R - Instituto Superior de Engenharia do Porto

Nº6 ⋅ 2º semestre de 2010 ⋅ ano 3 ⋅ ISSN: 1647-5496
EUTRO À TERRA
Revista Técnico-Científica |Nº6| Dezembro de 2010
http://www.neutroaterra.blogspot.com
“Mantendo o compromisso que temos
convosco, voltamos à vossa presença com
mais uma publicação. Esta já é a sexta
publicação da revista “Neutro à Terra”. Os
incentivos que temos recebido dão-nos a
motivação necessária para continuarmos
empenhados em fazer desta revista uma
referência nas áreas da Engenharia
Electrotécnica em que nos propomos
intervir. Nesta edição merece particular
destaque os assuntos relacionados com as
instalações eléctricas, os veículos eléctricos,
a domótica, os sistemas de segurança, as
fibras ópticas e os mercados de energia
eléctrica.”
Doutor Beleza Carvalho
Instalações
Eléctricas
Pág.5
Máquinas
Eléctricas
Pág. 17
Telecomunicações
Pág. 27
Segurança
Pág. 33
Energias
Renováveis
Pág. 45
Domótica
Pág.51
Eficiência
Energética
Pág. 60
Instituto Superior de Engenharia do Porto – Engenharia Electrotécnica – Área de Máquinas e Instalações Eléctricas

EDITORIAL
Doutor José António Beleza Carvalho
Instituto Superior de Engenharia do Porto
ARTIGOS TÉCNICOS
EUTRO À TERRA
05| 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
17| Estruturas e Características de Veículos Híbridos e Eléctricos
Pedro Miguel Azevedo de Sousa Melo
Instituto Superior de Engenharia do Porto
27| Fibras Ópticas – O Paradigma
Eduardo Sérgio Correia
IEMS – Instalações de Electrónica Manutenção e Serviços, Lda
33| Segurança Contra Intrusão - Habitação
António Augusto Araújo Gomes
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
45| Tipos de Tecnologias de Turbinas utilizadas nas Centrais Mini-Hídricas
Pedro Daniel Soares Gomes
Pedro Gerardo Maia Fernandes
Nelson Ferreira da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
51| Domótica e a Requalificação de Edifícios
José Luís Faria
Touchdomo, Lda, Porto, Portugal
60| Extinção das tarifas reguladas no sector eléctrico
José Marílio Oliveira Cardoso
Instituto Superior de Engenharia do Porto
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
Caros leitores
Mantendo o compromisso que temos convosco, voltamos à vossa presença com mais uma publicação. Esta já é a sexta
publicação da revista “Neutro à Terra”. Os incentivos que temos recebido dão-nos a motivação necessária para continuarmos
empenhados em fazer desta revista uma referência nas áreas da Engenharia Electrotécnica em que nos propomos intervir.
Nesta edição merece particular destaque os assuntos relacionados com as instalações eléctricas, os veículos eléctricos, a
domótica, os sistemas de segurança, as fibras ópticas e os mercados de energia eléctrica.
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. Nesta publicação, apresenta-se um artigo que especifica as metodologias de
cálculo a que se deve atender no dimensionamento das quedas de tensão em redes de distribuição de energia eléctrica em
baixa-tensão.
Um assunto que actualmente desperta grande interesse tem a ver com os veículos eléctricos. 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 fosseis. 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. Nesta revista apresenta-se
um artigo com as principais características dos veículos híbridos eléctricos e dos veículos puramente eléctricos.
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. A instalação de um sistema deste tipo 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 parte dos sistemas aplicados no sector da habitação, serviços, comercio e industria.
Nesta publicação, apresenta-se um artigo que aborda os aspectos técnicos e conceptuais, ao nível do projecto e da instalação de
Sistemas Automáticos de Detecção de Intrusão.
Outro assunto de grande interesse apresentado nesta publicação, tem a ver com a automatização das instalações habitacionais
ou domésticas, impondo a necessidade de edifícios “inteligentes”. A domótica tem aqui um papel fundamental. O artigo que é
apresentado refere um estudo teórico das tecnologias domóticas mais relevantes, de uma forma transversal e resumida,
fazendo uma aproximação da realidade prática a nível de implementação das tecnologias domóticas em edifícios, permitindo
um conhecimento abrangente e ao mesmo acessível a todos os interessados.
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 e 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. Nesta publicação, apresenta-se um artigo que
analisa a situação que se verifica actualmente neste sector em Portugal.
Nesta publicação da revista “Neutro à Terra”, pode-se ainda encontrar outros assuntos reconhecidamente importantes e
actuais, como um artigo sobre Fibras Ópticas e um artigo sobre Tipos de Tecnologias de Turbinas utilizadas nas Centrais Mini-
Hidricas. Nesta publicação dá-se também destaque a uma conferência organizada pela Associação Nacional dos Engenheiros
Técnicos, subordinada ao tema Novo Regime ITED e ITUR para Engenheiros e Engenheiros Técnicos. Esta acção contou com o
apoio do ISEP, através do Departamento de Engenharia Electrotécnica, bem como da Autoridade Nacional de Comunicações.
Decorreu em 30 de Setembro no Centro de Congressos do ISEP. No âmbito do tema “Divulgação”, que pretende divulgar os
laboratórios do Departamento de Engenharia Electrotécnica, onde são realizados vários dos trabalhos correspondentes a artigos
publicados nesta revista, apresenta-se o Laboratório de Máquinas Eléctricas.
Esperando que esta edição da revista “Neutro à Terra” possa novamente satisfazer as expectativas dos nossos leitores,
apresento os meus cordiais cumprimentos.
Porto, Dezembro de 2010
José António Beleza Carvalho
3

