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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 1.1 INTRODUÇÃO É condição que o projetista ou instalador saiba a situação de sua instalação dentro do complexo sistema elétrico. Desde a geração da energia elétrica até o consumo. A NBR 5410, da ABNT, estabelece a tensão de 1.000 volts como o limite para a baixa tensão em corrente alternada e 1.500 volts para corrente contínua. A frequência máxima de aplicação desta norma é 400 Hz. Toda a energia gerada para atender a um sistema elétrico é sob a forma trifásica, alternada, na frequência de 60 ciclos/segundo para uso em todo o território brasileiro. Composição do Sistema Elétrico: Geração Transmissão Distribuição 1 1.2 GERAÇÃO: A geração industrial de energia elétrica pode ser realizada com o uso da energia potencial (geração hidrelétrica) ou com a utilização da energia potencial dos combustíveis (geração termoelétrica). No Brasil cerca de 75% é gerada através de hidrelétricas, devido ao potencial hidráulico aqui existente. Além do já aproveitado, possui um potencial à explorar estimado em 170.000 MW. As termoelétricas existentes no Brasil (21,5% convencionais e 2,1% nucleares). Utilizam combustíveis fósseis (petróleo, gás natural, carvão mineral etc.) , combustíveis não fósseis (madeira, bagaço de cana etc.) e combustíveis nucleares (urânio enriquecido). Os geradores de eletricidade necessitam de energia mecânica (energia cinética) para girar os rotores das turbinas, nos quais estão acoplados os rotores dos geradores de eletricidade. A geração necessita de turbina hidráulica ou térmica, e de um gerador síncrono, montados no mesmo eixo, geralmente vertical. Exemplos de potências de algumas usinas hidrelétricas brasileiras que figuram entre as maiores do mundo: Usina de Itaipu 12.600 MW Usina de Tucuruí 8.000 MW Usina de Ilha Solteira 3.444 MW Usinas de Paulo Afonso I – II – III – IV 2.462 MW Usina de Jupiá 1.551 KW Usina de Serra da Mesa 1.275 MW Usina de Furnas 1.216 MW PAÍS CONSUMO ANUAL (kWh/habitante) Alemanha 6.192 Argentina 2.107 Brasil 1.996 Canadá 15.879 Estados Unidos 12.362 Índia 481 Japão 7.426 Noruega 23.100 Portugal 4.165 Rússia 5.658 Média Mundial 2.215 Fonte: CIA World Fact Book, 2005. CORTES ESQUEMÁTICOS DE TRÊS TIPOS DE GERADORES ELÉTRICOS. 1.3 TRANSMISSÃO: Transmissão é o transporte da energia elétrica gerada até os consumidores. Para viabilidade econômica, a tensão gerada nos geradores trifásicos de corrente alternada, de 13,8 kV deve ser elevada a valores padronizados em função da potência a ser transmitida e das distâncias aos centros consumidores. Temos uma subestação elevadora, junto a geração (figura 1.4). Tensões mais usuais em CA nas linhas de transmissão são: 69 kV, 138 kV, 230 kV, 400 kV, 500 kV. A partir de 500 kV, somente um estudo econômico decisão sobre a utilização de CA ou CC. Se a transmissão se der através de CC é necessária uma subestação retificadora (transforma CA em CC), transmitindo a energia elétrica em corrente contínua e nas proximidades dos centros consumidores e de uma estação inversora (transforma CC em CA) antes de distribuir aos consumidores. Torre de linha de transmissão com dois circuitos trifásicos, cada fase com quatro condutores e os condutores de proteção (terra) na parte superior. 1.4 DISTRIBUIÇÃO: A distribuição é a parte do sistema elétrico já dentro dos centros de utilização (cidades, bairros, indústrias). A distribuição começa na subestação abaixadora, onde ocorre o abaixamento da tensão da linha de transmissão para valores padronizados nas redes de distribuição primárias (13,8 kV e 34,5 kV). Das subestações de distribuição primárias seguem as redes de distribuição secundária ou de baixa tensão. Abaixo , diagramas utilizados em redes de distribuição primária. Sistema radial Sistema em anel Sistema radial seletivo As redes de distribuição primária e secundária normalmente são trifásicas, e as ligações aos consumidores poderão ser monofásicas, bifásicas ou trifásicas, de acordo com a sua carga: Até 4 kW monofásica (2 condutores) Entre 4 e 8 kW bifásica (3 condutores) Maior que 8 kW Trifásica (3 ou 4 condutores) A parte final de um sistema elétrico é a subestação abaixadora para a baixa tensão, ou seja, a tensão de utilização (380/220 V, 220/127V – Sistema trifásico e 220/110V – sistema monofásico com tape). No Brasil há cidades onde a tensão fase - neutro é de 220 V (Brasília, Recife, Florianópolis etc.) e outras em 127 V (Rio de Janeiro, São Paulo, Porto Alegre, Curitiba etc.). As redes de distribuição dentro dos centros urbanos podem ser aéreas ou subterrâneas. Nas redes aéreas, os transformadores podem ser montados em postes ou em subestações abrigadas; nas redes subterrâneas, os transformadores deverão ser montados em câmaras subterrâneas. Os transformadores - abaixadores nas redes de distribuição de energia elétrica podem ser monofásicos, bifásicos (iluminação pública) ou trifásicos. As redes de distribuição primária e secundária, normalmente, são trifásicas, e as ligações aos consumidores poderão ser monofásicas, bifásicas ou trifásicas, de acordo com a sua carga A entrada de energia dos consumidores finais é denominada de ramal de entrada (aérea ou subterrânea). A ligação da rede de distribuição secundária ao consumidor (ramal) poderá ser feita por cabos subterrâneos ou aéreos, com entrada única para luz e força. Chamamos “luz” a todo circuito destinado unicamente a fins de iluminação ou pequenos motores monofásicos (geladeiras, máquinas de lavar, aparelhos eletrodomésticos, ventiladores etc.). Chamamos “força” a todo circuito destinado à força motriz, aquecimento, solda ou outros fins industriais. Em edifícios residenciais, usamos força nas bombas, elevadores, incineradores etc. É quase sempre trifásica. Quando numa instalação existem cargas mono, bi e trifásicas procura-se equilibrar pelas três fases toda a carga