
detectoresde intrusão.
2.3.1 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Em pequenos sistemas, os Painéis de Operação podem
encontrar-se integrados na própria Central de Intrusão,
reunindo-se desta forma a central e o painel de operação
num só equipamento. No entanto, o mais vulgar é que a
central e os painéis se encontrem separados, sendo estes
interligadose instaladosem diversos locais da instalação.
O acesso aos Painéis de Operação deve ser protegido por
códigos de segurança, que inibam as entradas indevidas no
sistema. Normalmente, existem códigos diferenciados para
“Código Mestre”, que tem acesso a todas as funções, com
excepção da programação do sistema, “Código Engenheiro”,
com acesso à programação e testes do sistema e “Códigos de
Utilizador” que usualmente tem acesso a armar e desarmar o
sistema, leitura de incidências, alarme parcial e inibição de
zonas.
Os detectores automáticos agrupam-se em dois grandes
grupos de acordo com o seu princípio de funcionamento:
• Passivos, que funcionam como receptores e que através
de um sensor, registam alterações na sua área de
cobertura. São exemplo deste tipo de detectores, os
detectores passivos de infravermelhos, detectores
acústicosde quebra de vidros e os detectoressísmicos.
• Activos, que funcionam como um transmissor e um
receptor, sendo que o transmissor envia um sinal ao
receptor, que o recebe e avalia, determinado nível de
variação em relação a um valor padrão origina o envio de
um sinal para a central. Transmissor e receptor, podem
constituir elementos separados, ou estar incluídos numa
mesma unidade. São exemplo deste tipo de detectores,
as Barreiras de infravermelhos, os detectores ultrasónicose
os detectores de micro-ondas.
Existe também a possibilidade de, em situações particulares,
permitir o aceso ao sistema através de chave, dispositivo
codificadovia rádio ou via infravermelhos.
2.3.2 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Detectores Passivos de Infravermelhos
O número de Painéis de Controlo que poderão ser utilizados
depende das característicasda CI que estiver a ser utilizada.
Sendo Os Painéis de Controlo o interface utilizador/sistema,
são uma parte importantíssima do sistema. Por isso, deverão
estar localizados em locais com acesso fácil e rápido, dentro
do(s) percurso(s) normais de entrada (entrada principal,
garagem, etc. ), de forma a que o tempo necessário para
activação e desactivação do alarme seja o mais curto
possível.
São os detectores automáticos, mais utilizados, pois
permitem realizar a protecção de uma forma eficiente em
praticamentetodas as situações.
O seu princípio de funcionamento baseia-se no facto de
todos os elementos (paredes, mobiliário, animais, corpo
humano, etc.) irradiarem energia na zona do infravermelho,
de acordo com a temperatura das suas superfícies.
185

ARTIGO TÉCNICO
Essa energia é recebida por um sensor piroeléctrico colocado
no detector, através de zonas de vigilância, criando aquando
do arme do sistema uma imagem da quantidade de
infravermelho no espaço de vigilância.
Quando alguém penetra na zona de vigilância do detector, a
temperatura medida sofre alteração, gerando-se então o
sinal de alarme.
A geração do sinal de alarme, é feita pela temperatura
medida e pela taxa de variação desta temperatura.
Estes detectores, embora sendo os mais baratos, poderão,
em certas situações particulares, não garantir o melhor
funcionamento do sistema e provocar alarmes
intempestivos, como é o caso da protecção de locais em que
possam existir fontes de calor (lareiras, radiadores) ou
janelas com a incidência directa do sol que poderão variar
bruscamentede temperatura.
A existência de falsos alarme é um factor decisivo para a
perda de confiança e descrédito no sistema, pelo que deverá
ser sempre minimizado, através da escolha certa do tipo de
detector a utilizar, em função das suas condições particulares
de implementação.
Assim, em instalações onde se possam verificar qualquer
uma das situações anteriormente descritas, recomenda-se a
utilização de detectores de dupla tecnologia (Passivos de
Infravermelhos e de Micro Ondas), que permitem minimizar
a possibilidadede falsos alarmes.
Detectores de Dupla Tecnologia (Passivos de
Infravermelhos e de Micro-Ondas)
O princípio de funcionamento do detector passivo de infravermelhos
já foi referido anteriormente. Relativamente ao
princípio de funcionamento de um ultra-sónico de
movimento, baseia-se na existência de um transmissor que
envia continuamente ondas sonoras a frequências não
audíveis para a área de detecção.
Um receptor dotado de um microfone, recebe e avalia a
frequênciadetectada.
Se algum elemento (pessoa, animal, objecto, etc.), penetrar
na área de protecção do detector, devido ao Efeito Doppler,
vai verificar-se um aumento de frequência do sinal emitido,
se o intruso se aproximar do detector e uma diminuição,
caso se esteja a afastar. O detector ao detectar a alteração
da frequência do sinal, gera a informação de alarme.
Detectores Acústicos de Quebra de Vidros
Para situações particulares, nomeadamente para protecção
periféricam, poderá ser utilizado outro tipo de detectores,
sendo os mais usuais os detectores acústicos de quebra de
vidros.
O seu princípio de funcionamento baseia-se na existência de
uma superfície em contacto com o vidro, por onde são
transmitidas a um sensor piezoeléctrico, as vibrações desse
mesmo vidro.
Aquando de uma tentativa de intrusão, quando o vidro se
parte, gera frequências entre os 0,1 MHz e 1 MHz. O sensor
do detector avalia a amplitude, frequência e duração desse
sinal, gerando o alarme, quando se ultrapassam certos
valores, pré-definidos.
A actuação de um detector de dupla tecnologia, assenta na
combinação dos dois sinais de alarme, do detector passivos
de Infravermelhos e do detector de micro-ondas, reduzindo
assim o risco dos falsos alarmes anteriormentereferidos.
Barreiras de Infra-vermelhos
São constituídas por um transmissor e um receptor. O
receptor emite para o receptor, um feixe de luz na zona do
infravermelho, modulado, para protecção contra luz
exterior.
186

ARTIGO TÉCNICO
O receptor mede a intensidade e frequência do feixe,
podendo ainda medir também a sua fase.
Ao haver interposição de um corpo entre o transmissor e o
receptor, as características do feixe são alteradas ou o feixe é
interrompido, o que gera sinalização de alarme.
- Detectoresde pressão para vitrinas
- Sistema de protecção de quadros
- Detectoresquebra-vidros
- Detectoresde vibrações
- Detectoresde metais
- Sistemas de raio X
São normalmente utilizadas para a vigilância de corredores,
passagens,paredes, janelas, portas, etc..
Existem, também, versões para utilização no exterior, para a
realização de uma protecção perimétrica, mas a sua
utilização pode originar falsos alarmes, por exemplo, devido
à presença de nevoeiro.
Cabo Electrostático Subterrâneo
É composto por um par de cabos enterrados, em cuja malha
existem pontos favoráveis ao estabelecimento de um campo
electromagnético (sinal de 40 MHz), que se estabelece ente
os dois, um o transmissor e outro o receptor.
A entrada de um intruso, provoca alteração no corpo
electromagnético,que conduz á sinalização de alarme.
É utilizado para protecção perimétrica, sendo imune aos
fenómenos atmosféricos, como por exemplo o nevoeiro e o
vento.
Outros Detectores Automáticos
Além dos detectores anteriormente descritos, ocupam um
lugar privilegiado na detecção de intrusão, existe, no
mercado uma vasta gama de detectores, nomeadamente,
para detecção em condições muito especificas, para as quais
os detectoresanteriormente descritos não são apropriados.
Dentre esses detectoresdestacamos:
- Barreirasde micro-ondas
- Detectoresultra-sónicosde movimento
- Detectoresmovimento por microondas
- Detectoressísmicos
De entre este conjunto de detectores, os normalmente, mais
utilizados são os detectores passivos de infravermelhos e os
detectores de dupla tecnologia (Passivos de Infravermelhos
e de Micro Ondas), pois permitem realizar a protecção de
uma forma eficienteem praticamentetodas as situações.
Contudo, para situações particulares poderá ser utilizado
outro tipo de detectores, sendo os mais usuais os detectores
acústicos de quebra de vidros, detectores sísmicos ou
detectoresde pressão.
Os detectores passivos de infravermelhos, embora sendo
mais baratos que os de dupla tecnologia, poderão, em certas
situações particulares, não garantir o melhor funcionamento,
como é o caso da protecção de locais em que possam existir
fontes de calor (lareiras, radiadores) ou janelas com a
incidência directa do sol que poderão variar bruscamente de
temperatura. Estas condições poderão provocar alarmes
intempestivos.
A localização e instalação dos detectores automáticos serão
outros dos aspectos a estudar cuidadosamente, na fase de
projecto, pois a sua localização será um factor determinante
no correcto funcionamento de todo o sistema.
Conforme foi referido, há que analisar potenciais fontes de
calor que poderão interferir no funcionamento do sensor,
causando falsos alarmes. Também a presença de animais e
as janelas ou vidraças são também aspectos a ter em conta.
A especificação e instalação de um detector deverá atender
aos requisitos mencionados na sua ficha técnica,
nomeadamente, no que se refere à sua área de protecção,
altura de instalaçãoe distância a outros objectos.
187

ARTIGO TÉCNICO
Normalmente os detectores são instalados a uma altura de
2,20 metros e na interligação de duas paredes do volume a
proteger.
Relativamente à sua ligação, os detectores possuem a
ligação da alimentação vinda da CI, três contactos de ligação
do relé de alarme, “Comum”, “Normalmente Aberto” e
“Normalmente Fechado” que irão mudar de estado em caso
de intrusão e comunicar esse alarme à CI e ainda um
contacto de tamper que se destina a impedir a sabotagem
do detector, quando o sistema se encontra em
funcionamento “modo dia” e por conseguinte com a
informaçãode alarme inibida na CI.
Assim, os Contactos Magnéticos e Contactos de Pressão,
além de elementos de detecção poderão, também, ter a
função acessória de detecção, como complemento à
detecção realizada pelos detectores automáticos. No caso de
entradas/saídas deverão, assim, ser utilizados os contactos
de alarme nas portas para definição da temporização da
zona de entrada/saída de forma a que os detectores
automáticos dessa zona só tenham uma temporização de
actuação se antes for actuado o contacto da porta. Este
procedimento visa garantir que se a zona de entrada/saída
não for a definida previamente (por exemplo se uma janela
for arrombada) o sistema instantaneamente dê o alarme,
minimizando os efeitos da tentativa de intrusão ou da
intrusão.
2.4 CONTACTOS DE ALARME
São, normalmente, utilizados para realizar uma protecção
localizada em portas, janelas ou objectos, como
complemento à protecção volumétrica de interior, realizada
pelos detectores automáticosde intrusão.
São baratos e não provocam falsos alarmes.
2.4.1 CONTACTOS MAGNÉTICOS
2.5 BOTÕES MANUAIS E PEDAIS DE ALARME
Os Botões e Pedais de Alarme são elementos
complementarres de protecção, de actuação manual, de
complemento à detecção realizada pelos outros elementos
de detecção, cuja actuação será realizada pelos próprios
utilizadores do sistema em caso de necessidade, por pânico
ou emergência, mesmo quando o sistema se encontra
desarmado.
São constituídos por um magnete permanente e por um
interruptor. Quando o magnete está posicionado junto ao
interruptor, este está fechado, não havendo alarme, se o
magnete se afastar, o interruptor abre, gerando alarme.
2.4.2 CONTACTOS DE VIGILÂNCIA
São constituídos por um micro-interruptor, que quando
pressionado, mantém o circuito fechado, não existindo
alarme. Se deixar de existir esta pressão, ele abre, gerando o
alarme.
Os contactos de alarme são normalmente utilizados para
realizar uma protecção localizada em portas, janelas ou
objectos e definir temporizações para actuação dos
detectoreslocalizadosnos percursos de entrada/saída.
São dispositivos que quando pressionados, actuam um
contactoque vai gerar o alarme.
São elementos acessórios de protecção, de actuação manual,
de complemento à detecção realizada pelos outros
elementos de detecção, cuja actuação será realizada pelos
próprios utilizadoresdo sistema em caso de necessidade.
2.6 OUTROS INPUTS
Além dos detectores automáticos, contactos de alarme e
botões e pedais de alarme o sistema pode receber outros
tipos de informações, caso o utilizador entenda poderem
servir de complemento aos elementos descritos.
188

ARTIGO TÉCNICO
2.6 SINALIZADORES DE ALARME
Existem, basicamente, dois tipos de sinalizadores de alarme:
os sinalizadores óptico-acústicos auto-alimentados de
exterior e os sinalizadoresacústicos de interior.
Existem em diversas formas, tamanhos e cores e a sua
finalidade é, em caso de alarme, emitirem sinais sonoros
e/ou luminosos, sinalizando assim uma situação
potencialmenteanormal.
Os sinalizadores de alarme óptico-acústicos autoalimentados
de exterior têm como função dar um alarme no
exterior das instalações para que alguém possa tomar
conhecimento do alarme e agir em conformidade com essa
mesma situação. Deverão ser instalados em locais bem
visíveis e de difícil acesso. Na maioria das instalações é
suficientea instalação de um destes dispositivos.
Para sinalização do alarme no interior da instalação deverá
ser prevista a colocação de sirenes interiores, devidamente
distribuídas, para que o alarme seja audível em todos os
locais da instalação.
- Se pretender alertar os proprietários quando estes se
encontrem ausentes
- Se pretenda a realização de um contrato de vigilância
com uma empresa de segurança
- Se pretenda a comunicação da intrusão ou da tentativa
de intrusão às forças policiais.
Assim, esta sinalização poderá ser realizada recorrendo a
meios de transmissão do alarme, dos quais destacamos:
• Comunicador telefónico
É o meio mais generalizado e económico de transmissão do
alarme à distância. Em caso de alarme a Central de Intrusão
envia um sinal ao comunicador telefónico que
posteriormente efectua uma ou várias chamadas telefónicas
para números pré-definidos para transmissão da informação
de alarme. Desta forma, se existir um alarme, o cliente será
alertado pelo próprio sistema, podendo assim tomar a
atitude que considerar mais adequada (telefonar à polícia,
alertar o vizinho, etc.).
• Sistema Transmissor/Receptor
A instalação de um alarme sonoro, pressupõe a Declaração
de Instalação de Alarme Sonoro, nos termos do DL 297/99,
de 04 de Agosto, que refere que após a instalação do sistema
de alarme sonoro, e antes da sua colocação em
funcionamento, o proprietário ou o utilizador deverá
proceder à entrega da Declaração de Instalação de Alarme
Sonoro, devendo para isso dirigir-se ao Governo Civil do
Distrito onde foi instalado o alarme e entregar a respectiva
declaração.
2.7 SINALIZAÇÃO DE ALARME À DISTÂNCIA
Tão importante como o alarme local poderá ser a
transmissãoà distânciadesse alarme.
A sinalização do alarme à distância dever-se-á utilizar nas
seguintessituações:
- A instalação se encontrar isolada
É um sistema para aviso à distância de qualquer situação de
alarme ou avaria, via par telefónico privativo. Embora exija
uma linha telefónica dedicada, pode em algumas
circunstâncias, ser mais fiável do que o comunicador
telefónico, pois não há forma de interromper o sinal sem
que tal seja detectado.
É constituído por um órgão emissor de sinal instalado junto
da Central de Intrusão e por uma unidade receptora
instaladana entidade receptora de alarmes.
O órgão receptor é alimentado pelo órgão emissor via par
telefónico privativo, o qual tem energia de socorro garantida
pela Central de Intrusão. Incorpora, ainda, uma bateria
alcalina para que, em caso de corte de linha telefónica,
sinalize óptica e acusticamente a situação. Dispõe, também,
de um botão de impulso para paragem do acústico.
189

ARTIGO TÉCNICO
De acordo com o tipo de comunicador utilizado as
necessidadesao nível do projecto serão:
- Utilizaçãoda rede fixa
Prever a existência de um comunicador e uma linha
telefónica
- Utilizaçãoda rede móvel
Prever a existência de um comunicador de GSM
- Utilizaçãode um sistema emissor/receptor
Prever a existência de uma linha dedicada e um sistema
emissor/receptor
Além dos meios de sinalização de alarme descritos, podemos
ter outros tipos meios, ou o desencadear de outro tipo de
acções, caso a instalaçãoassim o exija.
2.8 ALIMENTAÇÃO
A alimentação de energia eléctrica do sistema em condições
normais de funcionamento deverá ser realizada através da
rede de energia eléctrica devendo para o efeito ser prevista
uma alimentação vinda do Quadro Eléctricoda instalação.
Estes sistemas de transmissão de alarme à distância são
normalmente colocados junto da central de detecção de
intrusão, em zona técnica prevista para esse efeito.
O sistema deverá ainda ter uma alimentação própria de
emergência que garanta o seu funcionamento em caso de
falha da alimentação normal da rede.
Figura 2 – Equipamento diverso de um sistema de detecção automática de intrusão
190

ARTIGO TÉCNICO
2.9 CABLAGEM
O tipo e número de condutores a utilizar para a interligação
dos diversos equipamentos anteriormente apresentados,
dependerá do tipo de equipamento que estiver a ser
utilizado e, por conseguinte, deverá ser verificado nos
manuais de instalação dos equipamentos disponibilizados
pelos fabricantesdos mesmos.
No entanto, é usual a utilizaçãodos seguintes condutores:
- Painéis de Comando
Cabos do tipo TVHV, JY(st)Y, ou equivalentes, com
condutores de secções de 0,5 ou 0,8 mm2. Como exemplos
teremos os cabos TVHV 6x2x0,5 mm2 ou JY(st)Y 3x2x0,8
mm2.
- Rede de distribuição de detectores automáticos
Cabos do tipo TVHV, JY(st)Y, ou equivalentes condutores de
secções de 0,5 ou 0,8 mm 2 . Como exemplos teremos os
cabos TVHV 3x2x0,5 mm2 ou JY(st)Y 2x2x0,8 mm 2 .
dos cabos possuam cerca de 20 cm excedentes, para
realizaçãodas respectivas ligações.
Igualmente, deverão ser previstas pontas com o
comprimento suficiente para a realização das cablagens no
interior da CI, considerando que a sua base se deve situar a
1,40 metros do solo.
Não são permitidas emendas entre condutores nos
percursos entre equipamentos e entre estes e a CI, devendo
as interligações entre aqueles equipamentos ser realizadas
unicamente a partir dos terminais existentes nas respectivas
bases para esse efeito, não devendo se usadas caixas de
derivação, mas apenas caixas de passagem, quando
necessárias.
Deverá ser prevista uma alimentação de energia eléctrica
monofásica, para a CI, realizada, normalmente, em condutor
H07V-U3G1,5mm 2 .
3 INTEGRAÇÃO DE VALÊNCIAS NO SISTEMA AUTOMÁTICO DE
DETECÇÃO DE INTRUSÃO
- Sirene auto-alimentada de exterior
Cabos do tipo TVHV, JY(st)Y, ou equivalentes, com
condutores de secções de 0,5 ou 0,8 mm 2 . Como exemplos
teremos os cabos TVHV 6x2x0,5 mm 2 ou JY(st)Y 3x2x0,8
mm 2 .
- Sirene acústica de interior
Cabos do tipo TVHV, JY(st)Y, ou equivalentes, com
condutores de secções de 0,5 ou 0,8 mm 2 . Como exemplos
teremos os cabos TVHV 3x2x0,5 mm2 ou JY(st)Y 2x2x0,8
mm 2 .
Estes circuitos deverão ser, normalmente, enfiados em tubo
VD, embebidos em paredes, tectos e pavimento, à vista em
abraçadeiras em zonas técnicas, à vista em abraçadeiras
sobre tectos falsos, se acessíveis, ou em calha técnica, de
acordo com as característicasda instalação em causa.
Nos locais de montagem dos detectores, sirenes de alarme e
painéis de comando, deverá prever-se que as extremidades
Cada vez mais os edifícios são centros integrados de
tecnologia e sistemas, que visam dar resposta aos requisitos
de segurança, de funcionalidade, fiabilidade, flexibilidade,
eficiência energética, conforto e de integração, requiridos na
sua utilização, mas nos quais a redução dos custos de
execução e exploração são cada vez mais determinantes no
sucessodos mesmos.
As moradias não fogem à regra desta evolução, tendo, cada
vez mais, uma participação activa na vida das pessoas, sendo
cada vez maiores as exigências nos domínios referidos.
Neste sentido, no que se refere à segurança, a protecção de
pessoas e bens numa moradia não se deve, nem pode,
circunscrever somente à protecção contra tentativas de
intrusão, mas também outras áreas importantes como a
detecção de incêndio, inundação, gases combustíveis e
monóxido de carbono.
191

ARTIGO TÉCNICO
A crescente utilização do gás como fonte de energia, quer
para fogões, quer para aquecimento de água e aquecimento
ambiente, implica também o crescente perigo da existência
de fugas as quais poderão trazer graves consequências quer
para os utilizadores quer para as próprias moradias, pois
uma fuga de gás pode conduzir a uma intoxicação ou a uma
explosão.
Um outro perigo, que nem sempre é encarado
conscientemente como um perigo real e presente, é o risco
de incêndio, motivado pela enorme quantidade de
substâncias combustíveis que se encontram dentro das
habitações bem como ao crescente número de
equipamentoseléctricosque equipam as mesmas.
Essa ou essas zonas da central d eintrusão, deverão ser
programadas como zonas de fogo. Desta forma, conseguirse-á
detectar e sinalizar um incêndio na sua fase inicial
facilitando, assim, o combate e extinção do mesmo,
minimizando os riscos do mesmo.
A detecção automática de presença de gás poderá ser
realizada através da colocação de um ou vários detectores
de gás que, encontrando-se interligados a uma ou várias
zonas da central de intrusão, informam esta da ocorrência de
uma fuga de gás, a qual realizará a sinalização do alarme.
Adicionalmente, à sinalização do alarme, poderão ser
desencadeadas acções de comando, nomeadamente o fecho
de uma electroválvula de corte de gás.
A possibilidade de ocorrência de inundações devido ao
rebentamento de canos de água ou ao mau funcionamento
de equipamentos como máquinas de lavar, máquinas de
secar ou ainda pelo esquecimento de uma simples torneira
aberta, constitui também uma situação de risco.
Este tipo de situações de risco está sempre presente no
nosso dia-a-dia e, não havendo possibilidade de as excluir,
podemos com a adopção de sistemas adequados criar
condições para que, caso se verifiquem, sejam detectadas e
sinalizadas o mais cedo possível de forma a que os danos
materiais e pessoais que possam vir a causar sejam
minimizados.
A detecção automática de inundação poderá ser realizada
através da colocação de detectores de inundação nos locais
com maior risco de fugas de água, como casas de banho e
cozinhas. A integração desta valência pode ser realizada
através da utilização de módulos de interface, aos quais são
ligados os detectores de inundação ou através de detectores
de inundação, autonomos, com contacto “seco” de alarme. A
informação de inundação é transmitida a uma ou várias
zonas da central de detecção de intrusão, que sinalizará o
evento. Em complemento com a sinalização da ocorrência
poderão ser, também, desencadeadas acções de comando
como por exemplo o fecho de uma electroválvula de corte
da alimentação de água.
Para que se consiga alcançar esse objectivo de forma simples
e a baixo custo poder-se-á optar pela integração no sistema
de detecção automática de intrusão das diferentes áreas de
segurançaanteriormente referidas.
A detecção automática de incêndios pode ser integrada
neste sistema mediante a utilização de um ou vários
detectores automáticos de fumos ou termovelocimétricos,
do tipo colectivo, acoplados a uma interface de incêndio, ou
através de detectores com contacto “seco” de alarme,
ligados a uma ou várias zonas da central de intrusão.
As zonas da central de intrusão previstas para a detecção de
presença de gás e inundação deverão ser programadas como
zonas “24 horas” de modo a garantir que a protecção se
encontra activa 24 horas por dia, independentemente da
protecçãode intrusão se encontrar activada ou desactivada.
Deste modo consegue-se a integração no sistema de
detecção automática de intrusão as valências de detecção de
incêndio, gás combustível, monóxido de carbono e
inundaçãode uma forma simples, fiável e económica.
192

ARTIGO TÉCNICO
4 CONCLUSÕES
Este artigo visou abordar aspectos técnicos e conceptuais, ao
nível do projecto e da instalação de Sistemas Automáticos de
Detecçãode Intrusão.
A consciencialização da necessidade de protecção de pessoas
e bens, a par da evolução tecnológica dos equipamentos,
proporcionam formas eficazes de detecção e sinalização
precoce de tentativas de intrusão e, consequentemente, a
protecçãodos bens materiais das populações.
A escolha e implementação destes sistemas são, hoje em
dia, um elemento dissuasor e inibidor da criminalidade
contra pessoas e bens.
Actualmente, existe uma panóplia de sistemas e
equipamentos em que a sua correcta utilização e instalação
requer, à priori, uma colaboração estreita com técnicos
devidamente credenciados, nomeadamente Engenheiros
Electrotécnicose empresas especializadasneste sector.
A escolha do melhor sistema e equipamentos requer uma
análise cuidada das pretensões do requerente, bem como
das especificidadespróprias da instalação.
Assim, cada projecto é tratado individualmente, sendo alvo
de uma análise cuidada por parte dos técnicos
especializados,podendo diferir dos demais projectos.
Embora estes sistemas representem um pequeno custo
adicional ao valor global da instalação deverá ser sempre
equacionada a sua instalação uma vez que é relativamente
diminuto quando comparado com os potenciais prejuízos
decorrentesdos actos que o sistema pretende evitar.
Salienta-se ainda que sempre que se vai projectar, construir
ou remodelar uma moradia, além da consideração no
sistema de detecção automática de intrusão, da função
detecção de intrusão, é fundamental a integração de outras
valências de segurança, como a detecção de incêndio, gases
combustíveis,monóxido de carbono e inundação.
Essa integração pode ser realizada de uma forma simples e
económica, aumentando significativamente a protecção dos
utilizadoresdas instalaçõese a salvaguarda dos seus bens.
193

DIVULGAÇÃO
LABORATÓRIO DE DE ENERGIAS RENOVÁVEIS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA
INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DO PORTO
O Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) possui desde 2008 um laboratório de energias renováveis (LABNER)
composto por um sistema híbrido de produção de energia em rede isolada. O sistema é constituído por um aerogerador de 900
W e 4 painéis fotovoltaicos de 150 Wp cada, estando o sistema fotovoltaico equipado com um sistema capaz de fazer o
seguimento solar de forma mono axial. Possui também todo o equipamento de regulação e controlo necessário ao
funcionamentode cada um dos sistemas, criando assim uma micro rede a funcionar de forma isolada.
Para além do sistema híbrido eólico/fotovoltaico, o laboratório de energias renováveis do ISEP possui uma bancada de fuel cels
onde é possível fazer experiências com esta tecnologia.
|194

ARTIGO TÉCNICO
Energias Renováveis
Após o reconhecido sucesso da publicação das anteriores seis edições da Revista Neutro à Terra esta sétima edição reúne os
artigos técnicospublicados nas diversas áreas, e, naturalmente, também na área das Energias Renováveis.
A utilização das energias renováveis foi uma das maiores apostas dos últimos anos constituindo, por isso, um sector estratégico
para a economia portuguesa.
As formas alternativas de produção de energia eléctrica dominam a actualidade sendo, cada vez mais, temas de investigação e
projecto no âmbito da Engenharia Electrotécnica. Neste âmbito, são apresentados um conjunto de artigos técnico-científicos
sobre os sistemas de conversão de energia mais relevantes, nomeadamente energia eólica, fotovoltaicae hídrica.
A legislação que regula este sector é também alvo de análise nos diversos artigos publicados.
195

ARTIGO TÉCNICO
Índice
Centrais Fotovoltaicas para a Microprodução
Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
197
Dimensionamento de Centrais Fotovoltaicas para a Microprodução
Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
204
Tipos de Tecnologias de Turbinas utilizadas nas Centrais Mini-Hídricas
Pedro Daniel S. Gomes , Pedro Gerardo M. Fernandes , Nelson Ferreira da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
209
196

ARTIGO TÉCNICO
Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
Centrais Fotovoltaicas
para a Microprodução
1. Enquadramento
Portugal, produz apenas uma pequena parte da energia que
consome, toda a restante energia consumida é importada.
Portugal apresenta uma forte dependência energética do
exterior, das maiores da UE.
Não explorando quaisquer recursos energéticos fósseis no
seu território desde 1995 (quando deixou de extrair carvão),
a sua própria produção de energia assenta exclusivamente
no aproveitamento dos recursos renováveis, como sendo a
água, o vento, a biomassa e outros em menor escala.
Esta situação tem consequências directas na nossa
economia, uma vez que o custo dos combustíveis fósseis
importados encarece a produção de bens e serviços em
território nacional. Para além disso tem também implicações
sociais, pois representa custos acrescidospara o consumidor
e reflecte-se no ambiente, devido à produção crescente de
Gasescom Efeito de Estufa (GEE).
No ano de 2008 a potência instalada em Portugal era de
14916 MW, sendo que 30,7% dessa potência é da
responsabilidade das centrais hidroeléctricas, 39,01% da
responsabilidade de centrais termoeléctricas e 30,29% é
referente a produção em regime especial (P.R.E.). De entre
os P.R.E. destacam-se os 2624 MW da responsabilidade de
produtores eólicos e apenas 50 MW instalados em sistemas
fotovoltaicos[1].
No entanto Portugal, à excepção do Chipre, tem a melhor
insolação anual de toda a Europa, com valores 70%
superiores aos verificados na Alemanha. Esta diferença leva
a que o custo da electricidade produzida em condições
idênticas seja 40% menor em Portugal. Este aspecto é uma
enorme vantagem que tem de ser capitalizada.
Fig.1 Irradiação solar (kWh/m2)
197

ARTIGO TÉCNICO
2. Produção Descentralizada
Em Portugal, a produção de energia eléctrica através de
instalações de pequena escala, utilizando fontes renováveis
de energia ou processos de conversão de elevada eficiência
energética, pode contribuir para uma alteração do panorama
energéticoportuguês, de forte dependência do exterior.
Com a entrada em vigor do Decreto-Lei nº 363/2007 de 2 de
Novembro, cujo objecto é o de estabelecer o regime jurídico
aplicável à produção de electricidade por unidades de
microprodução, a produção descentralizada, nomeadamente
a produção através de centrais fotovoltaicas, atingiu uma
grande dinâmica.
Com a produção mais próxima dos locais de consumo
energético consegue reduzir-se os custos de transporte e
distribuição, permitindo a autonomia e redundância
energética.
Com a ligação destes equipamentos de produção às redes de
baixa tensão, o paradigma do sistema energético muda.
As redes de baixa tensão passam a assumir um protagonismo
cada vez maior em termos da obtenção de uma maior
eficiênciaeconómica e energética.
A nível mundial também há a preocupação da produção
descentralizada, salientando-se a Alemanha que foi um dos
países pioneiros na utilização da energia fotovoltaica
distribuída.
Entre 1990 e 1995 promoveu um programa de instalação de
painéis fotovoltaicos ligados à rede em 1.000 telhados, vindo
a atingir a marca de 2.250 equipamentos, com potência
média de 2,6 kWp por telhado, abrangendo mais de 40
cidades. Este projecto foi um sucesso, o que deu origem a
um novo programa. O “100.000 telhados solares” foi
lançado, com o objectivo de alcançar 500 MW de geração de
energia solar [2]. No final de 2008 a Alemanha tinha mais de
5GW de potência instalada de origem fotovoltaica,
apresentandotaxas de crescimento de 1,5 GW/ano.
3. Componentes de uma Central Fotovoltaica
Como o dimensionamento de centrais de microprodução
fotovoltaicas é um assunto ainda novo mas em rápida
evolução, nomeadamente em termos de necessidade de
instalação, a formação de todos os agentes envolvidos no
processoé ainda uma lacuna.
É normal verem-se cometidos alguns erros de
dimensionamento,instalaçãoe operação dos sistemas.
Aspectos como a localização, a escolha do inversor, a escolha
do tipo de painel fotovoltaico a instalar, o estudo da
estrutura de suporte, a análise da potência à entrada (DC) e a
injectar (AC) e a simulação do sistema antes da instalação
são muitas vezes descurados pelos técnicos e projectistas,
mas que assumem uma importância extrema para que o
sistema escolhido funcione nas condições óptimas.
Fig.2 Microprodução descentralizada
198

ARTIGO TÉCNICO
a) Localização
O sistema fotovoltaico pode ser instalado em qualquer
superfíciecom boa exposição solar.
Para optimizar o rendimento do sistema fotovoltaico, este é
adaptado às características arquitectónicas do edifício,
podendo ser instalado em telhados inclinados ou planos,
integrados nas fachadas ou em campo aberto. A orientação
dos painéis também é um aspecto muito importante. Como
Portugal está situado no hemisfério Norte a orientação ideal
é voltada para sul.
direcção do Sul e a projecção da linha do sol, próximo do
intervalo compreendido entre 150° Este e 208° Oeste.
O mesmo se passa se em vez de se analisar a radiação, se
analisar a energia recebida. É facilmente perceptível pela
figura 4 que o ponto de orientação em que a energia
recebida é maior é com uma inclinação de 30° e orientada a
Sul. No entanto é possível com uma inclinação e orientação
diferentesobter a mesma energia.
A localização da instalação é muito importante para se poder
realizar um projecto mais coerente e real. Cada local tem
uma incidência do sol distinta, alterando assim a produção
de energia eléctrica.
O estudo realizado na Alemanha, no Institut für Solare
Energiesysteme (ISE), em Fraunhofer [3] consegue dar uma
perfeita noção da variação da radiação solar com o ângulo de
inclinação e a sua orientação (figura 3). De salientar que o
referido instituto trabalha no estudo de sistemas
fotovoltaicoshá mais de 20 anos.
A radiação tem o seu ponto máximo de incidência quando
orientado a Sul com uma inclinação de 30°, mas consegue-se
ter praticamente a mesma radiação com variações de ângulo
de inclinação entre aproximadamente os 17° e os 43°, bem
como um ângulo azimutal, isto é, ângulo formado entre a
Fig. 4- Variação da energia produzida.
b) Inversor
Nos sistemas conectados à rede, a corrente DC produzida
pelos painéis fotovoltaicos não pode ser ligada directamente
à rede eléctrica.
Para tal existem equipamentos, denominados por
inversores, que fazem a conversão de corrente contínua em
corrente alternada, com características similares à da rede
eléctrica, no que diz respeito à tensão, frequência, forma de
onda, distorção harmónica, etc.
Os inversores, como qualquer outro componente de um
sistema fotovoltaico, devem dissipar o mínimo de potência,
produzir uma tensão com uma taxa de distorção harmónica
baixa e em sincronismo com a rede eléctrica, quando o
sistema estiver conectadoà rede.
Fig. 3 – Variação da Radiação solar kWh/m2
199

ARTIGO TÉCNICO
No caso de inversores conectados à rede eléctrica, estes
podem ser classificados em dois tipos, os que são comutados
pela própria rede, que utilizam o sinal da mesma para se
sincronizarem e os auto-comutados, onde um circuito
electrónico no inversor controla e sincroniza o sinal ao sinal
da rede.
Um dos critérios mais importantes na escolha do inversor é o
seu rendimento. Sendo este o elemento que converte a
energia continua vinda dos painéis fotovoltaicos em energia
alternada, quanto maior for o seu rendimento menores
serão as perdas da conversão.
Algumas marcas desenvolveram inversores específicos para
serem usados em Portugal, no entanto deverá ser escolhido
um inversor com um rendimento superior a 95%, com
invólucro resistente (aconselhável IP 65) e com um bom
sistema de refrigeração.
O site www.renovaveisnahora.pt disponibiliza uma lista de
inversores que se encontram certificados em Portugal. O
produtor pode instalar um outro inversor, mas a certificação
da instalação ficará pendente até ser apresentado o
certificadode conformidade do equipamento.
Existem vários aspectos condicionantes da escolha dos
inversores, mas no caso da microgeração um dos maiores
factores que limitam a escolha dos inversores e o
rendimento do sistema são as perdas por “mismatch”. A
tensão DC máxima permitida à entrada do inversor, a
corrente máxima, o número de seguidores MPP e o número
máximo de “strings” permitidas pelo inversor, importante
para limitar a influência das perdas por mismatch, são
também dados que assumem elevada importância aquando
da selecção do inversor a aplicar na instalação.
Fig. 5- Inversor de rede
c) Painel Fotovoltaico
A escolha dos painéis fotovoltaicos a instalar deve atender a
vários factores, o primeiro deles é o custo por Wp.
Com a elevada concorrência que existe hoje em dia no
mercado, uma análise atenta aos painéis disponíveis poderá
trazer alguns ganhos nos custos de aquisição. No entanto,
factores como o rendimento e o espaço disponível para a
instalação, são também aspectos a ter em conta aquando da
escolhados painéis fotovoltaicosa instalar.
Outro aspecto importante na escolha dos painéis
fotovoltaicos, são as perdas por efeito de “mismatch”. Estas
perdas são causadas pela interligação entre as células solares
ou entre os painéis que não possuem características iguais,
ou estão sujeitas(os) a condições diferentes. Estas perdas são
um sério problema nos painéis fotovoltaicos pois, a saída
deste vai ser limitada pela célula ou células com as condições
mais desfavoráveis.
200
Fig. 6 – Efeito do sombreamento nos sistemas fotovoltaicos.