EVENTOS
NOVO REGIME ITED E ITUR PARA ENGENHEIROS E ENGENHEIROS TÉCNICOS
No dia 30 de Setembro de 2010 teve lugar no Auditório Magno do ISEP – Instituto Superior de Engenharia do Porto, uma
conferência organizada pela ANET – Associação Nacional dos Engenheiros Técnicos, subordinada ao tema “Novo Regime ITED e
ITUR para Engenheiros e Engenheiros Técnicos”. Esta acção contou o apoio do ISEP bem como da ANACOM – Autoridade
Nacional de Comunicações.
O programa deste evento contou com a presença de profissionais
da área das infra-estruturas de telecomunicações em
edifícios, bem com das instalações eléctricas.
A sessão de abertura foi presidida pelo Director do Departamento
de Engenharia Electrotécnica do ISEP, Professor Doutor José
Beleza Carvalho tendo sido coadjuvado pelo Engº Técº Sequeira
Correia, S.R. Norte da ANET, Engº Vitor Brito, Vice Presidente da
Ordem dos Engenheiros (OE), Engº Técº Pedro Brás, Vice-
Presidente ANET, Engº Helder Leite, O.E S.R. Norte e pelo Engº
António Vassalo, Director Fiscalização ANACOM.
Após o término da sessão de abertura deu-se seguimento às diversas apresentações:
• “Enquadramento estratégico e político visando o desenvolvimento das NGN”, Eng.º António Vassalo, Director Fiscalização ANACOM;
• “Regime jurídico ITED e ITUR”, Dr. Nuno Castro Luís, ANACOM;
• “Novo Regime Técnico ITED/ITUR”, Eng. António Vilas Boas, Profigaia;
• “O Ensino de Telecomunicações no ISEP”, Eng.º Sérgio Ramos, ISEP;
• “Regulação da Profissão na Engenharia”, Eng.º Téc.º Pedro Brás, Vice-Presidente ANET;
• “Novo Regime Posição da Ordem Engenheiros”, Engº Francisco Sanchez, Presidente do Conselho Nacional do Colégio de Engª
Electrotécnica da Ordem dos Engenheiros;
• “Qualificações e Formação Obrigatória em ITED e ITUR”, Eng.º Téc.º Nuno Cota, Presidente do Colégio de Eng.ª Electrónica e
Telecomunicações da Associação Nacional dos Engenheiros Técnicos;
• “Novo Paradigma para a Formação ITED e ITUR para Engenheiros e Engenheiros Técnicos”, Engº Sérgio Queirós, Schumal.
No final das apresentações foram colocadas algumas questões ao painel de debate formado pelo Engº Técº Nuno Cota, Engº
Francisco Sanchez, Engº António Vassalo e pelo Engº Sérgio Ramos – ISEP, tendo sido moderador deste painel o Engº António
Gomes, ISEP.
A presença de, aproximadamente, quatro centenas de participantes ilustrou sobremaneira o interesse e importância, que as
alterações introduzidas na legislação das infra-estruturas de telecomunicações em edifícios e urbanizações despertaram no
seio da comunidade da engenharia electrotécnica.
4