instalada, balancear . Foi estabelecida pela Portaria no. 84, de 27-04-67, do Departamento Nacional de Águas e Energia do Ministério de Minas e Energia, a adoção do ramal único de ligação, isto é, luz e força juntos num único alimentador, Trifásica. Os transformadores abaixadores nas redes de distribuição de energia elétrica podem ser monofásicos, bifásicos ou trifásicos. Na figura vemos como se processa o abaixamento de tensão nos transformadores. No lado primário de alta tensão, há muitas espiras de fio fino, e no lado secundário há poucas espiras de fio grosso. O produto da tensão vezes a corrente do lado de alta deve ser aproximadamente igual ao produto da tensão vezes a corrente do lado de baixa. Assim temos para um transformador ideal (sem perdas) Nos transformadores trifásicos mais usuais nas redes de distribuição, o lado primário é ligado em triângulo e o lado do secundário, em estrela aterrado. Neste tipo de ligação temos as seguintes tensões e correntes: Lado primário: V1 = tensão de linha ou tensão fase-fase I1 = corrente de linha ou correntede fase Lado secundário: V2 = tensão de linha ou tensão fase-fase v2= tensão entre fase-neutro = I2 = corrente de linha (igual à corrente entre fase-neutro Ex. Se no secundário temos: V2 = 380 volts => v2= 220 V V2 = 440 volts => v2= 254 V V2 = 208 volts => v2= 120 V 1.5 ALTERNATIVAS ENERGÉTICAS O consumo de energia elétrica vem crescendo ao longo tempo, principalmente devido aos avanços tecnológicos e particularmente na oferta de aparelhos que possibilitam a economia de tempo e de mão de obra através da simples conexão a uma tomada ou chave elétrica. Assim cada construção seja nova ou reforma exige um aumento de demanda elétrica. As fontes tradicionais aos poucos vão exaurindo e, em face da agressão ao meio ambiente, os combustíveis fósseis, que comprometem a qualidade do ar, precisam ser reduzidos. Como a água aos poucos se torna escassa devido aos desmatamentos, queimadas e outras agressões ao meio ambiente, as grandes centrais hidrelétricas tornam-se cada vez menos recomendáveis, pois produzem inundações de grandes áreas, com prejuízos à fauna e à flora, com extinção de animais que necessitam de preservação. Restam fontes alternativas: Energia nuclear, solar, eólica, das marés e da biomassa. Neste tipo de ligação temos as seguintes tensões e correntes: Consumo 21 A energia nuclear está se tornando cada vez mais segura e os escapamentos cada vez menos frequentes, porém ainda há o problema dos dejetos radioativos. Apesar da sua complexidade tecnológica, o funcionamento de uma usina nuclear é fácil de compreender. Funciona semelhante a usina térmica convencional. Na usina nuclear o calor é produzido pela fissão do urânio no núcleo do reator. QUESTÕES: Qual a tensão limite de baixa tensão em corrente alternada? E em corrente contínua? Quais são os dois tipos principais de geração de energia elétrica? Para que serve a subestação elevadora de tensão? Quais são os três sistemas de ligação das redes de distribuição primária? Cite três fontes alternativas de energia. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS AULA 2 CONCEITOS BÁSICOS NECESSÁRIOS AOS PROJETOS E EXECUÇÃO DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 2.1 INTRODUÇÃO Energia é tudo aquilo capaz de produzir trabalho mecânico, calor, luz, radiação e etc. A energia elétrica é um tipo de energia usada para transmitir e transformar a energia primária da fonte produtora em outros tipos de energia que se utiliza nas residências. É silenciosa e não poluidora. Energia potencial: é a energia armazenada com resultado de sua posição. Energia cinética: é a energia resultante do movimento. Distribuição 2.2 COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA Todos os corpos são compostos de moléculas, e estas são um aglomerado de um ou mais átomos, a menor porção da matéria. Cada átomo compõe-se de um núcleo no qual existem prótons, com carga positiva e nêutrons sem carga. Em torno do núcleo gravitam os elétrons, elementos de carga negativa. Num átomo em equilíbrio, o número de elétrons em órbita é igual ao número de prótons no núcleo. O hidrogênio é o elemento mais simples porque só possui um elétron em órbita e um próton no núcleo. O urânio é dos mais complexos, tem 92 elétrons em órbita e 92 prótons no núcleo. Quando um elétron é retirado de um átomo dizemos que esse átomo ficou positivo (íon), porque há mais elementos positivos no núcleo do que elétrons em órbita. A disposição dos átomos de um corpo possibilita a retirada dos elétrons por meios diversos. O átomo da fig. 2.2 é conhecido como átomo de Rutherford-Bohr, o qual se comporta como um sistema solar em miniatura. O núcleo do átomo se comporta como o Sol, em torno do qual gravitam os elétrons, como planetas, em órbitas circulares ou elípticas. Foram feitas várias experiências, e os cientistas concluíram que a massa do próton é cerca de 1840 vezes maior que a do elétron, de modo que praticamente a massa do átomo se concentra no núcleo. Todavia, a carga elétrica do elétron é a mesma do próton. No caso do hidrogênio pesado, há um próton e um nêutron no núcleo e um elétron em órbita. Este é o deutério, cujo símbolo é 1H2. Há outro hidrogênio pesado, ó tritério, cujo símbolo é 1H3, com 2 nêutrons e 1 próton no núcleo. O número embaixo e a esquerda, que representa a quantidade de elétrons em órbita, é “número atômico” do átomo; o número acima e a direita, que representa a quantidade de partículas no núcleo representa o “peso atômico” do elemento. Na escala periódica dos elementos, segue-se o hélio, cujo isótopo mais abundante é o 2He4, ou seja, 2 elétrons em órbita e 2 prótons + 2 nêutrons no núcleo. Este isótopo é conhecido como partícula alfa. O átomo de ocorrência mais complexo é o urânio, cujos isótopos são: Ou seja 92 elétrons em órbita, 92 prótons e 146 nêutrons no núcleo (1º caso). Verificou-se que, entre