ARTIGO TÉCNICO
Este fenómeno também acontece na interligação entre
painéis, sendo a série de painéis limitada em corrente pelo
painel que tem menor valor de corrente e em tensão pelo
menor valor de tensão das “strings” ligadas em paralelo.
Um outro aspecto importante, no caso de instalação em
telhados é o peso do sistema. É preciso garantir que o peso
da estrutura, painéis e inversor não causem colapso da
estruturado edifício.
Por exemplo quando um painel de uma “string” está coberto
por sombras, o valor da corrente da série de painéis em que
este está colocado vai ser limitado pela corrente deste, logo
fica limitada a potência da série.
Desta forma a potência superior produzida pelos painéis não
atingidos pelo sombreamento tem de ser dissipada o que
leva a que existam locais nos painéis em que a dissipação de
potência provoca aquecimento que pode danificar
irreversivelmenteum painel.
Se a opção da central passar pela instalação de seguidores
solares, para movimentação mono axial ou bi axial, a
estrutura de suporte terá que ser dimensionada para
permitir a instalação dos motores necessários à realização
das deslocações. Embora haja estudos que garantam ganhos
de produção na ordem dos 25% com a instalação de sistemas
dotados de seguidores solares, questões como o aumento da
manutençãodo sistema terão que ser ponderadas.
A resistência aos ventos é também uma característica a ter
em conta no dimensionamento da estrutura de suporte.
Normalmente as estruturas são dimensionadas para suportar
ventos até 150 Km/h e por isso nenhum dos apoios da
estrutura de suporte deverá ter menos de 10 cm² de
superfície.
Fig. 7 – Sombreamento de painéis
d) Estrutura de Suporte
As estruturas de suporte são fundamentais para a instalação
de uma central fotovoltaica, exigindo algum cuidado na
escolha de entre as diversas variedades disponíveis no
mercado.
Uma análise cuidada ao local de instalação da central para
aferir se o terreno é regular ou irregular, ou no caso de ser
para instalação em telhado se ele é inclinado ou não, é
essencial para o correcto dimensionamento da estrutura de
suporte.
Fig. 8- Exemplos de estruturas de suporte
201

ARTIGO TÉCNICO
e) Potência DC Vs Potência AC
Os painéis fotovoltaicos são caracterizados pela sua potência
nominal máxima.
Com este software é possível simular o funcionamento da
central e aferir qual o melhor posicionamento dos painéis
por forma a minimizar o efeito do sombreamento e a
maximizar a energia produzida.
Essa potência, que obrigatoriamente deve constar na ficha
técnica do produto, é obtida em condições STC (Standard
Test Conditions), ou seja, com uma radiação de 1000 W/m 2 ,
25° C e AM=1,5.
Como essas condições quase nunca não se verificam em
condições reais de instalação e como existem perdas nos
equipamentos, é aceitável fazer-se um
sobredimensionamento da potência instalada por forma a se
ter disponível na saída a máxima potência permitida para a
instalação.
Em instalações reais é normal sobredimensionar-se o
número de painéis a instalar, como forma de compensar este
efeito.
No entanto, é preciso ter algum cuidado com o
sobredimensionamento por forma a não se ultrapassar a
máxima potência permitida à entrada do inversor.
f) Simulação
A simulação do sistema dimensionado e a análise dos
relatórios produzidos pelo simulador deverão assumir
importância crucial pois, é possível inferir daí informações
sobre a viabilidade técnica e económica do projecto.
Existem inúmeros simuladores disponibilizados no mercado,
uns em versão freeware, outros em que é necessária licença
de instalaçãoe utilização.
Um dos programas mais completos é o PVSyst [4].
Desenvolvido pelo Institut of Environmental Sciences da
Universidade de Genebra, este software permite o estudo,
dimensionamento, simulação e análise de dados de
projectosfotovoltaicos.
Fig.9 – Exemplo de dados obtidos do simulador
Informação sobre a energia prevista ser produzida e sobre as
perdas do sistema, são também informações muito
importantes de analisar porque são informações válidas para
o cálculo dos indicadores de viabilidade económica do
projectoem estudo.
Um outro indicador importante dado pelo software é o
Performance Ratio (PR) do sistema fotovoltaico. Este
indicador dá informação sobre a relação de energia
efectivamente produzida pelo sistema e a energia que seria
produzida por um sistema “ideal”, a trabalhar nas condições
STC. De salientar que sistemas com PR superiores a 70%
podem já ser considerados eficientes.
202

ARTIGO TÉCNICO
Normalmente este tipo de softwares disponibiliza uma base
de dados muito completa sobre as condições meteorológicas
dos diversos locais do planeta e possui informação sobre as
características dos componentes dos inúmeros fabricantes
existentesno mercado.
A qualidade e fiabilidade dos resultados obtidos pela
simulação tornam esta ferramenta indispensável no
dimensionamentodeste tipo de sistemas.
comercializadores e instaladores deste tipo de sistemas de
produção de energia.
Neste artigo foram abordados os aspectos aos quais se deve
dar atenção aquando do dimensionamento de centrais
fotovoltaicas.
Dada a necessidade de se projectar e instalar estes sistemas
com a máxima rapidez, alguns dos assuntos aqui abordados
são descurados na prática. No entanto, ficou provada a
necessidade de um estudo cuidado de todos os
componentes do sistema pois só assim se consegue obter o
máximo proveito das instalações.
5. REFERÊNCIAS
Fig. 10 - Energia produzida/ perdas mensais
4. CONCLUSÕES
Dado o recente aumento de instalações de microprodução,
nomeadamente de centrais fotovoltaicas, e a rápida
evolução que se tem verificado nesta área obrigam a uma
cada vez maior necessidade de formação dos projectistas,
[1] REN, Dados Técnicos Electricidade, Valores provisórios
2008
[2] WAED, www.localpower.org
[3] Burger, Bruno, “Auslegung und Dimensionierung von
Wechselrichtern für netzgekoppelte PV-Anlagen”, ISE,
www.ise.fraunhofer.de
[4] PVsyst,www.pvsyst.com
203

Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
ARTIGO TÉCNICO
DIMENSIONAMENTO DE CENTRAIS FOTOVOLTAICAS
PARA A MICROPRODUÇÃO
1 INTRODUÇÃO
Desde que foi publicado o Decreto-Lei nº 363/2007 de 2 de
Novembro, que tem por objecto estabelecer o regime
jurídico aplicável à produção de electricidade por intermédio
de unidades de microprodução, este tipo de instalações de
pequena potência tem aumentado muito em Portugal. Dos
diversos tipos de energia renovável previstos no referido
Decreto-Lei, tem sido a energia solar a que mais tem
motivado os utilizadores a instalarem centrais de
microprodução. A este facto não é com certeza alheia a tarifa
aplicável à energia produzida através desta fonte de energia,
à qual é aplicável 100% da tarifa de referência.
A tabela 1 apresenta as instalações e as diversas potências
de centrais de microprodução com origem em fontes
renováveis registadas e instaladas desde a saída do Decreto-
Lei.
Considerando que os painéis fotovoltaicos, por si só, já
possuem rendimentos bastante baixos, a optimização do
rendimento das instalações é um factor que assume uma
importância extrema. Para apoio dos projectistas, existem
diversos softwares de simulação que dão uma ajuda
importante sobre a viabilidade técnica e económica dos
projectos. No entanto é necessário também ter
conhecimento sobre dois factores importantes que
influenciam o rendimento dos painéis fotovoltaicos,
nomeadamentea temperatura e os sombreamentos.
Nos módulos cristalinos o efeito da temperatura faz-se sentir
com mais intensidade do que nos módulos de silício amorfo.
A temperatura tem um efeito importante sobre a tensão do
módulo, não se fazendo sentir muito sobre a corrente. Ao
haver redução do valor da tensão continuando o valor da
corrente quase inalterado, a potência do módulo diminui.
Tabela 1 - Instalações de microprodução [Fonte: www.renovaveisnahora.pt]
Dos valores apresentados na tabela anterior, mais de 90%
são referentes a centrais fotovoltaicas, por esse motivo o
elevado número de instalações justifica a importância do
correctodimensionamento das mesmas.
No número anterior da revista Neutro à Terra foi feita uma
abordagem aos equipamentos que se devem usar no
dimensionamento de uma central fotovoltaica, neste artigo
será feito um exemplo prático de aplicação da metodologia
de dimensionamento.
Como se pode ver na figura 1, a tensão baixa muito com o
aumento da temperatura. O factor de variação da tensão
com a temperatura é uma das características que deve ser
indicada na ficha de características dos painéis fotovoltaicos
e que por isso não deve ser descurada.
.
2 FACTORES QUE INFLUENCIAM O RENDIMENTO DAS CENTRAIS
Quando se pretende dimensionar uma central fotovoltaica é
necessário ter em consideração diversos factores que podem
influenciaro rendimento das instalações.
204
Figura 1 - Efeito da temperatura na curva I-V

ARTIGO TÉCNICO
O aumento da temperatura pode ser responsável também
pelo aparecimento de falhas e degradação dos módulos,
devido à dilataçãodos materiais.
Figura 4 - Módulo destruído
Figura 2 - Termografia de . um módulo fotovoltaico
Devido à constituição física dos módulos fotovoltaicos, o
sombreamento é também um problema importante. Os
módulos fotovoltaicos são constituídos por um certo número
de células em série, normalmente 60 ou 72. Como cada
célula gera um valor de corrente de cerca de 7 A e uma
tensão de 0,5 V, ao serem colocadas em série produzem-se
módulos com uma corrente igual à corrente de uma célula e
um valor de tensão resultante da soma da tensão de cada
célula. Quando uma célula está sombreada, a fonte de
corrente extingue-se e comporta-se como uma resistência
que é atravessada pela corrente produzida pelas outras
células, ficando sujeita a uma tensão inversa e provocando
aquecimento que eleva a temperatura para valores que
nalguns casos destroem a célula.
Fazendo uma simulação do efeito do sombreamento nas
curvas I-V e P-V e determinando o ponto de máxima
potência é possível ter uma ideia do efeito que
sombreamento tem nos módulos. A figura 5 mostra as
referidas curvas num painel sem sombras e a figura 6 mostra
o desempenho do mesmo painel com cerca de 60% de área
sombreada.
Figura 5 - Curva IV e P-V num módulo sem sombra
Figura 3 - Efeito da sombra nas células
Este fenómeno também acontece na interligação entre
painéis, sendo a serie de módulos limitada em corrente pelo
módulo que tem menor valor de corrente e em tensão pelo
menor valor de tensão das “strings” ligadas em paralelo.
Se os terminais do módulo estiverem ligados, a potência
produzida pelas células sem sombra é dissipada na célula
sombreada criando “hot-spots” que podem levar à
destruiçãodo módulo.
Figura 6 - Curva IV e P-V num módulo sem sombreado
205

ARTIGO TÉCNICO
3 EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO
Para se fazer um correcto dimensionamento de uma central
de microprodução fotovoltaica com ligação à rede eléctrica,
é necessário seguir uma série de etapas, enumeradas de
seguida:
1- Análise das condições de terreno e de instalação;
2- Escolha do inversor;
3- Escolha dos painéis;
4- Determinar o número de módulos e a potência dos
painéis;
5- Determinar o número de módulos por fileira;
6- Determinar o número mínimo de módulos por fileira;
7- Definir o número de fileiras em paralelo;
8- Apresentar a configuração do sistema;
A potência da central será de 3,68 kWp.
1- Análise das condições de terreno e de instalação
A visita ao local de instalação é um factor preponderante
para uma correcta instalação da central. Uma análise cuidada
do local de instalação permite verificar se poderão existir
sombreamentos aos painéis, permite definir a estrutura de
suporte mais adequada e também a configuração da central,
nomeadamente em termos de número de fileiras de painéis
e a sua orientação. Aquando da simulação do sistema, alguns
dados necessários introduzir no simulador, são obtidos pela
visita ao local, por isso é imprescindível a correcta avaliação
das condições de instalação.
2- Escolha do inversor
O inversor é o equipamento que converte a energia contínua
produzida pelos painéis, em energia alternada com
características similares à da rede eléctrica. É um
equipamento que possui, geralmente, um rendimento
elevado e que desempenha um papel fundamental em todo
o sistema.
Se o inversor não funcionar, a energia não é injectada na
rede e por isso o sistema fica isolado e sem possibilidade de
ser utilizado.
Para instalaçõesligadas à rede, é necessária a instalaçãode
um inversor de rede que esteja certificado.
No site www.renovaveisnahora.pt está disponível uma lista
com mais de 160 inversores certificados, por isso aconselhase
a utilizaçãode um desses equipamentos.
Para este exemplo vai ser usado o inversor da marca SMA,
modelo SB 3800/V, com uma potência de saída AC de
3680 W e um rendimento de 95,6%.
3- Escolha dos painéis
Existem inúmeros fabricantes de painéis fotovoltaicos
disponíveis no mercado, o que levou a um considerável
abaixamento do preço dos mesmos. No entanto o preço não
deve ser o factor principal de escolha dos painéis pois,
factores que têm a ver com a qualidade de fabricação, as
garantias de potência e a certificação dos painéis por
entidades reconhecidas são aspectos mais importantes que
o preço por Wp.
Neste caso serão usados painéis de silício monocristalino de
220 Wp ou de 230 Wp, fabricados pela empresa Goosun, que
estão certificados segundo as normas europeias e
internacionais IEC/EN 61215 e cumprem os requisitos da
classede protecção II.
Estes módulos garantem uma potência nominal mínima de
90% a 10 anos e 80% a 25 anos.
Se os módulos estiverem colocados num local com as
condições ideais é possível obter deles a sua máxima
potência, no entanto como na realidade isso não se verifica e
porque também existem perdas nos equipamentos,
nomeadamente no inversor (4,4%) e nos próprios painéis
que têm uma tolerância de ±3 %, é aconselhável instalar uma
potência superior a 3680 kW. No entanto é preciso verificar
qual a máxima potência DC suportada pelo inversor.
Consultando as características do inversor escolhido, o valor
indicado é de 4040 W.
Figura 7 - Características do inversor SMA
206

ARTIGO TÉCNICO
Este é um valor a ter em atenção pois com valores de
potênciade entrada superiores, o inversor desligar-se-á.
4- Determinar o número de módulos e a potência dos
painéis
No ponto 2 indicou-se que se iriam utilizar painéis com
220Wp ou 230Wp.
Considerando a potência máxima DC do inversor (4040 W) e
fazendo a divisão dessa potência pela potência dos painéis
conclui-se:
Tabela 2 - Cálculo do número de módulos
O limite máximo da tensão de circuito aberto do módulo é
atingidoquando a temperatura é muito baixa (- 10 ºC).
Nessa situação se o inversor sair de serviço, a tensão de
circuito aberto será demasiado elevada para se poder voltar
a ligar o sistema sem que daí advenham danos para o
inversor. Esta tensão deve ser menor do que a tensão DC
máxima admissível do inversor. Limitando o número de
módulos por fileira consegue-se obter um valor de tensão de
circuito aberto calculado pela associação em serie dos
diversos módulos, que não seja demasiado elevada.
A fórmula seguinte permite calcular a tensão de circuito
aberto para uma temperatura de -10 o C, a partir da tensão
do circuito aberto do módulo obtida nas condições de
referênciaSTC.
(1)
Como se pode verificar, o número de módulos de 230Wp é
17 que é um número que não se pode distribuir
equilibradamentepelas fileiras.
Como o inversor não permite ligação de fileiras com número
de painéis diferentes, ou seja com valor de tensão diferentes
nas fileiras, é necessário reduzir para 16 o número de painéis
de 230Wp, dado que 18 painéis de 230Wp levariam a uma
potênciaDC de entrada superior a 4040W.
Tabela 3 - Comparação entre o número de módulos
Verificando as especificações técnicas dos módulos
escolhidos para este projecto, verifica-se que a o coeficiente
térmico dado pelo fabricante (ΔU) é -0,33%/ o C e que V ca(STC)
vale 35,8 V. Aplicando a equação anterior obtém-se,
(2)
O número máximo de módulos por fileira (N Mm ) é então
obtido através da relação entre a tensão máxima admitida
pelo inversor (V Mi ) e a tensão máxima de circuito aberto (-
10 o C), obtendo-se:
(3)
Como é possível concluir a instalação de 18 módulos de
220 Wp cada é a melhor solução.
5- Determinar o número de módulos por fileira
O número de módulos fotovoltaicos a colocar em cada fileira
é limitado pela tensão DC máxima admissível para a ligação
de módulos em série e pela tensão máxima à entrada do
inversor.
O resultado obtido informa que deveremos colocar por
fileira, no máximo 10 módulos fotovoltaicosem série.
De relembrar que todos os valores necessários ao cálculo são
obtidos através das especificações técnicas dadas pelos
fabricantesdos equipamentos.
6- Determinar o número mínimo de módulos por fileira
No verão verificam-se elevados níveis de radiação e estimase
que os módulos colocados nos telhados podem estar
sujeitosa temperaturas que poderão atingir os 70 o C.
207

ARTIGO TÉCNICO
Nessas condições o sistema fotovoltaico terá uma tensão aos
seus terminais inferior àquela que se verifica nas condições
de referência STC. Se a tensão do sistema fotovoltaico descer
para valores abaixo da tensão MPP mínima do inversor (V mi ),
a eficiência global do sistema ficará condicionada, podendo
provocar a saída de serviço do inversor. Para evitar este
problema, deve-se calcular o número mínimo de módulos
ligados em série numa fileira.
Analisando as características do inversor verifica-se que V mi =
200 V e a tensão na máxima potência dos painéis, dada pelo
fabricantedos painéis, é Vmp = 28,1 V.
A configuraçãodo sistema será:
Tabela 4 - Configuração final do sistema
O esquema da configuração do sistema é apresentado na
figura seguinte.
(4)
Deste modo o número mínimo de módulos (N mm ) por fileira
é calculado pela relação entre V mi e V mp(70ºC)
(5)
7- Definir o número de fileiras em paralelo
O número de fileiras em paralelo está limitado pelo número
de entradas do inversor. No caso do inversor escolhido o
valor é 3. No entanto é necessário verificar se a corrente
máxima do sistema fotovoltaico ultrapassa o limite máximo
da corrente de entrada do inversor (20 A).
O número máximo de fileiras (N Mf ) deverá ser calculado
através da seguinte fórmula.
(6)
Figura 8 - Esquema de ligação
Apesar de estruturalmente existirem 3 fileiras elas estão
ligadas de forma a que apenas existam 2 fileiras em paralelo.
A colocação das 3 fileiras deveu-se à falta de espaço no local
de instalaçãopara colocar os 9 módulos seguidos.
8- Apresentar a configuração do sistema
Após o cálculo de todos os valores anteriormente
apresentados é necessário fazer um resumo e apresentar a
configuraçãofinal do sistema.
- Número máximo de módulos por fileira: 10
- Número mínimo de módulos por fileira: 8
- Número de fileiras em paralelo: 2
- Total de módulos: 18
208
4 CONCLUSÕES
Neste artigo foi apresentado um exemplo de
dimensionamento de uma central de microprodução
fotovoltaica para ligação à rede eléctrica. Falta ainda definir
todo o cálculo das cablagens DC e protecções que o sistema
deverá possuir, mas que não fazia parte daquilo que era
pretendido neste artigo. Podendo ser abordado esse tema
numa próxima edição da Revista Neutro à Terra.

ARTIGO TÉCNICO
Pedro Daniel S. Gomes , Pedro Gerardo M. Fernandes , Nelson Ferreira da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
TIPOS DE TECNOLOGIAS DE TURBINAS
UTILIZADAS NAS CENTRAIS MINI-HÍDRICAS
RESUMO
2 TURBINAS DE ACÇÃO OU IMPULSO
De todos os elementos que constituem uma central minihídrica
as turbinas e os geradores são os que mais dizem
respeito à engenharia electrotécnica. Este artigo pretende
apresentar os tipos de turbinas utilizadas nas centrais minihídricas.
Estas podem ser classificadas por duas tecnologias
distintas: turbinas de acção ou turbinas de reacção. As
turbinas de acção podem ser do tipo Pelton ou Banki-
Mitchell. As turbinas de reacção podem ser do tipo Francis,
Kaplanou Hélice.
1 INTRODUÇÃO
De entre os elementos constituintes de uma central minihídrica,
as turbinas são dos equipamentos que mais dizem
respeitoà área da engenharia electrotécnica.
A escolha da turbina é crucial para o bom rendimento da
central e deverá ter sempre em conta três parâmetros: a
queda, o caudal e a potência.
As turbinas podem ser divididas em turbinas de acção (ou
impulso) ou de reacção, consoante o seu princípio de
operação. Estas são máquinas primárias que têm por missão
converter a energia potencial gravítica e/ou cinética em
energia mecânica e necessitam de uma grande manutenção
periódica uma vez que sofrem um grande desgaste devido à
acção da água.
A turbina hidráulica corresponde a uma parcela muito
significativa do custo de uma central mini-hídrica pelo que se
torna essencial e se reveste de particular interesse estudar
criteriosamente qual o tipo de tecnologia de turbina a
implementar em cada solução [1].
Como turbinas de acção para aproveitamentos
hidroeléctricos de pequena escala, referem-se as turbinas
Pelton e Banki-Mitchell, as quais se adequam a uma
utilização caracterizada por quedas relativamente elevadas e
baixos caudais [2]. Nestas, a roda é actuada pela água à
pressão atmosférica.
As turbinas de acção em comparação com as de reacção
apresentam um maior número de vantagens: são mais
tolerantes a areias e outras partículas existentes na água; a
sua estrutura permite maior facilidade de fabrico e melhor
acesso em caso de manutenção; são menos sujeitas ao
fenómeno de cavitação (embora em aproveitamentos com
grandes quedas torna-se difícil evitar tal fenómeno).
Aquando a existência de um dispositivo regulador de fluxo
ou variador do número de jactos, estas possuem um
rendimento mais elevado e uniforme.
A maior desvantagem das turbinas de acção é que são, na
maioria dos casos, desadequadas para aproveitamentos de
pequena queda [4].
2.1 TURBINAS PELTON
As turbinas Pelton são turbinas de acção porque utilizam a
velocidade do fluxo da água para provocar o movimento de
rotação.
A sua constituição física consiste num rotor, em torno do
qual estão fixadas as conchas, por uma tubagem forçada de
adução contendo um ou mais injectores e por blindagens
metálicas. O jacto de água que incide nas conchas é
tangencial, motivo que leva a que estas turbinas se
denominem tangenciais. Os injectores podem ser reguláveis.
.
209

ARTIGO TÉCNICO
A figura 1 apresenta o esquema e uma fotografia de uma
turbina Pelton no seu campo de trabalho.
As vantagens deste tipo de turbinas são a facilidade com que
se pode trocar peças, a facilidade de reduzir as
sobrepressõesnas tubagens e a exigência de pouco caudal.
A potência mecânica fornecida por estas turbinas é regulada
pela actuação nas válvulas de agulha dos injectores [5].
As turbinas Pelton podem ser de eixo vertical ou horizontal e
são utilizadas em aproveitamentos hidroeléctricos
caracterizados por pequenos caudais e elevadas quedas
úteis. Nos pequenos aproveitamentos hidroeléctricos
costuma-se utilizar turbinas de eixo horizontal, porque assim
utiliza-seum gerador de eixo que tem um custo menor.
São caracterizadas por terem um baixo número de rotações,
tendo, no entanto, um rendimento até 93%.
2.2 TURBINAS BANKI-MITCHELL
Este tipo de turbina é usado principalmente na gama de
baixas potências [3].
O seu rendimento é inferior aos das turbinas de projecto
convencional, mas mantém-se elevado ao longo de uma
extensa gama de caudais. Esta característica torna-a
adequadaà operação num espectro largo de caudais.
Estas turbinas apenas apresentam veios horizontais e uma
velocidade de rotação diminuta, sendo frequente a
necessidade de utilização de multiplicadores de velocidade
entre elas e os geradores.
Em máquinas mais sofisticadas alcançam-se eficiências na
ordem dos 85 % e nas máquinas mais simples na ordem dos
60 a 75%. A sua eficiência pode ser mantida elevada em
situações de caudal parcial, até cerca de 50% do caudal [6].
Para tal é necessária ou a inclusão de um dispositivo
repartidor de caudal, que determina que partes da turbina
são usadas ou através da orientação de um direccionador de
caudal, que poderá fazer uma gestão do caudal que será
turbinado.
É possível afirmar que esta máquina se torna bastante
apelativa para aproveitamentos de pequena escala devido a
dois motivos. Apresenta um design ajustado para uma vasta
gama de quedas e potências, e são de fácil construção. Ao
poderem ser implementadas recorrendo a técnicas simples
de construção tornam-se uma solução interessante para
países em desenvolvimento.
O seu design simples torna-a barata e fácil de reparar,
especialmente no caso de o rotor ser danificado devido ao
elevado stress mecânico a que é sujeito.
.
Figura 1 – Turbina Pelton
210

ARTIGO TÉCNICO
As turbinas Banki-Mitchell possuem uma baixa eficiência
quando comparadas com outras turbinas, e a elevada perda
de queda útil, devido ao espaço entre o rotor e a água a
jusante. Estes factores devem ser tidos em conta quando se
lida com quedas baixas ou médias. No caso de altas quedas
as turbinas podem também sofrer problemas de fiabilidade,
devido ao ainda mais elevado stress mecânico a que são
sujeitas.
Representam uma alternativa interessante para quando se
possui água suficiente, necessidades de potência bem
definidas e fracos poderes de investimento, como no caso de
programas de electrificaçãorural [6].
A figura 2 apresenta o esquema de uma turbina Banki-
Mitchell.
3 TURBINAS DE REACÇÃO
Neste tipo de turbinas, a água circula entre as pás, variando
a velocidade e a pressão. Esta, por não ser constante, obriga
a variação da secção transversal aproveitando-se, assim, a
energia da água, uma parte na forma de energia cinética e o
resto na forma de energia de pressão.
Nas turbinas de reacção distinguem-sedois grandes grupos:
Turbinas radiais, do tipo Francis, que são turbinas
adequadas para operação com condições intermédias de
queda e de caudal;
Turbinas axiais, do tipo Kaplan e Hélice, que são indicadas
para funcionamentosob queda baixa e caudais elevados.
Em comparação com as turbinas de acção, as de reacção
possuem alguns elementos comuns, como a câmara de
entrada, o distribuidor, o rotor e o difusor. No entanto, o seu
fabrico é mais sofisticado devido ao facto da alta qualidade
nas lâminas. No entanto, a despesa extra é compensada pela
elevada eficiência e pelas altas velocidades de rotação
obtidas em aproveitamentos de pequenas quedas e com
máquinas relativamente compactas.
As turbinas de reacção possuem por norma uma velocidade
específica elevada, advindo daí uma vantagem, visto que
permitem o acoplamento directo ao gerador, tornando-se
desnecessáriosos sistemas reguladores de velocidade.
As turbinas de reacção estão no entanto sujeitas ao
fenómeno de cavitação, contribuindo para o decréscimo da
sua eficiência se não forem tomadas medidas resolução.
Figura 2 – Turbina Banki-Mitchell
211

ARTIGO TÉCNICO
3.1 TURBINAS FRANCIS
As turbinas Francis são turbinas de reacção porque o
escoamento na zona da roda se processa a uma pressão
inferior à pressão atmosférica.
Esta turbina caracteriza-se por ter uma roda formada por
uma coroa de aletas fixas, que constituem uma série de
canais hidráulicos que recebem a água radialmente e a
orientam para a saída do rotor numa direcção axial. Os
outros componentes desta turbina são a câmara de entrada,
o distribuidor, constituído por uma roda de aletas fixas ou
móveis, que regulam o caudal, e o tubo de saída da água.
Estas turbinas utilizam-se em quedas úteis superiores aos 20
metros, e possuem uma grande adaptabilidade a diferentes
quedas e caudais e, relativamente às Pelton, têm um
rendimento máximo mais elevado, velocidades maiores e
menores dimensões [5].
A figura 3 apresenta o esquema de uma turbina Francis.
3.2 TURBINAS KAPLAN E HÉLICE
São turbinas de reacção, adaptadas às quedas fracas e
caudaiselevados.
Figura 3 - Turbina Francis
As turbinas Kaplan são reguladas através da acção do
distribuidor e com auxílio da variação do ângulo de ataque
das pás do rotor o que lhes confere uma grande capacidade
de regulação.
As turbinas Kaplan e Hélice têm normalmente o eixo vertical,
mas podem existir turbinas deste tipo com eixo horizontal,
as quais se designam por turbinas Bolbo [5].
A figura 4 apresenta o esquema de uma turbina Kaplan.
São constituídas por uma câmara de entrada
que pode ser aberta ou fechada, por um
distribuidor e por uma roda com quatro ou
cinco pás em forma de hélice.
Quando estas pás são fixas diz-se que a
turbina é do tipo Hélice.
Se as pás são móveis o que permite variar o
ângulo de ataque por meio de um
mecanismo de orientação que é controlado
pelo regulador da turbina, diz-se que a
turbina é do tipo Kaplan.
Figura 4 - Turbina Kaplan
212

ARTIGO TÉCNICO
4 SÍNTESE GRÁFICA DE APLICAÇÃO DE CADA TURBINA
Na figura 5, apresenta-se um gráfico que resume o campo de
aplicação de cada tipo de turbina e que relaciona a altura da
queda com o caudal disponível.
No que diz respeito a turbinas de acção estas podem ser do
tipo Pelton ou Banki-Mitchell. As turbinas Pelton são
utilizadas em aproveitamentos hidroeléctricos
caracterizados por pequenos caudais e elevadas quedas
úteis.
As turbinas Banki-Mitchell
aplicam-se numa gama de
baixas potências. As turbinas de
reacção podem ser do tipo
Francis, Kaplan ou Hélice.
As turbinas Francis têm
aplicação nos aproveitamentos
hidroeléctricos com condições
intermédias de queda e caudal
e o seu rendimento é maior
quanto maior for a potência.
As turbinas Kaplan e Hélice são
turbinas aplicáveis em
condições de queda baixa e
caudal elevado.
Figura 5 - Campo de aplicação de cada tipo de turbina
Bibliografia
5 CONCLUSÕES
As turbinas são máquinas primárias que têm por missão
converter a energia (potencial gravítica e/ou cinética)
armazenada na água ou em qualquer outro fluído em
energia mecânica.
Necessitam de uma grande manutenção periódica uma vez
que sofrem um grande desgaste devido à acção da água,
deixando em alguns anos de funcionar de forma rentável.
A escolha da turbina é crucial para o bom rendimento da
central. Cada caso terá que ser estudado ao pormenor para
não se cometer erros na escolha da turbina.
As turbinas podem ser de acção ou reacção.
[1] Rui M. G. Castro, “Energias Renováveis e Produção
Descentralizada – Introdução à Energia Mini-Hídrica”, Instituto
Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa, Março 2008
[2] Teixeira da Costa, David Santos e Rui Lança, “Turbo Máquinas
Hidráulicas (Turbinas)”, Escola Superior de Tecnologia da
Universidade do Algarve, Fev. 2001
[3] Teresa Nogueira, “Estudo da Energia Mini-Hídrica – Produção
Distribuída e Mercados de Energia”, Instituto Superior de
Engenharia do Porto, 2010
[4] Aníbal Traça de Almeida, “Hidroelectricidade –
Desenvolvimento Sustentável”, Faculdade de Ciências e
Tecnologia da Universidade de Coimbra
[5] Paulo Moisés Almeida da Costa, “As Máquinas Primárias”, Escola
Superior de Tecnologia de Viseu, 1999
[6] João P. Rocha, “Metodologia de projecto de sistemas de
produção de electricidade descentralizada baseados em Energia
Hídrica”, FEUP, Julho de 2008
213

214
CURIOSIDADE

ARTIGO TÉCNICO
Eficiência Energética
Após o reconhecido sucesso da publicação das anteriores seis edições da Revista Neutro à Terra esta sétima edição reúne os
artigos técnicospublicados nas diversas áreas, e, naturalmente, também na área da EficiênciaEnergética.
A Eficiência Energética nos Edifícios, esta relacionada directamente com a Utilização Racional da Energia, visando,
essencialmente, gastar menos energia para fornecer a mesma quantidade de valor energético. Em virtude da sua especificidade
e abrangência, é-lhe dedicada aqui uma área exclusiva de conteúdos relativos ao desempenho energético dos edifícios e
inerente legislação, bem como à optimizaçãoenergética de equipamentos.
215

ARTIGO TÉCNICO
Índice
A Concepção e Projecto de Instalações Eléctricas e o Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade
do Ar Interior em Edifícios
Luís Filipe Caeiro Castanheira
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº1, Abril de 2008
217
Utilização Racional de Energia Eléctrica em Instalações Industriais. O caso da Força Motriz.
José António Beleza Carvalho
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
219
Desempenho Energético dos Edifícios e a sua Regulamentação
Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
223
Ascensores. Optimização Energética
José Jacinto Ferreira, Miguel Leichsenring Franco
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
229
Optimização Energética em Novos Ascensores
José Jacinto Ferreira, Miguel Leichsenring Franco
Schmitt - Elevadores
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
241
Extinção das Tarifas Reguladas no Sector Eléctrico
José Marílio Oliveira Cardoso
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
259
216

ARTIGO TÉCNICO
ARTIGO TÉCNICO
Luís Filipe Caeiro Castanheira
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº1, Abril de 2008
A Concepção e Projecto de Instalações Eléctricas e o Sistema Nacional
de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior em Edifícios
O novo sistema nacional de certificação energética e da
qualidade do ar interior em edifícios (SCE), que decorre da
publicação dos DL, 78 a 80, de 4 de Abril de 2006, vêm impor
um novo enquadramento regulamentar para a utilização de
energia em edifícios no território nacional. Em particular
para o caso dos grandes edifícios de serviços e para aqueles,
de serviços ou residenciais, cujos sistemas de climatização ou
de aquecimento de águas sanitárias (AQS) tenham uma
potência superior a 25kw, o rsece-energia (DL 79/2006, de 4
de Abril), impõe indicadores de consumo específico máximo
a verificar, denominados de indicadores de eficiência
energética(IEE).
concepção e projecto de instalações eléctricas, para a
relevância da sua actividade no contexto do SCE, pela sua
influência no parâmetro Qout, na selecção e
dimensionamento de equipamento não afecto à função de
climatização.
De facto, a partir de agora, as preocupações com as medidas
de eficiência energética a este nível, podem determinar num
primeiro nível uma classificação de eficiência energética
diferente, ou até o eventual não cumprimento
regulamentar, pelo que o técnico electrotécnico tem uma
responsabilidadeacrescida neste contexto.
O IEE, em função do processo em causa, pode ser calculado a
partir dos consumos efectivos de energia de um edifício, ou
através de ferramentas de simulação, sendo em ambos os
casos calculado através da expressão 1:
Expressão 1 – Indicador de Eficiência Energética
Em que:
IEE Indicadorde eficiência energética(kgep/m 2 .ano);
IEE I Indicador de eficiência energética de aquecimento
(kgep/m 2 .ano);
IEE V Indicador de eficiência energética de arrefecimento
(kgep/m 2 .ano);
Q out
Q
IEE = IEEI
+ IEEV
+
A
Consumo de energia não ligado aos processos de
aquecimentoe arrefecimento (kgep/ano);
A p Área útil de pavimento (m 2 );
Não sendo objecto deste artigo o detalhar das definições e
mecanismos de cálculo que estão por trás de cada um dos
parâmetros atrás referidos, o mesmo pretende sensibilizar
os diversos agentes que intervêm nos processos de
out
p
Uma análise de sensibilidade detalhada, em face de
situações concretas, poderá auxiliar na determinação de
quais os sectores/tecnologias electrotécnicos de maior
impacto no IEE, mas certamente que entre estes de
encontraráo sector da iluminação.
Neste contexto, da análise da figura 1, retirada do anexo XV
do Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização
de Edifícios (RSECE), e que diz respeito aos padrões de
referência para a utilização dos edifícios (que neste caso é o
de um supermercado), a utilizar nas simulações para
determinação do IEE, esta tem como único elemento da
estrutura de consumos “em aberto”, precisamente o
consumo com os sistema de iluminação, situação que
acontece em todas as tipologias de edifícios previstas no
regulamento.
Desta forma, o papel do técnico electrotécnico pode fazer
toda a diferença em termos de colocar um edifício em
situação regulamentar, por via de uma acção de concepção e
projecto que considere a utilização de tecnologia mais
eficientes ao nível da iluminação. Sem a necessidade de
intervenções mais dogmáticas e inflexíveis, como as decisões
recentemente tomadas na Austrália e no Reino Unido, de se
banirem a curto prazo as lâmpadas incandescentes, o novo
217

ARTIGO TÉCNICO
ARTIGO TÉCNICO
enquadramento legislativo para a Eficiência Energética e a
Qualidade do Ar Interior em Edifícios, comporta assim
elementos que contribuem para um projecto mais racional e
que tenha em linha de conta a sustentabilidadedas opções.
Figura 1 - Padrões de referência de utilização dos edifícios - Supermercados
218

ARTIGO TÉCNICO
José António Beleza Carvalho
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
Utilização Racional de Energia Eléctrica em Instalações Industriais
O caso da Força Motriz
A produção de energia mecânica, através da utilização de
motores eléctricos, absorve cerca de metade da energia
eléctrica consumida no nosso País, da qual apenas metade é
energia útil. Este sector é, pois, um daqueles em que é
preciso tentar fazer economias, prioritariamente. O êxito
neste domínio depende, em primeiro lugar, da melhor
adequação da potência do motor à da máquina que ele
acciona. Quando o regime de funcionamento é muito
variável para permitir este ajustamento, pode-se equipar o
motor com um conversor electrónico de variação de
velocidade. Outra possibilidade é a utilização dos motores “
de perdas reduzidas” ou de “alto rendimento”, que
permitem economias consideráveis.
Os motores mais utilizados na indústria apresentam
características de rendimento praticamente constantes
acima da meia carga. Mas o seu cosϕ continua a crescer para
além deste valor, como se pode ver na figura 1. Abaixo da
meia carga os motores consomem demasiada energia. Perto
da plena carga em regime permanente, o aquecimento
limita a sua longevidade.
Assim, os motores devem ser dimensionados de modo a
funcionarem acima de 75% da sua carga nominal, obtendose
as seguintes vantagens:
- melhor rendimento;
- factorde potência mais elevado;
- menor investimento no motor e aparelhagem de
comando e protecção.
Figura 1: Variação do rendimento e do cosϕ com a carga
(Fonte: documentos técnicos da E.D.P.)
Um método rápido para determinar o regime de carga de
um motor assíncrono, consiste na comparação da velocidade
de funcionamento (medida com um taquímetro) com a
velocidade à plena carga (indicado na chapa de
características),através da seguinte expressão:
ns
− nm
Regime de Carga (%) = × 100
n − n
em que:
n s : é a rotação síncrona do motor, e que depende do
número de pólos da máquina
n m : é a rotação medida no veio da máquina
n n : é a rotação nominal da máquina
s
n
219

ARTIGO TÉCNICO
Na tabela seguinte apresenta-se os valores típicos das
velocidades de sincronismo, para uma frequência da rede de
50 Hz.
Tabela 1 – Número de pólos e rotação síncrona para 50Hz
Por exemplo, um motor assíncrono de 4 pólos com 110kW,
apresenta uma velocidade de funcionamento de 1495 rpm,
uma velocidade de sincronismo de 1500 rpm e de plena
carga de 1480 rpm. Nesta situação, o seu regime de carga
será:
Número de Pólos 2 4 6 8 10 12
Velocidade
de sincronismo (rpm)
A carga que está acoplada terá uma potência de:
P=110 x 0,25 = 27,5 kW
3000 1500 1000 750 600 500
1500 −1495
Regime de Carga (%) =
× 100 = 25%
1500 −1480
Nestascondições, é preferível utilizar um motor de 30 kW.
Para as situações de carga variável ao longo do dia, deve-se
determinar um valor médio e dimensionar o motor em
função do mesmo, de acordo com a figura seguinte.
Figura 2: Diagrama do consumo de potência de um motor
(Fonte: documentos técnicos da E.D.P.)
Para um grande número de actividades industriais, a
utilização de motores de velocidade variável é indispensável
ao processo de fabrico. É o caso, por exemplo, do
accionamento dos laminadores, misturadores,
centrifugadores, fornos rotativos, máquinas ferramentas ou
na tracção eléctrica. O seu uso tornou-se clássico e as
soluções evoluem a par e passo com os progressos técnicos.
Existe, por outro lado, um domínio de aplicações novas onde
a adopção da velocidade variável permite obter economias
sensíveis de energia. Trata-se muito globalmente do
accionamento das máquinas rotativas receptoras (bombas,
ventiladores, sopradores e compressores). Estas máquinas
requerem, com efeito, a maior parte das vezes, uma
regulação do ponto de funcionamento em função dos
parâmetros de exploração do processo. Nestes casos, os
métodos clássicos de regulação de velocidade traduzem-se
em aumentos significativos da potência consumida em
relação à necessidade real. São, pois, soluções vorazes em
energia. A adopção de variadores electrónicos para regular a
velocidade das máquinas rotativas é, actualmente, a solução
mais eficiente, apresentandoos seguintesbenefícios:
- economia de energia
- aumento da produtividade
- melhoria da qualidade do produto
- menor desgaste mecânico
Assim, em aplicações onde sejam requeridas apenas duas ou
três velocidades, é aconselhável a utilização de motores
assíncronos de velocidades variáveis, disponíveis com
diversos tipos de características de binário/velocidade, e por
isso adaptáveis a diversos tipos de carga. Nestes sistemas, a
aplicação de variadores electrónicos de velocidade, bem
como de equipamentos mais eficientes do ponto de vista
energético, permite elevar o rendimento global dos sistemas
de 31% para 72%, com tempos de recuperação do
investimento normalmente inferiores a três anos. Por outro
lado, os variadores electrónicos de velocidade possuem
diversos tipos de protecções para o motor, que deixam assim
de ser adquiridas isoladamente e oferecem uma maior
flexibilidade de colocação, podendo facilmente ser
integradosem sistemas automáticos de gestão da produção.
Actualmente, encontra-se já disponível no mercado os
chamados motores de “perdas reduzidas”, ou de “alto
rendimento”, mais caros que os motores clássicos, mas cuja
utilização se revela rentável quando o seu tempo anual de
utilização for suficientemente longo. Os construtores
aumentaram a massa de materiais activos (cobre e ferro) de
forma a diminuir as induções, as densidades de corrente e,
assim, reduzir as perdas no cobre e no ferro. Utilizam chapas
220