ARTIGO TÉCNICO
Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva; António Augusto Araújo Gomes
Instituto Superior de Engenharia do Porto
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
5

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
16V0 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
6
V −
1
I −
RI cosϕ XIsenϕ

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.
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 .
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.
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
7

ARTIGO TÉCNICO
A expressão aproximada ∆V = RIa+XIr pode ser reescrita de
modo a contemplar quer a situação da sua aplicação a um
circuito trifásico, quer a um circuito monofásico, quer
mesmo ao caso de um circuito de corrente contínua.
⎛ L
⎞
∆ V = b× ⎜ ρ1 × × cosϕ + λ × L× senϕ
⎟×
Ib
⎝ S
⎠
Onde:
∆ V queda de tensão em V;
B coeficiente igual a 1 para circuitos trifásicos e a 2 para
monofásicos ou de corrente contínua;
ρ1 resistividade eléctrica dos condutores em serviço
normal, em Ωmm2/m;
L comprimento simples da canalização, em m;
S secção recta dos condutores, em mm2;
ϕ ângulo de esfasamento entre a tensão simples
respectiva e a corrente (para corrente contínua = 0)
λ reactância linear dos condutores (igual a 0 para
circuitos de corrente contínua), em Ω/m;
Ib corrente de serviço, em A.
A queda de tensão percentual virá referida à tensão nominal
do sistema:
A partir da expressão
∆ V = RIcosϕ
+ XIsenϕ
= rLIcosϕ
+ xLIsenϕ
= rM + xM
f
define-se a queda de tensão como a soma do produto do
momento da componente em fase da corrente pela
resistência linear com o produto do momento da
componente em quadratura da mesma corrente pela
reactância linear do cabo.
M
M
f
q
Donde:
q
= LIcosϕ
= LIsenϕ
∆ V = ∆ V + ∆ V = ∆ V + ∆V
f q a r
∆ V = RIcosϕ
= RI
a
∆ V = XIsenϕ
= XI
r
a
r
Por aplicação do método da sobreposição é possível
decompormos a obtenção da queda de tensão mediante a
resolução de dois circuitos:
∆V
∆ Vr
= × 100%
U
U = U , tensão simples em CA ou U = U ,em CC
0
3 × ∆V
∆ Vr
= × 100%
U
U = U , tensão composta em CA
c
Para a situação comum de uma linha alimentando uma carga
na sua extremidade:
N
∆ V = rM = RI
∆ Vr = xMq = XIr
I − a f a
8
L

ARTIGO TÉCNICO
- Características da Impedância de um Cabo
A resistência e a reactância de 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
temperatura de 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
9

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 simultaneidade respectivos 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.
10

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 factor de 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
reactância linear 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.
11

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:
Rθ = R [1 + α ( θ −20)] Ω/km
20 20
em que:
Rθ resistência eléctrica à temperatura θ °C
R20 resistência eléctrica à temperatura 20 °C
α20 coeficiente de temperatura a 20 °C
θ temperatura final 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
Temperatura máxima 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
12

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
apresenta os 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.
13

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:
Equipamento de
Iluminação
Outros
Usos
Queda de tensão máxima 3% 5%
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.
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
14

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.
15

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
Portaria N.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
[5] Regulamento de Segurança de Redes de Distribuição
de Energia Eléctrica em Baixa Tensão, Decreto-
Regulamentar n.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;
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.
[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:
16

ARTIGO TÉCNICO
Pedro Miguel Azevedo de Sousa Melo
Instituto Superior de Engenharia do Porto
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 puramente eléctricos (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
evolução tecnológica e 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
principais motivos 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
quantidade de protótipos construídos 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,
atingido a 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.
17