o núcleo e o elétron em órbita, se exerce uma força atrativa, força tanto menor quanto maior a distância entre eles. 28 Projetar uma instalação elétrica de uma edificação consiste em: Quantificar e determinar os tipos e localizar os pontos de utilização de energia elétrica; Dimensionar, definir o tipo e o caminhamento dos condutores e condutos; Dimensionar, definir o tipo e a localização dos dispositivos de proteção, de comando, de medição de energia elétrica e demais acessórios. Projeto de instalações elétricas para fornecimento de energia elétrica em tensão secundária de distribuição a unidades consumidoras residenciais Potência instalada < 75kW Tensão padronizada 380/220V urbano e 440/220V rural Arquitetos e Eng. Civis: fins residenciais PROJETO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 101 DEFINIÇÕES Unidade consumidora: qualquer residência, apartamento, escritório, loja, sala, dependência comercial, depósito, indústria, galpão, etc., individualizado pela respectiva medição; Ponto de entrega de energia: ponto de conexão do sistema elétrico da empresa distribuidora de eletricidade (CELESC) com a instalação elétrica da(s) unidade(s) consumidora(s) e que delimita as responsabilidades da distribuidora, definidas pela autoridade reguladora; Entrada de serviço de energia elétrica: Conjunto de equipamentos, condutores e acessórios instalados desde o ponto de derivação da rede de energia elétrica pública (CELESC) até a medição (desenhos 3 e 4 CELESC); Ponto de entrada (numa edificação): Ponto em que uma linha externa penetra na edificação; Potência instalada: É a soma das potências nominais dos aparelhos, equipamentos e dispositivos a serem utilizados na instalação consumidora. Inclui tomadas (previsão de cargas de eletrodomésticos, TV, som, etc.), lâmpadas, chuveiros elétricos, aparelhos de ar-condicionado, motores, etc.; Aterramento: Ligação à terra, por intermédio de condutor elétrico, de todas as partes metálicas não energizadas, do neutro da rede de distribuição da concessionária e do neutro da instalação elétrica da unidade consumidora. Partes componentes de um projeto elétrico: O projeto é a representação escrita da instalação e deve conter no mínimo: Plantas; Esquemas (unifilares e outros que se façam necessários); Detalhes de montagem, quando necessários; Memorial descritivo; Memória de cálculo (dimensionamento de condutores, condutos e proteções); Quantificação de material ART. ABNT (NBR 5410/97, NBR 5419 aterramento) Normas da concessionária elétrica local (CELESC DPSC/NT-01-BT 1995, revisão 2000 – www.celesc.com.br) Normas específicas aplicáveis Critérios para a elaboração de projetos Acessibilidade; Flexibilidade (parapequenas alterações) e reserva de carga (para acréscimos de cargas futuras); Confiabilidade (obedecer normas técnicas para seu perfeito funcionamento e segurança) Normas técnicas a serem consultadas na elaboração de um projeto elétrico Etapas da elaboração de um projeto de instalação elétrica Informações preliminares plantas de situação projeto arquitetônico projetos complementares informações obtidas do proprietário Quantificação do sistema levantamento da previsão de cargas (quantidade e potência nominal dos pontos de utilização – tomadas, iluminação, elevadores, bombas, ar-condicionado, etc.) Desenho das plantas desenho dos pontos de utilização localização dos Quadros de Distribuição de Luz (QLs) localização dos Quadros de Força (QFs) divisão das cargas em circuitos terminais desenho das tubulações de circuitos terminais localização das Caixas de Passagem dos pavimentos e da prumada localização do Quadro Geral de Baixa Tensão (QGBT), Centros de Medidores, Caixa Seccionadora, Ramal Alimentador e Ponto de Entrega desenho das tubulações dos circuitos alimentadores desenho do Esquema Vertical (prumada) traçado da fiação dos circuitos alimentadores Dimensionamento de todos os componentes do projeto, com base nos dados registrados nas etapas anteriores + normas técnicas + dados dos fabricantes dimensionamento dos condutores dimensionamento das tubulações dimensionamento dos dispositivos de proteção dimensionamento dos quadros Quadros de distribuição quadros de distribuição de carga diagramas unifilares dos QLs diagramas de força e comando de motores (QFs) diagrama unifilar geral Memorial descritivo: descreve o projeto sucintamente, incluindo dados e documentação do projeto Memorial de cálculo, contendo os principais cálculos e dimensionamentos cálculo das previsões de cargas determinação da demanda provável dimensionamento de condutores, eletrodutos e dispositivos de proteção Especificações técnicas e lista de materiais ART junto ao CREA local Análise e aprovação da concessionária (possíveis revisões) Simbologia Círculo Representa o ponto de luz, o interruptor e a indicação de qualquer dispositivo embutido no teto. Nesse ponto, particularmente, não seguir a norma. Utilizar o símbolo S para interruptor para não confundir o desenho Triângulo Equilátero Representa tomada em geral. Variações acrescentadas a ela indicam mudança de significado e função (tomadas de luz e telefone, por exemplo), bem como modificações em sua altura na instalação (baixa, média e alta). Quadrado Representa qualquer tipo de elemento no piso. A seguir são mostradas tabelas dos símbolos mais utilizados, segundo a NBR 5444. Exercícios 1. Qual a bitola do circuito 1 e o diâmetro dos eletrodutos no desenho a seguir: 2. Considerando a planta a seguir: a. Crie uma legenda para a mesma. b. Quantos quadros de luz há e de que tipo ele é? c. Quantas luminárias fluorescentes e quantas incandescentes estão na planta? d. Tem alguma tomada destinada a chuveiro elétrico? e. Tem alguma tomada para motor ou bomba? f. Existem eletrodutos com mais de 15 mm de diâmetro? Tensão Elétrica “voltagem” Símbolo = V Unidade = Volt, V Diferença de potencial entre dois condutores elétricos (fase e neutro). Em