ARTIGO TÉCNICO
magnéticas de perdas mais reduzidas, entalhes especiais em
certos casos e reformularam a parte mecânica, com especial
incidência sobre a ventilação, para reduzir a potência
absorvida por esta e diminuir o nível de ruído. Daí resulta,
para idêntica dimensão, um aumento de peso da ordem de
15%, e de preço da ordem de 20 a 25%. Contudo, a melhoria
do rendimento, compreendida entre 2 e 4,5%, e a do cosϕ,
permite amortizar rapidamente este aumento de preço. Para
qualquer investimento em motores eléctricos efectuado,
pelo menos, para 10 anos, os modelos de perdas reduzidas
são fortemente competitivos.
Na figura 3, apresenta-se uma análise comparativa entre os
motores convencionaise os motores de alto rendimento.
∆P : variação das perdas entre os dois motores
K : preço do kWh
t : tempo de utilização(horas)
Conclusão
A situação energética portuguesa é caracterizada por uma
forte dependência externa (importamos cerca de 90% da
energia que consumimos), pela dependência
fundamentalmente em relação a uma única forma de
energia (o petróleo), apesar dos esforços que se têm feito
nos últimos anos para alterar esta situação, por um nível de
consumo fraco em comparação ao de outros países
membros da CEE e por uma forte intensidade energética do
ProdutoInterno Bruto (PIB).
A valorização das economias de energia, em particular da
energia eléctrica, possíveis de realizar pela via da gestão e da
sua utilização racional, conduz a benefícios que se podem
repercutir, de forma global, a nível nacional e, de forma
directa e imediata, a nível do consumidor com as seguintes
vantagens:
- Aumento da eficácia do sistema energético;
Figura 3: Análise comparativa do rendimento e cosϕ
para motores convencionais e de alto rendimento, de 55kW
(Fonte: documentos técnicos da E.D.P.)
O acréscimo de custos dos motores de alto rendimento é
recuperado através da economia de energia eléctrica que
proporcionam.
O tempo de recuperação N do investimento suplementar
devido à instalação de motores de alto rendimento, pode ser
calculadoatravés da seguinte expressão:
em que:
∆Ι : diferença de custos
∆Ι
N =
∆Ρ.Κ. t
- Reduçãoda factura energética;
- Acréscimo de produtividade da empresa em quaisquer
sectoresde actividade;
- Aumento da competitividade no mercado interno e
externo ou aumento da disponibilidade de energia para
outros fins;
- Conhecimento mais profundo das instalações e do custo
energéticode cada fase, processo ou sistema.
No caso da força motriz é fundamental dimensionar
correctamente estes equipamentos, fazendo os motores
funcionar com cargas da ordem dos 70 a 80%. Por outro
lado, e sempre que necessário, deve-se utilizar dispositivos
electrónicos de variação de velocidade, que permitem um
desempenho mais eficiente dos motores em diferentes
regimes de carga. Também a utilizaçãode motores de “alto
221

ARTIGO TÉCNICO
rendimento”, que já provaram a sua competitividade, apesar
do seu custo superior, deve ser equacionada para diversos
tipos de aplicações.
Finalmente, lembrar que a regra fundamental, indispensável
a qualquer política de utilização racional de energia eléctrica
em instalações industriais, consiste no conhecimento dos
consumos por meio de medida e na detecção de forma
eficaz das principais perdas de energia que possam existir na
instalaçãoindustrial.
Fontes de Informação Relevantes
[01] “Efficient Use of Electrical Energy in Industrial Installations” – José António Beleza Carvalho, Roque Filipe Mesquita
Brandão. 4TH European Congress Economics and Management of Energy in Industry. Porto, Novembro de 2007.
[02] " Política Energética e Plano Energético Nacional" – Eng. Mira Amaral - Cadernos de Divulgação do Ministérios da
Indústriae Energia.
[03] " Economia de Energia" – Brochuras publicadas pela Direcção Geral de Geologia e Energia. Edição: Ministério da
Economia
[04] "Racionalizaçãoda força Motriz" Documento Técnico da EDP Edição:EDP.
[05] "A Gestão da Energia e o Regulamento de Gestão do Consumo de Energia" – Brochura publicada pela Direcção Geral de
Geologiae Energia. Edição: Ministério da Economia
[06] "Economiasde Energia nas UtilizaçõesIndustriais"- Documento Técnico da EDP. Edição:EDP.
[07] “Manual do Gestor de Energia” – Centro para a Conservação de Energia, Direcção Geral de Geologia e Energia. Edição:
Ministério da Economia
222

ARTIGO TÉCNICO
Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
Desempenho Energético dos Edifícios
e a sua Regulamentação
1. Directiva 2002/91/CE
Em 16 de Dezembro de 2002 foi aprovada pelo Parlamento
Europeu e pelo Conselho da União Europeia a Directiva
2002/91/CE, relativa ao desempenho energético dos
edifícios.
Na base desta directiva estiveram uma serie de
considerações que enfatizam a necessidade de se
estabelecer medidas que visem melhorar o desempenho
energéticodos edifícios.
Numa das considerações está escrito “O sector residencial e
terciário, a maior parte do qual constituído por edifícios,
absorve mais de 40% do consumo final de energia da
Comunidade e encontra-se em expansão, tendência que
deverá vir a acentuar o respectivo consumo de energia e, por
conseguinte, as correspondentes emissões de dióxido de
carbono.”. Analisando este ponto, percebe-se que era
urgente promover a melhoria do desempenho energético
dos edifícios, tendo em conta as condições climáticas
externas e as condições locais, bem como as exigênciasem
matéria de clima interior e a rentabilidade económica.
Contudo o estabelecimento das medidas nunca poderá ir
contra outros requisitos considerados essenciais relativos
aos edifícios, tais como a acessibilidade, as regras de boa
arte e a utilização prevista do edifício.
De uma forma muito resumida, a Directiva 2002/91/CE faz
um enquadramento da metodologia de cálculo, a aplicar
pelos Estados–Membros, do desempenho energético
integrado dos edifícios. No Anexo que acompanha a referida
Directiva, são descritos os pontos que a metodologia de
cálculo deve conter na análise do cálculo da eficiência, que
deve ser expresso de modo transparente, podendo incluir
um indicador de emissão de CO 2 .
A Directiva impõe que os Estados-Membros deverão
estabelecer requisitos mínimos para o desempenho
energético dos edifícios novos e dos grandes edifícios
existentes que sejam sujeitos a importantes obras de
remodelação. Foi ainda previsto que no estabelecimento dos
requisitos se possa fazer uma distinção entre, edifícios novos
e existentes e entre diferentescategorias de edifícios.
223

ARTIGO TÉCNICO
Os requisitos devem ser sujeitos a revisão e actualização
regulares. Para os novos edifícios com área superior a 1000
m2, devem ser estudadas formas alternativas de
fornecimento de energia eléctrica, baseadas em energias
renováveis ou co-geração e privilegiado o uso de sistemas
urbanos ou colectivos de aquecimentoou arrefecimento.
Estes estudos, que contemplarão aspectos de viabilidade
técnica, económica e ambiental, deverão ser tomados em
consideração antes de se iniciar a construção. Quanto aos
edifícios existentes e com área superior a 1000 m2, sempre
que sofram obras de renovação importantes deve ser
melhorado o seu desempenho energético, desde que
possível do ponto de vista técnico, económico e funcional.
Um dos objectivos que também faz parte da Directiva é o da
criação de um certificado energético do edifício, necessário
aquando da construção, venda ou arrendamento e fornecido
ao proprietário ou por este ao potencial comprador ou
arrendatário. Com este certificado deve ser possível aos
consumidores comparar e avaliar o desempenho energético
do edifício. Deve ser parte integrante do certificado um
conjunto de recomendações que visem a melhoria da
eficiência energética bem como o estudo de viabilidade
económica da sua aplicação. Estes certificados deverão ter
um prazo de validade nunca superior a 10 anos.
Por último esta Directiva impôs a necessidade de inspecção
regular de caldeiras e instalações de ar condicionado nos
edifícios e, complementarmente, avaliação da instalação de
aquecimento quando as caldeiras tenham mais de 15 anos.
Todas as caldeiras com potência nominal útil, isto é, com
potência calorífica máxima fixada e garantida pelo
construtor, de 20 a 100 kW e alimentadas por combustíveis
não renováveis, devem ser sujeitas a inspecção periódica.
Para caldeiras com potência nominal útil superior a 100 kW a
inspecção deve ser feita de 2 em 2 anos, podendo o prazo
ser aumentado para 4 anos se o combustível usado for o gás
natural. Todas as caldeiras com mais de 15 anos e com
potência nominal útil superior a 20 kW devem ser alvo de
inspecçãoque deverá analisar o rendimento da caldeira e a
adequação da sua capacidade em função dos requisitos de
aquecimento pretendidos. Os peritos devem fornecer aos
utilizadores recomendações sobre a substituição das
caldeiras por outras mais eficientes ou a adopção de outras
soluçõesalternativas.
Para os sistemas de ar condicionado com potência nominal
útil superior a 12 kW deve ser feita uma avaliação do
desempenho do sistema e a adequação da sua potência em
função dos requisitos de climatização do edifício. Os peritos
deverão também fornecer aos utilizadores recomendações
sobre possíveis melhorias ou a substituição do sistema de ar
condicionado, ou soluções alternativas. Com estas medidas
pretende-se uma redução do consumo de energia e a
limitação das emissões de dióxido de carbono pelos Estados-
Membros.
A Directiva impôs a data de 4 de Janeiro de 2006 para que os
Estados-Membros colocassem em vigor as disposições legais,
regulamentares e administrativas necessárias para dar
cumprimento à referida Directiva, devendo dar
conhecimento à Comissão desse facto. O prazo poderia ser
alargado por mais 3 anos se os Estados-Membros não
dispusessemde peritos qualificadosem número suficiente.
Por forma a cumprir o imposto pela Directiva 2002/91/CE e
também como forma de adequação da anterior
regulamentação, Portugal aprovou no conselho de ministros
de 26 de Janeiro de 2006 a nova regulamentação para o
Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade
do Ar Interior nos Edifícios (SCE), o Regulamento das
Características de Comportamento Térmico dos Edifícios
(RCCTE) e o Regulamento dos Sistemas Energéticos e de
Climatização dos Edifícios (RSECE). Em 4 de Abril de 2006
foram publicados em Diário da República os respectivos
Decreto-Lei.
224

ARTIGO TÉCNICO
2. Sistema Nacional de Certificação Energética e da
Qualidade do Ar Interior os Edifícios (SCE)
Através do decreto-lei nº 78/2006 de 4 de Abril, Portugal
transpôs parcialmente para ordem jurídica nacional a
Directiva nº 2002/91/CE, cumprindo assim os prazos
impostos pela mesma. Com este decreto-lei, o Estado
assegura a melhoria do desempenho energético e da
qualidade do ar interior através do Sistema Nacional de
Certificação Energética e da Qualidade do Ar interior nos
edifícios(SCE).
O SCE tem 3 finalidades principais sendo que a primeira
delas é a de assegurar a correcta aplicação das disposições
contidas no Regulamento das Características de
Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) e no
Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização dos
Edifícios (RSECE). A segunda finalidade é o de certificar o
desempenho energético e a qualidade do ar interior nos
edifícios. Por último fazer a identificação de medidas
correctivas ou de melhoria de desempenho energético nos
edifícios.
Portugal com esta legislação impôs a aplicação do SCE aos
edifícios novos e aos existentes quando sujeitos a renovação,
estando ou não sujeitos a licenciamento. Aos edifícios de
serviços existentes, sujeitos periodicamente a auditorias e
aos edifícios existentes para habitação ou serviços, sempre
que sejam celebrados contratos de venda e de locação.
Nesses casos o proprietário terá que apresentar ao potencial
comprador ou locatário ou arrendatário, o certificado
emitido no âmbito do SCE.
O certificado energético atribui uma etiqueta que traduz o
desempenho energético do edifício. Essa etiqueta está
organizada por uma escala de eficiência que varia entre A+ e
G, da forma ilustrada na tabela 1.
A supervisão do SCE é compartilhada entre a Direcção-Geral
de Geologia e Energia e o Institutodo Ambiente. A gestão do
SCE foi atribuída à Agência para a Energia (ADENE), que tem
como objectivos o de assegurar o funcionamento do sistema,
aprovar o modelo de certificados de desempenho
energético, criar uma bolsa de peritos qualificados do SCE e
disponibilizar, online, o acesso a toda a informação relativa
aos processos de certificaçãoaos peritos.
No DL 78/2006 estão ainda definidos os requisitos
necessários para o exercício da função de perito qualificado,
as competências dos mesmos, as obrigações dos promotores
ou proprietários dos edifícios ou equipamentos e o prazo de
validade dos certificados que foi fixado em 10 anos. O
mesmo DL define ainda as taxas a pagar pelo registo dos
certificados na ADENE, contra-ordenações, coimas e sanções
acessórias a pagar sempre que haja incumprimentos dos
regulamentos. As sanções acessórias podem passar pela
suspensão de licença ou de autorização de utilização;
encerramento do edifício ou a suspensão do exercício da
actividade de perito qualificado. Quanto ao produto das
coimas é repartido entre os cofres do Estado (60%) e a
entidade que instruiu o processo de contra-ordenação e
aplicou a coima.
Classe Energética
A+
Consumo
Menos que 25% do
consumo de referência
A Entre 25% e 50%
B Entre 50% e 75%
B- Entre 75% e 100%
C Entre 100% e 150%
D Entre 150% e 200%
E Entre 200% e 250%
F Entre 250% e 300%
G
Superior a 300% do
consumo de referência
Tabela 1 – Etiqueta de eficiência energética
225

ARTIGO TÉCNICO
3. Regulamento dos Sistemas Energéticos e de
Climatização dos Edifícios (RSECE)
Em Portugal já existia um regulamento dos Sistemas
Energéticos e de Climatização dos Edifícios desde 1992,
aprovado pelo decreto-lei nº 156/92, de 29 de Julho e que
nunca chegou a ser aplicado.
Define ainda as condições de manutenção dos sistemas de
climatização, as condições de monitorização e de auditoria
de funcionamento dos edifícios em termos dos consumos de
energia e da qualidade do ar interior e especifica os
requisitos a que devem obedecer os técnicos responsáveis
pelo projecto, instalação e manutenção dos sistemas de
climatização.
Seis anos volvidos, foi aprovado o decreto-lei nº 118/98, de 7
de Maio que veio substituir o decreto-lei anterior e que se
manteve em vigor até 2006, ano em que Portugal reviu o
RSECE tendo como objectivo, também, ir ao encontro das
exigências da Directiva nº 2002/91/CE, que como já se
referiu impunha aos Estados-Membros a revisão periódica
dos regulamentos.
A revisão do anterior RSECE impunha a definição de
condições de conforto térmico e de higiene nos diferentes
espaços dos edifícios, melhorar a eficiência energética global
dos edifícios, impor regras de eficiência aos sistemas de
climatização e monitorizar periodicamente as práticas de
manutenção dos sistemas de climatização. Neste sentido é
aprovado o Regulamento dos Sistemas Energéticos e de
Climatização dos Edifícios (RSECE) que é publicado como
anexo ao decreto-lei 79/2006, de 4 de Abril.
Este novo regulamento estabelece as condições a observar
aquando do projecto de novos sistemas de climatização,
definindo os requisitos em termos de conforto térmico e de
qualidade do ar interior, bem como os requisitos mínimos de
renovação e tratamento de ar que devem ser assegurados
em condições de eficiência energética; Os requisitos em
termos da concepção, instalação e do estabelecimento das
condições de manutenção a que devem obedecer os
sistemas de climatização; A observância dos princípios da
utilização racional da energia como forma de
sustentabilidadeambiental.
No novo RSECE são ainda definidos os limites máximos de
consumo de energia nos grandes edifícios de serviços
existentes; No cálculo dos consumos de energia para todo o
edifíciodeve ser dada especial atenção à climatização.
226
O novo RSECE impõe uma limitação efectiva dos consumos
energéticos globais do edifício, entrando em consideração
com os consumos da climatização, iluminação, entre outros,
quer para os edifícios novos quer para os existentes. Para os
edifícios novos o projectista é ainda obrigado a detalhar os
métodos de previsão dos consumos energéticos, na fase de
projecto. Após a verificação da conformidade regulamentar
na fase de projecto e no final da obra, são passadas as
licençasde construção ou de utilização.
Para os edifícios existentes a verificação dos consumos será
feito através de auditorias energéticas periódicas. Sempre
que sejam verificadas inconformidades regulamentares,
deverão ser propostas e implementadas medidas
correctivas, desde que seja garantida a viabilidade
económicadas mesmas.
Neste regulamento são ainda definidos os requisitos para a
manutenção da qualidade do ar interior, nesse sentido os
novos edifícios a construir e que se encontrem abrangidos
pelo RSECE, devem ser dotados de meios naturais,
mecânicos ou híbridos que garantam as taxas de renovação
de ar de referência fixadas. Aos edifícios de serviços
existentes, abrangidos pelo RSECE e que possuam sistemas
de climatização devem ser efectuadas auditorias à qualidade
do ar interior (QAI). Nestas auditorias devem ser medidos os
agentes poluentes no interior dos edifícios. Sempre que nas
auditorias sejam detectadas concentrações acima das
permitidas, o proprietário, ou locatário ou arrendatário do
edifício deve preparar um plano de acções correctivas da
QAI, no prazo máximo de 30 dias após a conclusão da
auditoria. Este prazo pode ser reduzido se a QAI estiver
gravemente comprometida, podendo, em casos extremos,
ser decretado o encerramento imediato do edifício.

ARTIGO TÉCNICO
Nos edifícios de serviços, ou fracções autónomas, abrangidos
pelo RSECE, deve existir um técnico responsável pelo bom
funcionamento dos sistemas energéticos de climatização,
incluindoa sua manutenção, e pela qualidade do ar interior.
O referido técnico é ainda responsável pela gestão da
respectiva informação técnica. As qualificações do técnico
estão definidas no decreto-lei nº 78/2006 de 4 de Abril.
Neste decreto-lei estão também definidas as qualificações
dos técnicos de instalação e manutenção de sistemas de
climatização e QAI, bem como todas as coimas e sanções
aplicadasem caso de incumprimentos regulamentares.
4. Regulamento das Características de Comportamento
Térmico dos Edifícios (RCCTE)
Com o aumento significativo do uso de equipamentos de
climatização, em especial dos sistemas de ar condicionado,
mesmo no sector residencial e também devido às
imposições decorrentes da Directiva 2002/91/CE, é aprovado
em Portugal o Regulamento das Características de
Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE), que é
publicadoem anexo ao decreto-lei nº 80/2006, de 4 de Abril.
O RCCTE estabelece as regras a observar no projecto de
todos os edifícios de habitação e dos edifícios de serviços
sem sistemas de climatização centralizados de modo a que,
sem dispêndio excessivo de energia, sejam garantidas as
exigências de conforto térmico e de ventilação necessárias
para a qualidade do ar interior, bem como as necessidades
de águas quentes sanitárias.
O primeiro instrumento legal que em Portugal impôs
requisitos ao projecto de novos edifícios e de grandes
remodelações, com o objectivo de salvaguardar a satisfação
das condições de conforto térmico sem necessidade de
recorrer ao uso excessivo de energia, foi aprovado pelo
decreto-lei nº 40/90 de 6 de Fevereiro.
Para a garantia deste último aspecto, o novo RCCTE impõe a
obrigatoriedade do recurso a sistemas solares para
aquecimento de água em edifícios que tenham cobertura
com exposição solar adequada. Podem ser usados outros
sistemas renováveis, alternativos aos colectores solares,
desde que sejam mais eficientes.
227

ARTIGO TÉCNICO
Ao nível do projecto devem ainda ser minimizadas as
situações patológicas nos elementos de construção
provocadas pela ocorrência de condensações superficiais ou
internas, que levam a uma diminuição da durabilidade dos
elementosconstrutivos e da qualidade do ar interior.
O RCCTE apresenta metodologias de cálculo das
necessidades de aquecimento e de arrefecimento de uma
fracção autónoma ou de um edifício e o método de cálculo
das necessidades de energia para preparação da água
quente sanitária. Factores como a zona climática onde se
situa o edifício, a altitude em relação ao nível do mar, o grau
de exposição aos ventos e a adequação das caixilharias a esta
exposição, são factores importantes ao método de cálculo do
novo RCCTE.
A responsabilidade pela demonstração do cumprimento das
exigências impostas pelo Regulamento tem de ser assumida
por um arquitecto, um engenheiro ou um engenheiro
técnico, reconhecidos pelas respectivas Ordens ou
Associações,com qualificaçõespara o efeito.
5. Conclusão
A reformulação dos Regulamentos descritos impôs
mecanismos mais eficientes de comprovação das
conformidades regulamentares e aumentou o grau de
exigência e responsabilidade de todos os elementos
envolvidos, desde projectistas a instaladores e técnicos
responsáveis. Estes Regulamentos fazem parte da Estratégia
Nacional para a Energia, aprovada em 2005 e que por sua vez
se insere numa estratégia europeia que visa o aumento da
eficiênciaenergéticae redução das emissões de CO 2 .
Neste artigo foi feito um pequeno resumo dos diversos
decretos que regulam este sector, pelo que se recomenda a
leitura atenta dos decreto-lei referidos, por todos aqueles
que são, ou pretendem vir a ser, intervenientesnesta área.
228

ARTIGO TÉCNICO
José Jacinto Ferreira, Miguel Leichsenring Franco
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
Ascensores
Optimização Energética
1. ENQUADRAMENTO
Segundo um estudo recente da União Europeia 1 , o sector
dos edifícios será responsável por cerca de 40% do consumo
total de energia neste espaço geográfico.
Cerca de 70% do consumo de energia deste sector verificarse-á
nos edifícios residenciais.
Em Portugal, mais de 28% da energia final e 60% da energia
eléctricaé consumida em edifícios.
Por forma a dar cumprimento ao Protocolo de Kyoto, no qual
se definiu uma drástica redução da emissão de CO 2 , a
Comunidade Europeia emanou várias directivas que se
relacionam directa ou indirectamente com a temática da
utilizaçãode energia.
As mais importantes são entre outras, a Directiva
2002/91/CE de 16 de Dezembro de 2002 - “EPB - Energy
Performance of Buildings” (Desempenho Energético de
Edifícios) 2 , transposta parcialmente para o direito nacional
pelo Decreto-Lei nº 78/2006 de 04 de Abril, e a Directiva
2005/32/CE de 06 de Julho de 2005 – “EuP – Energy Using
Products” (Requisitos de concepção ecológica dos produtos
que consomem energia) 3 .
Os ascensores não são referidos explicitamente nestas duas
directivas, quando se aborda a temática do aumento da
eficiênciaenergética.
Na Directiva EPB são referidos essencialmente equipamentos
técnicos dos edifícios como sistemas de aquecimento,
climatização e iluminação, bem como sistemas de
isolamentotérmico dos edifícios.
Na EuP, por sua vez, também não se indicam
especificamente os ascensores, embora sejam referidos por
exemplo motores eléctricos, que farão parte integrante de
um ascensor.
1
Ver Directiva 2002/91/CE de 16.12.2002.
2
O objectivo desta directiva passa pela promoção da melhoria do desempenho energético dos edifícios na Comunidade, tendo em conta as condições climáticas
externas e as condições locais, bem como as exigências em matéria de clima interior e a rentabilidade económica. Esta Directiva estabelece requisitos em termos
de:
a) enquadramento geral para uma metodologia de cálculo do desempenho energético integrado dos edifícios;
b) aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético de novos edifícios;
c) aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético dos grandes edifícios existentes que sejam sujeitos a importantes obras de renovação;
d) certificação energética dos edifícios;
e) inspecção regular de caldeiras e instalações de ar condicionado nos edifícios e, complementarmente, avaliação da instalação de aquecimento quando as
caldeiras tenham mais de 15 anos.
O Decreto-Lei nº 78/2006 de 04 de Abril – Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar (SCE), transpõe parcialmente para a ordem jurídica
nacional esta directiva comunitária, tendo como finalidade assegurar a aplicação regulamentar, nomeadamente no que respeita às condições de eficiência
energética, à utilização de sistemas de energias renováveis e, ainda, às condições de garantia da qualidade do ar interior, de acordo com as exigências e
disposições contidas em:
a) Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) – Decreto-Lei 80/2006 de 04 de Abril, e
b) Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização dos Edifícios (RSECE) – Decreto-Lei 79/2006 de 04 de Abril.
3
Esta directiva cria um quadro de definição dos requisitos comunitários de concepção ecológica dos produtos consumidores de energia com o objectivo de
garantir a livre circulação destes produtos nos mercado interno.
Prevê ainda a definição de requisitos a observar pelos produtos consumidores de energia abrangidos por medidas de execução, com vista à sua colocação no
mercado e/ou colocação em serviço. Contribui para o desenvolvimento sustentável, na medida em que aumenta a eficiência energética e o nível de protecção do
ambiente, e permite ao mesmo tempo aumentar a segurança do fornecimento de energia.
Nota: a presente directiva não é aplicável a meios de transporte de pessoas ou mercadorias.
229

ARTIGO TÉCNICO
De acordo com um estudo da S.A.F.E – “Agência Suiça para a
Utilização Eficiente da Energia”, realizado em 2005, os
ascensores podem representar uma parte significativa do
consumo de energia num edifício (o consumo energético de
um ascensor poder representar em média 5% do consumo
total de energia de um edifício de escritórios). Na Suiça
estima-se que o somatório do consumo de energia dos cerca
de 150.000 ascensores instalados represente cerca de 0,5%
do total de 280 GWh de consumo energético do país.
A redução do consumo de energia nos edifícios poderá ser
obtida através da melhoria das características construtivas,
reduzindo dessa forma as necessidades energéticas, através
de medidas de gestão da procura, no sentido de reduzir os
consumos na utilização e através do recurso a equipamentos
energeticamentemais eficientes.
No preâmbulo da Directiva EuP refere-se que “a melhoria da
eficiência energética – de que uma das opções disponíveis
consiste na utilização final mais eficiente da electricidade – é
considerada um contributo importante para a realização dos
objectivos de redução das emissões de gases com efeito de
estufana Comunidade.”
Daí que seja importante estudar também a optimização
energéticade ascensores.
No presente artigo será apresentado um resumo do estudo
sobre o consumo energético realizado a uma amostra
composta por 20 ascensores eléctricos instalados pela
Schmitt-Elevadores,Lda. em Portugal.
Para a determinação do consumo anual de energia a partir
dos dados obtidos, foi utilizado um modelo, desenvolvido
com base na norma alemã VDI 4707:2009 4 .
Com base nos dados obtidos foram então identificadas
diversas hipóteses de optimização, que poderão e deverão
ser implementadas.
2. O MODELO DE APOIO PARA A DETERMINAÇÃO DO
CONSUMO ANUAL
Com o objectivo de desenvolver sugestões de optimização
energética num dado ascensor já existente, com base no
consumo energético medido, optou-se por recorrer à norma
alemã VDI 4707:2009, publicada em Março de 2009 pela
Associação dos Engenheiros Alemães (Verein Deutscher
Ingenieure). É assim possível realizar uma avaliação e
classificação universal e transparente da eficiência
energética de ascensores, com base em critérios
standardizados.
2.1 Objectivos da norma
1. Permitir uma avaliação e classificação universal e
transparente da eficiência energética de ascensores,
baseada em métodos de cálculo e teste dos seus
consumos energéticos;
2. Disponibilizar a construtores civis, arquitectos,
projectistas, empresas instaladoras e de manutenção de
ascensores e a operadores um enquadramento que lhes
permita incluir a procura de energia de ascensores na
sua avaliação da eficiência energética do edifício e assim
seleccionaros equipamentos mais adequados;
3. Servir de base para um rating energético de ascensores
no âmbito da eficiência energética total do edifício,
dando origem à elaboração de um certificado energético.
2.2 Âmbito da norma
A Norma VDI 4707:2009 aplica-se à avaliação e classificação
de novos ascensores de pessoas e de cargas, quanto à sua
eficiênciaenergética. Pode igualmente ser utilizada para a:
a. determinação da eficiência energética de ascensores já
instalados;
b. comprovação dos parâmetros fornecidos pelos
fabricantesde ascensores;
c. determinaçãodo consumo energético estimado.
4
Para uma descrição mais detalhada consultar o ponto 2.
230

ARTIGO TÉCNICO
2.3 Valores característicos
A necessidade energética, isto é, o valor esperado de
consumo de energia, calculado com base em determinadas
premissas, pode ser caracterizadacom base na:
1. Necessidadeenergéticade stand-by
e
2. Necessidadeenergéticade manobra.
Estes dois valores de necessidade energética determinam a
classe de eficiência energética do ascensor, dependendo da
sua intensidade de utilização.
Existem sete classes de necessidade energética e de
eficiência energética, representadas pelas letras A a G. A
classe A representa a menor necessidade energética, e logo a
melhor eficiênciaenergética.
A necessidade energética de stand-by é a necessidade
energética total do ascensor, quando este se encontra em
modo stand-by, isto é, quando o sistema de tracção se
encontradesligado.
Só serão consideradas as partes do equipamento eléctrico e
os componentes que contribuem para a prontidão de
reacção e de funcionamento do ascensor (por exemplo, a
iluminação da casa de máquinas e da caixa do ascensor não
são consideradas).
A necessidade energética de manobra é a necessidade
energética total do ascensor durante a manobra para um
ciclo de manobras previamente definido e com uma
determinadacarga específica.
O valor resultante da necessidade energética específica em
mWh/(kg.m) está relacionada com a distância percorrida em
metros e com a carga nominal em kg.
A utilização de cargas distintas da carga nominal para cálculo
da necessidade energética específica devem ser
documentadas.
Estes valores de necessidade energética específica podem
ser utilizados para comparar a eficiência energética de
diferentesascensores.
Dependendo dos valores de necessidade energética, os
ascensores são divididos em classes de necessidade
energéticade stand-by e de manobra.
A necessidade energética global de um ascensor depende,
para além da sua concepção, especialmente da sua
utilização. Dependente do tipo de edifício, da utilização do
ascensor e do número de passageiros, são definidas 5
categorias de utilização que diferem entre si devido ao
tempo médio de manobra diário. Dependendo da parcela
temporal entre a necessidade energética de stand-by e de
manobra, podem ser calculadas várias classes de eficiência
energéticapara as 5 categorias de utilização.
Na tabela 1 seguinte são apresentadas as 5 categorias de
utilização, os tempos médios de manobra e de stand-by,
bem como exemplos de ascensores que se enquadram
nessascategorias.
2.4 Determinação das especificações e dos valores
característicos
As necessidades energéticas de stand-by podem ser
determinadas por medição ou pela soma dos valores de
necessidades energéticas individuais, desde que
suficientementeconhecidos.
As necessidades energéticas de stand-by são determinadas 5
minutos após a conclusão da última manobra.
As necessidades energéticas de manobra são determinadas
para manobras de referência utilizando-se cargas individuais
com referência à carga nominal de acordo com a seguinte
tabela 2.
231

ARTIGO TÉCNICO
Tabela 1 - Categorias de Utilização
Categoria de Utilização 1 2 3 4 5
Intensidade de Utilização Muito baixa Baixa Média Elevada Muito elevada
Frequência de Utilização Muito rara Rara Pontualmente Elevada Muito elevada
Tempo Médio de Manobra
(horas / por dia)
Tempo Médio de Stand-by
(horas / por dia)
0,2 (≤0,3) 0,5 (>0,3-1) 1,5 (>1-2) 3(>2-4,5) 6(>4,5)
23,8 23,5 22,5 21 18
Tipo de Edifício e de
Utilização
Edifício de
habitação com até
6 apartamentos
Edifício de
habitação com até
20 apartamentos
Edifício de
habitação com até
50 apartamentos
Edifício de habitação
com mais de 50
apartamentos
Pequeno edifício de
escritórios e de
serviços com pouco
movimento
Pequeno edifício de
escritórios e de
serviços com 2 a 5
pisos
Pequeno edifício de
escritórios e de
serviços com até 10
pisos
Pequeno edifício de
escritórios e de serviços
em altura com mais de
10 pisos
Pequeno edifício de
escritórios e de serviços em
altura com mais de 100 m
Pequeno hotel
Hotel de dimensão
média
Grande hotel
Hospital de pequena
ou média dimensão
Grande Hospital
Ascensor de carga
com pouco
movimento
Ascensor de carga
com movimento
médio
Ascensor de carga
integrado no processo
produtivo com 1 turno
Ascensor de carga integrado
no processo produtivo com
vários turnos
As manobras de referência são constituídas pelo seguinte
ciclo de manobra:
1. Início da manobra de referência com a porta do ascensor
aberta;
2. Fechar a porta do ascensor;
3. Viagem para cima ou para baixo utilizando todo o curso
do ascensor;
4. Abrir e fechar imediatamentea porta do ascensor;
5. Viagem para baixo ou para cima utilizando todo o curso
do ascensor;
6. Abrir a porta;
7. Fim da manobra de referência.
As manobras de referência são somadas de acordo com o
rácio temporal indicado na tabela 1.
Para ascensores com uma massa de contrapeso igual ao peso
da cabina mais 40% ou 50% da carga nominal, ou para
ascensores com uma massa de compensação inferior a 30%
do peso da cabina ou para ascensores sem qualquer
compensação, as manobras de referência podem ser
realizadascom uma cabina vazia.
Para corrigir os valores em relação ao espectro de cargas
apresentados na tabela em cima, as necessidades
energéticas de manobra determinadas com a cabina vazia
são multiplicados pelos seguintes factoresde carga:
• 0,7 para ascensores com contrapeso (peso da cabina
mais 40% ou 50% da carga nominal);
• 1,2 para ascensores sem qualquer compensação ou com
uma compensação até 30% do peso da cabina;
Nota: o factor de carga não é utilizado quando as
necessidades energéticas de manobra são determinadas
tomando por base o espectro de cargas indicado na tabela 2.
Tabela 2 - Espectro de Cargas
Carga em % da carga nominal % de Manobras
0% 50%
20% 30%
50% 10%
75% 10%
100% 0%
232

ARTIGO TÉCNICO
As necessidades energéticas de manobra podem ser
determinadas por medição ou pelo somatório de valores
conhecidosde necessidadesenergéticasindividuais.
As necessidades energéticas de manobra em Watt-hora (Wh)
determinadas nas manobras de referência são divididas pela
carga nominal da cabina e pela distância percorrida durante
a manobra de referência. Para garantir uma boa qualidade
de dados, as manobras de referência deverão ser realizadas
diversas vezes.
As medições dos valores de consumo de energia devem ser
feitas a seguir ao interruptor principal do circuito de
potência e a seguir ao interruptor para os circuitos de
iluminação.
necessidades energéticas por dia e os dias de operação por
ano.
Procedimentode cálculo:
1. Carga nominal Q em kg
2. NecessidadeenergéticaP stand-by em W
3. NecessidadeenergéticaE manobra em mWh/(kg.m)
4. Tempo de utilização tmanobra em horas por dia
5. Distância percorrida snominal em m durante o tempo de
utilizaçãopor dia
6. S nominal = V nominal x t manobra [1]
E
s tan d − by
= Ps
tan d −by
× ts
tan d −by
Obtém-seassim a necessidadeenergética diária:
[2]
A iluminação da casa de máquinas e da caixa do ascensor
não serão consideradas, para a determinação do consumo de
energia.
Emanobra Emanobra
especifico
× sno
al
× Q
=
,
min
E + E
dia
= Es
tan d −by
manobra
[3]
[4]
Dever-se-ão ter em conta também para efeitos de medição
os circuitos eléctricos de interligação de ascensores em
grupo, devendo-se somar esses valores aos consumos em
stand-by(proporcionalmentepara cada ascensor do grupo).
Para além dos circuitos e das cargas já mencionadas, podem
existir ainda outros circuitos independentes para alimentar
cargas necessárias para o funcionamento do ascensor (por
exemplo aquecimento ou arrefecimento). Os valores de
consumo de energia para estas cargas têm de ser igualmente
determinadose documentadosseparadamente.
As medições devem ocorrer em condições reais de
funcionamento do ascensor, não se podendo desligar
quaisquer cargas, que normalmente estejam activas durante
o normal funcionamentodo ascensor.
As necessidades energéticas esperadas para operação de um
ascensor podem ser projectadas calculando as necessidades
energéticas por ano usando os valores de necessidade
energética de stand-by e de manobra de acordo com a
parcela temporal na categoria de utilização do ascensor, as
As necessidadesenergéticasnominais anuais são dadas por:
E Ano
= E dia
2.5 Necessidades energéticas e classes de eficiência
energética
Ao ascensor é atribuído uma classe de necessidade
energética tomando por base as tabelas 1 e 2, e de acordo
com as necessidadesenergéticasde stand-by e de manobra.
As classes de eficiência energética para um ascensor são
determinadas a partir dos valores de consumo de energia em
stand-by e em manobra, projectando a potência em stand-by
e a necessidade energética em manobra com os tempos
médios de stand-by e viagem para a obtenção do consumo
diário, de acordo com a tabela 1 e dividindo o valor obtido
pelo número de metros percorridos e pela carga nominal.
Obtém-se assim a energia necessária total específica para o
ascensor.
×365
[6]
233

ARTIGO TÉCNICO
Para a atribuição das necessidades específicas de energia a
classes de eficiência energética, os valores limite para a
manobra e para as necessidades de stand-by pertencentes a
uma mesma classe são combinados de acordo com as
tabelas3 e 4 utilizando-sea seguinte equação:
E
Ascensor,max
= E
manobra ,max
P
+
Q×
v
s tan d −by
,max
no min al
× t
× t
s tan d −by
manobra
P stand-by deverá ser indicado em mW e t manobra em h.
Tabela 3 - Classes de necessidade energéticas – stand-by
Potência
/Output
(W)
Classes de necessidades energéticas – stand-by
× 1000
× 3600
[7]
≤50 ≤100 ≤200 ≤400 ≤800 ≤1600 >1600
Classe A B C D E F G
Consumo
energético
específico
(mWh/(kg.m))
Tabela 4 - Classes de eficiência energética - manobra
Classes de necessidades energéticas – manobra
≤
0,56
≤
0,84
2.6 Certificado Energético
≤
1,26
≤
1,89
Os valores característicos poderão ser entregues pelo
fabricante ao construtor ou utilizador do ascensor no âmbito
de um orçamento. Se não foi indicada nenhuma categoria de
utilização, o fabricante poderá apresentar valores
característicos para diferentes categorias. Estes valores
podem ser apresentadosnum certificadoenergético.
Na figura 1 apresenta-se um exemplo de um certificado
energéticopara um ascensor já existente:
≤
2,80
≤
4,20
>
4,20
Classe A B C D E F G
Certificado Energético para Ascensores segundo a norma VDI 4707 (Versão 03-2009)
Número Ascensor:
Tipo de Ascensor:
Descrição:
Local de Instalação:
Cód. Postal
Carga Nominal:
Velocidade:
VN106072
Sem casa de máquinas, suspensão central
Edíficio Douro
Rua da Boavista, 232
4150-322 Porto
630 kg
1,0 m/s
Curso: 15,00 m Dias utilização: 365
Classe de Eficiência Energética (VDI 4707):
Nº Pisos 6 Factor de carga: 0,7
Valores medidos: Potência em stand-by 54,00 W
E
0
Necessidade Energética
de Stand-by (VDI 4707):
Necessidade energética para
uma manobra de referência
seg. VDI 4707:
36,50 Wh 1,3518519
Necessidade Energética
de Manobra (VDI 4707):
A
B
C
D
F
G
0
0
C
0
0
0
≤ 100 W
≤ 1,89 mWh/(m·kg)
(Classe B)
(Classe D)
414 kWh 3357 kWh
Necessidades energéticas anuais nominais de circuitos independentes: 3771 kWh
365
Dias de operação por ano
Intensidade de Utilização:
Tempo médio
de Manobra
(horas por dia):
Categoria de Utilização (VDI 4707) 4 1,518518519 Só é possível comparar classes energéticas dentro da mesma categoria de utilização!
elevada - elevada
Tempo médio
3
(> 2 ... 4,5)
de stand-by
(horas por dia):
21
Tipo de Edifício e de
utilização típica:
Edifício de habitação com mais de 50 apartamentos; Edifício de escritórios
em altura com mais de 10 pisos; Grande Hotel; Hospital de pequena ou
média dimensão; Ascensor de carga integrado no processo produtivo com
um turno
Certificado elaborado em
28-06-2009
Data
por
Nome
Assinatura e carimbo da empresa
Figura 1 – O Certificado Energético
234

