DR para aquecedor de água: critérios de escolha + esquemas e regras de conexão

A instalação de um boiler elétrico deve ser realizada obrigatoriamente com o uso de dispositivos de proteção diferencial. A presença desses dispositivos evita choques elétricos e incêndios na fiação.

Mas existem muitos modelos de DR para aquecedores de água com diferentes características. É necessário escolher o dispositivo de proteção corretamente, sem confundi-lo com outros disjuntores e interruptores.

Explicaremos como funciona o DR, quais são as diferenças entre o dispositivo de proteção e o disjuntor diferencial, e também explicaremos quais parâmetros devem ser considerados ao escolher um interruptor diferencial. Além disso, preparamos um esquema detalhado de conexão do DR ao boiler e indicamos possíveis erros de instalação.

Por que o aquecedor de água precisa de um DR

O boiler elétrico combina água e corrente elétrica, e com as menores falhas no elemento de aquecimento, isso é um caminho direto para incêndios e choques elétricos. A segurança da alimentação do aquecedor de água deve receber atenção especial.

Com o uso correto, este aparelho elétrico cumpre integralmente sua vida útil, mas se houver erros em sua instalação, podem surgir problemas que levam a reparos.

A pessoa não é atingida pela tensão elétrica, mas pela corrente – e quanto maior ela em ampères, maior o dano causado ao organismo humano em contato com o aquecedor de água defeituoso (+)

A principal finalidade do DR é interromper o circuito de alimentação da instalação elétrica (seu desligamento de proteção da rede) quando ocorre corrente de fuga. Por um lado, este interruptor de proteção evita choques elétricos em pessoas e, por outro, previne o superaquecimento dos condutores dos fios.

Se o elemento de aquecimento ou o cabo que o alimenta de repente forem danificados, o condensado externo e a água dentro do boiler se transformam em um elemento natural condutor de corrente, e ao entrar em contato com eles ou com o corpo do aquecedor de água, a pessoa sofre um choque por corrente de fuga.

Como consequência – sensações desagradáveis, arritmia cardíaca e possível desfecho fatal. Tudo depende da intensidade da corrente elétrica atuante em ampères.

O DR (dispositivo diferencial residual) interrompe o circuito em caso de ruptura do condutor de proteção neutro, redução do nível de isolamento e baixo valor da corrente de falta – além disso, ao contrário de outros disjuntores de proteção, o disparo ocorre muito mais rapidamente (dentro de alguns milissegundos).

Quando surge uma corrente de fuga intensa no circuito, os fios começam a operar em condições extremas. Mas a seção transversal dos condutores simplesmente não foi projetada para tais cargas. Como resultado, o fio começa a aquecer intensamente, queimando o isolamento. E isso inevitavelmente leva ao aumento do risco de incêndio na casa.

Portanto, não é recomendável conectar o aquecedor de água à rede elétrica sem um DR.

As situações mais comuns de disparo do DR são:

• dano ao fio e curto-circuito do condutor desencapado com o corpo do boiler;
• dano à camada de isolamento no elemento de aquecimento tubular;
• seleção incorreta dos parâmetros do dispositivo de proteção;
• esquema incorreto de conexão do aquecedor de água à alimentação elétrica;
• falha do próprio dispositivo de proteção contra corrente de fuga.

Em todos esses casos, na ausência de um DR, o contato de uma pessoa com o corpo do aquecedor de água ou com a água aquecida nele pode resultar em ferimentos graves.

Diferença do dispositivo de proteção diferencial

É necessário distinguir claramente entre o DR (interruptor diferencial) e o disjuntor diferencial (disjuntor diferencial, disjuntor automático de corrente diferencial, DDR). Eles têm finalidades um tanto diferentes, funcionam de forma fundamentalmente diferente e sua estrutura interna também difere.

O DR reage exclusivamente à corrente de fuga. O disjuntor diferencial é um dispositivo mais complexo, do qual o dispositivo de proteção diferencial faz parte. O disjuntor diferencial dispara não apenas por correntes de fuga descritas acima, mas também por curtos-circuitos e sobrecargas na rede elétrica.

No DDR, além do DR, há adicionalmente um disparador térmico e um eletromagnético, que reagem às mesmas correntes extremamente altas e curtos-circuitos.

Apesar das grandes capacidades do disjuntor diferencial, não é necessário instalá-lo no circuito com o aquecedor de água, pois no quadro elétrico já existe um disjuntor comum que, juntamente com o DR, realizará as mesmas funções. Não é recomendável duplicar os dispositivos de proteção.

O principal componente do DR é um transformador diferencial com três enrolamentos (alimentação, retorno e controle). A corrente elétrica que passa pelo dispositivo de proteção induz neles fluxos magnéticos com polaridades diretamente opostas. Na ausência de fugas, quando o aquecedor de água está funcionando corretamente, a soma das correntes é igual a zero.