SC, condutor fase está a 220V e condutor neutro está a 0V. Corrente Elétrica “amperagem” Símbolo = I Unidade = Ampère, A Passagem de energia elétrica por um condutor elétrico submetido a uma diferença de potencial. Resistência Elétrica Símbolo = R Unidade = Ohm, W Resistência à passagem de corrente elétrica em um condutor elétrico Energia Símbolo = E Unidade = Watt-hora, Wh Capacidade de realizar trabalho; potência num intervalo de tempo Potência Símbolo = P Unidade = Watt, W Energia instantânea, o consumo em cada instante de um aparelho elétrico FORMULÁRIO V = R x I I = V / R R = V / I E = V x I x t (tempo, em horas) E = R x I2 x t E = (V2 / R) x t P = E / t P = V x I P = R x I2 P = V2 / R I = P / V Condutores Elétricos: Fio elétrico: seção circular única (Cu, Al), recoberta por isolamento termoplástico (vermelho, azul, preto, branco, amarelo, verde) Cabo elétrico: várias seções circulares trançadas CLASSIFICAÇÃO DOS TIPOS DE FORNECIMENTO EM TENSÃO SECUNDÁRIA Limites de fornecimento: Unidades consumidoras com potência instalada ≤ 75kW Tensão padronizada: Nas redes de distribuição secundária da CELESC, as tensões padronizadas são de 380/220V (urbana) e 440/220V (rural) Classificação dos tipos de fornecimento: Em função da potência instalada declarada, o fornecimento de energia elétrica à unidade consumidora será feita de acordo com a classificação a seguir: Tipo A (monofásico): fornecimento a 2 fios (fase e neutro) - 220V potência instalada máxima = 15kW não pode incluir motor mono > 3CV nem máquina de solda a transformador Tipo B (bifásico): fornecimento a 3 fios (2 fases e neutro) 380/220V urbana e 440/220V rural potência instalada entre 15 e 22kW (urbana) e até 25kW (rural) não pode incluir motor mono >3CV (HP) - 220V ou > 7.5 CV - 440V nem máquina de solda a transformador Tipo C (trifásico): fornecimento a 4 fios (3 fases e neutro) - 380/220V potência instalada entre 22 e 75kW não pode incluir motor mono >3CV (HP) - 220V ou motor tri > 25CV (HP) - 380V nem máquina de solda a transformador As unidades consumidoras que não se enquadrarem nos tipos A, B, ou C serão atendidas em tensão primária de distribuição Previsão de Cargas da Instalação Elétrica Conforme a NBR-5410/97 Objetivo A Norma Brasileira NBR-5410/97 estabelece as condições mínimas que devem ser adotadas para a quantificação, localização e determinação das potências dos pontos de iluminação e tomadas em habitações (casas, apartamentos, acomodações de hotéis, motéis, ou similares). Cada aparelho de utilização (lâmpadas, aparelhos de aquecimento d’água, aparelhos eletrodomésticos, motores para máquinas diversas) solicita da rede elétrica uma determinada potência. A carga a considerar para um equipamento de utilização é a sua potência nominal absorvida, dada pelo fabricante ou calculada a partir da tensão nominal, da corrente nominal e do fator de potência. Nos casos em que dada a potência nominal fornecida pelo equipamento (potência da saída), e não a absorvida, devem ser considerados o rendimento e o fator de potência. O objetivo da previsão de cargas é a determinação de todos os pontos de utilização de energia elétrica (pontos de consumo ou cargas) que farão parte da instalação. Ao final da previsão de cargas, estarão definidas a potência, a quantidade e a localização de todos os pontos de consumo de energia elétrica da instalação. Previsão da Carga de Iluminação Os principais requisitos para o cálculo da iluminação são com a quantidade e qualidade da iluminação de uma determinada área, quer seja de trabalho, lazer ou simples circulação. Existem vários métodos para o cálculo da iluminação, os quais são: 1. Pela carga mínima exigida pela norma NBR – 5410/97; 2. Pelo método dos lúmens; 3. Pelo método das cavidades zonais; 4. Pelo método do ponto por ponto; 5. Pelos métodos dos fabricantes: PHILIPS, GE, etc. Limitar somente ao que diz a norma NBR - 5410/97, sobre iluminação residencial. A NBR 5410/97 estabelece os seguintes critérios para iluminação interna em residências, hotéis, motéis e similares: NOTAS: A NBR 5410/97 não estabelece critérios para iluminação de áreas externas em residências, ficando a decisão por conta do projetista e do cliente. b) Os valores apurados correspondem à potência destinada à iluminação para efeito de dimensionamento dos circuitos, e não necessariamente à potência nominal das lâmpadas. c) Para aparelhos fixos de iluminação a descarga (luminárias fluorescentes, por exemplo), a potência a ser consideradadeverá incluir a potência das lâmpadas, as perdas e o fator de potência dos equipamentos auxiliares (reatores). Critérios para a determinação da quantidade mínima de pontos de luz: 1 ponto de luz no teto para cada recinto, comandado por interruptor de parede; arandelas no banheiro devem ter distância mínima de 60cm do boxe Critérios para a determinação da potência mínima de iluminação: Para recintos com área < 6m2, atribuir um mínimo de 100VA; Para recintos com área ≥ 6m2, atribuir um mínimo de 100VA para os primeiros 6m2, acrescidos de 60VA para cada aumento de 4 m2 inteiros; Exemplo de Dimensionamento: Determinar as potências das lâmpadas para cada uma das dependências da planta baixa (Fig. 2.4) conforme estabelecidos pela norma NBR 5410/97. Para facilitar o dimensionamento, faremos uma tabela. Tomadas: Critérios para a determinação da quantidade mínima de Tomadas de Uso Geral (TUGs.): Recintos com área < 6m2 – no mínimo 1 tomada Recintos com área > 6m2 – no mínimo 1 tomada para cada 5m ou fração de perímetro, espaçadas tão uniformemente quanto possível Cozinhas e copas – 1 tomada para cada 3,5 m ou fração de perímetro, independente da área; acima de bancadas com largura >30cm prever no mínimo 1 tomada Banheiros – no mínimo 1 tomada junto ao lavatório, a uma distância mínima de 60cm do boxe, independentemente da área Subsolos, varandas, garagens, sótãos – no mínimo 1 tomada, independentemente da