ARTIGO TÉCNICO
3. IDENTIFICAÇÃO DE HIPÓTESES DE OPTIMIZAÇÃO
Para se poderem adoptar as diferentes hipóteses de
optimização que são em baixo propostas, ter-se-á de medir o
seu impacto no consumo de energia, bem como determinar
o seu impacto em termos económicos.
3.1 Ascensor em Stand-by
Diz-se no preâmbulo da Directiva Comunitária EuP que
“como princípio geral, o consumo de energia dos produtos
que consomem energia em estado de vigília ou desactivados
deverá ser reduzido ao mínimo necessário para o seu
funcionamentonormal.”
O consumo em stand-by é provocado por vários sistemas do
ascensor:
1. O Comando do Ascensor: mesmo com a máquina
imobilizada, o autómato do ascensor está sempre activo
para poder reagir de imediato a um qualquer comando
do exterior. Paralelamente estará a controlar
continuamente todas as seguranças do ascensor. O(s)
transformador(es) normalmente utilizados têm perdas,
apesar de não haver qualquer solicitaçãodirecta.
Solução: Após análise do padrão de tráfego do ascensor,
desligar durante as “horas mortas”, algumas das funções
do comando, introduzindo um modo sleep. Desta forma,
será possível por exemplo selectivamente desligar alguns
pisos do edifício – solução aplicável por exemplo num
edifício de escritórios, que funciona em pleno apenas
entre as 08.00 horas e as 20.00 horas. Poder-se-á desligar
também algumas das funções de controlo e supervisão
do comando. Ter-se-á, contudo, de admitir um tempo de
reacção maior, quando durante o modo sleep ocorrer
algum comando externo. Quanto aos transformadores,
prevê-se a instalação de fontes de alimentação mais
eficientes, por exemplo através da aplicação de
componentes de electrónica de potência. Ambas as
soluções estão já contempladas na última geração de
comandos electrónicos, modelo Schmitt+Sohn
Microtronic MC10.
2. Os Displays nos patamares: os sinalizadores, com
indicação do piso em que se encontra
momentaneamente o ascensor, bem como as setas de
sinalização estão continuamente com as lâmpadas ou
com os segmentos ligados.
Solução: Recurso a leds para os displays nos patamares e
dentro da cabina, eliminando dessa forma as pequenas
lâmpadas incandescentes. Todos os ascensores
produzidos actualmente pela Schmitt-Elevadores
possuem já esta solução implementada.
3. Painel de botoneira de cabina: situação idêntica à dos
displays nos patamares, porquanto dentro da cabina
também existem sinalizadores com indicação do piso em
que a cabina se encontra no momento
Solução: ver ponto anterior.
4. Variador de frequência: quando o ascensor é dotado de
um sistema de variação de frequência, o variador estará
sempre activo, mesmo quando o ascensor não se
encontraem movimento.
Solução: Após análise do padrão de tráfego do ascensor,
temporizar um período da noite em que o variador de
frequência é colocado em modo sleep. Num prédio de
habitação, este período será tipicamente entre a 1.00
horas e as 6.00 horas da manhã. O variador ficará
durante esse perído em modo “sleep”, sendo reactivado
quando ocorrer um comando externo. O tempo de
reacção do ascensor, perante um comando externo será
maior do que em modo contínuo de utilização.
Consegue-se obter uma poupança de até 50% no
consumo energético provocado pelo variador de
frequência. Este sistema já se encontra implantado em
todos os novos sistemas de elevação da Schmitt-
Elevadores,Lda.
5. Cortina fotoeléctrica ou célula fotoeléctrica: sistema de
protecção dos utentes, instalado na porta de cabina do
ascensor.
235

ARTIGO TÉCNICO
Solução: Desligar o sistema de cortina fotoeléctrica ou
cortina fotoeléctrica quando a porta de cabina se
encontrafechada.
Solução: Temporizar o extractor, isto é, ele só deverá ser
activado quando a cabina iniciar uma manobra e deverá
desligar-se30 segundos após a última manobra.
6. Luz de cabina: em muitos ascensores, principalmente
em ascensores sem porta de cabina, a luz de cabina
encontra-se permanentemente acesa, mesmo quando o
ascensornão se encontra em movimento.
Solução 1: Eliminar a iluminação permanentemente
acesa na cabina. Através de um temporizador, desligar a
iluminação 3 minutos após a última manobra realizada.
Solução 2: Recurso a leds para iluminação da cabina,
substituindo as lâmpadas fluorescentes, incandescentes
ou de halogéneo existentes. Estas lâmpadas led têm o
mesmo formato das lâmpadas de halogéneo ou das
lâmpadas fluorescentes(leds em forma tubolar).
10. Sistema de comunicação bi-direccional: desde 1998,
com a introdução da Directiva Ascensores, é obrigatória
a instalação de um sistema de comunicação bidireccional
entre a cabina do ascensor e uma central de
atendimento permanente, 24 horas por dia, 365 dias
por ano, para todos os ascensores instalados a partir
dessa data.
Solução: dado se tratar de um sistema de segurança,
recomenda-se que o sistema não seja desligado ou
colocado em modo sleep. A poupança energética poderá
ser obtida através da aplicação de sistemas com fontes
de alimentação mais eficientes, o que já está a ocorrer
nos novos sistemas da Schmitt-Elevadores,Lda.
7. Motor da porta de cabina: está constantemente em
carga, para garantir que a porta de cabina se mantém
fechada.
Solução: A porta de patamar manter-se-á fechada,
mesmo que a porta de cabina não esteja em carga. Logo,
poder-se-á desligar o motor da porta de cabina 2
minutos após a última manobra realizada. Desta forma o
motor da porta de cabina deixa de estar
permanentementeem carga e a consumir energia.
8. Sistema de excesso de carga: sistema electrónico que
controla a carga máxima que pode entrar na cabina,
estandocontinuamenteligado.
Solução: Desligar o sistema de excesso de carga 3
minutos após a última manobra;
9. Extractor instalado no tecto da cabina: quando o
ascensor for dotado de um extractor, este poderá estar
continuamenteligado.
236
3.2 Ascensor em movimento
Hipóteses para a redução do consumo de energia com o
ascensorem movimento:
1. Modernização de ascensores existentes, através da
substituição de máquinas com redutor (de 1 ou 2
velocidades) por máquinas sem redutor (geearlss), mas
com controlo por variação de frequência.
2. A aplicação de variadores de velocidade por variação de
frequência em ascensores com sistemas de tracção por
máquinas de 1 ou 2 velocidades permitirá uma redução
(estimada pelos fabricantes de máquinas) de até 30% no
consumo de energia. Paralelamente aumenta-se o
conforto de utilização do ascensor (menores ruídos e
menores vibrações), garante-se uma paragem mais
nivelada ao piso e um menor desgaste mecânico do
ascensor (os arranques e as paragens do ascensor são
muito menos bruscas). Deverá recorrer-se a variadores
de frequência de última geração (VEV – Variadores
Electrónicos Regenerativos), que produzirão menores
perdas.

ARTIGO TÉCNICO
3. Prever sistemas de reinjecção de energia gerada pela
máquina na rede (Recuperaçãode Energia).
Um ascensor ideal deveria reinjectar na rede, em
movimento ascendente, a mesma energia que consumiu
anteriormente à descida (carga mínima e carga máxima,
respectivamente,em ascensoreseléctricos).
A relação energia reinjectada face à energia absorvida
seria então de 1:1. Mas um ascensor real tem perdas
devido à aceleração, à travagem, à paragem, aos atritos e
ao próprio sistema de tracção. Esta energia não é
recuperável. Assim, o grau de recuperação de energia
(relação entre a energia reinjectada durante a viagem
ascendente dividida pela energia necessária para ambas
as manobras – subida e descida) não ultrapassa
normalmente os 50%. Em ascensores de dimensões
reduzidas o grau de recuperação de energia não
ultrapassará os 30%. Logo, só fará sentido (do ponto de
vista económico e energético) a instalação de um
sistema de reinjecção em ascensores de grandes cargas e
que realizem muitas manobras.
4. Recurso a comandos electrónicos, que adaptem o seu
funcionamento a uma melhor gestão do tráfego, por
exemplo, através do funcionamentoem grupo.
Em edifícios de habitação, com dois ou mais ascensores
numa mesma caixa instalados antes dos anos 90,
tipicamente cada ascensor funciona em autonomia.
Através da modernização do comando, mediante a
instalação de um comando electrónico em grupo, será
possível fazer a gestão de funcionamento da bateria.
Desta forma será enviado apenas um ascensor de cada
vez a cada solicitação, colocando-se em movimento o
ascensor que se encontrar mais próximo do local onde
foi enviado o comando externo. A avaliação do padrão
de tráfego poderá ser feita no próprio ascensor ou por
um sistema de gestão de tráfego centralizado no edifício,
quando este tem vários ascensores instalados.
Este sistema de gestão de tráfego disponibilizará então
o(s) ascensor(es) necessário(s), optimizando o número
de manobras a realizar pelos ascensores e distribuindo
os passageiros a transportar pelos diferentes ascensores
existentesno edifício.
3.3 Outras acções
Apresentam-se em seguida outras acções, que embora não
estando relacionadas directamente com o funcionamento do
ascensor, permitirão uma redução do consumo de energia
no edifício e não só especificamenteno ascensor:
1. Instalação de luminárias de baixo consumo na casa de
máquinas do ascensor (quando esta existir);
2. Instalação de luminárias de baixo consumo na caixa do
ascensor;
3. Sistema de arrefecimento da casa de máquinas
controladopor termóstato;
4. Sistema de ventilação forçada da caixa do ascensor
controlado por termóstato, para minimizar as perdas
caloríficas;
5. Instalação de luminárias de baixo consumo nos
patamares, podendo o seu accionamento ser
comandado por sensores de movimento;
4. CONCLUSÕES
4.1 Conclusões Gerais
Em termos gerais é possível extrair as seguintesconclusões:
1. A concepção de ascensores eficientes em termos de
energia contribuirá para um menor impacto ambiental;
2. Para se atingir o objectivo universal de utilização racional
de energia (eléctrica) num edifício, não se deverá
237

ARTIGO TÉCNICO
analisar apenas a eficiência energética, mas também o
balanço energético. Assim, no caso dos ascensores,
dever-se-á ter em conta, para além do período de
operação, também o fabrico e a manutenção dos
mesmos, o fornecimento de matérias-primas, bem como
a sua reciclagem: a análise do ciclo de vida do produto.
3. A norma VDI4707:2009 apenas analisa a eficiência
energética de ascensores. Contudo, para a avaliação da
eficiência energética do sistema “edifício com
ascensor(es)” dever-se-ão considerar ainda outros
critérios (não abrangidos pela referida norma), como por
exemplo as perdas caloríficas através da ventilação
(obrigatória) da caixa do ascensor.
4. Verificou-se que a temática da eficiência energética é
ainda pouco explorada pela indústria de ascensores, seja
através da incorporação nos ascensores das novas
tecnologias já disponíveis em outras aplicações, seja
através da divulgação de informação relevante em
termos do desempenho energético dos equipamentos
comercializados. Existem ainda muito poucos estudos
realizados neste âmbito na Europa, com uma notável
excepção da Suíça que tem vindo a patrocinar, através de
uma organização estatal (a SAFE - Swiss Agency for
Efficient Energy Use), vários estudos sobre a eficiência
energéticade ascensores;
5. Verificam-se diversas barreiras à adopção de ascensores
eficientesem termos energéticos:
a) O Comprador e o utilizador do ascensor não têm
interesses coincidentes: Na grande maioria das
situações, o ascensor não é fornecido directamente
ao cliente final, mas a uma empreiteiro geral que o
incorpora no edifício. Este orienta-se
fundamentalmente pelo preço de aquisição do
ascensor e não pelos custos de energia eléctrica e de
operação que este venha a provocar no futuro, que
será sempre suportado pelo utilizador.
b) Em edifícios existentes, ocorre uma grande
resistência à incorporação de novos componentes
que possam por em causa a operação e a
disponibilidade dos ascensores existentes. Em novos
edifíciosé mais fácil incorporar as novas tecnologias.
Pelo que se recomenda uma sensibilização do cliente
final bem como de projectistas (arquitectos e gabinetes
de engenharia).
Distribuição de consumos em função da
categoria de utilização
5
4
3
2
Standby
Manobra
1
0% 20% 40% 60% 80% 100%
1 2 3 4 5
Manobra 34,8% 44,4% 69,4% 88,4% 88,3%
Standby 65,2% 55,6% 30,6% 11,6% 11,7%
Figura 2 – Distribuição de consumos anuais em função da categoria de utilização
238

ARTIGO TÉCNICO
6. Recomenda-se que o consumo energético dos
ascensores seja considerado também no âmbito do
Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização
dos Edifícios (RSECE) – Decreto-Lei 79/2006 de 04 de
Abril. Dessa forma existiria desde logo uma maior
atenção na fase de projecto por parte dos projectistas
relativamente à aplicação de ascensores eficientes
energeticamente, para que pudessem ver aprovado o
seu projecto.
4.2 Conclusões Específicas
A partir do estudo da amostra de 20 ascensores eléctricos é
possível identificaras seguintes conclusões:
1. O consumo do ascensor em stand-by (estado em que se
encontra o ascensor quando não está em movimento,
ascendente ou descendente), pode variar entre 12% e
65% do consumo total de energia anual do mesmo
ascensor, em função da categoria de utilização do
mesmo.
Do gráfico é possível concluir que quanto menor for a
categoria de utilização, mais relevante se torna o
consumo energético de um ascensor em stand-by ao
longo de um ano, pelo que o investimento a realizar na
melhoria da eficiência energética se deve concentrar em
todas as medidas que possam reduzir o consumo em
stand-by. Assim, para a categoria de utilização 1
(intensidade de utilização muito baixa e frequência de
utilização muito baixa) a que corresponde, por exemplo,
um edifício de habitação (que representará a situação
com o maior número de ascensores instalados em
Portugal), o consumo anual de energia em stand-by
representa 65% do consumo energético total do
ascensor. Por outro lado, quanto maior for a intensidade
de utilização e a frequência de utilização, maior é o
consumo energético durante a manobra. Na categoria de
utilização 5 (correspondente a um grande hospital ou um
grande edifício de escritórios) valerá a pena concentrar
os esforços de investimento em melhorias no
desempenho energético das máquinas de tracção e em
sistemas de reinjecção de energia: o consumo em standby
representa “apenas” cerca de 12% do consumo total.
2. Do total dos 20 ascensores eléctricos estudados apenas 2
apresentam uma classe de eficiência energética “A”. São
precisamente os 2 ascensores que são equipados com
máquinas com redutor, mas com apenas uma velocidade
e sem velocidade variável por variação de frequência.
Estando numa categoria de utilização “1”, ambos os
ascensores têm um baixo consumo de stand-by. Contudo
do ponto de vista do conforto, da segurança – devido ao
facto de terem uma máquina com apenas uma
velocidade, não se consegue uma paragem nivelada ao
piso, havendo normalmente um degrau à saída da cabina
– do ruído (actuação dos contactores e dos travões) e do
desgaste do material recomendar-se-ia a substituição da
máquina e a aplicação de um sistema de variação de
velocidadepor variação de frequência.
3. Do estudo realizado, pode-se concluir ainda que é muito
difícil, se não impossível, atingir a classe de eficiência
energética “A”, em ascensores com categorias de
utilização de 1 a 3. Para as categorias mais elevadas só se
conseguirá atingir a classe de eficiência energética “A”,
recorrendo a um sistema de reinjecção de energia.
4. Para além da avaliação da optimização energética deverá
ser realizada também a avaliação económica. Para a
grande maioria das situações estudadas o investimento
só se amortiza passados mais de 5 anos, pelo que a
realização desse investimento fará sentido quando se
pretender modernizar o equipamento (por fadiga dos
materiais, por exemplo) ou como forma de aumentar o
conforto, a segurança e diminuir o ruído e o desgaste do
ascensor, ou por alguma imposição legal.
5. Estima-se que em Portugal, dos cerca de 120.000
ascensores instalados, cerca de 90% ainda foram
instalados com tecnologias menos eficientes do ponto de
vista energético, pelo que existe um grande potencial de
poupançano consumo de energia eléctrica.
239

ARTIGO TÉCNICO
6. Os resultados obtidos poderão contribuir para a
formação de um critério de qualidade para ascensores e
para a sua operação, e dessa forma para uma gestão
sustentável.
5. BIBLIOGRAFIA
[1] ALMEIDA, Aníbal, PATRÃO, Carlos, FONSECA, Paula,
MOURA, Pedro – Manual de boas práticas de eficiência
energética. Lisboa, ISR – Departamento de Engenharia
Electrotécnica e de Computadores Universidade de
Coimbra e BCSD Portugal – Conselho Empresarial para
o Desenvolvimento Sustentável, 2005.
[2] BARNEY, Gina – Elevator Traffic Handbook – Theory
and Practice. Nova Iorque, Spon Press, 2003. ISBN 0-
415-27476-I.
[3] BOLLA, Mario – Verbesserung der Energieeffizienz von
Aufzügen und Förderanlagen durch Entwicklung eines
Neuartigen Frequenzumformers – Jahresbericht 2007.
Seftigen, Bundesamt für Energie, Suiça, 2007.
[4] CASTANHEIRA, Luís; BORGES GOUVEIA, Joaquim –
Energia, Ambiente e Desenvolvimento Sustentável.
Porto, Spi – Sociedade Portuguesa de Inovação, 2004.
ISBN 972-8589-45-X.
[5] CÓIAS, Vítor; FERNANDES, Susana – Reabilitação
Energética dos Edifícios: Porquê? Oz – Diagnóstico
Levantamento e Controlo de Qualidade em Estruturas
e Fundações, Lda, 2006.
[6] KÜNTSCHER, Dietmar – Energiesparende
Aufzugsysteme– Lift-Report nº2 – Ano 32, 2006.
[7] FITZGERALD, A.; KINGSLEY, Charles; UMANS, Stephen –
Electric Machinery. Nova Iorque, McGraw Hill, 2003.
ISBN 0-07-123010-6.
[8] FRANCHI, C. – Acionamentos Eléctricos. Editora Érica,
Ltda, 2007. ISBN 978-85-365-0149-9.
[9] GAMBOA, José – Ascensores e Elevadores. Lisboa, Rei
dos Livros, 2005. ISBN 972-51-1007-2.
[10] JANOVSKY, Lumomír – Elevator Mechanical Design. 3ª
Edição. Mobile USA, Elevator World, Inc., 1999. ISBN 1-
886-536-26-0.
240

ARTIGO TÉCNICO
José Jacinto Ferreira, Miguel Leichsenring Franco
Schmitt - Elevadores
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
OPTIMIZAÇÃO ENERGÉTICA EM NOVOS ASCENSORES
1 ENQUADRAMENTO
De acordo com um estudo da S.A.F.E – “Agência Suíça para a
Utilização Eficiente da Energia”, realizado em 2005, os
ascensores podem representar uma parte significativa do
consumo de energia num edifício (o consumo energético de
um ascensor poder representar em média 5% do consumo
total de energia de um edifício de escritórios). Na Suíça
estima-se que o somatório do consumo de energia dos cerca
de 150.000 ascensores instalados represente cerca de 0,5%
do total de 280 GWh de consumo energético do país.
A redução do consumo de energia nos edifícios poderá ser
obtida através da melhoria das características construtivas,
reduzindo dessa forma as necessidades energéticas, através
de medidas de gestão da procura, no sentido de reduzir os
consumos na utilização e através do recurso a equipamentos
energeticamentemais eficientes.
No preâmbulo da Directiva 2005/32/CE de 06 de Julho de
2005 – “EuP – Energy Using Products” (Requisitos de
concepção ecológica dos produtos que consomem energia) 1
refere-se que “a melhoria da eficiência energética – de que
uma das opções disponíveis consiste na utilização final mais
eficiente da electricidade – é considerada um contributo
importante para a realização dos objectivos de redução das
emissõesde gases com efeito de estufa na Comunidade.”
Daí que seja importante estudar também a optimização
energéticaem novos ascensores.
2 DESENVOLVIMENTO DO MODELO EM MATLAB-SIMULINK
De acordo com a Directiva 2005/32/CE de 06 de Julho acima
referida, “deverá actuar-se na fase de concepção do
produto, já que é aí que a poluição originada no seu ciclo de
vida é determinada e que a maior parte dos custos surgem”.
Para o estudo de optimização energética
na fase de
desenvolvimento de novos ascensores desenvolveu-se um
modelo de simulação que permitiu analisar diversos cenários
e apresentar soluções a ter em conta na fase de definição de
um novo ascensor.
2.1 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE ACCIONAMENTO
ELECTROMECÂNICO E A SUA MODELIZAÇÃO
Segundo Palma (2008) as partes móveis dos accionamentos
envolvem quase sempre fenómenos complexos, quer pela
multiplicidade dos seus detalhes, quer pela sua própria
natureza, muitas vezes, não linear.
Contudo, como o objectivo da modelação é a utilização em
sistemas de controlo onde intervêm diversos outros
subsistemas, com destaque para os eléctricos, os
electrónicos e os mecânicos, procuram-se modelos
matemáticos tão simples quanto possível para cada um
deles.
Para muitos dos sistemas electromecânicos que se pretende
modelizar pode-se considerar simplificadamente a seguinte
equação de comportamento dinâmico, baseada na lei
fundamental da dinâmica para um sistema rotativo:
Tm − Tr
=
dw
J
dt
Onde T m representa o binário motor (expresso em Nm), T r o
binário resistente (expresso em Nm), J o momento de inércia
do sistema (expresso em kgm 2 dw
) e a aceleração angular
dt
(rad.s- 2 ).
O momento de inércia será calculado a partir de:
[2]
dω dω dω
T.
ω = F ⋅v ⇔ J ω = m ⋅a ⋅v ⇔ J ω = m ⋅ r ⋅ω
⋅r
dt dt dt
⇔ J = m⋅
r
2
(1)
(2)
1
Esta directiva cria um quadro de definição dos requisitos comunitários de concepção ecológica dos produtos consumidores de energia com o
objectivo de garantir a livre circulação destes produtos nos mercado interno. Prevê ainda a definição de requisitos a observar pelos produtos
consumidores de energia abrangidos por medidas de execução, com vista à sua colocação no mercado e/ou colocação em serviço. Contribui
para o desenvolvimento sustentável, na medida em que aumenta a eficiência energética e o nível de protecção do ambiente, e permite ao
mesmo tempo aumentar a segurança do fornecimento de energia
241

ARTIGO TÉCNICO
Onde m representa a massa suportada pela roda de tracção
e r o raio da roda de tracção da máquina.
A potência mecânica do sistema será obtida a partir de:
F ⋅v
P = F ⋅ v = T ⋅ω
⇒ T =
(3)
ω
Sendo a velocidade linear v, dada por:
v = ω ⋅ r
(4)
Como sob o ponto de vista electrotécnico todo o sistema de
accionamento electromecânico está subordinado ao motor
eléctrico ter-se-á de reduzir as diferentes grandezas
mecânicas envolvidas ao eixo motor. Nessa redução utilizase
o Princípio da Conservação da Energia.
A energia cinética é dada por:
1 Ec = Jω
2
2
(5)
Entãopara o todo o sistema será válida a seguinte relação:
1 2 1 2 2 2
Ec 1 = Ec2
⇒ J1ω1
= J 2ω2
⇔ J1ω1
= J 2 ω 2 (6)
2 2
As equações [1] a [6] foram então transpostas para o modelo
em Matlab-Simulink.
Apresenta-se na figura 1 o modelo de base do ascensor
eléctricocom roda de aderência e máquina com redutor.
Ainda segundo Palma (2008), um sistema de accionamento
electromecânico de velocidade variável, que permite o
ajuste de velocidade, de posição ou de binário, dentro de
certas gamas de variação, é constituído por diversos
componentes:
1. Fonte de energia eléctrica;
2. Conversor estático de potência;
3. Máquina eléctrica, incluindo a transmissão;
4. Sistema mecânico movido, ou carga;
5. Órgãos electrónicos de controlo e de comando do
conversor.
2.2 O MODELO DO ASCENSOR EM MATLAB-SIMULINK
Na concepção do modelo simulink separou-se cada um dos
componentes do sistema, eléctrico e mecânico (elevador),
para uma maior facilidade de parametrização e
interpretação de resultados, conforme as figuras 2 e 3.
Foram ainda concentrados todos os outputs das grandezas
mecânicas consideradas, num mesmo bloco (caixa redutora),
que simula o acoplamento mecânico com o motor eléctrico.
As grandezas eléctricas de monitorização são retiradas do
próprio bloco variador/motor (AC2).
Desta forma, o modelo foi dividido em três blocos principais
– Bloco Mecânico, Bloco Eléctrico e Blocos de medições de
grandezas eléctricas e mecânicas -, que por sua vez se
subdividem em outros blocos secundários, conforme a
seguir se descreve.
Figura 1 – Modelo de base do ascensor eléctrico com roda de aderência e máquina com redutor
242

ARTIGO TÉCNICO
Figura 2 – Diagrama geral de blocos do ascensor com variação de velocidade PWM
Figura 3 – Diagrama geral de blocos do ascensor – Arranque directo
243

ARTIGO TÉCNICO
Figura 4 – Diagrama geral de blocos do ascensor – Modelo mecânico
2.2.1 BLOCO MECÂNICO (ASCENSOR)
O bloco mecânico foi dividido em três sub-blocos,
correspondentes a cada um dos componentes mecânicos do
sistema:
1. A cabine do ascensor;
2. A roda de tracção;
3. A caixa redutora.
Na janela de parametrização da cabine do ascensor são
introduzidas as massas do conjunto cabine/contrapeso. O
bloco simulink faz a soma das massas da carga e da cabine e
finalmente subtrai a massa do contrapeso 2 . Se o resultado
for positivo o sistema vai criar um binário resistente positivo
na subida da cabine e negativo na descida da mesma,
conforme tabela 1. Considerou-se ainda o rendimento da
cabine, que representa as perdas por atrito das roçadeiras da
cabina nas guias, eventuais oscilaçõesdos cabos, etc.
2.2.1.1 CABINE DO ASCENSOR
A cabina do ascensor pode ser modelizada a partir do
seguinteconjunto de sub-blocos:
Figura 5 – Diagrama de blocos Simulink da cabine
Figura 6 – Janela de parametrização da cabine/contrapeso
2
É prática na indústria de ascensores que o contrapeso seja dimensionado para contrabalançar a massa da cabina + 50% da carga nominal da
cabina. Assim, para uma cabina com uma carga útil de 630 kg e um peso próprio de 850 kg, o contrapeso terá de ter uma massa de 1165 kg.
Procurar-se-á através de uma análise de cenários verificar se esta é a solução óptima em termos de consumo energético.
244

ARTIGO TÉCNICO
Tabela 1 – Sentido do binário resistente em função do movimento da cabine e das massas
Binário Resistente
Movimento da Cabine
(Carga+Cabine) > Contrapeso
Massas (kg)
(Carga+Cabine) < Contrapeso
Subida positivo negativo
Descida negativo positivo
O output deste bloco será a massa resultante do sistema
cabine/contrapeso responsável pela força vertical do sistema
(peso), que poderá ser positiva ou negativa e será um dos
inputs do bloco da roda de tracção.
2.2.1.2 RODA DE TRACÇÃO
A roda de tracção da máquina elevadora pode ser
modelizada a partir do conjunto de sub-blocos indicados na
figura 7.
Na janela de parametrização, são introduzidos os dados
relativos à roda de tracção, nomeadamente o momento de
inércia, o rendimento e o raio da roda de tracção.
Como já foi dito anteriormente, outro dos inputs é a massa
resultante do sistema cabine/contrapeso, responsável por
parte do momento de inércia do sistema que influenciará o
binário transitório (arranques/paragens) e pelo binário
permanente, quando a cabina atinge a velocidade nominal.
No bloco simulink da roda de tracção será calculado o binário
resistente permanente referido ao seu eixo, bem como o
momento de inércia resultante da carga total do sistema
cabine/contrapeso, sendo este referido também ao mesmo
eixo. Estas duas grandezas associadas ao rendimento da roda
de tracção e ao seu raio, integrarão um bus de dados de
output, que será um dos inputs do bloco da caixa redutora.
Figura 7 - Diagrama de blocos Simulink da roda de tracção
245

ARTIGO TÉCNICO
2.2.1.3 CAIXA REDUTORA
Figura 8 – Janela de parametrização da roda de tracção
A caixa redutora da máquina elevadora pode ser modelizada
a partir do conjunto de sub-blocos, indicados na figura 9,
para a situação de variação de velocidade e arranque
directo.
Na modelização do arranque directo, o motor roda sempre
no mesmo sentido de tal forma que para distinguir a subida
da descida da cabine, foi necessário implementar algumas
modificações para que o bloco identificasse ambas as
situações,conforme indicado na figura 10.
Figura 9 - Diagrama de blocos Simulink da caixa redutora com variador de velocidade
Figura 6 – Janela de parametrização da cabine/contrapeso
246
Figura 10 - Diagrama de blocos Simulink da caixa redutora para o arranque directo

ARTIGO TÉCNICO
O input de dados do bloco simulink da caixa redutora dividese
pelo bus de dados proveniente da roda de tracção, pelos
parâmetros introduzidos pelo utilizador, tais como o
momento de inércia, rendimento e a relação da caixa
redutora e finalmente pela velocidade de rotação (rad/s) no
veio do motor (rotação efectiva do motor) e pelo Setpoint de
velocidade. A velocidade de rotação vai permitir o cálculo do
binário transitório, bem como a potência solicitada e a
velocidadelinear da cabine.
De referir ainda que o Setpoint de velocidade neste bloco
tem uma actuação indirecta, permitindo unicamente definir
o sentido do binário resistente. Os outputs deste bloco são o
binário resistente, referido ao veio do motor, que será o
input mecânico do motor de indução, que por sua vez vai
gerar a velocidade de rotação que serve de input ao mesmo
bloco. São ainda outputs, a potência solicitada pelo sistema e
a velocidade linear da cabine, sendo estas duas grandezas só
para monitorização, não tendo por isso qualquer
interferênciacom o sistema.
quer à descida. Pretende-se simular uma viagem completa
da cabina 3 .
O Tempo de arranque/paragem foi definido com o sendo de
um segundo.
Figura 12 – Setpoint de velocidade do motor com variação de
velocidade
2.2.2 BLOCO ELÉCTRICO
Estebloco é constituídopor dois sub-blocos:
2.2.2.1 FONTE DE ALIMENTAÇÃO
Este bloco estabelece as condições da rede eléctrica (400V
AC 50Hz), conforme os parâmetros introduzidos na janela de
parametrização.
Figura 11 – Janela de parametrização da caixa redutora
2.2.1.4 SETPOINT DE VELOCIDADE DO MOTOR
Através desta função define-se a curva de aceleração,
desaceleraçãoe velocidade nominal da carga, quer à subida
Figura 13 – Janela de parametrização da fonte de alimentação
(input de dados pelo utilizador)
3
Viagem com a cabina em vazio, em sentido descendente e ascendente, vencendo todo o curso, isto é, a cabina deve ser movimentada entre os
pisos extremos do edifício.
247

ARTIGO TÉCNICO
2.2.2.2 BLOCO SIMULINK AC2
O bloco AC2 incorpora dois equipamentos, o variador de
frequência e o motor de indução e ainda inputs e outputs,
que servem para controlar e monitorizar o sistema.
Relativamente aos inputs de controle, faz-se referência ao
Setpoint de velocidade que foi já indicado na figura 12, que
vai servir de base à aceleração/desaceleração do sistema,
bem como à sua velocidade permanente e ainda o binário
resistente, gerado pelo sistema mecânico (output da caixa
redutora).
O bloco AC2 permite ainda escolher o input mecânico, que
poderia ser a velocidade de rotação ou binário resistente.
Optou-se por adoptar o binário resistente como input
mecânico. Como num elevador a velocidade é imposta, o
que vai variar no sistema é o binário resistente que depende
da carga total e poderá variar em cada viagem do elevador.
O bloco AC2 vai gerar a velocidade de rotação que serve de
input ao bloco da caixa redutora, que é velocidade real do
sistema. A velocidade real depende de todas as grandezas
mecânicas e eléctricas do sistema, bem como do Setpoint de
velocidade. Existem ainda vários outputs de controlo ou
meramente indicativos e para monitorizaçãodo sistema.
Na janela de parametrização do motor assíncrono, são
introduzidos todos os dados que caracterizam a máquina,
eléctricos e mecânicos. Foram considerados os parâmetros
recolhidosdo ascensor real estudado.
Figura 14 – Janela de parametrização do motor de indução trifásico
248

ARTIGO TÉCNICO
Na janela de parametrização do conversor e
barramento DC, indicada na figura 15, faz-se especial
referência à capacidade do barramento que é a
responsável pelo filtro dos harmónicos e consequente
estabilização de correntes, e à frequência de
comutaçãodo chopper.
Quanto mais elevada for esta frequência de
comutação, mais precisa será a onda gerada pelo
conversor e consequente maior será a estabilidade
mecânica do sistema.
No bloco de parametrização do controlador, indicado
na figura 16, será definida a forma como irá actuar o
variador no motor, ou seja, a rapidez de resposta a
alterações de velocidade provocadas pelo binário
resistente e Setpoint de velocidade. De referir o
controlador PI, a tensão no barramento DC, a
aceleração e a desaceleração do motor, os limites de
output de frequência e a relação tensão/frequência.
Figura 16 – Janela de parametrização do controlador do sistema
variador/motor
2.2.3 BLOCOS DE MEDIÇÕES DE GRANDEZAS ELÉCTRICAS E
MECÂNICAS
Figura 15 – Janela de parametrização do conversor e barramento DC
Para efectuar medições aplicaram-se blocos do tipo
scope (visualização de outputs) na caixa redutora,
com os seguintesagrupamentos de variáveis:
SCOPE 1
- Velocidadelinear da cabine (m/s)
SCOPE 2
- Binário resistente / binário electromagnético
(N.m)
- Binário transitório (arranque/paragem do
sistema) (N.m)
- Potênciado sistema mecânico (W)
SCOPE 3
- Corrente no estátor (A)
- Velocidadeparametrizada/real (rpm)
- Binário electromagnético(N.m)
SCOPE 4
- Corrente RMS absorvida pelo conjunto
variador/motor/sistemamecânico (A)
249

ARTIGO TÉCNICO
3 VALIDAÇÃO DO SIMULADOR
O ascensor que serviu de base para a modelização em
Simulink e para as respectivas medições, é o ascensor
número 3 de uma bateria dupla de ascensores produzidos e
instalados em 2007 no Alfena Trade Center, em Alfena –
Ermesinde.
O ascensor seleccionado é um ascensor eléctrico com roda
de aderência, com casa de máquinas em cima na vertical,
sobre a caixa. A escolha deste tipo de ascensor resulta da lei
actualmente em vigor (DL 163/2006 de 08.08), que
determina que os ascensores a instalar tenham de ser
dimensionados para uma carga de pelo menos 630 kg / 8
pessoas, por forma a garantir o acesso a pessoas com
mobilidade reduzida (resulta da imposição das dimensões da
cabina que deverá ter no mínimo uma largura de 1,1 m e
uma profundidade de 1,4 m).
Os dados medidos e os simulados vão de encontro às
mesmas conclusões, com a excepção do modo de frenagem
do motor, dado que nas medições não se verifica a
reinjecção de energia na rede (uma vez que o variador de
frequênciautilizado na realidade não o permite).
4 HIPÓTESES DE OPTIMIZAÇÃO
4.1 NO DESENVOLVIMENTO DE NOVOS ASCENSORES:
1. Aplicação de soluções construtivas mecânicas que
permitam reduzir o consumo de energia:
a. Cabinas suspensas ao centro da cabina, pois reduzem o
atrito gerado sobre as guias. De acordo com um artigo
publicado por Küntscher em 2006, intitulado “Sistemas
de Ascensores que poupam energia” em que se
comparam diferentes soluções de tracção, será possível
fazer a seguinte avaliação energética de ascensores:
i. Para ascensores com máquina com redutor e
suspensão lateral, o rendimento da caixa do ascensor
será de aproximadamente 70% e o rendimento da
máquina (motor + redutor) também será de
aproximadamente 70%, pelo que o rendimento
global do sistema será de aproximadamente 50%;
ii. Para ascensores com máquina sem redutor e
suspensão central, o rendimento da caixa do
ascensor será de aproximadamente 85% e o
rendimento da máquina (apenas motor) será de
aproximadamente 100%, pelo que o rendimento
global do sistema será de aproximadamente 85%;
Conclusão: O ascensor com suspensão central (e com
máquina gearless só consome 60% da energia (quociente
entre 0,5/0,85) do ascensor com suspensão lateral;
b. Recurso a roçadeiras ou rodas que gerem menos atrito
nas guias;
c. Recurso a cabinas executadas em materiais mais leves,
isto é, cabinas menos pesadas, que implicarão
contrapesoscom menor massa;
d. Recurso a um número reduzido de rodas de desvio. Cada
uma destas deverá ter uma baixa inércia;
2. Optimização do peso do contrapeso. De acordo com
dados da indústria, o grau de ocupação normal médio da
cabina representa apenas 20% da carga nominal.
Contudo, os contrapesos estão dimensionados para uma
ocupação média da cabina de 50% da carga nominal.
Uma optimização para cargas mais pequenas, levaria a
um melhor balanceamento, e logo a uma poupança da
energia necessária;
3. Recurso a máquinas gearless (sem redutor) ou então a
máquinas de indução com elevado rendimento;
4. Aplicação do motor linear. Contudo, o estado da arte
ainda não corresponde actualmente aos graus de
exigência em termos de segurança e perfomance
pretendidos;
5. Aplicação de um sistema de reinjecção de energia. Para
além da redução do consumo energético directo, este
sistema reduz a emissão de calor para a casa de
máquinas (elimina-se a energia calorífica libertada na
resistência regenerativa) reduzindo os custos com a
instalação de um sistema de climatização da casa de
máquinas;
250

ARTIGO TÉCNICO
6. Utilização de cabos de suspensão com diâmetros
inferiores, bem como formas de gornes nas rodas de
tracção que possibilitem a sua aplicação. Esta solução
permite a aplicação de diâmetros de rodas de tensão
menores, que requerem momentos menores (mas
motores com um número de rotações mais elevado);
7. Instalação de ascensores com uma carga nominal
inferior, naturalmente tendo em atenção as imposições
legais: a NP EN 81-70:2003 indica que um ascensor de
450 kg é adequado para o transporte de pessoas em
cadeiras de rodas. Contudo o Decreto-Lei 163/2006
obriga à instalação de ascensores com um mínimo de
630 kg;
8. Recurso a velocidades nominais inferiores: v=0,4 a 0,63
m/s. Muitas das vezes, principalmente em edifícios de
habitação com um número de pisos reduzido, os
ascensores têm velocidades de 1,0 m/s, o que implica a
instalação de máquinas mais potentes, quando uma
velocidadeinferior seria mais do que suficiente;
9. Verificação contínua da qualidade da montagem,
nomeadamente a colocação das guias – evitar
desaprumos e prisões nas guias, bem como a
parametrização do variador de frequência e optimização
das curvas de andamento;
4.2 DIMENSIONAMENTO E PROJECTO DE EDIFÍCIOS
Também será possível intervir na fase de projecto de novos
edifícios, apresentando informações sobre os consumos
energéticosde ascensores aos projectistas.
Actualmente a escolha do tipo (essencialmente o sistema de
tracção, a carga nominal e a velocidade) e da quantidade de
ascensores para um dado edifício é feita por recurso a
modernos programas de cálculo de tráfego, que se baseiam
em critérios de qualidade de serviço que se pretende
garantir.
De acordo, por exemplo, com a Norma Portuguesa NP4267 –
“Critérios de escolha de ascensores a instalar em edifícios
não destinados a habitação”, deverão ser utilizados os
seguintes parâmetros (que serão calculados através de
modelos matemáticos igualmente definidos na mesma
norma) para a aferição dos critérios de qualidade de serviço:
- A duração máxima do percurso teórico (TD), ou seja o
tempo de percurso teórico entre pisos extremos.
- O Intervalo máximo no piso principal (I), ou seja, o
tempo médio entre as partidas sucessivas da mesma
cabina do piso principal;
- A capacidade de transporte (C5), que representa a
percentagem da população do edifício acima do piso
principal que pode ser transportada em 5 minutos pela
bateria de ascensores;
10. Instalação de sistemas centralizados de gestão de tráfego
informatizados que realizem uma avaliação automática
do padrão de tráfego. Este sistema de gestão de tráfego
disponibilizará então o(s) ascensor(es) necessário(s),
optimizando o número de manobras a realizar pelos
ascensores e distribuindo os passageiros a transportar
pelos diferentes ascensoresexistentes no edifício.
11. Incorporar o Estado da Arte de Componentes analisados
no artigo anterior sobre optimização energética de
ascensores
o projectista dimensiona, então os ascensores em função
dos valores obtidos pelo cálculo, por comparação com
critérios tabelados (por exemplo a TD deverá ser de 20
segundos, no máximo, para que a qualidade do serviço possa
ser considerada excelente), sem ter em conta a eficiência
energéticados mesmos.
Perante a instalação cada vez maior de ascensores, mesmo
em edifícios com baixo número de pisos (para facilitar a
mobilidade de pessoas com mobilidade reduzida), dever-seá
ter um cuidado especial no seu planeamento (projecto),
para se obter uma boa solução, quer do ponto de vista
técnico, legal 4 e económico, quer do ponto de vista
energético.
251