Mas em caso de falha do elemento de aquecimento ou ruptura do isolamento, se uma pessoa tocar no fio desencapado (ou no corpo metálico do boiler), a corrente elétrica começará a fluir através do seu corpo para a terra – como resultado, a soma das correntes se tornará positiva, deixando de ser zero.

Então o equilíbrio no transformador é perturbado e a FEM atuando sobre o relé interno abre instantaneamente o circuito, ocorrendo o disparo do DR.

Informações adicionais sobre as diferenças entre o DR e o disjuntor diferencial, bem como a escolha do dispositivo de comutação para desconexão da carga, estão descritas neste artigo.

Tipos de interruptores diferenciais

Os DRs instalados com aquecedores de água e outros aparelhos elétricos são classificados de acordo com a natureza da corrente de fuga, corrente nominal, número de fases, bem como presença/ausência de atraso e tecnologia de atuação do dispositivo de proteção.

Se o aquecedor de água for potente e trifásico, o dispositivo de proteção diferencial para ele deve ser escolhido também dimensionado para três fases (com quatro polos-terminais), já um aparelho monofásico comum possui apenas uma entrada e uma saída (+).

Todos os modelos de DR, de acordo com o tipo de corrente de fuga, dividem-se em três tipos:

• «A» – projetados para atuação por corrente alternada e pulsante;
• «AC» – dispositivos domésticos de baixo custo, que atuam apenas com corrente alternada;
• «B» – versões industriais, projetadas para operar em redes com corrente elétrica alternada, contínua e retificada.

Se na marcação do DR no invólucro estiver presente «S», então é um dispositivo com atraso seletivo ajustável. Ele interrompe o circuito apenas após um tempo rigorosamente definido, e não imediatamente. Tais dispositivos são usados em sistemas de proteção em cascata com vários circuitos. Na prática doméstica, quase não são utilizados.

Quanto ao princípio de interrupção do circuito, os DRs são:

• eletromecânicos;
• eletrônicos.

Os modelos eletromecânicos não necessitam de alimentação externa separada e são mais confiáveis. No entanto, também são mais caros do que os segundos. Mas, apesar do alto preço, recomenda-se instalar dispositivos eletromecânicos.

Os análogos eletrônicos têm sua eficiência reduzida durante picos de tensão – nessas situações, o tempo de atuação aumenta. Além disso, se o fio neutro for danificado acidentalmente, esse DR simplesmente deixará de funcionar sem alimentação.

Como escolher o dispositivo de proteção

A corrente nominal do DR determina a carga máxima permitida no circuito que passará por ele. Ela deve corresponder à potência do boiler.

Por exemplo, se o boiler consome até 2,3 kW, o dispositivo de proteção deve ser dimensionado para 10 A. Para boilers de 5,5 a 7 kW, é necessário um dispositivo de 32 A. Mas para boilers de 7 a 8 kW, é necessário um DR de 40 A.

Os dois principais parâmetros do dispositivo de proteção diferencial são a corrente nominal «nominal» (em amperes, «A») e a corrente «de fuga» (em miliamperes, «mA»). Nos modelos domésticos, eles estão diretamente relacionados, mas existem dispositivos especiais nos quais essa correlação está ausente.

A corrente de fuga é indicada em mA (miliamperes). De acordo com as regras eletrotécnicas, seu cálculo deve ser feito com base em 0,4 mA para cada Ampère de corrente elétrica nominal. Além disso, são adicionados 10 µA por metro de fio até o boiler.

Não é à toa que recomendam instalar o DR diretamente ao lado do aquecedor, para eliminar a influência do segundo parâmetro nos cálculos.

O dispositivo de proteção em questão, quanto à forma e tamanho, pode ser para montagem em trilho DIN no quadro elétrico ou na forma de um bloco com plugue para tomada comum.

Existem modelos de aquecedores de água à venda que já vêm com DR embutido no cabo. Todos os parâmetros desses dispositivos de proteção já são pré-calculados para o aquecedor específico, bastando apenas conectá-los à tomada.

Se você não tem habilidades para instalação elétrica, pode usar um DR em forma de adaptador de tomada – não haverá problemas para conectar o aquecedor de água, basta escolher corretamente os parâmetros do bloco de proteção.

Outro ponto na escolha do DR é a presença de correntes de fuga naturais em praticamente todos os aparelhos elétricos. Se existirem, são indicadas no manual técnico do aquecedor de água.

Os parâmetros nominais do dispositivo de proteção devem exceder esses dados do manual em pelo menos três vezes, caso contrário, ocorrerão disparos falsos constantemente.

Entre os melhores fabricantes de interruptores diferenciais estão:

• a sueco-suíça ABB;
• as francesas Legrand e Schneider Electric;
• as alemãs Siemens e AEG;
• as russas KEAZ, IEK e DEKraft.

Os preços dos fabricantes europeus são um pouco mais altos. No entanto, os produtos das empresas russas muitas vezes não ficam atrás em qualidade.

Esquemas de conexão para boilers elétricos

Para o aquecedor de água, o dispositivo de proteção contra fuga de corrente pode ser instalado diretamente no quadro elétrico do apartamento (casa) ou diretamente na parede ao lado do aquecedor.