área · Critérios para a determinação da potência mínima de TUGs: Banheiros, cozinhas, copas, áreas de serviço, lavanderias e assemelhados – atribuir 600W por tomada, para as 3 primeiras tomadas e 100W para cada uma das demais Subsolos, varandas, garagens, sótãos – atribuir 1000W Demais recintos – atribuir 100W por tomada Critérios para a determinação da quantidade mínima de Tomadas de Usos Específicos (TUEs.): A quantidade de TUEs é estabelecida de acordo com o número de aparelhos de utilização, devendo ser instaladas a no máximo 1.5m do local previsto para o equipamento a ser alimentado Critérios para a determinação da potência de TUEs: Atribuir para cada TUE a potência nominal do equipamento a ser alimentado As potências típicas de aparelhos eletrodomésticos são tabeladas. TODAS AS TOMADAS DEVERÃO ESTAR ATERRADAS A previsão de cargas de uma determinada instalação pode ser resumida através do preenchimento do QUADRO DE PREVISÃO DE CARGAS PREVISÃO DE CARGAS ESPECIAIS Em edifícios será muitas vezes necessário fazer a previsão de diversas cargas especiais que atendem aos seus sistemas de utilidades, como motores de elevadores, bombas de recalque d’água, bombas para drenagem de águas pluviais e esgotos, bombas para combate a incêndios, sistemas de aquecimento central, etc. Estas cargas são normalmente de uso comum, sendo denominadas cargas de condomínio. A determinação da potência destas cargas depende de cada caso específico, sendo normalmente definida pelos fornecedores dos sistemas. Como exemplos típicos podemos citar: Elevadores: 2 motores trifásicos de 7,5 CV Bombas de recalque d’água: 2 motores trifásicos de 3CV (um é reserva) Bombas de drenagem de águas pluviais: 2 motores de 1CV (um é reserva) Bombas para sistema de combate a incêndio: 2 motores de 5CV (um é reserva) Portão de garagem: 1 motor de 0.5CV PREVISÃO DE CARGAS EM ÁREAS COMERCIAIS E DE ESCRITÓRIOS Pavimento térreo de edifícios residenciais ou pavimentos específicos (sobrelojas) muitas vezes são utilizados para atividades comerciais. NBR 5410 não especifica critérios para previsão de cargas em instalações comerciais e industriais. LEVAR EM CONTA A UTILIZAÇÃO DO AMBIENTE E AS NECESSIDADES DO CLIENTE. Iluminação O cálculo da iluminação para estas áreas é feito de forma distinta do processo utilizado para a determinação da iluminação em áreas residenciais. Dependendo do uso, para áreas de lojas e escritórios, vários métodos podem ser empregados para determinar o tipo e a potência da iluminação adequada Método dos Lúmens, Método das Cavidades Zonais, Método Ponto por Ponto, etc. A norma NBR-5413 – Iluminação de Interiores, define critérios de nível de iluminamento de acordo com a utilização do recinto. Tomadas Para a previsão de TUGs em áreas comerciais e de escritórios, pode-se adotar o seguinte critério: Escritórios comerciais ou análogos com área < 40m² – 1 tomada para cada 3m ou fração de perímetro; ou 1 tomada para cada 4m² ou fração de área (adotar o que resultar no maior número); Escritórios comerciais ou análogos com área > 40m² – 10 tomadas para os primeiros 40m² e 1 tomada para cada 10m², ou fração, da área restante; Em lojas – 1 tomada para cada 30m² ou fração de área, não computadas as tomadas destinadas a vitrines e à demonstração de aparelhos; A potência das TUGs em escritórios deverá ser de 200W DEMANDA DE ENERGIA DE UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICA Observando o funcionamento de uma instalação elétrica residencial, comercial ou industrial, pode-se constatar que a potência elétrica consumida é variável a cada instante. Isto ocorre porque nem todas as cargas instaladas estão todas em funcionamento simultâneo. A potência total solicitada pela instalação da rede a cada instante será, portanto, função das cargas em operação e da potência elétrica absorvida por cada uma delas a cada instante. Para realizar o dimensionamento dos condutores elétricos que alimentam os quadros de distribuição, os quadros terminais e seus respectivos dispositivos de proteção, não seria razoável nem técnica nem economicamente a consideração da demanda como sendo a soma de todas as potências instaladas. Carga ou Potência Instalada É a soma de todas as potências nominais de todos os aparelhos elétricos pertencentes a uma instalação ou sistema. Demanda É a potência elétrica realmente absorvida em um determinado instante por um aparelho ou por um sistema. Demanda Média de um Consumidor ou Sistema É a potência elétrica média absorvida durante um intervalo de tempo determinado (15min, 30min). Demanda Máxima de um Consumidor ou Sistema É a maior de todas as demandas ocorridas em um período de tempo determinado; representa a maior média de todas as demandas verificadas em um dado período (1 dia, 1 semana, 1 mês, 1 ano) Potência de Alimentação Potência de Demanda ou Provável Demanda É a demanda máxima da instalação. É o valor que será utilizado para o dimensionamento dos condutores alimentadores e dos respectivos dispositivos de proteção; será utilizado também para classificar o tipo de consumidor e seu padrão de atendimento pela concessionária local Fator de Demanda É a razão entre a Demanda Máxima e a Potência Instalada FD = Dmáx / Pinst Exemplo do cálculo de demanda de um apartamento típico com as seguintes cargas: 10 lâmpadas incandescentes de 100W 1000W 5 lâmpadas incandescentes de 60W 300W 1 TV de 100W 100W 1 aparelho de som de 60W 60W 1 refrigerador de 300W 300W 1 ferro elétrico de 1000W 1000W 1 lava-roupa de 600W 600W 1 chuveiro elétrico de 3700W 3700W TOTAL 7060W Maior demanda possível = 7060W Admitindo que as maiores solicitações sejam: Demanda diurna Lâmpadas 200W Aparelho de som 60W Refrigerador 300W Chuveiro elétrico 3700W Lava-roupa 600W TOTAL 4860W Demanda noturna Lâmpadas 800W TV 100W Refrigerador 300W Chuveiro elétrico 3700W Ferro elétrico 1000W TOTAL 5900W Fatores de demanda Diurno Fd = 4860 / 7060 = 