ARTIGO TÉCNICO
A partir do simulador apresentado também no artigo
anterior, deverá ser possível obter informação sobre os
consumos energéticos das diferentes soluções estudadas e
incorporá-las nos estudos de tráfego a realizar. Igualmente
deverão ser elaboradas tabelas com informação sobre o
desempenho energético das diferentes soluções oferecidas,
que deverão ser disponibilizadasaos projectistas.
5 RESULTADOS
1. Impacto de diferentes massas do contrapeso sobre o
consumo energético
Para a verificação do impacto de diferentes massas do
contrapeso sobre o consumo energético estudaram-se 3
cenários:
a. cenário ideal - 100% da energia é reinjectada;
b. cenário real - 30% da energia é reinjectada;
c. cenário real - não existe reinjecção.
Tomou-se como base o ascensor de 630 kg a que
corresponde uma cabina com 850 kg de peso e um
contrapeso com 1165 kg. Utilizou-se a manobra de
referênciaindicada na norma VDI 4707.
A solução óptima da massa do contrapeso ocorre, para todos
os cenários considerados, aos 910 kg (ou seja quando o
contrapeso assume um peso de 78% de 1165 kg, que é a
soluçãoinicialmente estudada).
Os 910 kg correspondem à situação em que não há consumo
de energia à subida na manobra com a cabina vazia 5 .
Para cenários com e sem reinjecção de energia, a eficiência
torna-se efectiva para massas do contrapeso superiores a
73% e inferiores a 100% da massa do contrapeso de
referência.
A melhor solução ocorre quando o contrapeso pesa 910 kg.
Contudo, esta solução implicará a aplicação de uma máquina
mais potente do que a que seria necessária na solução base
(1165 kg).
Se fosse possível reaproveitar toda a energia nas manobras
que o permitem, o contrapeso poderia assumir qualquer
massa acima dos 50% (ou seja 582,5 kg). Para este cenário a
solução óptima passaria por um contrapeso com uma massa
de 1165 kg, porque implicaria uma máquina de menor
potência.
Se fosse possível reaproveitar toda a energia nas manobras
que o permitem, o contrapeso poderia assumir qualquer
massa acima dos 50% (ou seja 582,5 kg).
Para este cenário a solução óptima passaria por um
contrapeso com uma massa de 1165 kg, porque implicaria
uma máquina de menor potência.
Tabela 2 - Resultados: Impacto de diferentes massas do contrapeso sobre o consumo energético
Carga
Massa %
Contrapeso 0% Contrapeso 25% Contrapeso 50% Contrapeso 68% (a)
Energia da Manobra de Referência em Função da Massa do Contrapeso
Contrapeso=Cabine
73%
Contrapeso 75%
0kg 291,25kg 582,5kg 790kg 850kg 873,75kg 910kg
Subida Descida Subida Descida Subida Descida Subida Descida Subida Descida Subida Descida Subida Descida Subida Descida Subida Descida
0,0 kg 0% 34,16 Wh -28,41 Wh 23,10 Wh -18,10 Wh 12,17 Wh -7,58 Wh 4,55 Wh 0,00 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh 1,35 Wh 3,11 Wh 0,00 Wh 4,45 Wh -7,02 Wh 11,59 Wh -9,31 Wh 13,94 Wh
157,5 kg 25% 40,20 Wh -33,81 Wh 29,06 Wh -23,71 Wh 18,06 Wh -13,29 Wh 10,30 Wh -5,76 Wh 8,07 Wh -0,57 Wh 7,19 Wh -2,70 Wh 5,84 Wh -1,37 Wh -1,26 Wh 5,73 Wh -3,57 Wh 8,07 Wh
315,0 kg 50% 46,28 Wh -34,64 Wh 35,06 Wh -29,24 Wh 24,00 Wh -18,95 Wh 16,19 Wh -11,49 Wh 13,94 Wh -9,31 Wh 13,05 Wh -8,45 Wh 11,70 Wh -7,13 Wh 4,56 Wh -0,10 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh
472,5 kg 75% 52,40 Wh -39,29 Wh 41,11 Wh -34,58 Wh 29,96 Wh -24,55 Wh 22,10 Wh -17,16 Wh 19,85 Wh -15,00 Wh 18,96 Wh -14,15 Wh 17,59 Wh -12,84 Wh 10,41 Wh -5,87 Wh 8,07 Wh -3,57 Wh
630,0 kg 100% 58,57 Wh -50,72 Wh 47,20 Wh -34,28 Wh 35,97 Wh -30,07 Wh 28,07 Wh -22,78 Wh 25,79 Wh -20,65 Wh 24,89 Wh -19,80 Wh 23,52 Wh -18,50 Wh 16,30 Wh -11,59 Wh 13,94 Wh -9,31 Wh
Média ponderada 39,008 Wh -31,741 Wh 27,885 Wh -22,545 Wh 16,899 Wh -12,129 Wh 9,195 Wh -4,593 Wh 6,914 Wh -1,487 Wh 6,031 Wh -1,514 Wh 4,681 Wh -0,181 Wh -2,389 Wh 6,917 Wh -4,695 Wh 9,257 Wh
VDI 4707
Ideal - 100%
Reinjecção
7,267 Wh 5,340 Wh 4,770 Wh 4,601 Wh 5,428 Wh 4,517 Wh 4,500 Wh 4,528 Wh 4,562 Wh
159,31% 117,06% 104,57% 100,87% 118,98% 99,02% 98,65% 99,27%
100,00%
30% Reinjecção 29,486 Wh 21,122 Wh 13,260 Wh 7,817 Wh 6,468 Wh 5,577 Wh 4,627 Wh 6,201 Wh
375,69% 269,12% 168,96% 99,59% 82,42% 71,06% 58,95% 79,00% 100,00%
Sem Reinjecção 39,008 Wh 27,885 Wh 16,899 Wh 9,195 Wh 6,914 Wh 6,031 Wh 4,681 Wh
Contrapeso 78% (b) Contrapeso 95% Contrapeso 100% (c)
421,39% 301,23% 182,56% 99,33% 74,69% 65,15% 50,57% 74,72%
1102kg
1165 kg
7,848 Wh
6,917 Wh 9,257 Wh
100,00%
4
Existem normas que definem determinados requisitos mínimos que têm de ser cumpridos pelos ascensores, por exemplo em termos de
capacidade de carga. Assim, desde Fevereiro de 2007, todos os novos ascensores devem obedecer à nova legislação (DL163/2006), que regula
as acessibilidades a pessoas com mobilidade reduzida. Esta norma obriga à instalação de ascensores com uma cabina mínima de
1.100mmx1.400mm (largura x profundidade), a que corresponde uma carga nominal mínima de 8 pessoas-630 kg. Para unidades de saúde,
como hospitais existem outras normas portuguesas que sugerem a instalação de ascensores monta-camas para uma carga nominal de 21
pessoas - 1.600 kg.
5
Como se verá adiante, esta solução não poderá ser adoptada, por não cumprir os requisitos de aderência impostos pela norma NP EN 81-
1:2000.
252

ARTIGO TÉCNICO
Energia da manobra de referência em função da massa do contrapeso
44,000 Wh
39,000 Wh
34,000 Wh
29,000 Wh
24,000 Wh
19,000 Wh
14,000 Wh
9,000 Wh
4,000 Wh
0kg
291,25kg
582,5kg
790kg
850kg
Energia da Manobra de Referência
873,75kg
910kg
1102kg
1165 kg
Massa do Contrapeso
Ideal - 100% Reinjecção 30% Reinjecção Sem Reinjecção
2. Impacto da optimização do peso das cabinas sobre o
consumo energético:
Figura 17 – Impacto de diferentes massas do contrapeso sobre o consumo energético
Tomou-se por base um ascensor idêntico ao utilizado para
validar o modelo em Matlab-Simulink, com as características
ao lado indicadas.
Verificou-se que não é suficiente analisar apenas o impacto
que implicará a redução da massa da cabina, de per se.
Ter-se-á de ter em conta também as recomendações em
termos de aderência na roda de tracção da máquina,
indicadaspela norma NP EN 81-1:2000 – Anexo M 6 .
Com base nestas duas premissas foram obtidos os resultados
indicadosna tabela 3.
Local da casa das máquinas: Em cima na vertical, sobre a caixa
Carga nominal: 630 Kg / 8 Pessoas
Curso: 20,79 m
Velocidade nominal: 1,0 m/s VVVF
Tipo de Suspensão: 1:1
Diâmetro dos cabos 8 mm
Diâmetro da roda de tracção: 400 mm
Abraçamento: 165 º
Tipo de gorne: em U
Ângulo do gorne: 25 º
Ângulo do gorne subtalhado: 90,88 º
Relação diâmetro cabo vs diâmetro roda de tracção: 50
Diâmetro da roda de desvio: 320 mm
Tabela 3: Resultados: Impacto da optimização do peso das cabinas sobre o consumo energético
Contrapeso Peso Mínimo Peso do Quantidade Diferença face
% da carga nominal Cabina Contrapeso Cabos à solução base
da cabina (kg) (kg) (kg)
100 1750 2380 7 2015
90 1550 2117 6 1552
80 1400 1904 6 1189
70 1250 1691 6 826
60 1050 1428 5 363
50 900 1215 5 0
40 800 1052 4 -263
30 1050 1239 5 174
20 1300 1426 6 611
10 1500 1563 6 948
0 1750 1750 7 1385
6
O Anexo M desta norma, descreve a metodologia a seguir para calcular a aderência dos cabos na roda de tracção, tendo em conta o curso, o
carregamento da cabina, a desaceleração motivada por uma paragem de emergência, o tipo de gorne, o ângulo do gorne, o coeficiente de
atrito, o diâmetro da roda de tracção, o diâmetro da roda de desvio, o ângulo do gorne subtalhado, etc.
253

ARTIGO TÉCNICO
Peso Mínimo da Cabina
Peso mínimo da cabina (kg)
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Contrapeso (% da carga nominal)
Figura 18 – Peso mínimo da cabina
Pode-se concluir, que o ponto que permitirá optimizar o
peso da cabina e o consumo energético do ascensor ocorre,
quando a cabina pesar 800 kg e o contrapeso 1052 kg.
Ou seja dever-se-á adoptar uma solução em que o
contrapeso compense o peso da cabina + 40% da carga
nominal da mesma, e não a solução utilizada presentemente
nos ascensores produzidos maioritariamente pela indústria,
que prevê um contrapeso que compensa o peso da cabina +
50% da carga nominal da mesma (pesando a cabina 900 kg e
o contrapeso 1215 kg).
Para um ascensor com um contrapeso que compense o peso
da cabina + 40% da carga nominal da cabina, o consumo
energético será de 6,917 Wh para uma manobra de
referência, em vez de 9,257 Wh, na solução adoptada
actualmente. Ou seja, conseguir-se-á uma redução de
aproximadamente26 % no consumo de energia.
Com esta solução seria igualmente possível poupar 263 kg de
aço, em todo o sistema (cabina e contrapeso). Acresce ainda
o facto de acordo com a norma EN81:2000 – Anexo M, ser
possível para esta solução aplicar 4 cabos de 8mm 2 em vez
dos 5 cabos de 8 mm 2 que são normalmente aplicados.
Ou seja com a optimização do peso da cabina, conseguir-se-á
não só uma redução do consumo energético, mas também
uma redução no custo dos materiais a aplicar.
3. Suspensãolateral vs suspensão central
Pretendeu-se avaliar o impacto que o tipo de suspensão da
cabina tem sobre o consumo energético.
Viu-se no ponto 4.1, que num estudo publicado por
Küntscher (2006), o rendimento da caixa do ascensor será de
aproximadamente 70%, quando a cabina é suspensa
lateralmente e de aproximadamente 85%, quando a cabina é
suspensacentralmente.
Recorrendo ao simulador desenvolvido verificou-se que a
solução da suspensão central, por permitir uma redução do
atrito nas guias, implicou uma poupança de 16% em termos
energéticos em relação à solução da suspensão lateral da
cabina, para o ascensor de 630 kg estudado, pelo que se
recomenda a sua adopção.
254

ARTIGO TÉCNICO
Tabela 4 - Resultados: suspensão lateral vs suspensão central
Carga
Energia da Manobra de Referência em Função da
Suspensão da Cabine
Massa %
Suspensão lateral
Suspensão Central
70% 85%
Subida Descida Subida Descida
0,0 kg 0% -11,76 Wh 16,47 Wh -9,31 Wh 13,94 Wh
157,5 kg 25% -4,80 Wh 9,33 Wh -3,57 Wh 8,07 Wh
315,0 kg 50% 2,23 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh
472,5 kg 75% 9,33 Wh -4,80 Wh 8,07 Wh -3,57 Wh
630,0 kg 100% 16,47 Wh -11,76 Wh 13,94 Wh -9,31 Wh
Média ponderada
com base na -6,166 Wh 10,775 Wh -4,695 Wh 9,257 Wh
VDI 4707
Ideal - 100%
Reinjecção
30% Reinjecção
4,610 Wh
101,05%
8,925 Wh
4,562 Wh
100,00%
7,848 Wh
113,72% 100,00%
0,000 Wh 10,775 Wh 0,000 Wh 9,257 Wh
Sem Reinjecção
10,775 Wh
9,257 Wh
116,40%
100,00%
Energia da Manobra de Referência em Função da Suspensão
da Cabine
12,000 Wh
Energia da Manobra de Referência
11,000 Wh
10,000 Wh
9,000 Wh
8,000 Wh
7,000 Wh
6,000 Wh
5,000 Wh
4,000 Tabela Wh3: Resultados: Impacto da optimização do peso das cabinas sobre o consumo energético
Suspensão
lateral
Tipo de Suspensão
Suspensão
Central
Ideal - 100% Reinjecção 30% Reinjecção Sem Reinjecção
Figura 19 – Suspensão lateral vs suspensão central
255

ARTIGO TÉCNICO
4. Impacto da redução da velocidade linear do ascensor no
consumo energético:
Mantendo todas as características técnicas do ascensor, com
excepção da velocidade (o que implicou uma mudança na
relação da caixa redutora, mantendo o mesmo diâmetro da
roda de tracção), verifica-se que quanto menor for a
velocidade nominal do ascensor (ou seja, a velocidade linear
da cabina), menor é o consumo energético. Assim, e por
comparação a uma velocidade nominal de v = 1,0 m/s,
conseguir-se-á uma redução de 46% no consumo energético
se a velocidade for reduzida para v= 0,4 m/s, ceteris paribus.
Na tabela 4 é possível verificar a poupança que se conseguirá
obter mediante a redução da velocidade.
Se fosse possível a reinjecção de toda a energia gerada
durante a manobra de referência, não se verificariam
variações no consumo energético, com a variação da
velocidadelinear da cabina.
Tabela 5 - Resultados: Impacto da redução da velocidade linear no consumo energético
Carga
Energia da Manobra de Referência em Função da Velocidade Linear da Cabine
Massa %
Subida Descida Subida Descida Subida Descida Subida Descida Subida Descida
0,0 kg 0% -2,30 Wh 6,78 Wh -3,41 Wh 7,90 Wh -4,87 Wh 9,39 Wh -6,82 Wh 11,38 Wh -9,31 Wh 13,94 Wh
157,5 kg 25% -0,04 Wh 4,50 Wh -0,60 Wh 5,06 Wh -1,33 Wh 5,80 Wh -2,31 Wh 6,79 Wh -3,57 Wh 8,07 Wh
315,0 kg 50% 2,23 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh 2,23 Wh
472,5 kg 75% 4,50 Wh -0,04 Wh 5,06 Wh -0,60 Wh 5,80 Wh -1,33 Wh 6,79 Wh -2,31 Wh 8,07 Wh -3,57 Wh
630,0 kg 100% 6,78 Wh -2,30 Wh 7,90 Wh -3,41 Wh 9,39 Wh -4,87 Wh 11,38 Wh -6,82 Wh 13,94 Wh -9,31 Wh
Média ponderada
com base na
VDI 4707
Ideal - 100%
Reinjecção
Velocidade Linear da Cabine
0,4m/s 0,5m/s 0,63m/s 0,8m/s
-0,487 Wh 4,958 Wh -1,154 Wh 5,634 Wh -2,030 Wh 6,523 Wh -3,200 Wh 7,720 Wh -4,695 Wh 9,257 Wh
4,471 Wh 4,480 Wh 4,493 Wh
4,520 Wh
98,01% 98,20% 98,50% 99,08%
61,31% 67,37%
75,36% 86,13%
100,00%
0,000 Wh 4,958 Wh 0,000 Wh 5,634 Wh 0,000 Wh 6,523 Wh 0,000 Wh 7,720 Wh 0,000 Wh 9,257 Wh
Sem Reinjecção 4,958 Wh 5,634 Wh 6,523 Wh 7,720 Wh 9,257 Wh
53,56% 60,86% 70,47% 83,39%
4,562 Wh
100,00%
30% Reinjecção 4,812 Wh 5,287 Wh 5,914 Wh 6,760 Wh 7,848 Wh
1m/s
100,00%
Energia da Manobra de Referência em Função da Velocidade
Linear da Cabine
Energia da Manobra de Referência
9,500 Wh
9,000 Wh
8,500 Wh
8,000 Wh
7,500 Wh
7,000 Wh
6,500 Wh
6,000 Wh
5,500 Wh
5,000 Wh
4,500 Wh
4,000 Wh
0,4m/s
0,5m/s
0,63m/s
0,8m/s
1m/s
Velocidade da Cabine
Ideal - 100% Reinjecção 30% Reinjecção Sem Reinjecção
Figura 20 – Impacto da redução da velocidade do ascensor sobre o consumo energético
Em edifícios residenciais com curso reduzido, recomenda-se, por isso, a instalação de ascensores com velocidade reduzida.
256

ARTIGO TÉCNICO
6 CONCLUSÕES
1. A concepção de ascensores eficientes em termos de
energia contribuirá para um menor impacto ambiental;
2. Para se atingir o objectivo universal de utilização racional
de energia (eléctrica) num edifício, não se deverá
analisar apenas a eficiência energética, mas também o
balanço energético. Assim, no caso dos ascensores,
dever-se-á ter em conta, para além do período de
operação, também o fabrico e a manutenção dos
mesmos, o fornecimento de matérias-primas, bem como
a sua reciclagem: a análise do ciclo de vida do produto.
3. Verificou-se que a temática da eficiência energética é
ainda pouco explorada pela indústria de ascensores, seja
através da incorporação nos ascensores das novas
tecnologias já disponíveis em outras aplicações, seja
através da divulgação de informação relevante em
termos do desempenho energético dos equipamentos
comercializados. Existem ainda muito poucos estudos
realizados neste âmbito na Europa, com uma notável
excepção da Suiça que tem vindo a patrocinar, através
de uma organização estatal (a SAFE - Swiss Agency for
Efficient Energy Use), vários estudos sobre a eficiência
energéticade ascensores;
4. Verificam-se diversas barreiras à adopção de ascensores
eficientesem termos energéticos:
a) O Comprador e o utilizador do ascensor não têm
interesses coincidentes: Na grande maioria das
situações, o ascensor não é fornecido directamente
ao cliente final, mas a uma empreiteiro geral que o
incorpora no edifício. Este orienta-se
fundamentalmente pelo preço de aquisição do
ascensor e não pelos custos de energia eléctrica e de
operação que este venha a provocar no futuro, que
será sempre suportado pelo utilizador
b) Em edifícios existentes, ocorre uma grande
resistência à incorporação de novos componentes
que possam por em causa a operação e a
disponibilidade dos ascensores existentes. Em novos
edifíciosé mais fácil incorporar as novas tecnologias.
Pelo que se recomenda uma sensibilização do cliente
final bem como de projectistas.
5. Recomenda-se que o consumo energético dos
ascensores seja considerado também no âmbito do
Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização
dos Edifícios (RSECE) – Decreto-Lei 79/2006 de 04 de
Abril. Dessa forma existiria desde logo uma maior
atenção na fase de projecto por parte dos projectistas
relativamente à aplicação de ascensores eficientes
energeticamente, para que pudessem ver aprovado o
seu projecto.
Bibliografia
[1] ALMEIDA, Aníbal, PATRÃO, Carlos, FONSECA, Paula,
MOURA, Pedro – Manual de boas práticas de eficiência
energética. Lisboa, ISR – Departamento de Engenharia
Electrotécnica e de Computadores Universidade de
Coimbra e BCSD Portugal – Conselho Empresarial para o
DesenvolvimentoSustentável, 2005.
[2] BARNEY, Gina – Elevator Traffic Handbook – Theory and
Practice. Nova Iorque, Spon Press, 2003. ISBN 0-415-
27476-I.
[3] BOLLA, Mario – Verbesserung der Energieeffizienz von
Aufzügen und Förderanlagen durch Entwicklung eines
Neuartigen Frequenzumformers – Jahresbericht 2007.
Seftigen, Bundesamt für Energie, Suiça, 2007.
[4] CASTANHEIRA, Luís; BORGES GOUVEIA, Joaquim –
Energia, Ambiente e Desenvolvimento Sustentável.
Porto, Spi – Sociedade Portuguesa de Inovação, 2004.
ISBN 972-8589-45-X.
[5] CÓIAS, Vítor; FERNANDES, Susana – Reabilitação
Energética dos Edifícios: Porquê? Oz – Diagnóstico
Levantamento e Controlo de Qualidade em Estruturas e
Fundações, Lda, 2006.
[6] KÜNTSCHER, Dietmar – Energiesparende Aufzugsysteme
– Lift-Report nº2 – Ano 32, 2006.
[7] FITZGERALD, A.; KINGSLEY, Charles; UMANS, Stephen –
Electric Machinery. Nova Iorque, McGraw Hill, 2003.
ISBN 0-07-123010-6.
[8] FRANCHI, C. – Acionamentos Eléctricos. Editora Érica,
Ltda, 2007. ISBN 978-85-365-0149-9.
257

ARTIGO TÉCNICO
Bibliografia (Cont.)
Directivas, Leis e Normas
[9] GAMBOA, José – Ascensores e Elevadores. Lisboa, Rei
dos Livros, 2005. ISBN 972-51-1007-2.
[10]JANOVSKY, Lumomír – Elevator Mechanical Design. 3ª
Edição. Mobile USA, Elevator World, Inc., 1999. ISBN 1-
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[11]MATIAS, José – Máquinas Eléctricas. 5ª Edição. Lisboa,
DidácticaEditora, 2005. ISBN 972-650-124-5.
[12]MEIRELES, Vitor – Circuitos Eléctricos. 3ª Edição revista.
Lisboa, Lidel – Edições Técnicas, Lda, 2005. ISBN 972-757-
386-X.
[13]NIPKOW, Jürg, SCHALCHER, Max – Energy consumption
and efficiency potentials of lifts – Zurique. - SAFE – Swiss
Agency for Efficient Energy Use, 2005.
[14]NIPKOW, Jürg – Elektrizitätsverbrauch und Einspar-
Potenzialebei Aufzügen – Bundesamt für Energie, 2005.
[15]PALMA, João – Accionamentos Electromecânicos de
Velocidade Variável. 2ª Edição. Lisboa, Fundação
Calouste Gulbenkian – Serviço de Educação e Bolsas,
2008. ISBN 978-972-31-0839-2.
[16]PAIVA, J. Sucena – Redes de Energia Eléctrica – Uma
Análise Sistémica. Lisboa, IST Press, 2005. ISBN 972-8469-
34-9.
[17]RODRIGUES, José; MATIAS, José – Máquinas Eléctricas –
Transformadores. Lisboa, Didáctica Editora, 2005. ISBN
972-650-183-0.
[1] DIRECTIVA 1995/16/CE do Parlamento Europeu e do
Conselho de 29 de Junho de 1995 – Directiva Ascensores.
Jornal Oficial das Comunidades Europeias.
[2] DIRECTIVA 2002/91/CE do Parlamento Europeu e do
Conselho de 16 de Dezembro de 2002 – EPB – Energy
Performance of Buildings – Desempenho Energético de
Edifícios.Jornal Oficial das Comunidades Europeias.
[3] DIRECTIVA 2005/32/CE do Parlamento Europeu e do
Conselho de 06 de Julho de 2005 – EuP – Energy Using
Products – Requisitos de Concepção Ecológica dos
Produtos que Consomem Energia. Jornal Oficial das
ComunidadesEuropeias.
[4] DECRETO-LEI nº 513/70 de 24 de Setembro.
[5] DECRETO-LEInº 295/98 de 22 de Setembro
[6] DECRETO-LEInº 78/2006 de 04 de Abril.
[7] DECRETO-LEInº 79/2006 de 04 de Abril.
[8] DECRETO-LEInº 80/2006 de 04 de Abril.
[9] DECRETO-LEInº 176/2008 de 26 de Agosto.
[10]NORMA PORTUGUESA NP 2058:1993 de Abril de 1993.
InstitutoPortuguêsda Qualidade.
[11]NORMA PORTUGUESA NP 4267:1994 de Maio de 1994.
InstitutoPortuguêsda Qualidade.
[12]NORMA PORTUGUESA NP 3661:1989 de Agosto 1989.
InstitutoPortuguêsda Qualidade.
[13]NORMA PORTUGUESA NP EN 81-1:2000 – Regras de
Segurança para o Fabrico e Instalação de Elevadores –
Parte 1: Ascensores Eléctricos. Fevereiro de 2001.
InstitutoPortuguêsda Qualidade.
[14]NORMA PORTUGUESA NP EN 81-2:2000 – Regras de
Segurança para o Fabrico e Instalação de Elevadores –
Parte 2: Ascensores Hidráulicos. Fevereiro de 2001.
InstitutoPortuguêsda Qualidade.
[15]NORMA SUIÇA SIA 380/4:2006 – Electricity in Buildings
(2006), Swiss Society of Engineersand Architects(SIA).
[16]NORMA ALEMÃ VDI 4707:2009 – Ascensores – Eficiência
Energética(2009), Verein Deutscher Ingenieure (VDI)
258

ARTIGO TÉCNICO
José Marílio Oliveira Cardoso
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
EXTINÇÃO DAS TARIFAS REGULADAS NO SECTOR ELÉCTRICO
1 ENQUADRAMENTO
2 MERCADO REGULADO
O sector eléctrico foi, historicamente, um sector de
monopólio natural, controlado por uma única entidade a
qual assegurava as diversas actividades relacionadas com o
fornecimento da energia eléctrica, desde a sua produção,
transporte e distribuição até ao abastecimento ao
consumidor final. Esta é uma realidade que tem vindo a ser
radicalmentealterada nas últimas décadas.
Após longos anos de actuação em regime de monopólio
(público, privado ou misto) verticalmente integrado,
verificaram-se em diversos países, em diferentes latitudes,
várias experiências que resultaram em processos de
desverticalização do sector com separação das suas
actividades. O primeiro destes exemplos ocorreu no Chile no
final da década de 70 do século XX, tendo as alterações
consistido, basicamente, no fim dos monopólios da energia
eléctrica e na introdução duma lógica de concorrência no
mercado da electricidade. Esta passou a verificar-se na
produção e na comercialização, mantendo-se como
monopólios as actividades ligadas a infra-estruturas de rede
como são o transporte e a distribuição.
Também em Portugal a EDP funcionou, durante muito
tempo, como a empresa vertical, que actuando em toda a
cadeia, assegurava a produção, o transporte, a distribuição e
a comercializaçãoda energia eléctrica.
Esta realidade teve um ponto de inflexão significativo após a
adesão de Portugal à, então, CEE. Em 1988 foi publicado um
importante pacto legislativo que, entre outras inovações,
consagrou a possibilidade de acesso ao sector pelos
pequenos produtores privados na área da produção
hidroeléctrica (mini-hídricas) e cogeração, obrigando a EDP a
adquirir toda a energia por eles produzida a um preço
regulado.
É também nesse período que cessa a exclusividade da
concessão à EDP, sendo liberalizadas algumas das
actividades do sector. Tal teve como objectivo a abertura do
investimento no sector à iniciativa privada, permitindo
canalizar verbas públicas para outros investimentos e,
funcionando o mercado, permitir uma redução de preços
com benefícios para os consumidores.
Fig. 1 - Actividades tradicionais no sector eléctrico
259

ARTIGO TÉCNICO
Com uma progressiva abertura do sector a um ambiente de
mercado concorrencial, emergiu o papel das entidades
reguladoras como garantia de condições de igualdade de
tratamento, de transparência e de não discriminação no
acesso de produtores e de consumidores às redes de
transporte e de distribuição. Em 1995 é criada a ERSE
(Entidade Reguladora do Sector Eléctrico) pela publicação do
Decreto-Lei n.º 187/95, de 27 de Julho.
Das suas competênciasconstam:
• O estabelecimento dos valores das tarifas e preços para a
energia eléctrica a aplicar anualmente
• A protecção dos interesses dos consumidores em relação
a preços, serviços e qualidade do abastecimento
• Fomentar a concorrência
• Contribuir para uma utilização eficiente da energia
eléctrica
Em 2002 são aprovados novos estatutos da ERSE pela
publicação do Decreto-Lei nº 97/2002 de 12 de Abril. A ERSE
vê as suas competências alargadas com a inclusão da
regulação das actividades relativas ao gás natural, passando
a designar-se Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos,
embora mantendo a sigla original.
3 MERCADO LIBERALIZADO
O processo de liberalização do sector eléctrico ocorreu, na
maior parte dos países europeus, de modo faseado. Estes
processos começaram tipicamente por contemplar os
clientes dos níveis de tensão mais elevados e com maiores
consumos. Também em Portugal, ainda na década de 90 do
século passado, foi publicada legislação que abria o mercado
apenas aos maiores clientes, tendo o processo sido
progressivamenteestendidoa todos os clientes.
A abertura do mercado concorrencial teve como objectivo
dinamizar o sector e impor-se como solução para o encontro
entre a oferta e a procura, reflectindo-se numa expectável
descidados preços e melhoria da qualidade de serviço.
Este é um novo paradigma onde é concedida a cada
consumidor a possibilidade de escolha do fornecedor,
implicando alterações profundas em todo o enquadramento
legislativo e regulatório bem como no modo de actuação das
diversas entidades intervenientes. Potencia ainda o
aparecimento de novos produtores e comercializadores,
aumentando o número de intervenientes no sector e a
complexidadede funcionamentodo mesmo.
Fig. 2 - Calendário de abertura do mercado em Portugal (ERSE)
260

ARTIGO TÉCNICO
A Directiva n.º 2003/54/CE, de 26 de Junho, definiu como
data limite o dia 1 de Julho de 2007, para abertura do
mercado a todos os clientes, independentemente dos seus
consumos e da tensão de alimentação. A Directiva foi
transposta para a ordem jurídica nacional pela publicação do
Decreto-Lei n.º 29/2006, de 15 de Fevereiro. Aí, no âmbito
da protecção dos consumidores, consagra-se a figura do
comercializador de último recurso o qual assume o papel de
garante do fornecimento de electricidade aos consumidores.
Para Portugal continental foi estabelecida a data de 4 de
Setembro de 2006 como aquela a partir da qual todos os
clientesde energia eléctrica poderiam escolher livremente o
seu fornecedor de energia eléctrica.
Este foi um processo que apresentou alguns percalços,
nomeadamente, no final de 2007 com vários
comercializadores a não aceitarem novos contratos de
fornecimento de energia eléctrica nem renovarem contratos
já existentes, alegando impossibilidade de concorrência com
as tarifas reguladas. No final de 2008 e, principalmente, em
2009 e assistiu-se a um retorno de muitos clientes ao
mercado liberalizado. Actualmente a adesão de novos
clientes ao mercado apresenta-se como uma forte
tendência.
Fig. 3 - Evolução do consumo no mercado liberalizado (ERSE)
Fig. 4 - Número total de clientes no mercado liberalizado (ERSE)
261

ARTIGO TÉCNICO
2.2.1.3 CAIXA REDUTORA
Fig. 5 - Consumo (GWh) no mercado liberalizado (ERSE)
Figura 9 - Diagrama de blocos Simulink da caixa redutora com variador de velocidade
Fig. 6 - Peso relativo do consumo do mercado liberalizado (ERSE)
4 NOVO MODELO
Com a recente publicação do Decreto-Lei n.º 104/2010 de 29
de Setembro verifica-se uma nova “revolução” no sector
eléctrico, com a extinção das tarifas reguladas de
fornecimento de energia eléctrica em Portugal continental, a
partir de 1 de Janeiro de 2011. Por este diploma são
abrangidos os clientes cuja alimentação seja em muito alta
tensão(MAT), alta tensão (AT), média tensão (MT) ou baixa
tensão especial (BTE). Significa que todos os clientes, com
excepção daqueles que são alimentação em baixa tensão
normal (BTN), deverão, no próximo ano, passar a ser
abastecidosno âmbito do mercado liberalizado.
Esta é uma nova mudança de paradigma alterando, em
pouco anos, o fornecimento no mercado liberalizado de um
direito do consumidor para uma obrigação.
262

ARTIGO TÉCNICO
A legislação prevê que os clientes que, à data de entrada em
vigor do diploma, tivessem como fornecedor um
comercializador de último recurso (CUR) e que entretanto
não estabeleçam um contrato no mercado liberalizado,
possam continuar a ser abastecido pelo CUR até à data limite
de 31 de Dezembro de 2011. Para esse fim serão definidas
pela ERSE tarifas transitórias determinadas pela soma das
tarifas de energia, comercialização e acesso às redes, sendo
agravada por uma percentagem a definir pela ERSE.
O CUR deverá notificar por carta registada todos os seus
clientes até 30 dias após a entrada em vigor do Decreto-Lei
n.º 104/2010 prestando-lhes toda a informação necessária à
mudança de comercializador. Este não é um processo
automático cabendo a cada cliente consultar o mercado e
optar por um comercializador do mercado liberalizado.
Os comercializadores autorizados a actuar no mercado
liberalizado em Portugal obtém licenciamento junto da
Direcção-Geral de Geologia e Energia. A ERSE disponibiliza na
sua página de Internet (www.erse.pt) a lista com a
identificação e os contactos dos comercializadores que se
encontram a actuar no mercado.
A mudança de comercializador pode ser efectuada até
quatro vezes em cada doze meses consecutivos, não
podendo ser invocadas razões de ordem técnica para
impedir essa mudança, nomeadamente as características dos
contadoresde energia.
De notar que, sendo o mercado livre, cada comercializador
pode apresentar uma proposta comercial que poderá não
ser facilmente comparável com a de um seu concorrente.
Cabe a cada cliente obter junto de cada comercializador os
esclarecimentos necessários à sua decisão, garantindo que
estão acautelados os seus interesses e que esses serão
vertidos no contrato a estabelecer.
Deverão ainda ser tomados em conta outros aspectos como,
por exemplo, que o ciclo mais adequado (semanal ou diário)
ao funcionamento das instalações é o que consta na
proposta, ou a explicitação de a quem competirá suportar
eventuais alterações de custos com as tarifas de acesso às
redes no decorrer da vigência do contrato.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O sector eléctrico tem vindo a sofrer diversas alterações ao
longo da sua existência tendencialmente no sentido do
fomento da concorrência.
Em Portugal a manifestação mais recente dessa tendência é
corporizada na publicação do Decreto-Lei n.º 104/2010 que
determina a extinção de tarifas reguladas com excepção dos
consumidores domésticos. Esta é uma realidade que impõe
aos clientes a procura de um comercializador em mercado
liberalizado. Este é um desafio que poderá potenciar a
oportunidade de cada cliente dedicar mais atenção aos
aspectos relacionados com a energia eléctrica que consome,
eventualmente conseguindo obter condições mais
vantajosas e incrementar a eficiência energética e a
utilizaçãoracional da energia nas suas instalações.
Esta não é contudo a única novidade no sector, havendo
alterações ao nível da introdução de escalões no consumo de
energia reactiva, já no início de 2011. Prevê-se ainda que,
num futuro mais longínquo, se possam verificar alterações
significativas no que diz respeito à qualidade de serviço e à
poluição da responsabilidadede cada consumidor.
Referências
www.galpenergia.com
www.erse.pt
www.edp.pt
www.dgge.pt
www.unionfenosa.pt
www.dre.pt
263

|264
CURIOSIDADE

ARTIGO TÉCNICO
Domótica
Após o reconhecido sucesso da publicação das anteriores seis edições da Revista Neutro à Terra esta sétima edição reúne os
artigos técnicospublicados nas diversas áreas, e, naturalmente, também na área da Domótica.
A Domótica é uma tecnologia recente que permite a gestão de todos os recursos habitacionais, satisfazendo as necessidades de
comunicação,de conforto e segurança.
Apesar de ainda ser pouco conhecida e divulgada, mas pelo conforto e comodidade que pode proporcionar, a domótica promete
vir a ser uma das áreas mais procuradas no âmbito das instalaçõeseléctricas.
As diversas tecnologias e soluções técnicas para este sector são descritas nos vários artigos que compõem esta secção, bem
como soluções específicas para possibilitar o comando de iluminação, a requalificação dos edifícios e a gestão técnica
centralizada.
265

ARTIGO TÉCNICO
Índice
A Domótica ao Serviço da Sociedade
Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº1, Abril de 2008
267
A Solução POWERLINE Para o Sector Residencial
Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
270
Gestão Técnica de Edifícios com KNX
Domingos Salvador Gonçalves dos Santos
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
274
Sistema de Gestão de Iluminação LUTRON
Sónia Viegas
Astratec, Lighting Consultant
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
279
A Criação de Valor no Binómio “Casa Inteligente” / Consumidor
António Manuel Luzano de Quadros Flores
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
284
Domótica e a Requalificação de Edifícios
José Luís Faria
Touchdomo, Lda, Porto, Portugal
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
295
266

ARTIGO TÉCNICO
Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº1, Abril de 2008
A Domótica ao Serviço da Sociedade
Introdução
Com a elevada evolução dos sistemas electrónicos e
computacionais, associados a tecnologias de comunicação
cada vez mais evoluídas, alcançou-se um novo domínio de
aplicação tecnológica que tem por objectivo satisfazer as
cada vez maiores necessidades de utilização racional da
energia e proporcionar uma maior sensação de conforto aos
utilizadores das instalações. Esta integração da electrónica
com as tecnologias de comunicação de dados está na base
de um conceito que começou a emergir no início dos anos 80
do século passado.
criação de cenários ou ainda a simulação da presença de
pessoas em casa, permitem diminuir os consumos de energia
e aumentar a protecção das habitações e bens. Outra das
funções mais vulgares de controlo é o da climatização dos
edifícios. A este nível, o controlo dos aparelhos de
condicionamentode ar traduzem-seem elevados ganhos em
termos de eficiência energéticae de conforto.
Ainda a nível das funções de gestão é possível, através dos
sistemas domóticos, controlar estores e toldos, sistemas de
rega, controlar e monitorizar piscinas, etc..
Esta conjugação das tecnologias aplicada a ambientes
residenciais, permite a realização de uma vasta gama de
aplicações de gestão local ou remota, a nível de segurança,
conforto,gestão de energia, etc.
Assim apareceu o conceito de DOMÓTICA.
Funções da domótica
As necessidades de dotar os edifícios com sistemas
centralizados de controlo puramente informáticos, em
detrimento dos tradicionais sistemas electromecânicos,
levaram a um maior controlo de certas funções, permitindo
assim uma maior funcionalidade das instalações e uma
optimizaçãodos recursos energéticos.
Figura 1 – Funcionalidades da Domótica
A integração de sistemas de segurança é uma das funções
mais interessantesda domótica.
Funções como o controlo da iluminação, permitindo ligar ou
desligar os aparelhos de iluminaçãoautomaticamenteou a
A possibilidade de ter sistemas de alarme de intrusão,
incêndio, inundação, fugas de gás e vigilância a interagir com
267