O princípio da sequência de conexão é o mesmo em ambos os casos: aquecedor, DR, disjuntor da linha, medidor e disjuntor geral. No entanto, o DR e o disjuntor da linha específica com a tomada para o aquecedor de água podem ser trocados de lugar; ambos os esquemas estão corretos.

A opção clássica de conexão do DR para o aquecedor é instalá-lo na linha dedicada especificamente para o aquecedor, após o disjuntor (+)

O aquecedor de água doméstico deve ser conectado a um ramal separado do quadro elétrico. E, idealmente, não deve haver tomadas ou outros aparelhos elétricos nesse ramal.

O aquecedor é um aparelho bastante perigoso. É melhor que o dispositivo de proteção funcione apenas para ele. Isso aumentará a segurança do funcionamento do aquecedor e facilitará a identificação de áreas problemáticas em toda a fiação elétrica da casa.

Se o DR for instalado próximo ao aquecedor de água, o fio do dispositivo de proteção até o disjuntor no quadro elétrico ficará sem 'supervisão'. Se o isolamento desse fio for danificado, o dispositivo de proteção do aquecedor simplesmente não irá atuar. Ele nem perceberá a corrente elétrica de fuga.

No entanto, os aquecedores de água são frequentemente instalados em banheiros, onde a umidade é alta. Ainda bem se houver um dispositivo DR geral adicional no quadro elétrico para toda a casa, que desligará a rede. Caso contrário, uma falha como essa inevitavelmente causará choque elétrico em uma pessoa que decide tomar banho.

Possíveis erros de instalação

Erro nº 1. Para que o DR funcione corretamente, no circuito protegido não são admissíveis contatos entre o 'neutro de trabalho' e o 'terra'. Cada um desses condutores deve ter sua própria barra. Além disso, o 'aterramento' não está presente na conexão do dispositivo de proteção. Esse condutor não é conectado ao DR em nenhum ponto.

O fio de alimentação do quadro elétrico é conectado aos terminais superiores do DR; dos inferiores, a linha vai para o aquecedor de água – não é permitido conectar os condutores ao contrário (+)

Erro nº 2. A corrente de trabalho do DR é selecionada igual ou ligeiramente superior à corrente de trabalho do disjuntor no circuito. Somente assim o disjuntor automático poderá proteger o próprio dispositivo de proteção contra sobrecargas.

Erro nº 3. Eletricistas inexperientes frequentemente instalam tomadas e dispositivos DR diretamente abaixo do aquecedor de água. Isso é terminantemente não recomendado.

Não é possível eliminar completamente os vazamentos do aquecedor de água, e com esse esquema de posicionamento de tomadas e outros dispositivos elétricos com fios expostos sob uma potencial 'cachoeira', a tragédia não está tão longe.

Erro nº 4. Não se deve conectar o aquecedor de água apenas através de um DR ou de um disjuntor sozinho. Esses dispositivos se complementam, mas de forma alguma se duplicam. Eles protegem o boiler de situações problemáticas fundamentalmente diferentes na rede elétrica.

Erro nº 5. Se escolher um DR muito sensível (com baixa corrente de fuga), ele disparará excessivamente com frequência para bloquear o circuito. O aquecedor de água será desligado constantemente. Como resultado, a água não aquecerá adequadamente e o boiler pode falhar devido às constantes ligações/desligamentos.

Após a conclusão da instalação elétrica, é necessário verificar o funcionamento do DR. Para isso, a maioria dos aquecedores de água possui uma função 'TESTE' que simula uma fuga de corrente. Se tudo estiver conectado corretamente e a proteção funcionar, ocorrerá o disparo desta, desenergizando o boiler.

Caso contrário, é preciso verificar onde e o que está funcionando incorretamente. Além disso, recomenda-se realizar essas verificações uma vez por mês e posteriormente.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Os detalhes na instalação do dispositivo de proteção diferencial são poucos, mas existem. Para facilitar a compreensão dessas questões e a escolha correta do próprio aparelho, preparamos uma seleção de materiais de vídeo correspondentes. Neles, são explicados detalhadamente os princípios de funcionamento e os esquemas de conexão do DR à rede com um aquecedor de água.

Conexão de dispositivos de proteção em redes sem aterramento:

O que é um DR, para que serve no dia a dia (exemplo de conexão de uma máquina de lavar roupa):

Não é recomendado conectar o aquecedor de água à rede elétrica sem um RCD. Apenas um dispositivo de proteção que monitora vazamentos de corrente pode proteger os usuários. Não há dificuldade na instalação de tal dispositivo; você pode conectá-lo ao circuito de alimentação por conta própria, ajustando os parâmetros de acordo com a corrente elétrica.

Você tem experiência pessoal em escolher e conectar um RCD a um aquecedor de água? Deseja compartilhar seus conhecimentos acumulados ou fazer perguntas sobre o tema? Por favor, deixe comentários e participe das discussões – o formulário de feedback está localizado abaixo.