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 classificadas do 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
distinguir as 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
emissões nulas a nível local (VE).
18
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
armazenamento de 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,
associados às características dos 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 funcionamento óptimo do MCI;
Propulsão puramente eléctrica (MCI desligado). Justificase
para os regimes de funcionamento do MCI com baixos
rendimento (ex., nas baixas velocidades) ou em
ambientes com limitações de emissões elevadas;
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
posteriormente utilizada na 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
sistemas de propulsão;
O MCI e o(s) ME(s) – em modo regenerativo –, carregam
simultaneamente as baterias do veículo;
O MCI propulsiona o veículo, bem como efectua o
carregamento das 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
funcionamento anteriores.
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
propulsionar o 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
tracção é garantida pelo MCI e pelas baterias;
Figura 2 – VH: Configuração Paralela
19

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
excedente é fornecido ao gerador.
Para desempenhos semelhantes é também de referir o uso
de MCI e ME de menores potências, relativamente à
configuração série.
Configuração Série-Paralela – Esta estrutura integra as
características das duas anteriores, procurando assimilar as
vantagens de ambas. A figura 3 apresenta esta configuração.
Os modos de funcionamento possíveis são os seguintes:
Propulsão ME: o MCI é desligado; o veículo é
propulsionado apenas pelo ME;
Propulsão MCI: o contrário do anterior, o veículo é
propulsionado apenas pelo MCI;
Propulsão Híbrida: ambos os motores (MCI e ME)
contribuem para 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
carregamento das 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
inclusão de um sistema de engrenagens planetário [1], [4].
A figura 4 ilustra a sua estrutura.
Figura 4 – Sistema de Engrenagens Planetário
20

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
potência debitada pelo gerador.
Trata-se, pois, de um sistema de transmissão variável de
potência em modo contínuo, mais concretamente, um
sistema electrónico de 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
sentido refere-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
estrutura série-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/armazenamento de energia;
Sistema auxiliar.
O sistema de propulsão eléctrica é composto pelos seguintes
elementos:
- controlador do veículo
- conversor estático de potência de tracção
- motor eléctrico
- transmissão mecânica
- rodas de tracção.
O sistema de fornecimento/armazenamento de energia
inclui os seguintes elementos:
- 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.
21

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 (tipicamente com 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
atenção de fabricantes e investigadores.
Figura 6 – Configuração Básica de um VE
22

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
velocidades distintas em trajectos curvilíneos.
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 inwheel).
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 aplicados em VE foi apresentada num 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, super-condensadores e flywheels (esta última em
menor grau).
23

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
apresentadas a 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
armazenamento vem 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);
Capacidade de armazenamento;
Tensões e correntes;
Frequência das cargas e descargas;
Temperatura de 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
contribuir para um envelhecimento precoce, traduzido pela
diminuição da sua capacidade de armazenamento e
aumento da resistência interna. [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,
sobrecorrentes e 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 (depósito de hidrogénio). [2], [3]
A energia eléctrica produzida nas células de combustível é
usada na propulsão do veículo ou no carregamento das
baterias e super-condensadores para uso futuro.
3 Alimentação Externa de Energia Eléctrica (Plug-in)
Estes veículos podem ser ligados a um sistema de
carregamento exterior 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.
24

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
- Motores eléctricos
- MCI
- Motores
eléctricos
- Motores eléctricos
Sistema de Armazenamento
de Energia
Fontes de Energia e Infraestruturas
Características
Principais Desvantagens
- Baterias
- Super-condensadores
- Combustíveis fósseis ou
alternativos
- Estações de gasolina
- Pontos de carregamento de
energia (“Plug-in” híbrido)
- Emissões locais baixas
- Elevada economia de
combustível
- Dependente de
combustíveis fósseis
- Autonomia longa
- Disponível
- Desempenhos das baterias
- Controlo e optimização de
consumos; gestão de várias
fontes de energia
- Custo superior ao dos
veículos convencionais
(MCI)
- Baterias
- Super-condensadores
- Pontos de carregamento de
energia (“Plug-in”)
- Emissões locais nulas
-Rendimentos elevados
-Não depende directam. de
combustíveis fósseis
- Autonomia limitada
- Disponível
- Desempenhos e tempos de
vida útil das baterias
- Disponibilidade de pontos
de carregamento de energia
- Elevado custo inicial
- Depósito de H2
- Baterias
- Super-condensadores
- H2
-Produção de H2; infraestruturas
de transporte
- Emissões locais nulas
-Rendimentos elevados
- 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
25