ARTIGO TÉCNICO
os sistemas de gestão de energia e com os sistemas de
comunicação permitem o aumento da eficiência destes
sistemas.
Sistemas domóticos
A grande diversidade de sistemas existentes, cada um com o
seu protocolo de comunicação, levou à existência de
problemas quanto à compatibilidade ao nível da integração
dos diversos sistemas. No entanto, desde os primeiros
sistemas domóticos até aos evoluídos sistemas dos dias de
hoje, esses problemas têm vindo a ser ultrapassados.
Os primeiros sistemas domóticos foram desenvolvidos nos
Estados Unidos da América (EUA), tendo depois disso sido
exportados para a Europa onde países como a França e a
Alemanha foram os grandes impulsionadores destes
sistemas.
Um dos primeiros sistemas a ser desenvolvido foi o “X-10”.
Desenvolvido pela Pico Electronics, foi um sistema com
muita aceitação nos EUA onde se estima existirem milhões
de casas equipadas com este tipo de domótica. A grande
vantagem deste sistema é a sua simplicidade de instalação.
Os equipamentos são ligados à rede de distribuição de
energia eléctrica da instalação e usam a referida rede para
comunicarem. Este sistema pode apresentar uma topologia
em anel, em estrela ou em árvore, o que permite uma
grande flexibilidade. Hoje em dia já existem módulos que se
podem incorporar e que permitem a recepção de sinais de
rádio frequência dando ainda uma maior flexibilidade ao
sistema.
Um outro sistema, desenvolvido na década de 90, foi o
LonWorks.
É um sistema de aplicação exclusiva para a industria e que
tenta solucionar os problemas de controlo existentes nesse
sector. Esta tecnologia permite a integração fácil e rápida da
rede dos dispositivos. Fazendo uso de uma cablagem
comum, é criada uma rede de dispositivos que podem
comunicar através da utilização de mensagens.
O sistema European Home System (EHS) foi desenvolvido na
Europa e tem como grande vantagem ser um sistema aberto,
permitindo assim que equipamentos de vários fabricantes
possam ser instalados, comunicando entre si, com uma taxa
de transmissão dependente do meio de transmissão
utilizado. Este sistema permite a utilização de diversos meios
físicos de transmissão tais como, a rede eléctrica ou o cabo
coaxial.
O sistema CEBus, desenvolvido nos Estados Unidos da
América, surgiu com o objectivo de solucionar problemas na
automação doméstica, nomeadamente resolver a
incompatibilidade de ligação entre dispositivos de diversos
fabricantes e da falta de um meio único de comunicação. O
CEBus cria uma rede lógica onde o emissor e receptor estão
colocadosindependentementedo meio de comunicação.
O sistema BatiBus, desenvolvido em França, foi o primeiro
sistema de comunicação bus a ser desenvolvido. Usando um
bus único, permite a ligação de diversos módulos. O bus é
realizado através de um par entrelaçado, permitindo
alimentar directamente dispositivos que não tenham um
consumo superior a 3mA.
O sistema European Installation Bus (EIB) foi criado na
Europa com o objectivo desenvolver um sistema standard
europeu que possibilite a comunicação entre todos os
dispositivos existentes numa instalação. O EIB usa um bus
único de comunicação que permite uma comunicação
elemento a elemento. O bus de comunicação, onde são
ligados todos os sensores e actuadores, é independente do
bus de alimentação dos equipamentos. O EIB apresenta uma
grande flexibilidade e permite interligação de mais de 10000
dispositivos.
O sistema KONNEX (KNX), baseado na associação dos
sistemas BatiBus, EIB e EHS, surgiu com o objectivo de criar
um sistema internacional standard para a automação de
residênciase edifícios.
Actualmente o KNX é o único sistema aberto a nível
mundial, utilizando um software de concepção, modificação
268

ARTIGO TÉCNICO
bus de potência
bus EIB
Interruptores Detectores Sensores Botões de
pressão
Figura 2 – Arquitectura de uma Instalação EIB-KNX
e instalação único, o ETS. O EIB/KNX permite a utilização de
diversos meios físicos de comunicação. A comunicação pode
ser feita sobre o par de condutores (EIB.TP) ou usando a
power line (EIB.PL) ou fazendo uso da rede Ethernet (EIB.net)
ou transmitindo sinais por radiofrequência (EIB.RF) ou por
transmissão por infravermelhos (EIB.IR). A grande panóplia
de meios de comunicação entre equipamentos confere ao
sistema uma grande flexibilidade de utilização. Este é sem
dúvida o sistema com mais potencialidades e que mais tem
evoluído a nível mundial.
Conclusão
Neste artigo foram apresentadas, sumariamente, as funções
gerais de um sistema de domótica bem como uma descrição
de alguns dos sistemas mais importantes. Existem e
existiram no mercado outros sistemas que aqui não foram
referidos, mas que também contribuíram para o objectivo
final que é o de conseguir um sistema cada vez mais versátil,
que permita a utilização eficiente da energia, que faça uma
gestão técnica centralizada e que consiga elevar os níveis de
confortoe fiabilidade das instalações.
Fontes de Informação relevantes
Intelligent Buildings, Carter Myers, 1996, UpWord Publishing Inc.
Building Control Systems, Vaughn Bradshaw, John Wiley & Sons
La ingenieria en edificios de alta tecnologia, C.J. Díaz Olivares,
1999, McGraw Hill
www.acasainteligente.com
www.siemens.com
www.cebus.org
www.ehsa.com
www.eiba.com
www.konnex.org
http://engenium.wordpress.com/
269

Roque Filipe Mesquita Brandão
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº2, Outubro de 2008
ARTIGO TÉCNICO
A Solução POWERLINE Para o Sector Residencial
Introdução
Apesar de muito utilizada no sector industrial, a automação
ainda não atingiu o mesmo patamar de implementação no
sector doméstico. A evolução tecnológica leva a que quase
todos os dias apareçam novos produtos que visam a
implementação de sistemas domóticos que possibilitem o
conforto, a segurança e a eficiência nas habitações. Contudo,
quando se pretende instalar um sistema domótico com o
objectivo de simplificar os processos numa habitação, a
palavra que surge não é “simplicidade”, mas sim
“complicação”.
Para além de a grande maioria das pessoas não estar
familiarizada com as funcionalidades que um sistema
domótico permite, existe sempre o pensamento que esses
sistemas têm um custo elevado, o que de certa forma não é
um pensamento errado. Se quanto ao aspecto do preço, não
há muito a fazer, ele depende das leis do mercado e do custo
da inovação, quanto à complexidade da instalação e
utilização dos sistemas, trata-se de um pensamento induzido
nas pessoas que não conhecem os sistemas domóticos e que
facilmentese consegue desmistificar.
tecnológica permitiu desenvolver soluções para este tipo de
situações. Hoje em dia não é necessário reconstruir a
habitação para instalar sistemas domóticos. Existem
soluções que usam a rede eléctrica já instalada e que
permitem instalar funções domóticas na habitação.
Funções usuais
Não é preciso ter uma casa totalmente automatizada para
que ela seja considerada “inteligente”. Muitas vezes a busca
por mais e mais automatização dos processos leva ao
aumento da complexidade e ao inerente aumento do preço
do sistema instalado. Quando se pretende dotar uma
instalação com um sistema domótico, a primeira coisa que se
deverá fazer é perceber o que realmente se pretende. Saber
quais são as funções que realmente fazem sentido dotar de
alguma “inteligência”.
Um dos sistemas que numa habitação faz algum sentido ser
comandado é o do sistema de estores e toldes.
Os projectos de domótica nas habitações deveriam ser
pensados aquando do projecto da habitação. No entanto, a
realidade não é essa. A grande maioria das habitações não
foi pensada para a instalação desses sistemas e só depois da
instalação eléctrica estar efectuada e a habitação habitada é
que se percebe que se precisava de ter mais alguma
flexibilidade e funcionalidade na instalação. A evolução
Fig.1 – Comando de estores com sistema PLC
270

ARTIGO TÉCNICO
Poder abrir ou fechar os estores individualmente ou por
grupos, ou fazer o comando de acordo com a quantidade de
luz natural ou vento existente. Esta é uma função que para
além do conforto que introduz, leva também ao aumento da
eficiênciaenergéticada habitação.
A iluminação é outro dos sistemas que se deve dotar de
alguma automatização.
A instalação de alarmes técnicos tais como a detecção de
gases combustíveis, a detecção de monóxido de carbono, a
detecção de inundação e a detecção de incêndios são
funções que devem ser implementadas. A possibilidade de
em caso de fuga de gás ou de inundação se poder actuar nas
electroválvulas para se efectuar o corte do gás ou da água,
ou em caso de incêndio de fazer soar um alarme sonoro, são
funçõesmuito úteis numa habitação.
Fig.2 – Cenários de iluminação
A criação de cenários de iluminação ou a variação da
iluminação de acordo com as necessidades ou de acordo
com a iluminação natural existente cria uma sensação de
conforto,flexibilidade e eficiência da instalação.
A segurança é um outro sistema que deve ser considerado.
Os três sistemas que se falaram anteriormente são os que
usualmente são dotados de “inteligência” numa habitação.
Também começa a ser usual querer comandar alguns
circuitos de potência, por exemplo o circuito em que está
ligada a televisão ou as máquinas de lavar roupa ou louça, ou
pode ter interesse comandar algumas tomadas, ou até a
difusão sonora, ou o aquecimento. Contudo, apesar de
quase todas as funções poderem ser dotadas de
“inteligência”, é preciso ter em atenção que quanto mais
funções se pretenderem automatizar, mais cara ficará a
instalaçãoe a complexidade da mesma também aumenta.
Tecnologia POWER LINE
Detector de gás
Detector de inundação
Fig.3 – Alarmes técnicos
A tecnologia Powerline Carrier (PLC) usa a cablagem
tradicional de uma instalação (circuitos de tomadas e
iluminação) para enviar as mensagens entre os emissores e
os receptores. É enviado um sinal modulado em frequência
(normalmente superior a 100kHz) pelos condutores
eléctricos da instalação e apenas os receptores programados
para esses sinais poderão actuar de acordo com esse sinal.
271

ARTIGO TÉCNICO
Como esta tecnologia usa a cablagem da instalação eléctrica
da habitação, é preciso ter em atenção que como as
instalações estão ligadas pela mesma cablagem eléctrica, um
sistema instalado numa habitação poderá comunicar com a
instalação do vizinho. Para evitar esse tipo de situações é
conveniente a instalação de filtros no quadro eléctrico de
entrada da habitação. Existem já sistemas desenvolvidos em
que os aparelhos são dotados de um endereço, um código
único para cada aparelho. Nesse tipo de sistemas a
necessidade de filtros é menor. Os sistemas mais actuais
também combinam a tecnologia de infra vermelhos (IR) e
rádio frequencia (RF) com a tecnologia PLC. Com esta
combinação de sistemas a flexibilidade da instalação
aumenta. Por exemplo é possivel com um comando IR ou RF
dar ordem a um estore para abrir ou fechar ou gerar um
cenário de iluminação numa sala.
Fig.4 – Comunicação PLC
Uma vantagem deste tipo de instalações é que elas não são
estáticas, isto é, se num determinado momento quisermos
que um determinado comando deixe de fazer a sua função
para passar a fazer outra, não é necessário alterar a
aparelhagem mas apenas alterar a sua programação. Como
não são sistemas muito complicados, a programação
também é fácil de entender e efectuar. Geralmente é feita
com recurso a apenas a uma chave de fendas e à manobra
de alguns switchs.
ideia de que este tipo de sistemas são demasiadamente
caros. Como não é necessário aplicar a tecnologia a toda a
instalação, ela pode ser aplicada de acordo com as
necessidades ou de acordo com a disponibilidade monetária
do proprietário da instalação.
Como se tenta demonstrar na figura 5, apenas na sala está
aplicado o sistema de domótica para comando da iluminação
e criação de cenários de iluminação, a restante instalação
eléctricacontinua a ser a tradicional.
Uma limitação de alguns destes sistemas PLC é que a
transmissão do sinal pode ser feito através do condutor
neutro, o que implica a iunstalação de mais um condutor de
neutro em algumas situações.
Quanto ao design e estética dos aparelhos, que antigamente
eram diferentes dos aparelhos de comando da instalação
tradicional, hoje em dia esse problema desapareceu. Os
fabricantes destes produtos investiram bastante neste
aspecto e é fácil encontrar aparelhos de comando com
design modernos e que não se diferenciam esteticamente da
aparelhagem tradicional. Em algumas marcas, as diferenças
existentes na aparelhagem não se conseguem notar
exteriormente, pois quer os espelhos quer as teclas são as
mesmas. A diferença está no mecanismo interno.
Uma outra vantagem deste tipo de sistemas é que não é
necessário alterar toda a instalação. É possível dotar de
“inteligência” apenas algumas divisões de uma habitação,
continuando o resto da habitação a usar a instalação
tradicional. Esta é uma vantagem importante porque anula a
Fig.5 – Instalação tradicional e sistema PLC
272

ARTIGO TÉCNICO
Conclusão
Neste artigo foi referido o sistema Powerline Carrier como
alternativaaos sistemas de domótica pura.
Este sistema, apesar de não ter todas as funcionalidades que
um sistema de domótica baseado na tecnologia EIB/KONNEX
possibilita, conseguem automatizar e controlar as funções
mais úteis numa instalação, tais como a iluminação, o
comando de estores, o aquecimento e os alarmes técnicos.
Uma vantagem dos sistemas PLC é a não necessidade de
haver um bus dedicado à passagem da informação. As
mensagens são enviadas pela cablagem tradicional da
instalaçãoeléctrica.
Apesar de estes sistemas poderem ser utilizados como
upgrades às instalações tradicionais, sem haver a
necessidade de fazer uma nova instalação eléctrica, para se
tirar todo o partido das vantagens que estes sistemas
permitem, o ideal seria os projectistas eléctricos
dimensionarem as instalações para este tipo de sistemas ao
nível do projecto eléctrico.
273

Domingos Salvador Gonçalves dos Santos
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº3, Abril de 2009
ARTIGO TÉCNICO
Gestão Técnica de Edifícios
com KNX
1. Enquadramento
A eficiência energética dos edifícios é cada vez mais uma das
prioridades nas agendas dos gestores comercias dos edifícios
e proprietários. Em parte deve-se ao processo de certificação
energética dos edifícios, que entrou em vigor em 2007,
através dos Decretos de Lei 78/2006, 79/2006 e 80/2006. A
solução passa agora pela poupança contínua de energia
através de uma eficienteGestão Técnica de Edifícios.
2. Standard KNX
O Standard KNX (anteriormente EIB) é um sistema para o
controlo e automação de todo tipo de Edifícios, totalmente
compatível com a Norma Europeia EN50090.
Grande parte dos proprietários de edifícios comerciais, ao
nível mundial, rapidamente aceitou esta tecnologia como
suporte para alcançar a máxima eficiência energética, uma
vez que tem uma série de vantagens em relação a soluções
alternativas. Por exemplo, num momento em que é
esperado que a Gestão Técnica de Edifícios (BEMS - Building
Energy Management Systems) seja cada vez mais a solução
adoptada, o KNX tem a capacidade de ser integrado em
qualquer tipo de BEMS. Uma vez integrado, outras
vantagens do KNX entram em jogo no controlo local em cada
área do edifício.
A vantagem do KNX cobrir praticamente todas as áreas
funcionais de um edifício, oferece-nos uma abordagem
holística da utilização eficiente da energia. O KNX não está
limitado à iluminação, aquecimento ou medição, ou
qualquer outra função específica.
A plataforma KNX tem sido adoptada por muitos e altamente
respeitados fabricantes, oferecendo uma vasta escolha de
produtos que abrangem todas as áreas funcionais dos
edifícios.
A escolha um protocolo proprietário de um único fabricante,
obriga a uma dependência que poderia ser problemática
durante o ciclo de vida de um sistema.
Com o KNX, se um determinado produto já não está
disponível, existe a garantia que haverá uma alternativa de
substituição.
Como o KNX abrange uma diversidade de aplicações que
utilizam o mesmo protocolo de comunicações, a ligação em
rede dos dispositivos é muito simples. Um único cabo par
entrançado pode, em muitas vezes, ser suficiente para
interligar vários dispositivos que operam em conjunto numa
única rede. O KNX utiliza como suporte físico o cabo verde J-
Y(st)Y2x2x0.8mm2 (i.e. par entrançado TP), podendo
contudo usar outros meios, tais como, Rádio (RF), Ethernet,
Fibra Óptica ou Linha de Potência.
Como exemplo de integração do KNX, já existem vários
dispositivos no mercado, designados por “gateways”, que
proporcionam a interligação com outros protocolos de
controlo, tais como DALI (Digital Addressable Lighting
Intelligence). Estes dispositivos, são utilizados para expandir
a capacidade dos sistemas de controlo KNX e fornecer a
soluçãode gestão completa de um edifício.
KNX também tem trabalhado com protocolos ao nível da
gestão, como o BACnet, para permitir o interfuncionamento
entre estas duas normas, sempre que o projecto exige
gestãocentralizada.
Consultores, especialistas e utilizadores finais à procura de
soluções abertas para Gestão Técnica de Edifícios, estão cada
vez mais a considerar KNX como tecnologia base em
detrimento de soluções proprietárias ou de vários controlos
baseadosem hardware.
274

ARTIGO TÉCNICO
O que também contribui para escolha do KNX, é que um
produto que é colocado no mercado, é totalmente testado e
certificado por um organismo regulador independente e só
depois é que o produto pode ter o logótipo KNX.
A KNX Association é o organismo internacional responsável
pela certificação. Este processo, garante total confiança na
fiabilidade e interoperabilidade dos produtos KNX,
independentementedos dispositivose fabricantes.
- Inglaterra, Heathrow Airport, Terminal 5
No terminal 5 do aeroporto de Heathrow, o KNX controla a
gestão dos sistemas de iluminação, de forma a proporcionar
aos passageiros um ambiente bem iluminado nas diversas
áreas do terminal, incluindo o terminal ferroviário, o pátio
principal do edifício e a ligação dos passageiros (TTS -
Tracked Transit System) entre o edifício principal e os
edifíciosutilizados para o embarque.
O novo paradigma da gestão energética, faz com que seja
extremamente importante tornar mais eficiente a utilização
da energia.
Também controla a iluminação dos vários andares do parque
de estacionamento, do centro climatização e da torre de
controlo de tráfego aéreo.
Por exemplo, um sistema de controlo da iluminação pode ser
simplesmente configurado para acender as luzes somente
quando alguém está presente na sala, mas também pode
monitorar níveis luminosidade e regular a iluminação
(escurecer ou clarear) em função da luz natural. Este é um
exemplo muito simples de eficiência energética.
O controlo eficaz da iluminação pode resultar em economias
de energia muito significativas. Se o sistema for integrado
com o controlo de estores e persianas, climatização e
monitorização, poderá proporcionar enormes poupanças. A
beleza do KNX é a capacidade de possibilitar a inclusão de
mais soluções de poupança de energia, sem condicionar o
normal funcionamento do edifício. Mais, sendo o KNX uma
tecnologia distribuída, a avaria ou falha de um elemento não
compromete o funcionamentodos restantes.
3. Alguns Exemplos de Utilização do KNX
Figura 1 - Inglaterra, Heathrow Airport, Terminal 5
Embora não tenha sido desenvolvido para comunicar
directamente com o Sistema de Gestão Técnica (SGT), sendo
a plataforma KNX é uma tecnologia aberta, foi possível
integrar o sistema KNX no SGT.
Hoje em dia, o KNX é uma tecnologia adoptada em todo
mundo, desde da China aos Estados Unidos, bem como da
Austráliaao Médio Oriente.
Seguidamente apresentam-se alguns exemplos que
representam alguns dos projectos mundiais realizados com
KNX.
Esta solução permite à manutenção acompanhar a evolução
dos sistemas de iluminação em todo o terminal e
rapidamente identificar eventuais falhas através do Sistema
Central de Gestão Técnica, incluindo a sua localização
precisa. Desta forma, garante-se que todas as áreas do
terminal estão constantemente bem iluminada, facilitando
ainda a sua manutenção.
275

ARTIGO TÉCNICO
O sistema de iluminação reage de acordo com as condições
climáticas, regulando automaticamente a iluminação
artificial em função da iluminação natural exterior.
Ao todo, foram instalados mais de 400 actuadores KNX para
o controlo da iluminação. Em algumas áreas, existem botões
de pressão que fornecem um controlo manual do sistema de
iluminação, sobrepondo-se ao sistema automático de
controlo. Ao anoitecer e ao amanhecer, quando o aeroporto
é menos movimentado, o sistema de iluminação reduzirá
automaticamenteiluminação níveis.
- China, Estádio Olímpico de Pequim
- Pequim, Terminal 3 do Aeroporto
Mais de 11.000 dispositivos KNX entraram na construção do
Terminal 3 do Aeroporto Internacional de Pequim, para o
controlo da iluminação, climatização e transmissão de
mensagensde erro.
O Terminal 3 do Aeroporto de Pequim, que possui uma área
de 986.000 m² e é o maior edifício num aeroporto no
mundo, foi inaugurado em Fevereiro 2008. Actualmente, os
dois mais importantes aeroportos da China - Xangai e
Pequim - estão equipados com a tecnologiaKNX.
As principais arenas utilizadas nos Jogos Olímpicos de
Pequim estão automatizadascom a tecnologia KNX.
Figura 3- Terminal 3 do Aeroporto de Pequim
- Turquia, Hotel Kempinski, “The Dome”
Figura 2- China, Estádio Olímpico de Pequim
No espectacular "Ninho de Pássaros", o todo sistema de
iluminação é controlado por KNX, incluindo a deslumbrante
iluminação exibida durante a abertura e encerramento da
29.ª edição dos Jogos Olímpicos de Verão.
O novo e luxuoso Hotel Kempinski, “The Dome”, na
paradisíaca praia de Antalya na Turquia, apresenta-se como
um sonho das 1001 Noites. A arquitectura de um complexo
edifíciomoderno faz lembrar o estilo Seljukian.
A mesma tecnologia foi instalada no maior centro Aquático
do mundo, no qual os organizadores dos Jogos investiram
100 milhões de euros.
Este edifício, utiliza a tecnologia KNX, por exemplo, para
tempo de controlo e regulação do consumo de energia,
assim como para os efeitos de iluminação na fachada do
edifício.
Figura 4- Turquia, Hotel Kempinski - The Dome, Antalya
276

ARTIGO TÉCNICO
O complexo hoteleiro com 157 quartos, 16 moradias, seis
restaurantes e três bares está localizado sobre uma área de
aproximadamente1.250.000m².
Os quartos foram concebidos com base nas cores
Mediterrâneas e estão equipados com o mais recente
tecnologia. Não existem os típicos sinais "Por favor, não
perturbar" em qualquer lugar do Kempinski. Esta
informação, é por sua vez exibida na porta por um display
LED, que pode ser convenientemente controlado pelo
hóspede junto à cama.
- Áustria, Cidade de Salzburgo
A cidade de Salzburgo cobre uma área de 65,65km² e tem
150.269habitantes (conforme dados de 2007).
O sistema de iluminação pública da Cidade de Salzburgo
inclui 19.000 luminárias com um total de 2,9 MW de
potênciae uma rede de 600km de comprimento.
Os custos da energia por hora de funcionamento (0,11€ por
kW/h) são 319 euros.
Quartos com Pensamento - Conforto Funções
Uma tecnologia avançada e normalizada, sem um
compromisso de um único fabricante e que proporciona-se
conforto elevado ao utilizador e eficiência energética, foram
as razões que levaram os investidores e operadores do
Kempinski Hotels a optar pela tecnologia KNX. Durante o
check-in dos hóspedes, a recepção poderá activar as
seguintes funções do quarto seleccionado: A climatização
definida para modo de conforto, luzes de boas-vindas e TV
ligada. Todas as outras funções estarão operacionais mal o
hóspede introduza o cartão no leitor do seu quarto.
Ajuda Rápida em Caso de Emergência
Todas as casas de banho estão equipadas com um sistema de
chamada de emergência. Isso garante que a recepção será
alertada através do sistema KNX com um alarme sonoro e a
exibição do número do quarto no caso de uma emergência.
O novo sistema KNX liga as luzes quando a luminosidade
baixa os 180 lux e desliga a 40 lux na parte de manhã.
Comutações devido ao mau tempo (tempestades, neve,
nuvens) são ultrapassadasatravés do modo de longo tempo.
Os algoritmos do KNX verificam o desenvolvimento da luz
natural em Salzburgo e só permitem que as luzes se liguem
após um alargado período de escuridão, poupando assim
uma grande quantidade de energia. A alta estabilidade do
sistema KNX garante a segurança do sistema.
O sistema está construído em redundância. Existem dois
sistemas idênticos a correr em paralelo, segundo o qual o
sistema o primeiro sistema é executado como sistema
primário. Se este sistema entra em modo de erro, o segundo
sistema assume o controlo. Cada sistema auto verifica-se
através da transmissão cíclica de mensagens de todos os KNX
componentespara detectar avarias.
Figura 5 – Áustria, Central Publica de Iluminação de Salzburg
277

ARTIGO TÉCNICO
Os algoritmos de controlo foram implementados módulos de
funções KNX. Dois sensores luz estão localizados numa caixa
metrológica aquecida e com a temperatura controlada. O
circuito de equipamentos sensíveis à luz envia à noite um
pré-aviso de 4 quatro minutos para a companhia eléctrica.
Este pré-aviso é necessário para que o arranque e
sincronização de um gerador de 4 MW. Todas as comutações
seguintes serão desfasadas em 10 minutos para evitar picos
de arranque e prevenir religações de iluminação.
Cada sistema permite um controlo manual, que se sobrepõe
ao modo normal, durante a manutenção ou em
circunstânciasespeciais.
O navio tem mais de 100 cabines em diferentes categorias e
tem capacidadepara mais de 200 passageiros.
Para além do elevado conforto, um grande navio de cruzeiro
deve satisfazer todas as exigências no que diz respeito à
segurança. A comutação da iluminação nos quartos, salões e
corredores para a energia de emergência tem de ser
efectuado num tempo muito curto. A tripulação do navio
deve ter o controlo sobre esta funcionalidade em qualquer
momento. Sendo a tecnologia KNX um sistema
descentralizado,é o ideal para este tipo de aplicação.
4. Conclusões
Benefícios do Sistema KNX
• Comutação automática do sistema de iluminação
pública, poupando energia e aumentando os intervalos
de manutenção para a mudança luzes.
• A automatização foi implementada com o KNX, porque
um sistemas industriais equivalente SPS teria um custo
muito superior. Os investimentos para componentes e
engenhariaforam de apenas 10.250€.
- França, Cruzeiro MS Belle de l’Adriatique
Em edifícios utilizadospara fins comerciais, a flexibilidadee a
eficiênciade custos desempenham um papel importante.
Neste enquadramento, o KNX apresenta-se como solução
em virtude da sua flexibilidade e integração.
Factores como, flexibilidade, economia, segurança e
confortosão alguns dos argumentos de KNX.
Funcionalidades tais como, gestão automática da iluminação,
climatização, monitorização entre outras são soluções de
integrantesdo KNX.
O MS Belle de l'Adriatique percorre o Mar Mediterrâneo
desde da Costa da Croácia até às Ilhas Canárias.
Figura 6- França, Cruzeiro MS Belle de l’Adriatique
278

ARTIGO TÉCNICO
Sónia Viegas
Astratec, Lighting Consultant
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº4, Outubro de 2009
Sistema de Gestão de Iluminação
LUTRON
1. INTRODUÇÃO
2. ILUMINAÇÃO
Os custos da construção dos edifícios e posteriormente a sua
manutenção,são cada vez mais elevados.
A dimensão e a densidade de ocupação, que hoje
caracterizam os edifícios, os objectivos de flexibilidade de
utilização e contenção de custos de funcionamento, são cada
vez mais uma necessidade, tornando indispensável a
racionalização do projecto e a optimização da exploração dos
edifícios.
Quer sejam através de imposições legais, como os recentes
diplomas relativos ao Sistema de Certificação Energética
(SCE), Regulamento das Características de Comportamento
Térmico dos Edifícios (RCCTE) e Regulamento dos Sistemas
Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE), quer
surjam das próprias necessidades de evolução da actual
sociedade, assistimos a uma exigência cada vez maior dos
requisitos de conforto, de segurança e flexibilidade. Esta
preocupação não se pode esgotar no correcto e eficaz
projecto dos sistemas implementados, mas é importante não
descurar a sua performance ao longo do seu tempo de vida
útil dos Sistemas.
A automatização e integração de sistemas nos edifícios é um
tema actual e que se vem tornando obrigatório dadas as
necessidades actuais de cumprir os requisitos energéticos,
de segurança, de conforto, de sustentabilidade e
adaptabilidade em todas as fazes da vida de uma edificação:
projecto, construção e utilização, englobando a sua
manutenção e remodelações. De acordo com estas
necessidades as características tecnológicas evoluíram desde
os tempos em que não existia nenhuma automatização nos
edifícios, passando pelos sistemas centralizados em que,
num único ponto, era possível saber o estado dos
equipamentos do edifício e exercer controlo sobre eles, mas
sem integração dos vários sistemas, até aos sistemas de
gestãointegrados com arquitecturasdistribuídas.
Para os que possuem o sentido da visão, a iluminação é um
bem essencial, esta pode ser natural ou artificial, sendo
sempre benéfico privilegiar a iluminação natural, a
iluminação artificial tem sofrido evoluções tecnológicas com
o passar dos anos, com origem na descoberta do fogo e
desenvolvimento da energia eléctrica, sendo que a
iluminação foi o primeiro serviço disponibilizado pelas
empresas produtoras de electricidade.
A iluminação pode ser definida como o efeito visual obtido
no cérebro dos observadores, resultante da luz ali existente,
ou seja é o nível energético existente nesse local, que é o
resultado da soma de todas as radiações electromagnéticas
que lá existem e cujas frequências são visíveis pelos seres
humanos.
Para se fazer bom uso da iluminação, esta deve estar no local
correcto, no tempo preciso, na intensidade e quantidade
certa e com a cor e qualidade ideal, oferecendo condições de
salubridade,conforto, segurança e eficiência energética.
O melhor ou pior desempenho energético de um Sistema de
iluminação depende essencialmentedos seguintesfactores:
• Eficiência dos diferentes componentes do sistema:
lâmpadas, balastros e armaduras;
• A utilização dada à instalação, sendo muito importante
adequar o tipo de controlo utilizado e a luz natural
disponível;
• A manutenção efectuada nas instalações.
Um dos grandes avanços tecnológicos baseados em
microprocessadores, foi criar a possibilidade de se efectuar
um “controlo inteligente” da iluminação, proporcionando
uma maior flexibilidade e oferecendo uma melhor gestão da
iluminação. Através deste controlo é possível criar um
ambiente esteticamente agradável e, ao mesmo tempo,
poupar energia.
279

ARTIGO TÉCNICO
Os factores que têm influência neste controlo podem ser o
tipo de ocupação, as funções desenvolvidas no espaço, a
hora do dia e os níveis de iluminação exterior. Sendo um
sistema de controlo dotado de “inteligência”, este tem a
capacidade de memorização dos níveis de iluminação para
efectuar ajustes automáticos, ou seja, a programação dos
cenáriosde iluminação.
O controlo de iluminação pode ser realizado com uma
arquitectura independente ou em rede centralizada ou
distribuída, sendo que uma arquitectura em rede tem mais
vantagens, inclusive a da integração com os restantes
sistemas de gestão e controlo existentes no edifício e
flexibilidadeda instalação.
Os reguladores de iluminação permitem o chamado
“arranque suave” que por exemplo para as lâmpadas
incandescentes lhe pode prolongar o tempo de vida útil que
tendem a apresentar falhas de funcionamento quando são
ligadas e o filamento sofre um choque térmico, podendo
também oferecer protecção contra picos de corrente.
Regular a iluminação também origina poupanças indirectas,
com a redução da carga térmica da iluminação e
consequente economia energética relacionada com os
sistemasAVAC.
3. O SISTEMA DE GESTÃO DE ILUMINAÇÃO - LUTRON
O Sistema de Controlo de Iluminação da LUTRON, que tem
sido um dos pioneiros na regulação de iluminação, desde a
década de 60, após Joel Spira ter inventado o seu primeiro
regulador em 1959.
Algumas característicasdo Sistema LUTRON:
• Poupança de energia com a regulação da potência de
fluxo;
• Capacidade para regular os vários tipos de iluminação,
assim como:
1. Incandescência e Halogéneo (230V, transformador
magnético, transformador electrónico de fase
directa, transformador electrónico de fase inversa –
ELVI)
2. Fluorescência - Balastro electrónico regulável
(analógico1-10v, DSI ou DALI)
3. Néon (transformadormagnético) e LED´s
• Programaçãode vários cenários de iluminação;
• Transição gradual entre os vários cenários de iluminação,
proporcionando maior conforto e também valorizando
os aspectosdecorativos;
• Possibilidade de utilização de comando à distância por
meio de infravermelhos;
280

ARTIGO TÉCNICO
• Possibilidade de integração com outros sistemas (ex.
Comandos de cortinas);
• Possibilidade de gravação de cenários para posterior
simulação de presença, sendo que esta função poderá
estar interligada com os sistemas de segurança;
• Possibilidade de regulação automática da iluminação
através de relógio astronómico, detectores de presença
e sensores de iluminação;
• Filtro RTISS, RTISS-TE e SOFTSWITCH para estabilidade da
iluminação
A LUTRON efectua a regulação da iluminação através de
TRIAC's, um TRIAC é um interruptor de estado sólido que
abre e fecha 120 vezes/segundo.
A regulação é efectuada controlando a proporção do tempo
da luz ligada versus desligada, quanto mais tempo o TRIAC
está aberto mais brilhante é a luz visível, pelo contrário,
quanto mais tempo o TRIAC está fechado, mais ténue está a
luz, ver figura 1.
Quando as luzes estão desligadas, não há consumo de
energia, logo a utilização de TRIAC's para regulação do fluxo
luminoso irá gerar poupanças energéticas, relativamente ao
tempo de vida útil da lâmpada, este não é afectado pelo
número de vezes que esta liga e desliga, mas sim pela
temperatura que atinge, reduzir a temperatura aumenta o
tempo de vida útil da lâmpada, tabela 1.
Tabela 1 − Relação de poupança com uma lâmpada incandescente
(extraído de LUTRON)
% de Luz Poupança
Energética
Vida Útil da
Lâmpada
90% 10% 2 vezes mais
75% 20% 4 vezes mais
50% 40% 20 vezes mais
25% 60% > 20 vezes mais
Figura 1 – Relação da iluminação com a posição do triac (extraído de LUTRON)
281

ARTIGO TÉCNICO
Utilizando este sistema de regulação e apesar de se ligarem
e desligarem as luzes, este processo acontece de uma forma
tão rápida que não é perceptível para o olho humano, por
outro lado a nossa percepção da luz é superior ao real, ver
figura 2.
A escolha do método de controlo da luz eléctrica (lâmpadas)
tem um papel importante para a regulação eficaz da
iluminação.
Se se utilizar um controlo do tipo on/off, este não será o
método mais eficaz, por outro lado um controlo
proporcional permite saídas de sinal adaptativas ao longo do
tempo (dia), normalmente este é o método mais indicado
para o controlo e regulação da iluminação, sendo assumido
que a principal fonte de iluminação é a da luz solar, nos
casos que a fonte de luz é uma mistura de luz solar com luz
eléctrica/artificial - loop de controlo proporcional fechado,
existem métodos que permitem filtrar e eliminar totalmente
o contributo da luz eléctrica – loop de controlo proporcional
aberto. Assim, o posicionamento, a direcção e da área de
vista do sensor de iluminação, são factores relevantes para a
escolhado método de controlo.
Figura 2 – Relação entre luz perceptível e real
(extraído de LUTRON)
Para controlo da iluminação natural são utilizados sensores
de luz (iluminação), que avaliam continuamente a luz do dia
disponível, para garantir o nível de luz dentro um intervalo
pré-determinado. De modo geral, os sensores de iluminação
respondem à luz que é incidente na superfície do sensor,
além da luz directa do sol, que na maioria dos casos não se
quer que seja reflectida nas superfícies, a outra fonte de luz
natural é proveniente da reflexão (e relativamente difusa) da
luz solar no céu e nas nuvens.
Para um controlo eficiente da luz natural dentro dos
edifícios, é necessário orientar o sensor de iluminação (luz)
de forma a que consiga medir a luz solar reflectida na
proporção exacta em que varia nas superfícies que se
pretendem controlar. O local ideal será aquele em que o
sensor consegue medir o máximo de iluminação solar, mas
não é influenciado por outras fontes exteriores de brilho
(luz).
A Lutron usa o método de controlo proporcional, o que pode
ser configuradocomo em loop aberto ou fechado.
Quando se controla no mesmo sistema a regulação de
cortinas/persianas e de luz eléctrica (lâmpadas), as cortinas
/persianas têm uma saída de controlo on/off, enquanto que
a iluminação eléctrica é regulada em loop de controlo
proporcional, sendo que não é fornecida ordem de
abertura/fecho das cortinas/persianas enquanto os valores
do sensor de iluminação se encontrarem no intervalo prédefinido
(banda morta do sistema), se o sinal do sensor de
iluminação ultrapassar este intervalo, então as
cortinas/persianas são actuadas para obter o valor central do
intervalo, para garantir que não são dadas ordens constantes
de actuação aos motores (vistos que esta acção seria muito
desagradável para os utilizadores do espaço e desgastante
para os motores).
O sensor de iluminação converte a quantidade de luz
detectada num sinal de corrente contínua que pode variar,
por exemplo, entre 0 e 3 mA ao longo do dia, sendo que o
sinal de saída do controlador proporcional que determina os
níveis de regulação das lâmpadas é proporcional a este sinal,
282

ARTIGO TÉCNICO
quanto mais elevado o sinal do sensor, mais baixo o nível de
iluminação eléctrica. No controlo on/off são definidos três
níveis que correspondem à luz incidente no sensor, que
podem ser definidos como “valor desejado”, “elevado” e
“fraco”, o intervalo de valores entre estes níveis deve ser
grande o suficiente para fornecer a histerese do sistema
(diferença máxima obtida entre as leituras de um ciclo de
calibração, expressa em percentagem do alcance), quando
um determinado limiar é ultrapassado, o sistema de controlo
actua de forma a obter de novo valores aceitáveis.
A relação entre a iluminação fornecida pelos candeeiros de
tecto e pelos candeeiros de pé ou secretária, nem sempre é
muito boa, mas melhora à medida que nos afastamos das
janelas, então deve escolher-se como localização
preferencial para o sensor de iluminação uma distância de
cerca de “duas janelas” para o interior da sala. Quando se
controla simultaneamente as luzes e as cortinas, o sensor
deve estar localizado mais próximo da janela para receber a
influência directa da janela a ser controlada, devendo então
localizar-seo sensor à distância de cerca de “uma janela”.
Antes de dar por terminada a instalação do sistema de
controlo de iluminação, este deve ser calibrado, é necessário
dizer ao sistema qual o nível de iluminação desejado e
definir o nível a contribuição da iluminação artificial
requerida para um dia típico de iluminação natural, os
valores medidos durante a noite ou com as
cortinas/persianas fechadas (se forem do tipo blackout
total), que definimos a contribuição da iluminação artificial
sem influência de qualquer iluminação natural, com toda a
iluminação ligada, os valores medidos pelo sensor são
registados, esta informação pode então ser utilizada durante
o dia para subtrair a contribuição da iluminação artificial
medida continuamente pelo sensor, tornando o sistema
dotado de um controlo proporcional em loop aberto.
Os sensores de iluminação da LUTRON têm as seguintes
características:
• Uma resposta espectral que está perto de resposta do
olho humano;
• Utilizam correcção de co-seno espacial, o que representa
correctamente as fontes de luz em vários ângulos de
incidência;
• Ângulo de visão vertical de 60 graus e 180 graus na
horizontal fornecem um amplo ângulo de visão
adequadapara sistemas de controlo proporcional;
• A visão é orientada para o lado, proporcionando direcção
ao sensor e tornando-o facilmente adaptável a uma
variedade de locais de montagem;
• Grande alcance dinâmico (0 a 20000 Lx) e resposta linear
dentro deste intervalo.
Com sistemas de controlo centralizado de iluminação é
possível efectuar comutação, regulação e gestão de energia
e controle de sombra de forma centralizada ou localizada,
gerir todo o sistema, incluindo a gestão da manutenção de
agendamento, sistema de diagnóstico e relatórios do estado
da instalação, bem como a integração com o SGIT de outros
fabricantes pode ser realizada através de BACnet, Lonworks,
RS232, ou CCI/CCO (entradase saídas de contactos).
A hora do nascer e do pôr-do-sol mudar todos os dias, o
relógio astronómico integrado no sistema permite
programar eventos para o amanhecer e/ou anoitecer,
enquanto que um programador horário normal apenas
permite criação de eventos a horas fixas.
As possibilidades de programação deste sistema têm as
seguintescaracterísticas:
• Programação de sequências: sequências de iluminação
automáticas disponíveis para cada espaço, as sequências
podem ter vários passos e cada passo pode ter uma
temporização programada de 0,2 segundos a 90 minutos
com incremento de 0,1 segundos;
• Partições: Controlo adaptativo da iluminação em espaços
configuráveis;
• Compensação da iluminação exterior: Selecção
automática de cenas pré-programadas com regulação da
iluminação artificial (lâmpadas) e natural
(cortinas/persianas).
283