0,69 ou 69% Noturno Fd = 5900 / 7060 = 0,84 ou 84% Curva diária de demanda As diversas demandas de uma instalação variam conforme a utilização instantânea de energia elétrica, de onde se pode traçar uma curva diária de demanda Pinst = valor fixo Demanda = varia a cada instante Dmax= valor máximo de demanda - potência de alimentação, demanda total da instalação - será utilizado como base de cálculo para o dimensionamento da entrada de serviço da instalação. Os valores de demanda são influenciados por diversos fatores, dentre os quais a natureza da instalação (residencial, comercial, industrial, mista), o número de consumidores, a estação do ano, a região geográfica, a hora do dia, etc. OBS. A demanda deverá sempre ser expressa em termos de potência absorvida da rede (normalmente expressa em VA ou kVA). Deve-se estar sempre atento ao FATOR DE POTÊNCIA das cargas, observando a relação entre potência aparente (VA) e potência ativa (W). Assim: S = P / cos j S2 = P2 + Q2 S = potência aparente (VA) P = potência ativa (W) Q = potência reativa (VAR) cos j = fator de potência Em instalações de residências e apartamentos, a maioria das cargas (iluminação incandescente e aparelhos de aquecimento) são puramente resistivas. Nestes casos, podemos considerar W = VA, pois o fator de potência é igual à unidade. Critérios para a determinação do fator de demanda para residências individuais Provável demanda PD = g . P1 + P2 PD = provável demanda = potência de alimentação (em kW) g = fator de demanda (tabelado) P1 = soma das potências nominais de iluminação e TUGs (em kW) P2 = soma das TUEs (em kW) Exercício: Calcular a provável demanda de um apartamento com as seguintes cargas instaladas Iluminação = 2800W TUGs = 3700W TUEs = 16200W Solução: P1 = ILUM + TUG = 2800 + 3700 = 6500W g = 0.40 P2 = TUE = 16200W PD = 0.40 x 6.5 + 16,2 = 18.8kW Pinst = 2800 + 3700 + 16200 = 22700W DEMANDA TOTAL DE UM EDIFÍCIO DE USO COLETIVO Em edifícios coletivos o cálculo de demanda, que resulta no dimensionamento da Entrada de Serviço, transformador e proteção geral, deve obedecer critérios mais rigorosos do que em instalações residenciais unifamiliares, visto que as imprecisões entre demanda estimada e real se multiplicam no caso de edifícios de uso coletivo. O cálculo da demanda de um edifício de uso coletivo é um processo de aproximação e é, portanto, limitado visto que se baseia em probabilidades e estatísticas locais. É fundamental que os componentes da entrada de serviço estejam corretamente dimensionados para poder acomodar a Provável Demanda Máxima. Cálculo da Demanda Total de um Edifício Residencial de Uso Coletivo (CODI – Comitê de Distribuição de Energia Elétrica) critérios definidos pelas concessionárias locais e que muitas vezes diferem de uma para outra, conduzindo a resultados diferentes para uma mesma instalação as recomendações da RTD 027-CODI (recomendação técnica de distribuição) são aplicáveis a edifícios residenciais, contendo de 4 a 300 apartamentos, independente da área útil ou padrão. Demanda total do edifício : Dedif = 1,20 (Daptos + Dcondom) Demanda dos apartamentos: é função do número de apartamentos e de sua área Daptos = F1 x F2 F1 = fator de diversidade em função do número de apartamentos (tabelado); representa o fato de que as demandas máximas de cada unidade tomada individualmente ocorrem em instantes diferentes, a demanda máxima de um conjunto de consumidores é menor do que a soma das demandas máximas de cada consumidor F2 = Fator de demanda em função da área útil do apartamento (tabelado); desconsiderar áreas de garagens e outras áreas comuns dos edifícios, algumas vezes incluídas como pertencentes aos apartamentos Para apartamentos com área útil > 400m2 F2 = 0.034939 x A0,895075 sendo A área útil em m2 Demanda do condomínio: corresponde à soma de todas as cargas de iluminação, de tomadas e de motores instalados nas áreas do condomínio. Os seguintes critérios se aplicam: cargas de iluminação – 100% para os primeiros 10kW e 25% ao excedente cargas de tomadas – 20% da carga total motores - aplicam-se tabelas de demanda para motores mono e trifásicos Dcondom = I1 + 0.25 x I2 + 0.20 x T + M I1 = parcela da carga de iluminação do condomínio até 10kW I2 = parcela da carga de iluminação do condomínio acima de 10kW T = carga total de tomadas do condomínio M = demanda total de motores do condomínio (tabelas) Demanda Individual de Unidades Consumidoras Não Residenciais Apresentação de tabelas com os fatores de demanda específicos Em casos de edifícios que possuam unidades residenciais e comerciais o procedimento é o mesmo utilizado no caso de edifícios residenciais puros, acrescido da parcela referente à demanda das unidades comerciais. A demanda total do edifício pode ser determinada por: Dedif = 1.20 x (Daptos + Dcondom + Dun.comerc) Fatores de Diversidade em função do número de Apartamentos da Residenciais da Edificação Fonte: RTD-027 - Codi Demanda de Apartamentos Residenciais (kVA) em função da Área Útil Fonte: RTD-027 - Codi Demanda de Apartamentos Residenciais (kVA) em função da Área Útil Fonte: RTD-027 - Codi Fonte: RTD-027 - Codi Demanda de Apartamentos Residenciais (kVA) em função da Área Útil Demanda de Motores Trifásicos (kVA) em função da quant. de Motores instalados na Edificação de Apartamentos Residenciais Fonte: RTD-027 - Codi Demanda de Motores Monofásicos (kVA) em função da quant. de Motores instalados na Edificação de Apartamentos Residenciais Fonte: RTD-027 - Codi Tabela – Fatores de Demanda para Iluminação e Tomadas de Uso Geral de Unidades Consumidoras não Residenciais Tabela – Fatores de Demanda para Condicionadores de Ar Tipo Janela em Consumidoras não Residenciais Tabela – Fatores de Demanda para Eletrodomésticos e de Aquecimento em Unidades Consumidoras não Residenciais NOTA: No caso de Unidade Central de AR CONDICIONADO adotar o FD de 100% NOTAS: 1.- Diversificar a demanda por tipo de aparelho; 2.