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
conseguida com 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
[1] Ehsani, Mehrdad, Gao,Yimin, E.
Gay, Sebastien, Emadi, Ali (2005). “Modern
Electric, Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles –
Fundamentals, Theory and Design”, CRC Press.
[2] Chan, C.C. (2007). “The State of the Art of
Electric, Hybrid, and Fuel Cell Vehicles”, Proceedings of
the IEEE, Vol. 95, No. 4, pp. 704-718.
[3] Chan, C.C. et al. (2010). “Electric, Hybrid and Fuel- Cell
Vehicles: Architectures and Modeling”, IEEE Transactions
on Vehicular Technology, Vol.59, No2, pp. 589-598.
[4] K. T. Chau and C. C. Chan (2007). “Emerging energyefficient
technologies for Hybrid Electric Vehicle”, Proc.
IEEE, vol. 95, no. 4, pp. 821–835.
[5] Hoeijmakers, Martin J., Ferreira, Jan A. (2006). “The
Electric Variable Transmission”, IEEE Transactions on
Industry Applications, Vol.42, No4, pp. 1092-1100.
[6] Affanni, Antonio et al. (2005). “Battery Choice and
Management for New-Generation Electric Vehicles”, IEEE
Transactions on Industrial Electronics, Vol.52, No5, pp.
1343-1349.
[7] Sun, Liqing et al. (2008). “State of Art of Energy System
for New Energy Vehicles”, IEEE Vehicle Power and
Propulsion Conference (VPPC), September 3-5, China.
[8] Miller, John M., Startorelli, Gianni (2010). “Battery and
Ultracapacitor Combinations – Where Should the
Converter Go?”, IEEE Vehicle Power and Propulsion
Conference (VPPC), September 1-3, France.
[9] http://www.mpoweruk.com
[10]Amjad, Shaik al. (2010). “Review of Design
Considerations and Technological Challenges for
Successful Development and Deployment of Plug-in
Hybrid Electric Vehicles”, Renewable and Sustainable
Energy Reviews, No14, pp. 1104-1110, Elsevier.
[11]Somayajula, Deepak et al. (2009). “Designing Efficient
Hybrid Electric Vehicles”, IEEE Vehicular Technology
Magazine, Vol.4, no.2, pp. 65-72.
26

ARTIGO TÉCNICO
Eduardo Sérgio Correia
IEMS – Instalações de Electrónica Manutenção e Serviços, Lda
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
27

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 interceptar as comunicações remotamente.
- Largura de banda: A fibra óptica tem uma capacidade de
transmissão de 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 distâncias mais 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 distâncias máximas 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 centralizados de fibra óptica) e na TIA568B/EIA.
Figura 2 – Identificação da Distância de Transmissão
Figura 3 – Distância de Transmissão em cata tipo de fibra óptica
28

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
industriais está 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
evacuação do 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
resistente ao 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 atenuação nestas condições de teste.
Figura 5 – Composição do UFS 01
29

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
30

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
tecnologia do 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-se os cabos de backbonne no lugar.
2. Instala-se os paineis nos bastidores.
3. Liga-se os cabos dentro das caixas LGX.
4. Monta-se as 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
sistemas convencionais:
• 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 circulação de ar
• Construção modular favorece a simples e rápida
manutenção e 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.
31

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-estruturas de 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
32

ARTIGO TÉCNICO
António Augusto Araújo Gomes; Henrique Jorge de Jesus Ribeiro da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
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
ocupantes das 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
confiabilidade e 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
dissuasão dos 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
detecção automática 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
tentativa de intrusão.
Outros
Inputs
Alimentação
da Rede
Outros Outputs
Alimentação de
Socorro
Figura 1 – Constituição geral de sistema um SADI
33

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
mão-de-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
instalação que 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 estética do 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
34
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
operações estarão 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
seguintes funcionalidades das 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
software via 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
detectores de 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
interligados e instalados em 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
acústicos de quebra de vidros e os detectores sísmicos.
• 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
ultra-sónicos e os detectores de micro-ondas.
Existe também a possibilidade de, em situações particulares,
permitir o aceso ao sistema através de chave, dispositivo
codificado via 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 características da 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
praticamente todas 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.
35

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
bruscamente de temperatura.
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
frequência detectada.
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
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 possibilidade de falsos alarmes.
Detectores de Dupla Tecnologia (Passivos de
Infravermelhos e de Micro-Ondas)
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 anteriormente referidos.
36
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.
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.