António Manuel Luzano de Quadros Flores
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº5, Junho de 2010
ARTIGO TÉCNICO
A CRIAÇÃO DE VALOR NO BINÓMIO
“CASA INTELIGENTE” / CONSUMIDOR
RESUMO
Este trabalho tem como objectivo entender a criação de valor
no binómio casa inteligente/consumidor, esperando assim
contribuir para um novo equilíbrio procura/oferta tendente a
que uma casa inteligente fique acessível a mais lares
portugueses.
O método utilizado baseou-se na pesquisa do mercado
português de sistemas de domótica e posteriormente no
estudo das motivações do consumidor recorrendo ao método
quantitativo de análisede inquéritos.
Do cruzamento do conhecimento dos sistemas
disponibilizados para casas inteligentes e das motivações dos
consumidores poderá resultar uma melhor aproximação à
soluçãoque conduz à satisfaçãodo consumidor.
Neste estudo concluiu-se que, actualmente, em Portugal,
estão disponíveis sistemas domóticos capazes de satisfazer
as necessidades e motivações dos diferentes consumidores.
Assim, os sistemas baseados no protocolo EIB com excelentes
características enquadram-se no segmento mais exigente e
com maior investimento.
O protocolo X10 oferecendo uma elevada flexibilidade a
baixo custo, disponibilizando pequenos kits de inicialização
acessíveis e facilitando a sua instalação, dado utilizarem a
rede eléctrica para comunicação e interligação, parece dar
resposta ao segmento de mercado de menor investimento
nesta área.
O segmento intermédio encontra uma resposta diversificada
nas soluções oferecidas baseados em sistemas proprietários
desenhados para responder às exigências mais comuns dos
consumidores.
1 INTRODUÇÃO
A casa, a nossa habitação, é um pouco de nós, pois nela
passamosgrande parte da nossa vida.
Por isso, ela é algo de muito delicado e reflecte um pouco da
nossa personalidade.
Tentamos permanentemente ajustá-la à nossa maneira de
estar, de modo a ser cada vez mais confortável, mais segura
e mais agradável.
Tornamo-la mais inteligente, preparando-a para assumir
novas funcionalidades: “how far you go with your smart
home depends on your lifestyle, budget and tastes” [01].
Esses são os limites actuais: “lifestyle, budget and tastes”! A
tecnologiadeixou de ser o limite! Agora o limite está em nós.
Tecnicamente, os sistemas evoluíram e proliferaram. Hoje
em dia, a oferta é diversa e o consumidor, que
anteriormente tinha que aceitar o que o mercado lhe
disponibilizava, agora tem de fazer opções e seleccionar uma
solução com a qual terá de conviver. A lógica do mercado
inverteu-se nos últimos anos: anteriormente a oferta era
escassa e por isso produzia-se para stock, agora a lógica de
mercado passou a ser comandada pela procura.
Estudar os diferentes sistemas de domótica para casas
inteligentes é pensar num cliente exigente, criativo e que
procura na tecnologia a concretização dos seus sonhos: uma
casa segura, confortável e atractiva. Neste contexto, para
que os clientes de casas inteligentes sintam a satisfação que
as tecnologias lhes podem oferecer, sondamos os seus
interesses e motivações e decidimos cruzá-los com a oferta
de sistemas domóticos existentes em Portugal.
2 O CONCEITO DE CASA INTELIGENTE
Diversas empresas promovem, em termos de marketing, o
nome de "casa inteligente", quando apenas utilizam alguns
automatismos isolados, sem qualquer possibilidade de
integraçãoou expansão.
O resultado provoca a desconfiança e saturação entre os
clientes particulares ou profissionais, ainda à procura de
elementos de referência numa tecnologia que ainda não
conhecem. [08]
Quando se aborda o tema das casas inteligentes tem-se
normalmente o cuidado de definir previamente esse
conceito.
284

ARTIGO TÉCNICO
Dado a designação de “casa inteligente” ter um termo
controverso, resultam normalmente definições, no mínimo,
curiosas.
Senão, vejamos:
- Franco [03] afirma que “uma casa inteligente deve ser
como um mordomo invisível, capaz de observar, tomar
decisõese actuar sobre o meio envolvente”.
- Segundo Roseta [12] “talvez a melhor casa do futuro seja
aquela que for capaz de transmitir uma lição de
harmonia entre memória e sonho, que a faça resistir à
prova do tempo que passa. Mas há também que abrir as
portas à imaginação criadora e construtora do homem,
capaz de fazer do seu habitat um mundo maravilhoso e
mágico, onde ao alcance de um botão podem estar as
mais diversas possibilidades de realizar as suas
aspirações”.
- Soares [14] considera que “a “Casa do Futuro” deve ser o
espaço por excelência da vida moderna, onde a família
no seu todo, e cada membro do agregado familiar em
particular (crianças, jovens, adultos e idosos), encontra
as diversas instalações especiais úteis e necessárias ao
seu “contacto com o mundo”. A “Casa do Futuro” deve
também estar preparada para permitir o acesso fácil a
todos os cidadãos, incluindo os deficientes”.
- No “Logar Digital Conectado los PCs y otros equipos
electrónicos de consumo trabajan de forma conjunta
para ofrecer contenido digital en todos los lugares de la
casa. La gestión de este contenido se realiza de forma
fácil y cómoda, con los distintos dispositivos en red y
desde cualquier lugar de la casa”. [06]
Em termos de conclusão, Oliveira [11] acrescenta que se
perspectiva que “a «Casa do Futuro» vai reinventar a função
do habitáculo doméstico e as sociabilidades individuais ou
colectivasà sua volta”!
a) TIPOS DE CASAS INTELIGENTES
De facto, há problemas com a conceptualização da “casa
inteligente”! Parece haver pouca concordância sobre como
uma casa inteligente deve ser e sobre que tecnologias ela
deve incorporar.
Um ponto de partida poderá ser a sistematização de Gann
(1999) referida por Harper [04] que consiste na distinção
entre casas que simplesmente contêm aparelhos
inteligentes e aquelas que permitem computação interactiva
dentro e para fora da casa.
Assim mantendo a atenção na funcionalidade disponível
para o utilizador podemos identificar cinco tipos de casa
inteligentes:
- Contains intelligent objects: Contém dispositivos e
electrodomésticos que funcionam de um modo
inteligente.
- Contains intelligent, communicating objects: Contém
dispositivos inteligentes que comunicam entre si,
trocando informação e aumentando assim a sua
funcionalidade.
- Connected home: A casa tem uma rede interna
interligada com a rede externa, permitindo o controle
interactivo dos sistemas, e o acesso aos serviços e à
informação, quer de dentro, quer do exterior.
- Learning home: Os padrões de utilização são gravados e
os dados acumulados são usados para antecipar as
necessidades dos utilizadores. Por exemplo, a casa que
aprende padrões da utilização do aquecimento e da
iluminação (“theadaptativehome”).
- Alert home: As actividades das pessoas e dos objectos
são constantemente monitoradas alertando e
antecipandoas acções a tomar (“the aware home”).
b) AS FUNÇÕES DA CASA INTELIGENTE
Actualmente as habitações podem estar equipadas com
sistemas que associam diversas funcionalidades nas áreas de
segurança, conforto, gestão de energia e comunicações.
Funcionalidades principais: detecção de incêndio, intrusão,
fuga de água ou gás, avisos, comandos e controlo remotos,
“Anything, Anytime, Anywere”.
As capacidades da domótica podem ser um auxiliar precioso
para contornar as dificuldades temporárias ou permanentes,
físicas ou mentais do ser humano. Além disso, estes sistemas
permitem facilitar as tarefas a idosos que assim vêem
minimizados algumas limitações a que estão expostos.
285

ARTIGO TÉCNICO
3 A OFERTA
a) A OFERTA DE SISTEMAS PARA CASAS INTELIGENTES
“Various industry groups and technology companies have
tried (and mainly failed) to come up with next-generation
protocolsto help automate a home”. (2003) [01]
Existem vários estudos que referem protocolos que
tecnicamente parecem ser interessantes, mas que na prática
não são implementados, não estando assim disponíveis no
mercado. Por exemplo um estudo científico [03] ressalta o
particular interesse das redes tipo CEBus [02] que permitem
o transporte de dados através de redes eléctricas
convencionais podendo operar em redes wireless.
Relativamente a esse protocolo Briere refere que nos anos
90, “a bunch of companies grouped together with a standard
called CEBus (or Consumer Electronics Bus), which was
designed to be a replacement of X10 and other in-home
communications protocols. There was a lot of fanfare, but at
the end of the day, we never saw any products hit the
market that used the CEBus Home Plug & Play standard”!
[01] (2003)
Do mesmo modo, a tecnologia DomoBus corresponde a um
desenvolvimento académico, não existindo produtos
comerciais disponíveis. [13] Este protocolo foi desenvolvido
com o objectivo de servir de ferramenta didáctica e permitir
o desenvolvimento e avaliação de novas funcionalidades
sem restrições dos produtos comerciais [10]. Além disso,
diversos protocolos de comunicação constam de
publicações técnicas e científicas estando implementadas no
mercado americano com sucesso (homologadas pelo
American National Standards Institute - ANSI). Porém,
devido a não serem conformes com os standards CE, não
penetram no nosso mercado.
b) A OFERTA EM PORTUGAL
Para que, de facto, este estudo tenha alguma realidade
prática relativamente ao mercado, no qual participamos
como stakeholders, quer como técnicos, quer como
consumidores, os sistemas analisados neste estudo foram
apenas aqueles que têm tido uma representação mais
notória nas feiras internacionais em Portugal. Analisaremos
os protocolos X10 e EIB e os sistemas proprietários Vivimat,
Domus, Simon, Hometronic e Cardio.
1) Protocolo X10 : “This is something that's been around for
a long time. It’s fought long and hard to earn some of its
improvements in reliability, and has a definite place in
your home. A real purist may object to some of the
potential problems with it, but unless money is no object
to you, you can’t beat the affordability and practical
flexibility of X10”. [05] A tecnologia X10 usa a rede
eléctrica como meio de comunicação entre os vários
dispositivos. Este é um aspecto chave desta tecnologia e
é a sua maior vantagem face a outras soluções, pois
permite o seu uso em casas já existentes. Os dispositivos
podem ser ligados directamente nas tomadas e serem
usados para ligar ou desligar equipamentos, lâmpadas
ou regular a sua intensidade luminosa. O grande sucesso
deste sistema reside no seu baixo custo, flexibilidade e
na sua facilidade de instalação. Dado que a patente
deste protocolo já expirou há alguns anos, diversos
fabricantes contribuíram para a existência no mercado
de uma elevada variedade de dispositivos que
contemplam as mais variadas funcionalidades Para evitar
que os sinais actuem os dispositivos das habitações
vizinhas existem filtros que bloqueiam a passagem
destes para fora da sua rede de energia. Quando é
necessário vencer distâncias consideráveis estão
também disponíveis módulos que repetem e amplificam
os sinais. O X-10 é de momento a tecnologia mais
acessível para a realização de uma instalação domótica
não muito complexa.
2) Protocolo EIB: Este protocolo, tal como o X10, baseia-se
numa arquitectura descentralisada sendo considerado
de elevada fiabilidade. Possibilita a execução de
qualquer projecto graças à enorme diversidade de
equipamentos que os seus associados disponibilizam.
Pode usar diferentes meios de comunicação: bus de 2
condutores,rede eléctrica ou rádio frequência.
286

ARTIGO TÉCNICO
Este sistema permite que um único par entrançado seja
usado para alimentar um dispositivo e para comunicar
com ele. Este protocolo conduz normalmente a soluções
de investimento relativamente elevado.
3) Sistema proprietário Vivimat: O sistema domótico
VIVIMAT, é um sistema centralizado que pode ser
ampliado com a introdução de módulos adicionais
interligados por um bus de comunicação. Ajusta-se às
necessidades de todo o tipo de casas de nova
construção. Permite o controlo e manutenção local e
remota através de teclado, computador, painel de
visualização,telefone, WAP e Internet.
4) Sistema proprietário Domus/Inteligente: Este sistema
baseia-se num ecrã táctil que incorpora o processamento
da informação. A este painel é ligado um cabo bifilar ao
qual estão ligados em anel os “módulos de sensor”. Em
cada divisão da casa é instalado um destes módulos que
incorpora como entradas um receptor de
infravermelhos, um sensor de movimento, um sensor se
luminosidade e um sensor de temperatura e como saídas
um emissor de infravermelhos, dois contactos secos para
controlo de iluminação e um outro para controlo de
aquecimento. As persianas são controladas por módulos
centralizados num quadro próprio (com uma ligação bus
ao painel táctil). Pode ser controlado por painel táctil,
SMS e a visualização do estado do sistema pode ser feita
na televisão. As suas limitações são a impossibilidade de
regulaçãoda intensidade luminosa.
5) Sistema proprietário Simon: O sistema SIMON VIS é um
sistema semi-centralizado radial. Tem uma unidade
central de processamento, “módulo de controlo” que
interliga com os módulos de saída e entrada. Em cada
piso de uma habitação cada interruptor liga ao módulo
de entrada (situado num quadro parcial) através de um
par de condutores. Do mesmo modo, cada lâmpada é
alimentada a partir do módulo de saídas. Como o
controlo é feito por software qualquer saída pode ser
temporizada. O sistema inclui a possibilidade de cada
botão de pressão poder ter duas funcionalidades
distintas:uma com toque curto e outra com toque longo.
O telecontrolo via teclado do telefone permite, quer
actuar qualquer dispositivo, quer saber qual é o seu
estado. O sistema pode ser acedido remotamente por
computadorvia linha telefónica.
6) Sistema proprietário Hometronic: O sistema Hometronic
usa a radio-frequência para a comunicação entre a
central e os vários sensores e actuadores espalhados
pela casa. As suas acções podem ser activadas
localmente, automaticamente através da central, por
telefoneou por Internet.
7) Sistema proprietário Cardio. O sistema CARDIO dispõe de
uma sonda no ecrã táctil que permite o controle da
temperatura da habitação e pode ser remotamente
controlado por telefone. Além disso, permite controlar
qualquer dispositivo X10, injectando sinais na rede
eléctricaatravés da interfaceX10.
De modo a evidenciar as potencialidades oferecidas por
todos estes sistemas organizaram-se na tabela 1 as suas
características, nas seguintes áreas: campo de aplicação do
sistema domótico, expansibilidade, capacidade de
interligação com outros sistemas, rapidez de resposta,
facilidade e versatilidade de utilização, interfaces de controlo
e custo global para uma vivenda modelo.
4 A PROCURA
a) COMPORTAMENTO DO CONSUMIDOR
De acordo com a perspectiva da tomada de decisão, a
adesão a um sistema inteligente para a sua habitação
resulta, primeiramente, da percepção do consumidor de que
existe uma necessidade, em seguida, da transição, por uma
série de etapas, em direcção a um processo racional da
satisfação dessa necessidade. Entre essas etapas estão o
reconhecimento do problema, a busca, a avaliação de
alternativas, a escolha e a avaliação pós-aquisição. A
perspectiva experimental sobre o comportamento do
consumidor sugere que, em alguns casos, os consumidores
não fazem as suas compras de acordo com um processo de
tomada de decisão estritamente racional.
287

ARTIGO TÉCNICO
Em vez disso, às vezes, as pessoas compram produtos e
serviços apenas para se divertirem, para criarem fantasias ou
obterem emoções e sentimentos.
Deste modo, tornar a casa inteligente pode constituir, para o
consumidor, um meio de este sentir prazer ao ter controlo
sobre as variáveis da sua habitação, ou apenas satisfazer a
sua necessidade de reconhecimento e valorização pela
sociedade.
Assim, as pessoas podem adquirir uma casa inteligente para
expressar a terceiros certas ideias e significados a respeito
de si mesmas [09].
Mais do que nunca a nossa casa revelará os nossos valores, o
nosso conceito de vida e a nossa relação com a família e com
o mundo.
No futuro poderemos afirmar: "Mostra-me a tua casa, dirte-ei
quem és”. [08]
Tabela 1 – Características dos sistemas domóticos analisados
SISTEMA:
X10 EIB VIVIMAT DOMUS-INT SIMON OMTRONIC CARDIO
Localização
Aplicação
Construção
Interligação
Expansibilidade
- - DINITEL JG SIMON HONEYWELL SECANT
- - E P E G USA
P P P P P P P
S S S S S S S
S S S S S S S
N S N S S N N
N N N S S N N
S S S S S S S
S N N N N S N
N - N N N N N
- N N N N S S
256 12.000 48 IN + 56 OUT ILIMITADO 128IN+128OUT 100 200
N N N ILIMITADO N S 160Lamp+40plug
S N N DIFÍCIL DIFÍCIL S N
Rapidez Tempo de resposta a 1 ordem 1 seg 0 0 0 0 0 0
Utilização
Controlo
Orçamento global
Telefone
PC
Módulo
programável
Fabricante:
EIB
X10
Nr. Max de enderços
Outras Limitações
Expansibilidade futura
Relógio despertad. com timers
Telecomando
Ecran
Iluminação
Origem
Assistência
Apartamentos
Vivendas
Edifícios
Indústria
Nova
Existente
Facilidade
Versatilidade
Eficácia
Por voz
ELEVADO MÉDIA EXCELENTE ELEVADA ELEVADA EXCELENTE S
ELEVADO MÉDIA BAIXA ELEVADA MÉDIA EXCELENTE S
ELEVADO ELEVADA ELEVADA ELEVADA MÉDIA EXCELENTE S
S N N N N N N
Voz S S S N N S N
Teclas S N S S S N S
SMS N N S S N N N
WAP S N N S N N N
Recebe imagens S N S N N N N
Local S S S N S N S
Lig. telefone S N S N N N S
Internet S N S S N N S
Macros S S S 7 /ROOM S S 50
Nr. de timers ELEVADO S ILIMITADO 7 /ROOM 128 ILIMITADO ILIMITADO
S ILIMITADO S N S S S
Infravermelhos S S N S S N S
Rádio-freq. S S N N N S N
Botões S S S N N S N
Táctil S S S S N N S
A cores N S S N N N N
Diagomal (mm) 130 120 120 135 N N 120
Valor mínimo aprox. €
Resolução MÉDIA ELEVADA MÉDIA MÉDIA N N MÉDIA
WI-FI
N N S S N N N
Regulação S S S N S S S
Valor max. aprox. €
Preços (€) para vivenda média
com 3 pisos
Cenários S S S S S S S
2.000 7.000 4.000 3.500 7.500 3.000 5.000
5.000 20.000 7.000 70.000 15.000 6.000 15.000
5.709 7.112 5.700 4.629 5948
13.700 9.628 6.480
288

ARTIGO TÉCNICO
b) METODOLOGIA DA INVESTIGAÇÃO
Pretendendo conhecer a opinião dos consumidores
relativamente às casas inteligentes, optamos por um estudo
quantitativo, (questionário por inquérito), que nos permitiu
obter um número significativo de respostas, que admitimos
constituírem uma base aceitável para extrapolação de
resultados,sendo os seus resultados apenas aproximados.
O critério de selecção da população alvo baseou-se na
escolhade profissionaisde classe média e alta.
Assim o inquérito foi enviado via e-mail, para endereços
colectivos, estimando-se que terão chegado a cerca de 4000
pessoasde diversas partes do país.
Foram recebidos 90 inquéritos no período de uma semana.
Seguidamenteapresentam-seos resultadosdos inquéritos,
1) Bloco A: A questão inicial tenta captar qual é o conceito
que o inquirido já tem (ou não) de casa inteligente:
”Que ideia tem de uma casa inteligente”?
Da análise das respostas constata-se que uma casa
inteligente é sobretudo uma casa que apresenta
automatismos, que gere da melhor forma os seus
recursos energéticos e ecológicos, que é programada,
que pode ser comandada à distância, que tem
componentes electrónicos que auxiliam a gestão de
tarefas domésticas e, tudo isto, para melhorar a
qualidade de vida dos seus utilizadores. Registaram-se
expressões curiosas que retractam uma casa inteligente
em várias perspectivas: “casa prática”, “gere de forma
eficiente” “casa com vida própria”, “tem memória, noção
temporal, há interligação com o utilizador”, “permite
poupar tempo, ganhar segurança e economia de
energia”, “resolve os problemas de quem a habita” e
“melhora a qualidade de vida”, entre outras. Porém,
paralelamente, há expressões reveladoras de dúvidas, de
preocupações e até de desânimo: “sujeita a avarias”,
“não sei se é de confiança”, “pouco funcional”, “se tudo
funcionar é óptimo”, “até tudo funcionar, dá mais
trabalho que uma casa normal”.
2.1)Bloco B - Consideramos neste bloco as dimensões
satisfaçãoe insatisfaçãodo cliente.
2.1.1) “Se tem uma casa inteligente, está satisfeito?”
Destaca-se a satisfação da maioria dos clientes
utilizadores de uma casa inteligente. A insatisfação é
apresenta somente por um utilizador que a atribui à
incompetência do fornecedor inicial como
responsável pelo facto.
2.1.2) “Se tem uma casa inteligente, o que mais o satisfaz”?
Das funções típicas domóticas, são a rega automática
e a detecção de intrusão as mais significativas na
satisfação dos utilizadores inquiridos, seguidas da
detecção de fuga de gás e de incêndio e do facto de
poderem controlar as persianas, iluminação e
alarmes através do computador.
Das funções domóticas apresentadas pelos inquiridos
são elegidas as funções que proporcionam conforto e
comodidade e aquelas que facilitam as rotinas
domésticas.
2.2) “Se tem uma casa inteligente, que funções inteligentes
tem na sua habitação?
A rega automática e a detecção de intrusão são as
funções que existem em maior número nas casas
inteligentes da população que diz possuir este tipo de
habitação. Também elas foram as mais representativas
na satisfação dos utilizadores. Seguem-se as funções de
controlo de persianas, de iluminação e de alarmes
através do computador, de detecção de incêndio e de
gás. São também estas, as funções eleitas como as que
mais os satisfazem, com excepção da protecção contra
electrocussão que eventualmente não é conhecida por
muita gente. Parece-nos que temos aqui uma relação
entre a satisfação do cliente e as funções procuradas
para instalar na sua casa.
Das funções apresentadas pelos inquiridos é o
aquecimento central a função mais comum nas casas
inteligentes.
289

ARTIGO TÉCNICO
2.3) “Se tem uma casa inteligente, quais são as dificuldades
com que se depara no seu dia a dia”?
A maioria dos inquiridos afirmam que as dificuldades não
são relevantes. Apresentam de facto algumas
dificuldades, mas eventualmente ultrapassam-nas com
facilidade. Este resultado parece-nos significativo na
medida em que a maioria dos utilizadores de casas
inteligentes desta amostra afirma estar satisfeito com a
sua casa.
Constata-se, porém, uma preocupação do consumidor
relativamente à fiabilidade do sistema eléctrico. Como já
foi referido anteriormente neste estudo, existem
sistemas que centralizam o processamento numa única
unidade correndo o risco, em caso de avaria ou de erro
fatal do software, de deixarem os seus habitantes às
escuras, mas já há sistemas que funcionam em paralelo
com a instalação eléctrica tradicional sem nada
perturbarem o seu funcionamento.
3) Bloco C: Seguidamente pretende-se detectar qual é a
imagem que as pessoas captam de quem tem uma casa
inteligente..
3.1) “Se conhece alguém que tenha uma casa inteligente,
como é que a descreve”?
Segundo as opiniões recebidas a casa inteligente é
sobretudo confortável e segura. É programada, tem rega
automática e detecção de movimento. Mas também é
importante verificar que os “amigos” dos utilizadores de
uma casa inteligente ficam com a ideia de que ela é, por
um lado “espectacular”, “ boa e útil” e “tem tudo o que
é necessário para se sentirem bem” e reconhecem que
ela é “atractiva perante os amigos”; por outro lado, é
“complexa”, “complicada quando não está o dono” e
“fica aquém da propaganda”. Estas duas facetas poderão
ser uma consequência do sucesso do sistema
implementadoou da limitada capacidade do instalador.
3.2) “Se conhece alguém que tenha uma casa inteligente,
qual é a experiência que os moradores dessa casa têm”?
A experiência dos moradores das casas inteligentes é
francamentepositiva.
290
Parece-nos que há um certo consenso nas respostas dos
nossos inquiridos, ou seja, os que possuem uma casa
inteligente dizem que estão satisfeitos e que não
apresentam dificuldades relevantes. Os que conhecem
utilizadores de casas inteligentes confirmam esta
opinião. Os inquiridos retractam-na, mais uma vez, como
uma casa “fantástica” e que dá “prazer”. As experiências
são “boas e más”, mas “os problemas resolvem-se”. Eis a
razão por que se sentem satisfeitosos seus donos.
4) Bloco D: Este bloco é referente à valorização que o
inquirido atribui a uma série de funções domóticas
típicasapresentadasno inquérito.
A marca triangular (Fig.1), relativa a cada função,
representa o valor médio das valorizações que os
respondentes lhe atribuíram numa escala de 0 a 100%.
De modo a conhecer a dispersão das respectivas
valorizações atribuídas, determinou-se o desvio padrão
de cada função e assinalou-se no gráfico a
correspondente variação, para mais e para menos,
relativamente ao valor médio. Assim, o traço vertical
assinalado para cada função representa a variação da
valorização atribuída correspondente a dois terços da
amostra.
Segundo o gráfico apresentado, praticamente todas as
funções domóticas apresentam uma valorização média
superior a 50%.
É de destacar que as funções de segurança (detecção de
intrusão, detecção de gás, detecção de inundação e
detecção de incêndio) são aquelas que apresentam um
valor médio na ordem dos 80% e com um desvio padrão
apertado, o que quer dizer que cerca de dois terços da
amostra se situam nesta faixa. Recorde-se que estas
funções foram ditas pelos utilizadores de casas
inteligentes como as que os satisfazem mais e verificouse,
por sua vez, que são ainda as mesmas funções as que
se encontram em maior número nas casas inteligentes,
ou seja, parece confirmar-se que as funções relativas à
segurança, que os respondentes dizem ter instaladas,
são as mesmas que eles valorizam mais, e também as
que mais satisfaçãolhes dão.

ARTIGO TÉCNICO
Como o consumidor valoriza as funções domóticas
125
100
Valorização 0 a 100%
75
50
25
0
Rega
Telecomandos
Simulação presença
Controlar c/ PC
Recepção alarmes
Tele Escuta
Telecontrol fogão
Telecontrol sirene
Telecontrol aquec.
Telecontrol ILU
P.electrocussão
Gravador
Câmaras
Alarme congelador
D.Q. vidros
D.fogo
D.água
D. gás
D.exterior
D.Portas
D.Intrusao
Figura 1 – Nível de valorização das funções domóticas por parte do consumidor
5) Bloco E - A questão seguinte pretende que os inquiridos,
após a reflexão anterior, possam manifestar o interesse
em incluir as funções domóticas referidas, na sua
habitaçãoactual.
“Se decidisse tornar a sua casa inteligente, que
modificaçõesfaria na sua casa actual”?
6) Bloco F: Este bloco diz respeito ao nível de investimento
(em euros) que o consumidor está disposto a aplicar com
vista à satisfação das necessidades que entretanto lhe
foram estimuladas.
Na figura 2 apresenta-se o número total de interessados
(acumulado) para cada nível de investimento.
7) No fim do inquérito, sobre a designação de observações,
permitiu-se que as pessoas manifestassem livremente as
suas opiniões e os seus receios sobre este tema tão
polémico das casas inteligentes.
Nr. total de interessados
50
46
45
42
39
40
41
35
34
32
30
29
25
25
21
20
15
11
12
10
10
5
0
0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000
Investimento disponível (€)
Figura 2 – Percepção de valor de um sistema domótico
Transcriçãode algumas das observações mais relevantes:
“Acho que a designação de “casa inteligente” não passou e
precisa de ser repensada!!!”
“As pessoas estão pouco informadas sobre o que é uma casa
inteligente. Além disso, esta expressão assusta muita gente
pelo automatismo que ela envolve e pelo investimento que
se imagina que ela carece.
291

ARTIGO TÉCNICO
Penso que há necessidade de desmistificar este assunto para
que as pessoas compreendam que se pode ter algo
inteligente na casa por pouco por pouco dinheiro e de forma
simplificada, que se usa da mesma maneira como qualquer
aparelho eléctrico.”
“Julgo que ainda estamos na fase de mercado em que reinam
os improvisadores e as soluções dirigidas a quem tem muito
dinheiro. A tecnologia está mais que madura, acho eu, logo
há espaço para quem não seja ganancioso e perceba do
tema.”
“Todos os contributos nesta área são de facto importantes,
ainda mais se tivermos em consideração o ritmo de vida que
a maioria da população leva. Parece-me fundamental
democratizar o acesso a, pelo menos, algumas das
funcionalidades que tornam uma casa numa Casa
Inteligente”
5 O CRUZAMENTO DA OFERTA COM A PROCURA
Há que reconhecer que a maior parte das soluções
domóticas que o mercado apresenta estão algo fora do
alcance da maioria dos portugueses. O mesmo não acontece
nos Estados Unidos ou noutros países da Europa onde o
poder de compra é bem superior ao nosso.
Os interesses que o consumidor manifestou relativamente às
casas inteligentesforam essencialmenteos seguintes:
- Na área da segurança: detecção de intrusão no interior
da casa, com detectores de movimento; detecção de
incêndio, de inundação e de fuga de gás.
- Na área do conforto: controlar persianas, iluminação e
alarmes através do computador; ligar, desligar e
controlar o aquecimento central; ligar ou desligar o
fogão através do telefone;rega automática dos jardins.
Claro está que a selecção de qualquer solução domótica está
intrinsecamente associada ao nível de investimento
disponível. Como se pode inferir da análise do gráfico do
”número total de interessados por cada nível de
investimento” vinte e um dos inquiridos estão dispostos a
investir 5.000 euros para tornar a sua casa inteligente”.
292
Para este patamar de “esforço económico”, como se pode
concluir da análise do resumo das fichas técnicas de cada
sistema analisado, estes teriam várias soluções possíveis:
- Sistema Cardio
- Simon Vis
- Domus
- Vivimat
- Omtronic
- X10.
Estes sistemas, com excepção do X10, são todos sistemas
centralizadose proprietários.
Além disso, qualquer deles oferece possivelmente melhores
característicase fiabilidade que o X10.
Portanto, para a faixa de investimento dos 5.000 euros o
consumidor tem uma grande oferta de sistemas de
domótica.
A fase seguinte deveria ser uma análise detalhada de cada
característica para determinar qual seria a solução que
melhor “integraria cada sistema domótico com o seu dono”,
resultando daí, concerteza, uma maximização da sua
satisfaçãopós-venda.
Dado os interesses e motivações de cada um serem
diferentes, a ponderação de cada especificação é um factor
pessoal e consequentemente a “melhor solução” dependerá
de critérios subjectivos.
Se analisarmos o caso, de um nível de investimento
disponível inferior, por exemplo 1500 euros, já teríamos
cerca de 34 consumidores nesse grupo.
Assim, se segmentarmos a procura em três faixas, podem daí
resultar três tipos de soluções que satisfazem a maior parte
dos inquiridos procurados:
a) Sistema de 5.000 euros para 21 respondentes
b) Sistema de 1.500 euros para 13 respondentes
c) Sistema de 500 euros para 7 respondentes
Para satisfazer o grupo representativo dos “13” inquiridos
que disponibilizariam um investimento de 1.500 euros para
terem a sua casa mais inteligente, poderia considerar-se um
sistema híbrido em que se proporia uma central de intrusão
inteligente que acumularia funções de comunicação e
controlo bidireccional, associada a uma aplicação criteriosa
do sistema X10 que permitiria um escalonamento
progressivoà medida do interesse do consumidor.

ARTIGO TÉCNICO
Assim, os alarmes técnicos seriam geridos pela central de
intrusão e o conforto ficaria a cargo do sistema X10. A rega
automática ficaria, opcionalmente, isolada com um
controlador dedicado, dado estes terem elevada fiabilidade
e serem de baixo custo, evitando-se assim, o perigo de
inundaçãoprovocado pela baixa fiabilidade do sistema X10.
Relativamente ao terceiro grupo que apenas disponibilizava
500€ o mercado também oferece um sistema domótico que
pode ser escalonado em várias fases, sendo mesmo possível
aplicá-lo apenas numa única sala: sistema X10. De modo a
tornar este produto mais acessível, a cadeia de valor que
inclui todos os processos desde a produção, distribuição,
retalho, instalação e cliente, foi reduzido apenas a 2 níveis:
Produtore consumidor.
Dado o sistema X10 ser muito fácil de instalar o nível técnico
do “instalador” pode ser abolido, podendo incluir-se este
sistema no sector “faça você mesmo” e ser a sua instalação
encaradacomo um trabalho de bricolage.
Assim, para o grupo dos “investidores dos 500 euros”, o
sistema X10 tem kits económicos, que vão desde um sistema
compacto de detecção de intrusão telecomandado com
telecomando de rádio frequência compatível com os sinais
X10 e que avisa telefonicamente o dono em caso de intrusão
(a Portugal Telecom comercializa este produto), até kits de
automação, que incluem um módulo X10 para controlar
electrodomésticos, um módulo X0 de casquilho para
intercalar no circuito eléctrico do candeeiro junto à lâmpada,
um receptor de rádio frequência que injecta o sinal de X10
na rede e um telecomando de rádio frequência que pode
controlar os referidos módulos que recebem o sinal X10 pela
rede eléctrica.
É de referir a grande vantagem desse sistema em ser fácil de
incluir posteriormente, mais funcionalidades, pois apenas é
necessário ligar mais módulos às tomadas; estes passam a
estar interligados pela rede eléctrica e a responder de
acordo com o código com o qual foram programados por
simples selecção de uma letra e de um número em dois
selectores, por meio de uma chave de fenda. Quando a
instalação atingir uma dimensão maior, quer pelo número de
módulos ligados, quer pelas distâncias que os sinais têm que
vencer, todos os problemas de falha de comunicação podem
ser solucionados pela aplicação de um
repetidor/amplificador, disponibilizado por diversos
fabricantesde dispositivos X10.
6 CONCLUSÕES
“Se a introdução da concorrência teve o mérito de fazer
passar o consumidor de Utilizador a Cliente, a prática de
criação de valor para o cliente, tem como efeito fazer
passar o consumidor de Cliente a Amigo”. [07]
As casas inteligentes, quando instaladas com sucesso,
proporcionam aos seus utilizadores a satisfação como
clientes e todo o prazer que a tecnologia actual lhes pode
oferecer. Daí lhes advém a verdadeira percepção de valor da
domótica.
Compreender as motivações dos consumidores, no âmbito
da casa inteligente e o processo de consumo, proporciona
uma série de vantagens. Entre elas destacam-se o auxílio aos
gestores nas suas decisões, o fornecimento de uma base de
conhecimento a partir da qual os pesquisadores de
marketing podem analisar os consumidores e, ainda, o
auxílio ao consumidor na tomada de melhores decisões de
compra.
Acresce ainda que, num mercado tecnológico cada vez mais
exigente, a lógica da relação Fornecedor-Cliente mudou,
estando a ser substituída por uma relação Amigo-Amigo
como resultado de uma relação de cooperação “win-win”.
Relativamente à casa inteligente, corre um certo misticismo
como sendo “muito cara” e só para quem “percebe muito de
computadores”, necessitando quase de um técnico
permanentemente ao seu lado. É necessário clarificar este
conceito. Actualmente as casas inteligentes são, de facto,
muito caras para clientes exigentes e que estão dispostos a
investir nelas para concretizar os seus desejos mais
sofisticados. No entanto, mostrou-se que o mercado
também oferece outros sistemas fiáveis, mais económicos,
ou seja, permite que o cliente vá comprando os
equipamentos à sua medida e vá lentamente construindo a
sua casa inteligente por partes.
293

ARTIGO TÉCNICO
Acresce ainda, que também a tecnologia dos equipamentos
foi amadurecendo ao longo do tempo. Hoje em dia, tal como
se liga a televisão, as aparelhagens de som, ou outras por
telecomando, também, com a mesma facilidade, pega-se no
mesmo comando e “clica-se” na tecla de levantar a persiana,
acender a luz ou qualquer outra função que o cliente
imaginou. Parece-nos, deste modo, que os sistemas das
casas inteligentes estão disponíveis para todas as “bolsas” e
preparados para finalmente entrarem na casa do
consumidor comum. Esta ainda não é uma realidade da
esmagadoramaioria dos lares portugueses.
Apesar das limitações deste trabalho, pelo facto de se ter
baseado numa amostra relativamente limitada, parece
poder concluir-se que, actualmente, existem todas as
condições para um perfeito encontro da oferta com a
procura no domínio da domótica, constituindo assim o seu
conhecimento uma nítida vantagem para todos os players:
para os consumidores na medida em que estes poderão
usufrir da tecnologia “à sua medida” e para todos os outros
também, dado existir, actualmente, um potencial elevado de
oportunidadesde negócio.
A constante subida dos preços dos imóveis, e a crescente
dificuldade em vender as casas e os apartamentos novos,
associada à presente crise económica, originaram um
excesso de construção que dificilmente o mercado
português absorverá. Estes factores levaram a que os
construtores recorram cada vez mais à Domótica como
factor diferenciador, sendo já vulgar verem-se “outdoors”
aliciando os consumidores para as “Casas de Sonho
Inteligentes”.
Espero com este trabalho ter contribuído para desmistificar
o conceito de casa inteligente e faço votos que a sua leitura
sirva de estímulo para que mais alguns lares portugueses
beneficiem da magia e das maravilhas que a tecnologia
actual nos oferece.
Bibliografia
[01] BRIERE, Danny e HURLEY, Pat, “Smart Homes for
Dummies”, Wiley Publishing, Inc., 2003
[02] CEBus – Consumer Electronics Bus (EIA-600),
http://www.cebus.org.
[03] FRANCO, Ivan, “A Casa do Futuro Interactiva”, Cap.
“Sensores e Actuadores: os Sentidos e Músculos da Casa
Inteligente”,2003
[04] HARPER, Richard,”Inside the Smart Home”, Springer-
Verlag London Limited, 2003, PAG. 299, 229
[05] JACKSON, Andy, “Integrating the smart home with its
owner”, Integratorpo, 2003
[06] JUNESTRAND, Stefan, “Hogar Digital Conectado”, El
SIMO TCI, feria internacional de informática, multimedia
y comunicaciones.
[07] MICHEL, H.,”Criação de valor para o cliente”, Monitor,
2003.
[08] MOTA, José Augusto, “Casas inteligentes”, Centro
AtlânticoLda, 2003
[09] MOWEN, John C. e MINOR, Michael S.,
“Comportamento do Consumidor”, Pearson Education,
2003
[10] NUNES, Renato, "DomoBus - A New Approach to Home
Automation", 8CLEEE"-
[11] OLIVEIRA, José Manuel Paquete, “A Casa do Futuro
Interactiva”,Cap. "Estar em Casa, Estar no Mundo", 2003
[12] ROSETA, Helena, “A Casa do Futuro Interactiva”, Cap.
"CASA DO FUTURO", 2003
[13] SANTOS, José Armando, “Meios para melhorar a
qualidade de vida e a autonomia de pessoas com
necessidades especiais”, Tese de Mestrado da
Universidade Técnica de Lisboa – Instituto superior
Técnico,2004
[14] SOARES, Francisco Sousa, “A Casa do Futuro
Interactiva”,Cap. "CASA DO FUTURO", 2003
294