- Considerar kW= kVA (FP= 1,0) 1 Determinar a DEMANDA dos apartamentos de um edifício residencial que terá 40 apartamentos. Sendo 20 com área útil de 90 m² e 20 com área útil de 150 m². Área útil média = (90 x 20 + 150 x 20)/40 = 120 m² Demanda do Apartamento (Codi) = 2,54 kVA Fator de Diversidade (Codi) = 29,52 Demanda dos Apartamentos = Fd . Dapto = 29,54 x 2,54= 75,0 kVA 2 Para o edifício residencial, cujos dados se seguem, calcular: A Demanda de um apartamento tipo; A Demanda do Condomínio e A Demanda Total do edifício. DADOS: Área útil do apartamento tipo...................94 m² Área útil da administração.....................1842 m² Área útil do edifício.................................4660 m² Quantidade de apartamentos ....................30 Condomínio...................................................1 Cargas: 1- Apartamento tipo: Iluminação (Cos φ = 1) 1.200 W Tomadas de uso geral (Cos φ = 1) 6.600 VA Equipamentos - 2 chuveiros (Cos φ = 1) 5.500 W (cada) - 1 Torneira Elétrica (Cos φ = 1) 3.500 W - 2 Ar-condicionado 10.000 Btus 1.650 VA (cada) - 1 Máquina de lavar roupa (Cos φ = 0,85) 1.000 W 2- Condomínio Iluminação (Cosφ = 0,95) 12.000 W Tomadas de uso geral (Cosφ = 1) 5.000 W Equipamentos: - 2 chuveiros (Cosφ = 1 5.500 W (cada) Motores (Todos trifásicos) - 1 Portão automático de 2 CV - 2 Bombas Piscina, de 2 CV cada - 2 Bombas p/recalque de 5 CV cada, sendo uma reserva - 2 Bombas de água servida de 1 CV cada, sendo uma reserva - 1 Bomba p/ incêndio de 2 CV - 2 Elevadores 10 CV (cada) SOLUÇÃO: Demanda Individual do apartamento tipo PDapto. tipo = (g . P1) + P2 P1 = 1200 + 6600 = 7.800 = 7,8 kVA (g= 0,35, tabela) P2 = 2 x 5500 + 3500 + 2 x 1650 + 1000/0,85 = 18.975,5 VA P2 = 18,98 kVA PDapto. tipo = (0,35 x 7,8 + 18,98) = 21,7 kVA b- Demanda Diversificada dos apartamentos Daptos = Fd x Dapto(Codi) Fd = 23,48 (tabela) Dapto(Codi) = 2,04 kVA (tabela) Daptos = 23,48 x 2,04 = 47,9 kVA c- Demanda do CondomínioDcond.= I1 + 0,25I2 + 0,20 T+ M Iluminação I = I1 + I2 = 12.000 W (Cos φ = 0,95) → I1= 10/0,95 = 10,53 kVA → I2= 2/0,95 = 2,1 kVA Tomadas: T= 5 + 2 x 5,5 = 16 kVA Motores (Valores em kVA, conforme tabela) → 1 Motor portão (2 CV-Trif) 2,70 kVA → 2 Bombas Piscina 2 CV- (Trif.) 4,05 kVA → 2 Elevadores 10 CV – Cada (Trif,) 17,31kVA → 1 Bomba de Recalque 5 CV (Trif.) 6,02 kVA → 1 Bomba de Água Servida 1 CV (Trif.) 1,52 kVA → 1 Bomba Incêndio 2 CV (Trif.) 2,70 kVA TOTAL M 34,30 kVA Determinadas as devidas Cargas de Iluminação e Tomadas e a Demanda de Motores do CONDOMÍNIO, tem-se: Dcond.= I1 + 0,25I2 + 0,20 T+ M Dcond.= 10,53 + 0,25 x 2,1 + 0,20 x 16 + 34,3 Dcond.= 48,56 kVA d- Demanda Total do Edifício Dedif. = 1,20 (47,9 + 48,6) kVA Dedif. =115,8 kVA Considerando que o edifício do exemplo anterior possua uma ocupação mista (Residencial e comercial), desta forma além dos 30 aptos residenciais possua 8 lojas comerciais no térreo com área útil de 30 m² cada e cujas cargas da loja tipo sejam as abaixo listadas. Determine a DEMANDA do edifício. Cargas da LOJA TIPO: Iluminação (Cos φ = 1) 1.600 W Tomadas de uso geral (Cos φ = 1) 3.400 VA Tomadas de uso específico: Equipamentos 1 chuveiros de 4.500 W -2 Ar-condicionado 10.000 Btus /1.650 VA cada. SOLUÇÃO Demanda de cada loja PD = D1 + D2 + D3 D1: Demanda de Iluminação e TUGs D1= (1600 + 3400) .100%(Tab)= 5,0 kVA D2: Demanda de Condicionadores de Ar D2 = 2 x 1650 X 100%(Tab) = 3,3 kVA D3: Demanda de Chuveiro D3 = 1 x 4500 x 100%(Tab) = 4,5 kVA PD = 5,0 + 3,3 + 4,5 PD = 12,8 kVA 2. Demanda do conjunto de lojas (unids comerc.) PD = D1 + D2 + D3 D1: Demanda de Iluminação e TUGs das 8 lojas D1= 8 x (1600 + 3400).100%(Tab)= 40,0 kVA D2: Demanda de Condicionadores de Ar D2 = 16 x 1650 X 86%(Tab) = 22,7 kVA D3: Demanda do Chuveiro D3 = 8 x 4500 x 57%(Tab) = 20,5 kVA PD = 40,0 + 22,7 + 20,5 PD = 83,2 kVA Demanda do Total do edifício Dedif. = 1,20 x ( Daptos + Dcond. + Dun. comerc.) Dedif. = 1,20 x (47,9 + 48,6 + 83,2) Dedif. = 216,6 kVA A DEMANDA TOTAL É A BASE PARA O DIMENSINAMENTOS AFETOS À ENTRADA DE SERVIÇOS DE UMA INSTALAÇÃO: BARRAMENTOS DOS QUADROS CONDUTORES DO RAMAL DE LIGAÇÃO E DE ENTRADA PROTEÇÃO GERAL TIPO E PADRÃO DE ATENDIMENTO DIVISÃO DA INSTALAÇÃO EM SETORES / CENTRO DE CARGA RECOMENDAÇÕES DA NBR 5410/97 Os circuitos terminais devem ser individualizados pela função dos equipamentos de utilização, que alimentam. Em particular, devem ser previstos circuitos terminais distintos para iluminação e tomadas de corrente. Em unidades residenciais e acomodações de hotéis, motéis e similares, devem ser previstos circuitos independentes para cada equipamento com corrente nominal superior a 10 A. OUTRAS RECOMENDAÇÕES Aparelhos de ar condicionado devem ter circuitos individuais. Cada circuito deve ter seu próprio condutor neutro. As tomadas da copa-cozinha e área de serviço devem fazer parte de circuitos exclusivos. Sempre que possível, deve-se projetar circuitos independentes para os quartos, salas (dependências sociais), cozinhas e dependências de serviço. CENTRO DE CARGA É o ponto teórico em que, para efeito de distribuição elétrica, pode-se considerar concentrada toda a carga de uma determinada área. É o ponto que deveria se localizar o quadro de distribuição de modo a reduzir ao mínimo os custos de instalação e funcionamento. Existe um processo analítico para a sua determinação, em função da potência e das coordenadas dos diversos pontos alimentados a par-tir do quadro de distribuição considerado. Cada subsetor, cada setor, bem como a instalação como um todo possuem seus centros de carga e nesses pontos deveriam idealmente localizar-se os respectivos quadros de distribuição. Na prática, apenas em casos excepcionais, efetua-se a determinação exata dos centros de carga, recorrendo-se quase sempre a uma determinação aproximada, considerando as exigências e limitações de cada área. O processo para localização do centro