I. Introdução
A. Definição de caixa de derivação
Uma caixa de derivação é um invólucro concebido para alojar ligações eléctricas, proporcionando uma forma segura e organizada de ligar vários fios e circuitos. Estas caixas podem ser feitas de vários materiais, incluindo metal e plástico, e são cruciais em sistemas eléctricos residenciais e comerciais. Servem como pontos de ligação para os fios, assegurando que as uniões eléctricas estão protegidas contra danos e factores ambientais, como a humidade e os impactos físicos.
B. Importância nos sistemas eléctricos
As caixas de derivação são essenciais para preservar a segurança e a eficácia dos sistemas eléctricos, uma vez que protegem a cablagem de ameaças externas, evitam o contacto involuntário com fios sob tensão e reduzem a possibilidade de incêndios eléctricos ou curto-circuitos. Ao oferecer um ambiente seguro para as ligações eléctricas, as caixas de derivação simplificam a manutenção e as alterações aos sistemas eléctricos sem colocar os fios em risco de serem danificados.
O significado das caixas de junção pode ser resumido da seguinte forma:
- Proteção: Protegem as ligações eléctricas dos elementos climatéricos e dos danos físicos, reduzindo o risco de perigos eléctricos.
- Organização: As caixas de derivação ajudam a organizar os percursos dos cabos, facilitando a gestão de sistemas eléctricos complexos.
- Acessibilidade: Proporcionam pontos acessíveis para reparações ou actualizações, permitindo que os electricistas trabalhem em segurança na cablagem sem terem de aceder a áreas escondidas ou de difícil acesso.
II. Tipos de caixas de derivação
As caixas de derivação estão divididas em grupos de acordo com as suas utilizações, desenhos e materiais específicos. A seleção da caixa de derivação correta para as diferentes instalações eléctricas requer um conhecimento destes tipos.
A. Caixas de derivação metálicas
Normalmente, são utilizados aço ou alumínio para fabricar caixas de derivação metálicas. Proporcionam uma durabilidade excecional e são perfeitas para cenários como ambientes industriais ou aplicações exteriores onde a robustez é essencial. Estas caixas são adequadas para locais que podem sofrer danos físicos ou ameaças de incêndio, uma vez que podem tolerar temperaturas elevadas e impactos graves.
B. Caixas de derivação não metálicas
Devido à sua resistência à corrosão, as caixas de derivação não metálicas - que são frequentemente fabricadas em plástico PVC - são uma opção popular para aplicações residenciais, como no interior de paredes ou tectos, e são leves e de preço razoável. Destinam-se principalmente a utilização em interiores, onde são expostas a condições ambientais adversas de forma limitada.
C. Caixas de derivação à prova de intempéries
Especificamente concebidas para proteger as ligações eléctricas de factores relacionados com as condições atmosféricas, como a chuva, o pó e as temperaturas elevadas, as caixas de junção à prova de água são cruciais para evitar a entrada de humidade e os riscos associados e para garantir que a cablagem se mantém seca e segura em ambientes exteriores, como tomadas ou iluminação exteriores.
D. Caixas de derivação à prova de explosão
Para evitar a ignição de atmosferas externas, as caixas de derivação à prova de explosão são concebidas para reter quaisquer gases ou vapores explosivos que possam surgir no seu interior. Estas caixas são essenciais em ambientes perigosos com compostos combustíveis, incluindo indústrias químicas ou refinarias de petróleo. Ao preservar a integridade das ligações eléctricas em ambientes potencialmente explosivos, garantem a segurança.
III. Componentes de uma caixa de derivação
As caixas de derivação são compostas por uma série de elementos essenciais que cooperam para garantir o tratamento eficaz e seguro das ligações eléctricas. É essencial compreender estes elementos para efetuar corretamente a instalação e a manutenção.
A. Caixa de proteção
O principal componente de uma caixa de derivação é o invólucro da caixa, que é utilizado para alojar e proteger as ligações eléctricas. Normalmente construído com materiais como plástico ou metal, o invólucro evita o contacto acidental com fios eléctricos e protege os componentes internos de danos físicos, pó e humidade.
B. Placa de cobertura
A placa de cobertura, que é uma tampa protetora para a caixa de derivação, fixa o invólucro e mantém a cablagem interna fora do alcance. É um componente de segurança crucial porque reduz a possibilidade de contacto não intencional com as ligações eléctricas. As placas de cobertura podem ser aparafusadas ou de encaixe, e podem ter caraterísticas que impedem a infiltração de humidade ou poeira.