ARTIGO TÉCNICO
José Luís Faria
Touchdomo, Lda, Porto, Portugal
Artigo publicado na Revista Neutro à Terra, Nº6, Dezembro de 2010
DOMÓTICA
E A REQUALIFICAÇÃO DE EDIFÍCIOS
RESUMO
1 INTRODUÇÃO
Para a elaboração deste artigo técnico foi necessário adoptar
uma estrutura que possibilitasse fornecer um estudo teóricoprático,
transversal e equilibrado, das diferentes tecnologias
domóticas.
“Os edifícios que são planeados e funcionam de forma eficaz
ao nível energético já não são novidades exclusivas. Até a
designação um edifício inteligente começa a perder a sua
naturezaexótica.
Inicialmente realizou-se um pequeno estudo teórico das
tecnologias domóticas mais relevantes, de uma forma
transversal e resumida (Capítulo 2).
Ambas as tendências estão agora a revolucionar a
arquitectura cada vez mais ambiciosa e a abrir caminho na
luta mundial contra as alterações climáticas.”
Em função do estudo teórico do capítulo anterior, no
Capítulo 3 realizou-se uma análise mais prática, em que ao
invés de abordar um caso prático existente, de grandes
instalações com o seu valor emblemático, optou-se por
utilizar como modelo o edifício F do Instituto Superior de
Engenharia do Porto e apresentar uma das soluções possíveis
de implementação de tecnologias domóticas em edifícios já
existentes (aplicação do conceito de requalificação de
edifícios).
Depois da exposição do caso prático, expôs-se o futuro e
oportunidades de mercado da domótica ou sistema de
gestão técnica centralizada, mais focalizado para o mundo
académico (Capítulo4).
Por fim, são tecidas as conclusões e considerações finais do
artigo (capitulo5).
Esse artigo foi elaborado sob o ponto de vista de integrador.
Por outras palavras, procurou-se realizar uma aproximação
da realidade prática a nível de implementação das
tecnologias domóticas em edifícios, ao dar uma linha de
conhecimento abrangente e ao mesmo acessível aos leitores,
que muitas das vezes esse tema acaba por transmitir
conceitos errados.
As tecnologias de domótica (também conhecida como
“automação de edifícios”) existem já há algumas décadas.
Contudo, essas tecnologias sempre estiveram associadas a
habitações particulares de alto nível ou a edifícios e
instalaçõesfabris de grandes empresas.
Mas a partir do momento em que ocorreu a actual crise
energética (início do séc. XXI), em que o aumento da procura
dos combustíveis fósseis não acompanhava a oferta, a
domótica ganhou mais relevância, pelas vantagens que
apresenta a nível de poupança energética e de gestão. Por
isso mesmo, tornou-se mais rentável implementá-la nos
edifíciosactuais, construídos de raiz ou requalificados.
As vantagens que a domótica apresenta serviram como
reforço motivador da elaboração da dissertação:
• Edifícios/empresas: eficiência energética, segurança,
etc.;
• Habitações particulares: conforto, segurança e
incremento do valor das habitações, devido ao luxo e
ostentaçãoque exibem.
Actualmente a área da domótica (automação de casas e
edifícios) encontra-se em franca expansão, com principal
relevância nos países mais desenvolvidos, com um
crescimentode mercado de mais de 10% ao ano.
295

ARTIGO TÉCNICO
2 ESTADO DA ARTE DAS TECNOLOGIAS DOMÓTICAS
Quer se trate do Terminal 5 do aeroporto de Heathrow, ou
de uma habitação comum, uma norma uniforme para o
controlo de diversos dispositivos existente dentro de um
edifício facilitaria imenso a implementação de
funcionalidades inovadoras e complexas. Aqui o
funcionamento em rede, máximo de abrangência de
funcionalidades possíveis e elevado índice de fiabilidade,
bem como a utilização económica da energia, são critérios
importantespara a rentabilidade desses edifícios.
Como tal, as instalações eléctricas/electrónicas padrão só
podem cumprir estes requisitos até um certo ponto,
exigindo além disso mais trabalho e diferentes tipos de
materiais e instalações.
Assim, os projectistas e investidores escolhem cada vez mais
diferentes tecnologias de domótica para edifícios com base
em protocolos normalizados internacionais (p. ex.: KNX,
LonWorks, BACnet, etc.), com provas comprovadas das suas
vantagens e potencialidades nos diferentes tipos de
mercados. Também é razão de escolha das tecnologias KNX e
LonWorks ao apresentarem respectivamente, cerca de 300 e
4200 fabricantes afiliados, mostrando o seu grande nível de
interoperabilidade.
climatização, iluminação, persianas/lamelas, segurança, etc.,
podem ser baseadas num sistema de rede conveniente,
rentável e muito flexível, ao garantir em qualquer momento
a sua interoperabilidade.
Uma das outras grandes vantagens é a sua topologia de
rede, em que ao utilizar um único cabo de par entrançado,
que na maioria dos casos prova ser o suficiente para realizar
a interligação de inúmeros dispositivos numa só rede. Sendo
assim, a nível de topologia de rede, existem quatro tipos
para o meio TP (mais utilizado):
• Topologiaem linha (Fig. 1– Ponto 1);
• Topologiade estrela (Fig. 1– Ponto 2);
• Topologia em anel, sendo apenas para a tecnologia
LonWorks(Fig. 1– Ponto 3);
• Topologia mista, sendo a mais utilizada em edifícios,
porque é a que apresenta menos obstáculos para
expansõesfuturas da rede (Fig. 1– Ponto 4).
Um outro factor referente à existência do elevado número
de fabricantes afiliados às tecnologias baseiam-se destas
serem denominadas como tecnologias de protocolos
abertos, em que qualquer fabricante é livre de desenvolver e
comercializar novos produtos, desde que sejam cumpridas
os requisitos das tecnologias de domótica em questão. Este
grande facto acaba por criar uma outra grande
particularidade dessas tecnologias, em que para uma
qualquer funcionalidade que seja necessário cumprir ou
satisfazer de uma dado edifício, terá sempre um ou mais
produtosque conseguirão corresponder às expectativas.
O seu conceito base consiste em utilizar módulos actuadores
e sensores com várias funcionalidades, as instalações de
Figura 1 – Diferentes tipos de topologia de rede
Como tal, cada vez mais as empresas de construção civil e
clientes finais estão a mostrar um aumento da
implementaçãoem edifícios novos e requalificados.
A flexibilidade de utilização é muito importante por vários
motivos. Frequentemente, durante o planeamento da
construção, não são considerados a utilização subsequente e
futuros requisitos de modificação e optimização do espaço.
Esta neglicência pode tornar-se rapidamente dispendiosa,
pois as alterações subsequentes envolvem normalmente
custoselevados.
296

ARTIGO TÉCNICO
Ao implementar um sistema com um elevado nível de
flexibilidade, permite que o sistema de bus seja altamente
flexível e ser simplesmente reprogramado a baixo custo.
Contudo quando não é suficiente o cabo entrançado (TP –
Y(st)Y 2x2x0,8 mm 2 ), pode-se utilizar outros meios tais como
radiofrequência (RF), PowerLine (PL), rede Ethernet ou até
mesmo fibra óptica.
Quando necessário podemos expandir ainda mais a rede ao
interligar na mesma rede várias tecnologias de domótica ou
de automação (DALI, DMX, LonWorks, Bacnet, etc.).
Ao invés de apresentar casos práticos em instalações com
sistemas de domóticas implementadas (p. ex. Terminal 5 do
aeroporto de Heathrow, Estádio Olímpico de Pequim, etc.),
que por um lado já foram apresentados em artigos
anteriores da revista “Neutro à Terra”, casos esses que são
bastante conhecidos (devido à sua projecção), por vezes
sente-se um distanciamento considerável desses casos com
a maioria das instalações de domóticas existentes em todo o
mundo e com a percepção genérica do público em geral. Por
outras palavras, o principal mercado da domótica, por
motivos históricos confina-se ao utilizador particular
(habitações).
Todos os produtos de diferentes tecnologias de domótica
(KNX e LonWorks), antes de serem lançados para o mercado
são devidamente testados e certificados, por organismos
independentes, e se aprovados são lançados para o mercado
com a sua certificação visível nos produtos (inclusão do
logótipo). Ou seja, além dos diferentes protocolos serem
fiáveis e funcionais, todos os produtos que funcionam em
redor dos protocolos também transmitem a sua fiabilidade e
segurança.
Por fim, uma outra característica que as tecnologias de
domótica apresentam é que a sua base de funcionamento é
de modo distribuído. Ou seja, todos os produtos funcionam
de forma independente, que ao falhar um dado dispositivo
não implica a paragem de funcionamentoda restante rede.
3 CASO PRÁTICO: EDIFÍCIO F DO INSTITUTO SUPERIOR DE
ENGENHARIA DO PORTO
Contudo é necessário relembrar que cada vez mais as
instalações de domótica são instaladas em edifícios de
serviços, industrias, hospitais, etc. A principal razão é pelo
facto desse tipo de edifícios possuírem uma elevada taxa de
utilização, que aliada à eficiência energética que a domótica
oferece, o retorno do seu custo de implementação pode
ocorrer num espaço de alguns anos.
Para terminar as notas genéricas sobre os edifícios, segundo
alguns estudos, o custo construção de um edifício face ao
seu custo global (custo de construção e manutenção
continuada durante a sua vida útil) raramente ultrapassa os
45%.
Como todos nós sabemos, a eficiência energética é uns dos
factores de peso (senão o maior) para a adopção ou
implementação de uma instalação de domótica num edifício
como o caso do edifício F do ISEP.
Antes de começar a abordar o caso prático iremos expor as
razões que levaram a uma instalação de uma instituição
pública de renome.
Em primeiro lugar, é preciso referir que actualmente não
existe nenhuma instalação de domótica ou de gestão técnica
centralizada no Edifício F do Instituto Superior de Engenharia
do Porto.
É de realçar que não se pretende de forma alguma,
incentivar ou forçar a instalação de qualquer tipo de sistema
no edifício em estudo. O que deseja é mostrar a sua
aplicabilidade a um edifício português, permitindo aos
leitores terem umas noções mais precisas e intuitivas e claro,
uma parte dos leitores são de alguma forma, frequentadores
do local em estudo.
297

ARTIGO TÉCNICO
3.1 Metodologia de Estudo
O edifício é constituído por 7 níveis/pisos, estando incluído a
garagem/cave, constituídos basicamente por laboratórios,
salas de ensino e gabinetesde docentes.
Para o estudo ser mais simples de compreender iremos
dividir o estudo em duas partes:
• Implementação de uma solução de gestão técnica
centralizada;
• Implementação do sistema de domótica num laboratório
típico.
Essa consola central actual possui um grande problema, de
não apresentar o estado dos circuitos de iluminação (ligado
ou desligado), o que em certos casos pode induzir ao
accionamento errado de certos circuitos por parte dos
seguranças presentes. Por exemplo não é pouco comum ver
alguns circuitos de iluminação em funcionamento de forma
inadequada durante a noite ou durante o dia. Foi também
realizado um estudo baseado no programa de estágio para
estudar a viabilidade financeira de tornar operacional a
apresentação dos diferentes estados dos circuitos de
iluminação, mas por questões financeiras não se avançou
com a solução.
A implementação será realizada com o objectivo de
requalificar o edifício, ao aproveitar ao máximo possível as
tubagensexistentes.
A questão das tubagens, sempre problemática, só permitirá
uma instalação integral de um sistema de domótica (nível de
campo) depois de fazer um levantamento detalhado e actual
de toda a instalação, de forma a elaborar um projecto
preciso e sem derrapagens orçamentais (e ao mesmo tempo
permitirá saber as limitações a nível de actualizações futura,
a nível de equipamento).
3.1.1 Implementação de uma Solução de Gestão Técnica
Centralizada
Um sistema de gestão centralizada significa gerir o máximo
de funcionalidades presentes no edifício baseado num ou
mais sistemas de automação (KNX, LonWorks, BACnet, etc.).
Mas a palavra “gestão” não exclui o controlo, monitorização
e optimização de todas as funcionalidadespresentes.
Voltando para o edifício em estudo, ao invés de existir a
consola central, presente na entrada principal do edifício F,
em que permite uma gestão muito básica de todos os
circuitos de iluminação, todo o controlo é realizado através
de qualquer computador com ligação à rede local ou à
Internet (ver Fig. 2).
Para o/s segurança/s responsável/eis poderão realizar o
controlo de todo o edifício quer a nível de:
• Circuitosde iluminação;
• Circuitosde aquecimento (radiadores de parede)
• Sistema HVAC presente no edifício;
• Controlo dos portões da garagem;
• Sistema de acessos às salas e laboratórios, incluindo
saber o local de presença de cada docente e/ou alunos
(uma boa ferramenta de informação);
• Gastos de energia (electricidade, gás natural, etc) e de
água (que poderá ser uma excelente forma de detecção
de fugas ou gastos desnecessários);
• Elevadores (p. ex. em função da afluência activar o
numero de elevadores necessário para menor uso
desnecessário);
• Monitorização de janelas abertas, por motivos
energéticos(fugas de calor) e por motivos de segurança;
• Etc.
As funcionalidades atrás referidas são apenas algumas que é
possível implementar. Mais outras funcionalidades podem
ser implementadas sem requerem a compra a fornecedores
terceiros. Poderão ser desenvolvidas internamente, pelos
laboratórios de investigação ou pelos programas de estágios
para alunos para aquisição de uma maior experiencia nessa
área em crescimento (ver Cap. 4).
298

ARTIGO TÉCNICO
A nível de monitorização podemos terminar com a definição
de níveis de acesso de controlo/monitorização. Por exemplo,
o/s segurança/s poderão proceder apenas ao controlo e
monitorização da maioria dos circuitos de diferentes
funcionalidades, mas os altos responsáveis do universo ISEP
ou IPP poderão realizar uma gestão global e sem restrições
de toda a instalação.
3.1.2 Implementação do Sistema de Domótica num
Laboratório Típico
Depois de se abordar a implementação de uma solução de
gestão técnica centralizada no edifício F, iremos abordar a
implementação de domótica num laboratório típico
(baseadana tecnologiaKNX).
Antes de iniciar o estudo da implementação em causa, é
preciso referir que a solução equacionada de gestão técnica
centralizada no edifício F proposto no subcapítulo 3.1.1
permite gerir, monitorizar e controlo todas as
funcionalidades do edifício (interligadas com o sistema),
incluindo todas as salas de ensino, laboratórios e gabinetes
dos docentes.
Asrazões para aprofundar na solução de domótica para um
laboratóriotípico são:
• São as divisões onde a taxa de ocupação é a mais
elevada;
• Em muito dos casos é onde ocorrem maior desperdício
de energia (em termos de percentagens, em relação às
áreas comuns presentes nos edifícios);
• Permitem, ao adaptar os hábitos de cada utilizador ou
grupo de utilizadores, ajustar da melhor forma os gastos,
sem sacrificar o conforto, qualidade de ensino e de
concentração.
• Etc.
Figura 2 – Esquema de rede de gestão técnica centralizada
299

ARTIGO TÉCNICO
Irá ser exposta uma das soluções possíveis de implementar,
dividida em vários parâmetros:
- Iluminação
Possivelmente a variável mais significativa no gasto global de
utilização (não se pode confundir com os gastos de materiais
de laboratórios, de manutenção e outros) mas ao mesmo
tempo é a variável mais ajustável ou mais susceptível a
maior capacidade de controlo com o sistema de domótica.
as janelas estão abertas) e para controlo de segurança.
Normalmente a esse tipo de controlo recorre-se ao uso de
contactosmagnéticos.
Por fim, o terceiro controlo, menos utilizado, é o controlo
remoto da abertura das janelas. A sua grande utilidade
reflecte-se para manutenção dos níveis de CO 2 e como forma
de controlo adicional para os sistema de climatização,
sempre que for necessário.
Ao incluir um ou mais detectores de movimento de presença
(depende da dimensão do laboratório) permite fazer uma
gestão automática de iluminação em função da existência de
movimento no seu interior (p. ex. presença de alunos) com a
luminosidade interior. Mas o detector permite ainda realizar
os seus cálculos matemáticos de forma a realizar a regulação
contínua da iluminação de forma a manter uma iluminação
constante 1 .
Por fim, a regulação da iluminação pode ser feita
directamente ou através da tecnologia 1-10V ou DALI,
podendo em qualquer momento ser desabilitada/habilitada
o controlo automático através de umas das teclas de pressão
presentesna entrada do laboratório.
- Janelas
Poderãoser realizados três tipos de controlos.
- Climatização
O sistema de climatização a ser controlado será separado em
dois tipos.
O primeiro tipo de climatização, aquecimento por caldeira,
que irá fornecer água quente aos radiadores presentes no
laboratório.
O segundo tipo de climatização, HVAC, procederá ao
arrefecimento e aquecimento (menos eficiente que o
aquecimento por caldeira). Para um correcto funcionamento
do sistema HVAC em todas as divisões, essas têm que
comunicar com o sistema de gestão técnica centralizada para
que accione o sistema HVAC central (controlado através de
controladores baseados na tecnologia BACnet ou LonWorks)
sempre que for necessário (através de cálculos matemáticos
e de históricos de utilizaçãoanteriores).
O controlo mais comum é o controlo das persianas de
lamelas (que apesar do investimento inicial ser mais elevado
que as persianas normais), permitem um controlo da
entrada de iluminação natural e também um controlo da
entrada de luz directa, de onde provém a radiação
infravermelhos como uma das formas de aquecimento do
laboratóriosempre que a temperatura interior seja baixa.
O segundo tipo de controlo que poderá ser feito é o estado
das janelas (aberta ou fechada), em que é muito útil para o
sistema de climatização (que não irá funcionar sempre que
O sistema de climatização é controlado com base nos valores
apresentados pelo/s sensor/es de temperatura presentes na
divisão. O valor de setpoint (valor de temperatura interior
que se pretenda) poderá ou não ser ajustado em tempo real,
pelos docentes ou outro tipo de pessoal autorizado.
- Níveis de CO 2
Ao monitorizar os valores de CO 2 permitem usufruir de duas
grandes mais-valias. A mais notória é controlar os níveis de
CO 2 , de forma que as condições de aprendizagem e de estar
nos laboratórios sejam as ideais (evitando o muito conhecido
efeitode “ar abafado” ou “saturado”).
1
Esta ao realizar a regulação de iluminação, permite um menor consumo de energia eléctrica, aumentando o tempo de vida útil das lâmpadas.
Por exemplo, uma dada lâmpada a 50% de luminosidade pode durar até 20 vezes mais que uma lâmpada em funcionamento pleno
300

ARTIGO TÉCNICO
A outra vantagem que poderá apresentar é ser considerado
como mais uma variável de controlo por parte do sistema de
climatização. Por exemplo, em função dos diferentes níveis
de prioridades das diferentes variáveis de controlo do
sistema de climatização (apenas HVAC por permitir
circulação de ar) e eventualmente controlo das janelas
poderá contribuir para uma maior poupança energética.
Por outro lado pretende-se referir que um sistema de
domótica ou gestão técnica centralizada por si só não é uma
solução eficaz e significativa para redução da factura
energética de um edifício (uns dos factores mais
significativos para o sucesso ou fracasso no factor de decisão
de implementação), devido à solução arquitectónica a nível
de estrutura e de materiais de construção.
- Controlo de acessos
Apesar do sistema de controlo de acessos existir, ao reportar
a presença dos diferentes utilizadores, não possui outras
funcionalidades. Ao interligar com o sistema de gestão
técnicacentralizadapermite usufruir de inúmeras vantagens.
Por exemplo, o accionamento dos diferentes circuitos de
iluminação, persianas e climatização só será realizado
sempre que o docente der como entrada na divisão,
evitando accionamentoindevido por terceiros.
Possibilita também, referido no capítulo 3.1.1, saber em
tempo real onde está um dado utilizador (docente, aluno ou
outro tipo de utilizadores) para uma maior facilidade de
encontro.
- Medição de energia
Em qualquer altura, dependendo da existência do medidores
de energia na divisão (energia eléctrica e do sistema de
climatização em unidades British Thermal Unit - BTU), poderse-á
utilizar os seus valores para controlo de custos em
tempo real, identificar os valores de gastos de energia por
utilizador ou até mesmo monitorizar a qualidade da rede
eléctrica.
Por fim, apesar de ser um caso teórico, permite dar uma
outra sensibilidade aos leitores o leque de funcionalidades
que poderão ser implementadas, que forma e as suas razões.
4 FUTURO E OPORTUNIDADES DE MERCADO A DOMÓTICA OU
SISTEMA DE GESTÃO TÉCNICA CENTRALIZADA
Depois de fazer uma análise do caso pratico, irão ser
expostas as tendências futuras da área da domótica e da
área da gestão técnica centralizada.
Actualmente a área da domótica (automação de casas e
edifícios) encontra-se em franca expansão, com principal
relevância nos países mais desenvolvidos, com um
crescimentode mercado de mais de 10% ao ano.
Existem inúmeras razões para a crescente implantação da
domótica em edifícios, entre as quais a maior eficiência
energética, o aumento da segurança e a redução do custo de
aquisição das tecnologias. No que diz respeito às habitações
particulares, acrescenta-se essencialmente o aumento do
conforto devido ao grau de automação trazido pela
domótica.
3.2 Considerações Finais
Pretende-se relembrar que foi proposto uma das muitas
soluções possíveis de implementar, mostrando a
versatilidade da implementação de uma sistema de
domótica num dado ambiente (edifício F pertencente ao
ISEP).
A nível de previsões futuras, prevê um crescimento cada vez
mais acelerado de implementação, embora haja ainda hoje
muita falta de informação, que por vezes totalmente errada.
Uma outra vertente muito cativante (oportunidade de
mercado) é a nível académico (opinião baseada no universos
dos alunos universitários) que há um grande interesse na
continuação do estudo dessas tecnologias mais é muito
pouco apostado no mundo académico nacional.
301

ARTIGO TÉCNICO
Umas das vertentes a explorar, é por exemplo, a continuação
em desenvolver ou melhorar as tecnologias de domóticas
actuais.
Antes de se expor as diferentes alternativas serão
justificadas as razões que levaram a abordar esse assunto.
Em primeiro lugar espera-se que seja considerado como um
"incentivo” para que os diferentes pólos de investigação
presentes no ISEP e outras faculdades existentes em
Portugal comecem a olhar para o mercado da domótica
como uma aposta na área da investigação.
É preciso realçar que uma solução completa ou não de
domótica não pode ser considerada como uma solução de
elevado retorno devido a sua eficiência energética e outros
factores. Ou seja, uma verdadeira solução de domótica ou
gestão técnica centralizada além de possuir uma rede a nível
de campo, a nível de rede e quando necessário também a
nível de supervisão todos os sistemas que estejam a operar
em concordância com o sistema de domótica (tais como
sistemas de iluminação, sistemas de climatização, sistemas
de persianas/lamelas, etc) têm que ser igualmente
eficientes.
Para ser visto como um foco de investigação, a domótica tem
que ser estudada sob várias frentes. Estas poderão ser, ao
utilizar como linha de referência os diferentes pólos de
investigaçãoexistentesno ISEP.
As (algumas) alternativas/frentesque existem são:
• Apesar de existirem imensas tecnologias de domótica,
cada vez mais o mercado está inclinado para tecnologia
baseadas em protocolos abertos (tais como KNX,
LonWorks, etc), cujo seu sucesso comercial está mais que
comprovado. Em vez se focar no desenvolvimento de
novos protocolos de domótica, proceder ao
desenvolvimento de novos produtos ou novos tipos de
produtos aplicáveis em contextos e ambiente, que até ao
momento não foram satisfeitos;
• Relativamente ao ponto anterior, devido ao actual
panorama financeiro nacional, cujo ensino superior
acaba de sofrer um corte significativo no seu orçamento,
para o ISEP continuar ou melhorar o seu nível de ensino,
ao desenvolver novos produtos para o mercado (com
vantagens competitivas a nível de prestigio e financeiro),
fomenta na globalidade do ISEP (alunos e docentes) ao
criarem novos produtos. Por outro lado, a facilidade de
obter financiamento face às empresas privadas para a
criação de um projecto de produção e venda de produtos
de uma área em crescimento é outro facto de peso,
acaba por ser uma forma de obter fundos para
manutençãoe melhoramento do universo ISEP;
• Como se referiu anteriormente, o desenvolvimento de
produtos envolve a engenharia electrónica (que podem
ou não estar envolvidos os laboratórios LSA, CISTER,
etc.), engenharia mecânica (acondicionamento e
formatos mais adequados a nível mecânico dos produtos
ou até mesmo conhecimentos termodinâmicos –
sistemas de climatização), engenharia informática
(software de gestão, de supervisão, etc.), engenharia civil
(estudo da concepção de edifícios mais ecológicos e/ou
optimização dos edifícios actuais), engenharia de
sistemaseléctricos, etc.;
• Continuação do desenvolvimento da tecnologia sem-fios
ZigBee, pelo laboratório CISTER, que ao interligar com os
sistemas de domótica permitirá aumentar a versatilidade
de implementação da domótica e de aplicações
SmartGrid (rede de sensores sem fios);
• Etc.
6 CONCLUSÕES FINAIS
Depois de realizar um breve estado da arte das tecnologias
domóticas,de seguida elaborou-se uma exposição a um caso
prático, pondo em prática a aplicação das diferentes
tecnologiasdomóticas(KNX, LonWorks e BACnet).
302

ARTIGO TÉCNICO
Em jeito de conclusão geral, findo este trabalho, poderá-seão
tecer as seguintes considerações:
• Em função do contexto da sua aplicação, as vantagens
das tecnologias domóticas são evidentes ao reduzirem a
factura energética de um edifício, fornecendo o mesmo
nível de conforto, oferecendo uma versatilidade mais
elevada na utilização das diferentes funcionalidades
existente no edifício face a um edifício tradicional e entre
outros;
• Por outro lado, ao oferecer um nível elevado de
escalabilidade (maior facilidade de futuras expansões de
rede), é criado um nível elevado de segurança,
fiabilidadee diferentestipos de topologias de rede;
• A nível da interoperabilidade, as tecnologias KNX e
LonWorks ao apresentarem respectivamente, cerca de
300 e 4200 fabricantes afiliados, oferecem uma grande
versatilidade.
Por outro lado podemos concluir que além de se provar um
claro crescimento das tecnologias domóticas nos mercados,
devido à aceitação crescentes das vantagens que estas
oferecem, podem ser consideradas como uma excelente
área de investigação para as faculdades e politécnicos
portugueses.
Bibliografia
[1] EchelonCorporation
http://www.echelon.com/
[2] ECHELON - LonWorksEngeneering Bulletin 005-0025-
01D, 1996
[3] KNX Organization - KNX Handbook for Home and
BuildingControl. 3º Release. Bélgique, 1999
[4] KNX Organization
http://knx.org/
[5] LonMarkInternacional
http://www.lonmark.org/
[6] LonMark of Germany
http://www.lno.de
[7] Partner’sKNX
http://www.knx.org/knx-partners/knxeib-partners/list/
[8] SCADA
http://www.scadaengine.com/
[9] SYSMIK GmBH DRESDEN
http://www.sysmik.co
[10] ZIGBEEALLIANCE
http://www.zigbee.org/
Instituto Superior de Engenharia do Porto
(Edifício F)
303

Autores
304

COLABORARAM NESTA EDIÇÃO:
António Augusto Araújo Gomes
(aag@isep.ipp.pt)
Mestre (pré-bolonha) em Engenharia Electrotécnica e Computadores, pela Faculdade de
Engenhariada Universidade do Porto.
Doutorandona Área Científicade Sistemas Eléctricosde Energia (UTAD).
Docentedo InstitutoSuperior de Engenharia do Porto desde 1999.
Coordenadorde Obras na CERBERUS- Engenharia de Segurança, entre 1997 e 1999.
Prestação, para diversas empresas, de serviços de projecto de instalações eléctricas,
telecomunicaçõese segurança, formação, assessoriae consultadoria técnica.
Investigador do GECAD (Grupo de Investigação em Engenharia do Conhecimento e Apoio à
Decisão),do ISEP, desde 1999.
António Manuel Luzano de Quadros Flores
(aqf@isep.ipp.pt)
Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Área Científica de Produção
Transporte e Distribuição de Energia pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
"M.B.A."em Gestão na Escola de Gestão do Porto da Universidade do Porto.
Aluno de doutoramento na Faculdade de Ciências e Tecnologiada Universidade de Coimbra.
Docentedo InstitutoSuperior de Engenharia do Porto desde 19993
Desenvolveu actividade profissional na SOLIDAL no controlo de qualidade e manutenção, na
EFACEC na área comercial de exportação de máquinas eléctricas, na British United Shoe Machinery
na área de manutenção, na ALCATEL-Austrália na área de manutenção, na ELECTROEXPRESS, em
Sidney, na área de manutenção e instalaçõeseléctricas.
Bolseiroda F.C.T., Fundação para a Ciência e Tecnologia desde 2008.
Arlindo Ferreira Francisco
(1060991@isep.ipp.pt)
Finalista do curso de Engenharia Electrotécnica, área Científica de Sistemas Eléctricos de Energia,
no InstitutoSuperior Engenharia do Porto.
Colaborador na empresa Grohe-Portugal (Fábrica de Componentes Sanitários em Albergaria-a-
Velha) desde 1998, desempenhando funções na área da Manutenção e Projectos Especiais.
Larga experiência na área de Automação e Controlo.
Recentementea desenvolver projecto sobre Gestão de Energia.
Domingos Salvador Gonçalves dos Santos
(dss@isep.ipp.pt)
Licenciadoe Mestre em Engenharia Electrotécnica.
Docente do Departamento de Engenharia Electrotécnica do Instituto Superior de Engenharia do
Porto.
Eduardo Sérgio Correia
(SCorreia@iems.pt)
Engº Técnico Electrotécnico– Sistemas de Energia (ISEP 1995), inscrito na ANET (1555).
Director de Operações da Delegação Norte da IEMS – Instalações de Electrónica Manutenção e
Serviços, Lda desde 2000.
Notacurricular da empresa:
Fundada em 1993, a IEMS, começou a operar como uma empresa fornecedora de acessórios para
sistemas de cablagem e prestadora de serviços associados. A IEMS tem acompanhado o rápido
desenvolvimento da indústria das tecnologias de informação, evoluindo ao longo dos anos, para a
comercialização de produtos nas áreas de cablagem estruturada, de telecomunicações,
equipamentos activos de rede, tendo-se especializado em adaptar soluções de fabricantes
mundiais, líderes no mercado, às realidades e exigências nacionais. Neste âmbito, tem uma vasta
experiência em instalação e manuseamento das Redes de Fibra Óptica, estando sempre na
vanguarda com os produtos mais avançados disponíveis no mercado.
305

COLABORARAM NESTA EDIÇÃO:
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva
(hjs@isep.ipp.pt)
Licenciado em Engenharia Electrotécnica, em 1979, pela Faculdade de Engenharia da Universidade
do Porto, opção de Produção, Transporte e Distribuição de Energia.
Diploma de Estudos Avançados em Informática e Electrónica Industrial pela Universidade do
Minho. Mestre em Ciências na área da ElectrónicaIndustrial.
Professor Adjunto Equiparado do ISEP, leccionando na área da Teoria da Electricidade e Instalações
Eléctricas.
Hugo Miguel Ferreira de Sousa
(1060992@isep.ipp.pt)
Finalista do curso de Engenharia Electrotécnica, Sistemas Eléctricos de Energia, no instituto
superior de Engenharia do Porto.
A desempenhar funções como Técnico de Manutenção Industrial, na empresa Socitrel – Sociedade
Industrial de Trefilaria S.A., desde 1997.
José Luís Almeida Marques de Faria
(jlamfaria@gmail.com)
Mestre em Engenharia Electrónica e de Computadores, na área de Sistemas e Planeamento
Industrial (Plano de estudos Bolonha - 120ECTS), InstitutoSuperior de Engenharia do Porto).
Director técnico na empresa Touchdomo.
Fornece serviços à Industria Azevedos, com a função de integrador KNX e EnOcean.
Formador na área da domótica e engenharia electrónica/eléctrica.
Funcionário da empresa Intelbus, Soluções para edifícios, Lda, com a função de integrador KNX e
LonWorks, desde Agosto de 2008 até Junho de 2010.
José Marílio Oliveira Cardoso
(joc@isep.ipp.pt)
Licenciado em Engenharia Electrotécnica - Sistemas Eléctricos de Energia, pelo Instituto Superior
de Engenharia do Porto.
Doutorando da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro na Área Cientifica de Sistemas
Eléctricosde Energia.
Docente do Instituto Superior de Engenharia do Porto desde 2003 e investigador do GECAD (Grupo
de Investigaçãoem Engenharia do Conhecimentoe Apoio à Decisão).
Docenteno ensino secundário, na área da electrotecniaentre 2001 e 2004.
Formador no Curso de Especialização Pós-Graduada em Eficiência Energética e Utilização Racional
de Energia Eléctrica, do ISEP. Formador na Pós-Graduação em Gestão de Energia – Eficiência
Energética,no Institutode Soldadura e Qualidade(ISQ), Taguspark, Oeiras e em Grijó, V.N. Gaia.
José António Beleza Carvalho
(jbc@isep.ipp.pt)
Nasceu no Porto em 1959. Obteve o grau de B.Sc em engenharia electrotécnica no Instituto
Superior de Engenharia do Porto, em 1986, e o grau de M.Sc e Ph.D. em engenharia electrotécnica
na especialidade de sistemas de energia na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, em
1993 e 1999, respectivamente.
Actualmente, é Professor Coordenador no Departamento de Engenharia Electrotécnica do
Instituto Superior de Engenharia do Porto, desempenhando as funções de Director do
Departamento.
306

COLABORARAM NESTA EDIÇÃO:
José Jacinto Gonçalves Ferreira
(jacintoferreira@googlemail.com)
Engenheiro Electrotécnico na Área de Sistemas Eléctricos de Energia, pelo Instituto Superior de
Engenhariado Porto.
Chefe de Serviço Após-Vendana Schmitt - Elevadores, Lda
Luís Filipe Caeiro Castanheira
(lcc@isep.ipp.pt)
Licenciadoe Mestre em Engenharia Electrotécnica.
Docente do Departamento de Engenharia Electrotécnica do Instituto Superior de Engenharia do
Porto.
Luís António Sequeira Peixoto
Bacharelatoem Engenharia Electrotécnica
Director de Formação, AssistênciaTécnica e Gestor de Produto , Televés.
Manuel José Rodrigues Cunha
(manuel-r-cunha@telecom.pt)
Licenciado em Engenharia Electrotecnia - Sistemas Eléctricos de Energia pelo Instituto Superior de
Engenhariado Porto
Coordenadorda área técnica norte do Canal Imobiliário, Portugal Telecom.
Miguel Leichsenring Franco
(m.franco@schmitt-elevadores.com)
Licenciado em Engenharia Electrotécnica – Sistemas Eléctricos de Energia, pelo Instituto Superior
de Engenharia do Porto.
Master in Business Administration (MBA) com especialização em Marketing pela Universidade
CatólicaPortuguesa– Lisboa.
Licenciado em Administração e Gestão de Empresas pela Universidade Católica Portuguesa –
Porto.
Administradorda Schmitt-Elevadores,Lda.
307

COLABORARAM NESTA EDIÇÃO:
Nelson Ferreira da Silva
(1071169@isep.ipp.pt)
Licenciadoem Engenharia Electrotécnicade Sistemas Eléctricosde Energia no ISEP.
Encontra-sea frequentar o Mestrado em Sistemas Eléctricos de Energia no ISEP.
Pedro Daniel Soares Gomes
(1071106@isep.ipp.pt)
A frequentar o 1º ano do Mestrado em Engenharia Electrotécnica – Sistemas Eléctricos de Energia,
no InstitutoSuperior de Engenharia do Porto (2010/2011)
Licenciado em Engenharia Electrotécnica - Sistemas Eléctricos de Energia pelo Instituto Superior de
Engenhariado Porto (2007/2008 - 2009/2010)
Pedro Gerardo Maia Fernandes
(1070172@isep.ipp.pt)
Licenciado em Engenharia Eléctrotécnica - Sistemas Eléctricos de Energia, no Instituto Superior de
Engenhariado Porto.
Encontra-se a frequentar o curso Mestrado em Engenharia Electrotécnica - Sistemas Eléctricos de
Energia.
Pedro Miguel Azevedo de Sousa Melo
(pma@isep.ipp.pt)
Mestre em Automação, Instrumentação e Controlo pela Faculdade de Engenharia da Universidade
do Porto.
Aluno do Programa Doutoral em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de
Engenhariada Universidade do Porto.
Docentedo InstitutoSuperior de Engenharia do Porto desde 2001.
Desenvolveu actividade de projectistade instalaçõeseléctricas de BT na DHV-TECNOPOR.
Roque Filipe Mesquita Brandão
(rfb@isep.ipp.pt)
Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Área Científica de Sistemas Eléctricos
de Energia, pela Faculdade de Engenhariada Universidade do Porto.
Aluno de doutoramento em Engenharia Electrotécnica e de Computadores na Faculdade de
Engenhariada Universidade do Porto.
Investigadordo INESC Porto, Laboratório Associado. Bolseiro da FCT.
Desde 2001 é docente no Departamento de Engenharia Electrotécnica do Instituto Superior de
Engenhariado Porto.
Consultortécnico de alguns organismos públicos na área da electrotecnia.
308

COLABORARAM NESTA EDIÇÃO:
Sérgio Filipe Carvalho Ramos
(scr@isep.ipp.pt)
Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Área Científica de Sistemas Eléctricos
de Energia, pelo InstitutoSuperior Técnico de Lisboa.
Aluno de doutoramento em Engenharia Electrotécnica e de Computadores no Instituto Superior
Técnicode Lisboa.
Docente do Departamento de Engenharia Electrotécnica do curso de Sistemas Eléctricos de
Energiado InstitutoSuperior de Engenhariado Porto desde 2001.
Prestação, para diversas empresas, de serviços de projecto de instalações eléctricas,
telecomunicaçõese segurança, formação, assessoriae consultadoria técnica.
Investigador do GECAD (Grupo de Investigação em Engenharia do Conhecimento e Apoio à
Decisão),do ISEP, desde 2002.
Sónia Viegas
Licenciatura em Engenharia de Gestão Industrial no Ramo de Instrumentação e Controlo pelo
InstitutoPolitécnicode Setúbal / Escola Superior de Tecnologia.
Pós-Graduação em Energias Renováveis em Edifícios. Instituto Politécnico de Setúbal / Escola
Superior de Tecnologia
Eng.ª de Integração de Sistemas, Astratec (1 de Julho de 2009).
Eng.ª de Gestão da Manutenção e Projecto, Gestimótica – Gestão Integrada de Edifícios (15 de
Janeiro de 2001 – 28 de Fevereiro de 2009)
Gestora de Produto de automação e sistemas de controlo e supervisão, Tecnilab Portugal (15 de
Novembro de 1999 – 5 de Janeiro de 2001)
Eng.ª Projectista de Automação Industrial, Nessie – Soluções em Automação (23 de Fevereiro de
1998 – 31 de Maio de 1999)
Eng.ª Projectista de Automação Industrial, Eurobótica Automação (1 de Novembro de 1995 – 20 de
Fevereiro de 1998)
Teresa Alexandra Ferreira Mourão Pinto Nogueira
(tan@isep.ipp.pt)
Licenciatura e mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, área científica de
Sistemas de Energia, pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.
Doutoramento em Engenharia Electrotécnica e Computadores, pela Universidade de Trás-os-
Montes e Alto Douro.
Docente do Departamento de Engenharia Electrotécnica, curso de Sistemas Eléctricos de Energia
do ISEP – Instituto Superior de Engenharia do Porto. Investigadora no GECAD – Grupo de
Investigaçãoem Engenharia do Conhecimento e Apoio à Decisão, desde 2003.
O percurso profissional inclui o dimensionamento e projecto de transformadores de distribuição –
EFACEC, empresa fabril de máquinas eléctricas.
Subdirectorano Departamento de EngenhariaElectrotécnicano ISEP.
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