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.
- Detectores de pressão para vitrinas
- Sistema de protecção de quadros
- Detectores quebra-vidros
- Detectores de vibrações
- Detectores de 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 detectores anteriormente descritos não são apropriados.
Dentre esses detectores destacamos:
- Barreiras de micro-ondas
- Detectores ultra-sónicos de movimento
- Detectores movimento por microondas
- Detectores sísmicos
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 eficiente em praticamente todas 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
detectores de 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 instalação e distância a outros objectos.
37

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
informação de 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 automáticos de 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
detectores localizados nos percursos de entrada/saída.
São dispositivos que quando pressionados, actuam um
contacto que 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 utilizadores do 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.
38

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 sinalizadores acústicos 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
potencialmente anormal.
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
suficiente a 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
transmissão à distância desse alarme.
A sinalização do alarme à distância dever-se-á utilizar nas
seguintes situações:
- 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
instalada na 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.
39

ARTIGO TÉCNICO
De acordo com o tipo de comunicador utilizado as
necessidades ao nível do projecto serão:
- Utilização da rede fixa
Prever a existência de um comunicador e uma linha
telefónica
- Utilização da rede móvel
Prever a existência de um comunicador de GSM
- Utilização de 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 instalação assim 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 Eléctrico da 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
40

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 fabricantes dos mesmos.
No entanto, é usual a utilização dos 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
realização das 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 características da 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 sucesso dos
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.
41

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
equipamentos eléctricos que 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
segurança anteriormente 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
protecção de 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
inundação de uma forma simples, fiável e económica.
42

ARTIGO TÉCNICO
4 CONCLUSÕES
Este artigo visou abordar aspectos técnicos e conceptuais, ao
nível do projecto e da instalação de Sistemas Automáticos de
Detecção de 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
protecção dos 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
Electrotécnicos e empresas especializadas neste sector.
A escolha do melhor sistema e equipamentos requer uma
análise cuidada das pretensões do requerente, bem como
das especificidades próprias 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
decorrentes dos 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
utilizadores das instalações e a salvaguarda dos seus bens.
43

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
Engenharia Electrotécnica do 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
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ARTIGO TÉCNICO
Pedro Daniel S. Gomes , Pedro Gerardo M. Fernandes , Nelson Ferreira da Silva
Instituto Superior de Engenharia do Porto
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, Kaplan ou Hélice.
1 INTRODUÇÃO
De entre os elementos constituintes de uma central minihídrica,
as turbinas são dos equipamentos que mais dizem
respeito à 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.
.
45

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
sobrepressões nas 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-se um 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
adequada à 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
46

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 electrificação rural [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-se dois 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 funcionamento sob 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
desnecessários os 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
47

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.
Figura 3 - Turbina Francis
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].
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.
A figura 3 apresenta o esquema de uma turbina Francis.
3.2 TURBINAS KAPLAN E HÉLICE
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].
São turbinas de reacção, adaptadas às quedas fracas e
caudais elevados.
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.
A figura 4 apresenta o esquema de uma turbina Kaplan.
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
48

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
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.
Bibliografia
[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
49

ARTIGO TÉCNICO
José Luís Faria
Touchdomo, Lda, Porto, Portugal
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
natureza exótica.
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 (Capítulo 4).
Por fim, são tecidas as conclusões e considerações finais do
artigo (capitulo 5).
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
instalações fabris 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
edifícios actuais, 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
ostentação que 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
crescimento de mercado de mais de 10% ao ano.
51

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 importantes para 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):
• Topologia em linha (Fig. 1– Ponto 1);
• Topologia de 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 expansões futuras 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
produtos que 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
implementação em 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 custos elevados.
52

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 funcionamento da 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.
53

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 gabinetes de 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
tubagens existentes.
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 funcionalidades presentes.
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:
• Circuitos de iluminação;
• Circuitos de 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).
54

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
(baseada na tecnologia KNX).
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
laboratório típico 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
55