C. Eliminação
Os Knockouts são aberturas pré-marcadas da caixa de derivação que facilitam a inserção de cabos. Para facilitar as ligações entre vários circuitos, estas aberturas podem ser eliminadas para dar espaço a condutas eléctricas ou fios para entrarem na caixa. Uma vez que as aberturas oferecem flexibilidade de instalação, os electricistas podem modificar a caixa para satisfazer requisitos de fios específicos.
D. Suportes de montagem
Dependendo do design da caixa de derivação e dos requisitos de instalação, os suportes de montagem - peças de hardware que fixam a caixa a paredes, tectos ou outras superfícies - podem ser fixos ou ajustáveis, garantindo que a caixa se mantém estável e posicionada corretamente durante a instalação e utilização.
E. Parafusos de ligação à terra
Os parafusos de metal chamados "parafusos de ligação à terra" encontram-se dentro da caixa de derivação e servem como ponto de ligação para os fios de ligação à terra. Ao canalizar adequadamente o excesso de energia para a terra, uma ligação à terra adequada reduz a probabilidade de perigo de incêndio e ajuda a evitar choques eléctricos, tornando-a essencial para a segurança eléctrica. Os parafusos de ligação à terra garantem que as peças metálicas da caixa de derivação permanecem no potencial da terra.
IV. Aplicações das caixas de derivação
As caixas de derivação são peças adaptáveis que são utilizadas numa variedade de contextos para garantir ligações eléctricas seguras e bem organizadas. Os ambientes residenciais, comerciais, industriais e exteriores são as categorias gerais em que as suas aplicações podem ser divididas.
A. Utilização residencial
As caixas de derivação são cruciais para a ligação de fios eléctricos em ambientes residenciais; são frequentemente colocadas em locais como paredes, sótãos e caves para fazer ligações para tomadas, interruptores e dispositivos. Ao conterem várias ligações de fios, as caixas de derivação ajudam a manter um sistema elétrico limpo e ordenado, reduzindo o risco de perigos como incêndios eléctricos ou curto-circuitos. A sua utilização também facilita a manutenção e a resolução de problemas, tornando-as indispensáveis nos sistemas de cablagem doméstica.
B. Aplicações comerciais
Em ambientes comerciais, onde supervisionam redes eléctricas complexas em edifícios públicos, estabelecimentos comerciais e edifícios de escritórios, as caixas de derivação são essenciais. Estas dão às ligações eléctricas uma localização única, tornando a manutenção e os ajustes mais simples. As caixas de derivação são utilizadas em ambientes comerciais para ajudar a manter uma infraestrutura eléctrica ordenada e eficaz, o que é essencial para lidar com grandes exigências eléctricas e permitir uma rápida resolução de problemas.
C. Ambientes industriais
Concebidas para resistir a condições adversas como pó, humidade e temperaturas extremas, as caixas de derivação industriais são essenciais para ligar máquinas e equipamentos pesados em ambientes industriais. A sua construção robusta assegura uma distribuição de energia fiável, reforçando simultaneamente a segurança através da proteção contra riscos ambientais. A sua capacidade de gerir sistemas eléctricos complexos é crucial em indústrias onde o tempo de inatividade operacional pode resultar em perdas significativas de produtividade.
D. Instalações exteriores
O objetivo das caixas de derivação para exterior é proteger as ligações eléctricas de factores ambientais como a chuva, o pó e as mudanças de temperatura. Estas caixas à prova de intempéries são cruciais para aplicações como iluminação paisagística, tomadas exteriores e luminárias exteriores, porque mantêm a cablagem seca e segura, evitando riscos potenciais de intrusão de humidade ou detritos. Além disso, as caixas de derivação para exterior têm frequentemente mecanismos de bloqueio e materiais robustos para impedir o vandalismo e garantir uma fiabilidade a longo prazo.
V. Seleção da caixa de derivação correta
A escolha da caixa de derivação adequada é crucial para garantir a segurança, a conformidade e a funcionalidade das instalações eléctricas. Eis as principais considerações ao selecionar uma caixa de derivação:
A. Consideração do ambiente
O ambiente onde a caixa de derivação será instalada influencia significativamente a escolha do material e do design. Por exemplo:
- Os ambientes interiores podem permitir a utilização de caixas não metálicas, que são leves e resistentes à corrosão.
- As aplicações no exterior requerem caixas à prova de intempéries para proteger contra a humidade e a exposição aos raios UV.
- Os ambientes industriais podem necessitar de caixas metálicas ou à prova de explosão para resistir a condições adversas e evitar riscos.
B. Requisitos de dimensão e capacidade
O dimensionamento correto é essencial para acomodar o número e o tamanho dos condutores, bem como quaisquer dispositivos ou acessórios dentro da caixa. O Código Elétrico Nacional (NEC) fornece diretrizes para determinar o volume mínimo necessário com base em:
- O número de condutores.
- A dimensão dos condutores (por exemplo, 18 AWG a 4 AWG ou superior).
- Subsídios adicionais para dispositivos como interruptores ou tomadas.
A não seleção de uma caixa de tamanho adequado pode levar a sobreaquecimento, danos no isolamento ou aumento do risco de incêndios eléctricos.
C. Seleção de materiais
A escolha do material afecta a durabilidade, a segurança e a conformidade:
- As caixas de derivação metálicas (por exemplo, aço ou alumínio) oferecem robustez e são adequadas para ambientes com elevadas exigências físicas.
- As caixas não metálicas (por exemplo, PVC) são ideais para utilização em interiores onde a humidade é mínima.
- Assegurar que os materiais são resistentes a factores ambientais como a humidade, a luz UV e a corrosão, especialmente em aplicações industriais ou no exterior.
D. Conformidade com os códigos eléctricos
O cumprimento dos códigos eléctricos locais é obrigatório quando se seleciona uma caixa de derivação. O NEC descreve os requisitos específicos relativos a:
- Tamanhos mínimos de caixa com base nos tipos e números de condutores.
- Práticas de instalação que garantam a acessibilidade para manutenção.
- Requisitos de ligação à terra para evitar a acumulação de eletricidade estática em locais perigosos.
A seleção de uma caixa de derivação que cumpra estes códigos não só aumenta a segurança como também garante que as instalações passam nas inspecções.
VI. Processo de instalação
A instalação de uma caixa de derivação envolve várias etapas críticas para garantir a segurança e a conformidade com as normas eléctricas. Aqui está um guia detalhado do processo de instalação:
A. Planeamento e preparação
- Precauções de segurança: Antes de começar, desligue a corrente no painel do disjuntor principal do circuito em que vai trabalhar. Utilize um voltímetro ou um aparelho de teste sem contacto para confirmar que a alimentação está desligada.
- Reunir ferramentas e materiais: Recolher todas as ferramentas e materiais necessários, incluindo:
- Caixa de derivação aprovada pelo código (metal ou plástico)
- Braçadeiras para cabos (para caixas metálicas)
- Porcas de arame
- Parafusos ou pregos para montagem
- Fita eléctrica
- Descascadores de fios e chaves de fendas
- Escolha o local: Selecione um local acessível para a caixa de derivação que esteja em conformidade com os códigos eléctricos locais. Assegure-se de que é montada de forma segura numa viga ou num pino, com a face nivelada com a superfície da parede.
B. Montagem da caixa
- Fixar à estrutura: Fixe a caixa de junção a uma viga ou a um pino utilizando parafusos através de orifícios pré-existentes na caixa, assegurando que fica estável e nivelada com a superfície da parede.
- Instalar braçadeiras: Para caixas metálicas, remover as aberturas utilizando uma chave de fendas ou um martelo e, em seguida, instalar braçadeiras para cabos em cada ponto de entrada. Para caixas de plástico, utilize braçadeiras internas fornecidas dentro da caixa.
C. Ligações eléctricas
- Preparar os fios: Retire aproximadamente 3/4 de polegada de isolamento de cada fio utilizando um descascador de fios. Certifique-se de que cada condutor se estende cerca de 15 cm para dentro da caixa.
- Ligar os fios de terra: Junte primeiro os fios de terra de cobre nu ou com isolamento verde, torcendo-os e fixando-os com uma porca de arame. Se utilizar uma caixa metálica, ligue um fio de ligação à terra ao parafuso de ligação à terra no interior da caixa.
- Junte os fios quentes e neutros: Ligue os fios pretos (quentes) entre si e os fios brancos (neutros) entre si utilizando porcas de arame para obter ligações seguras.