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
contactos magnéticos.
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 presentes na entrada do
laboratório.
- Janelas
Poderão ser realizados três tipos de controlos.
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
laboratório sempre 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
- 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 utilização anteriores).
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
efeito de “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
56

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
técnica centralizada permite 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 accionamento indevido 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
crescimento de 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.
57

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
investigação existentes no ISEP.
As (algumas) alternativas/frentes que 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
manutenção e 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
sistemas eléctricos, 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
tecnologias domóticas (KNX, LonWorks e BACnet).
58

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,
fiabilidade e diferentes tipos 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] Echelon Corporation
http://www.echelon.com/
[2] ECHELON - LonWorksEngeneering Bulletin 005-0025-
01D, 1996
[3] KNX Organization - KNX Handbook for Home and
Building Control. 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’s KNX
http://www.knx.org/knx-partners/knxeib-partners/list/
[8] SCADA
http://www.scadaengine.com/
[9] SYSMIK GmBH DRESDEN
http://www.sysmik.co
[10] ZIGBEE ALLIANCE
http://www.zigbee.org/
Instituto Superior de Engenharia do Porto
(Edifício F)
59

José Marílio Oliveira Cardoso
Instituto Superior de Engenharia do Porto
ARTIGO TÉCNICO
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
radicalmente alterada 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 comercialização da 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
60

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 competências constam:
• 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
progressivamente estendido a 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
descida dos 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
complexidade de funcionamento do mesmo.
Fig. 2 - Calendário de abertura do mercado em Portugal (ERSE)
61

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
clientes de 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)
62

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
abastecidos no 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.
63

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.
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
utilização racional da energia nas suas instalações.
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
contadores de 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.
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 responsabilidade de cada consumidor.
www.galpenergia.com
Referências
www.erse.pt
www.edp.pt
www.dgge.pt
www.unionfenosa.pt
www.dre.pt
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CURIOSIDADE
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COLABORARAM NESTA EDIÇÃO:
António Augusto Araújo Gomes
(aag@isep.ipp.pt)
Mestre (pré-bolonha) em Engenharia Electrotécnica e Computadores, pela Faculdade de
Engenharia da Universidade do Porto.
Doutorando na Área Científica de Sistemas Eléctricos de Energia (UTAD).
Docente do Instituto Superior de Engenharia do Porto desde 1999.
Coordenador de Obras na CERBERUS - Engenharia de Segurança, entre 1997 e 1999.
Prestação, para diversas empresas, de serviços de projecto de instalações eléctricas,
telecomunicações e segurança, formação, assessoria e consultadoria técnica.
Investigador do GECAD (Grupo de Investigação em Engenharia do Conhecimento e Apoio à
Decisão), do ISEP, desde 1999.
Eduardo Sérgio Correia
Engº Técnico Electrotécnico – Sistemas de Energia (ISEP 1995), inscrito na ANET (1555).
(SCorreia@iems.pt)
Director de Operações da Delegação Norte da IEMS – Instalações de Electrónica Manutenção e
Serviços, Lda desde 2000.
Nota curricular 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.
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 Electrónica Industrial.
Professor Adjunto Equiparado do ISEP, leccionando na área da Teoria da Electricidade e Instalações
Eléctricas.
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), Instituto Superior 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.
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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
Eléctricos de Energia.
Docente do Instituto Superior de Engenharia do Porto desde 2003 e investigador do GECAD (Grupo
de Investigação em Engenharia do Conhecimento e Apoio à Decisão).
Docente no ensino secundário, na área da electrotecnia entre 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 Instituto de Soldadura e Qualidade (ISQ), Taguspark, Oeiras e em Grijó, V.N. Gaia.

COLABORARAM NESTA EDIÇÃO:
Nelson Ferreira da Silva
(1071169@isep.ipp.pt)
Licenciado em Engenharia Electrotécnica de Sistemas Eléctricos de Energia no ISEP.
Encontra-se a 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 Instituto Superior de Engenharia do Porto (2010/2011)
Licenciado em Engenharia Electrotécnica - Sistemas Eléctricos de Energia pelo Instituto Superior de
Engenharia do 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
Engenharia do 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
Engenharia da Universidade do Porto.
Docente do Instituto Superior de Engenharia do Porto desde 2001.
Desenvolveu actividade de projectista de instalações eléctricas de BT na DHV-TECNOPOR.
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