- Fixar os cabos: Aperte as braçadeiras dos cabos para manter os fios firmemente no lugar sem apertar demasiado, o que poderia danificar os cabos.
D. Vedação e acabamento
- Cobrir a caixa de derivação: Depois de feitas todas as ligações, coloque a placa de cobertura de forma segura para proteger a cablagem interna do pó e da humidade.
- Verificação final: Certifique-se de que todas as ligações estão bem apertadas e que não há fios expostos fora da caixa de derivação.
- Restabelecer a energia: Ligue a energia no disjuntor e teste as ligações para garantir que tudo está a funcionar corretamente.
VII. Considerações sobre segurança
- Ligação à terra
- Caixas metálicas: Ligação à terra por meio de um parafuso ou método aprovado
- Caixas não metálicas: Utilizar um clipe de ligação à terra aprovado
- Assegurar um condutor de ligação à terra contínuo e ininterrupto
- Proteção contra sobreintensidades
- Ligar a disjuntores ou fusíveis com a classificação adequada
- Monitorizar os sinais de sobrecarga (caixas quentes, luzes intermitentes)
- Acessibilidade
- Instalar em locais facilmente acessíveis
- Manter um espaço de trabalho mínimo (30″ de largura x 36″ de profundidade)
- Segurança contra incêndios
- Utilizar materiais incombustíveis adequados ao ambiente
- Implementar a proteção contra incêndios para circuitos críticos
- Fixar firmemente as tampas das caixas de derivação
X. Impacto ambiental e sustentabilidade
No sector elétrico, os efeitos das caixas de derivação no ambiente e a sua contribuição para a sustentabilidade estão a tornar-se factores cada vez mais significativos. Esta secção examina a conservação de energia das caixas de derivação, os métodos de reciclagem e os materiais amigos do ambiente.
A. Materiais amigos do ambiente
Plásticos reciclados: Uma vez que algumas caixas de derivação, como a i12 GreenLine, são compostas por, pelo menos, 90% de material reciclado pós-consumo (PCR), que inclui LDPE e PP, esta mudança não só poupa matérias-primas, como também reduz drasticamente o impacto ambiental em cerca de 40%, em comparação com os plásticos convencionais.
Durabilidade e desempenho: As caixas de junção ecológicas minimizam a dependência de novos plásticos de origem fóssil, mantendo elevados padrões de desempenho e segurança, provando que a sustentabilidade e a funcionalidade podem coexistir.
ABS NOVO VS. ABS RECICLADO EM CAIXAS DE DERIVAÇÃO À PROVA DE ÁGUA
B. Reciclagem de caixas de derivação antigas
A reciclagem de caixas de derivação antigas é uma forma eficaz de minimizar os resíduos e promover a sustentabilidade:
Recuperação de materiais: Componentes valiosos, como metais (como o cobre) e polímeros, podem ser recuperados e reutilizados em processos de fabrico a partir de caixas de derivação de sistemas eléctricos reformados, incluindo painéis solares. Esta prática reduz a procura de recursos virgens, ao mesmo tempo que diminui o lixo nos aterros.
Potencial de reutilização: Muitas caixas de derivação podem ser renovadas e reutilizadas se ainda estiverem em boas condições. A garantia de que todas as aberturas não utilizadas são seladas permite a sua reinstalação segura, contribuindo para a conservação dos recursos.
C. Aspectos relativos à conservação da energia
- Gestão eficiente da cablagem: As caixas de derivação corretamente instaladas facilitam configurações de cablagem eficientes, reduzindo as perdas de energia associadas a ligações deficientes ou a circuitos em sobrecarga. Esta eficiência pode levar a um menor consumo de energia nos sistemas eléctricos.
- Apoio às energias renováveis: As caixas de derivação são componentes integrantes dos sistemas de energia solar, ligando os painéis solares aos inversores e a outros componentes eléctricos. Ao permitir a integração de fontes de energia renováveis, contribuem para os esforços globais de conservação de energia.
XI. Normas regulamentares e conformidade
Garantir a conformidade com as normas regulamentares é fundamental para a instalação e funcionamento seguros das caixas de derivação. Esta secção aborda os principais requisitos do National Electrical Code (NEC), designações UL e normas internacionais.
A. Requisitos do Código Elétrico Nacional (NEC)
O NEC estabelece diretrizes específicas para a instalação de caixas de derivação para minimizar os riscos eléctricos. As principais disposições incluem:
- Especificações do material: As caixas de derivação devem ser construídas com materiais incombustíveis, tais como metal ou plástico adequado, dependendo do ambiente a que se destinam (NEC Secção 314.28). Por exemplo, as caixas utilizadas em locais húmidos devem ser classificadas em conformidade.
- Requisitos de volume e dimensão: O NEC define os tamanhos mínimos de volume com base no número e tamanho dos condutores dentro da caixa (NEC Secção 314.16). Por exemplo, uma caixa com três a seis condutores requer um volume mínimo de 18 polegadas cúbicas.
- Requisitos de ligação à terra: As caixas de junção devem ser ligadas à terra para proporcionar um caminho seguro para a corrente de falha, evitando riscos de choque elétrico (NEC Secção 250.110). Os métodos de ligação à terra variam consoante a caixa seja metálica ou não metálica.
- Acessibilidade: As caixas devem ser instaladas em locais acessíveis para manutenção e inspeção, assegurando que não estão escondidas atrás de paredes ou tectos (NEC Secção 314.29).
B. Listagens e certificações UL
A Underwriters Laboratories (UL) fornece certificações de segurança para caixas de junção, garantindo que cumprem normas de desempenho específicas. Os pontos principais incluem:
- Garantia de segurança: Os produtos listados pela UL foram submetidos a testes rigorosos para verificar a sua segurança e fiabilidade em várias aplicações.
- Conformidade com as normas: As certificações UL garantem que as caixas de junção cumprem as normas de segurança relevantes, incluindo as relativas à resistência ao fogo, à proteção contra a humidade e ao desempenho elétrico.
- Aceitação pelo mercado: Muitos códigos de construção locais exigem a conformidade dos produtos com a lista UL, o que torna essencial que os electricistas e empreiteiros escolham caixas de derivação certificadas.
C. Normas internacionais
Para além dos regulamentos NEC e das certificações UL, as normas internacionais também regem as especificações das caixas de derivação:
- Normas IEC: A Comissão Eletrotécnica Internacional (CEI) fornece diretrizes para instalações eléctricas que podem incluir especificações para caixas de derivação, particularmente no que diz respeito à segurança e às condições ambientais.
- Certificações ISO: A Organização Internacional de Normalização (ISO) define normas de gestão da qualidade que podem ser aplicadas aos fabricantes de componentes eléctricos, incluindo caixas de derivação.
A conformidade com estas normas internacionais garante que as caixas de junção são adequadas para aplicações globais e cumprem diversos requisitos regulamentares.
XIII. Fabricantes de caixas de derivação
- Caixa NEMA
- Localização: EUA
- Sítio Web: nemaenclosures.com
- Caixa de plástico
- Localização: EUA
- Sítio Web: polycase.com
- Turck, Inc
- Localização: EUA
- Sítio Web: turck.com
- VIOX Electric Co., Ltd
- Localização: China
- Sítio Web: viox.com
- Grupo KAISER
- Localização: Alemanha
- Sítio Web: kaiser-elektro.de
- Fabricação de Hammond
- Localização: Canadá
- Sítio Web: hammondmfg.com
- Marechal Eletricista
- Localização: França
- Sítio Web: marechal.com
- Grupo Spina
- Localização: Itália
- Sítio Web: spinagroup.com
- Takachi
- Localização: Japão
- Sítio Web: takachi.com
XIV. Conclusão
As caixas de derivação, que oferecem ligações seguras e bem organizadas para a cablagem numa variedade de ambientes, são partes cruciais dos sistemas eléctricos. Estes dispositivos são essenciais para preservar a eficiência e a segurança eléctrica, tanto em ambientes domésticos como comerciais. Tanto para os proprietários de casas como para os electricistas, é essencial compreender os seus tipos, componentes e técnicas de instalação adequadas. As caixas de derivação continuam a evoluir, com materiais amigos do ambiente e designs energeticamente eficientes a tornarem-se mais comuns à medida que a tecnologia se desenvolve e a sustentabilidade ganha importância. Podemos garantir que as caixas de derivação continuam a atuar como protectores fiáveis da nossa infraestrutura eléctrica, promovendo a funcionalidade e a segurança no nosso ambiente cada vez mais electrificado, respeitando as melhores práticas e as normas regulamentares.