de carga é definido pelo cálculo do baricentro dos pontos considerados como de carga puntiforme e correspondentes à potência demandada de cada subsetor (ou equipamento “mais pesado”), com suas respectivas distâncias em relação a origem de um sistema de coordenadas cartesianas. DIVISÃO DA INSTALAÇÃO EM CIRCUITOS Locação dos pontos: Após definir todos os pontos de utilização da energia elétrica da instalação, a sua locação em planta será feita utilizando a simbologia gráfica apropriada. Setores de uma instalação elétrica Circuito elétrico equipamentos e condutores ligados a um mesmo dispositivo de proteção Dispositivo de proteção (disjuntor termomagnético e fusível) dispositivo elétrico que atua automaticamente quando o circuito elétrico ao qual está conectado é submetido a condições anormais: alta temperatura, curto-circuito. Quadro de distribuição componente fundamental da instalação elétrica, pois recebe o RAMAL DE ALIMENTAÇÃO que vem do centro de medição, contém os DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO e distribui os CIRCUITOS TERMINAIS para as cargas. Circuitos terminais alimentam diretamente os equipamentos de utilização (lâmpadas, motores, aparelhos elétricos) e ou TUGs e TUEs -> os circuitos terminais partem dos quadros terminais ou dos quadros de distribuição (alimentadores). Circuitos alimentadores (circuito de distribuição principal, divisionário, circuito subalimentador) alimentam os quadros terminais e/ou de distribuição, partindo da rede pública, de um transformador ou de um gerador Os quadros terminais e de distribuição deverão ser localizados próximos ao CENTRO DE CARGA da instalação. O CENTRO DE CARGA é o ponto ou região onde se concentram as maiores potências (aspectos estéticos, facilidade de acesso, funcionalidade, visibilidade e segurança ambiente de serviço ou circulação) Em condomínios deverá haver tantos quadros terminais quantos forem os sistemas de utilidades do prédio (iluminação, elevadores, bombas, etc.) DIVISÃO DA INSTALAÇÃO EM CIRCUITOS TERMINAIS A instalação elétrica de uma residência deverá ser dividida em circuitos terminais Facilidade de operação e manutenção; redução da interferência entre pontos de utilização e limitação das consequências de uma falha Redução nas quedas de tensão e da corrente nominal -> dimensionamento de condutores e dispositivos de proteção de menor seção e capacidade nominal Facilidade de enfiação em obra e ligação dos fios aos terminais de equipamentos, interruptores, tomadas, etc.) Cada circuito terminal será ligado a um dispositivo de proteção (disjuntor termomagnético) Prever circuitos independentes para as tomadas de cozinhas, copas, áreas de serviço Concluída a divisão de cargas em circuitos terminais, identificar na planta, ao lado de cada ponto de luz ou tomada, o nº do circuito respectivo Tensão dos circuitos De acordo com o número de FASES e a tensão secundária de fornecimento, valem as seguintes recomendações para os circuitos terminais: Instalação monofásica: todos os circuitos terminais terão ligação FASE -NEUTRO, na tensão de fornecimento padronizada da concessionária local Instalação bi ou trifásica: circuitos de iluminação e TUGs no menor valor de tensão (ou seja, estes circuitos serão monofásicos: ligação FASE-NEUTRO) TUEs podem ser ligadas em FASE-FASE (circuitos bifásicos, normalmente utilizados para chuveiros, ar-condicionado, etc.) ou em FASE-NEUTRO (circuitos monofásicos) Componentes do quadro de distribuição de cargas Disjuntor geral, barramento de interligação de fases, disjuntores de circuitos terminais, barramento de neutro, barramento de proteção Tabela QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS, contendotoda a informação sobre a divisão dos circuitos terminais de uma instalação. RECOMENDAÇÕES PARA A REPRESENTAÇÃO DA TUBULAÇÃO E DA FIAÇÃO Uma vez concluída a locação dos pontos na planta baixa e identificados os circuitos terminais, o próximo passo consiste em interligar os mesmos, representando o sistema de tubulação e a fiação correspondente. Locar o Quadro de Distribuição (próximo ao centro de cargas, etc.) 2) A partir do Quadro de Distribuição iniciar o traçado dos eletrodutos, procurando os caminhos mais curtos e evitando o cruzamento de tubulações (levar em conta detalhes do projeto estrutural, hidrossanitário, etc.) 3) Interligar inicialmente os pontos de luz (tubulações embutidas no teto), percorrendo e interligando todos os recintos 4) Interligar os interruptores e tomadas aos pontos de luz de cada recinto (tubulações embutidas nas paredes) 5) Evitar que caixas embutidas no teto (octogonais 4”x4”x4”de fundo móvel, octogonais 3”x3”x2” fundo fixo) estejam interligadas a mais de 6 eletrodutos, e que as caixas retangulares 4”x4”x2” e 4”x2”x2” embutidas nas paredes se conectem com mais de 4 eletrodutos (ocupação, emendas) 6) Evitar que em cada trecho de eletroduto passe quantidade elevada de circuitos (limitar em max. 5), visando minimizar bitola de eletrodutos (consequências estruturais) e de fios e cabos (Fator de Correção de Agrupamento) -> principalmente na saída dos quadros, prever quantidade apropriada de saídas de eletrodutos em função do número de circuitos existentes no projeto 7) Avaliar a possibilidade de utilizar tubulação embutida no piso para o atendimento de circuitos de tomadas baixas e médias 8) Os diâmetros nominais das tubulações deverão ser indicados 9) Concluído o traçado de tubulações, passar à representação da fiação, indicando o circuito ao qual pertence cada condutor e as seções nominais dos condutores, em mm² DESENHO DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA DE UM EDIFÍCIO DIAGRAMAS E DETALHES PRUMADA ELÉTRICA DIAGRAMAS UNIFILARES DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA ELETRODUTOS Funções Proteção mecânica dos condutores Proteção dos condutores contra ataques químicos da atmosfera ou ambientes agressivos Proteção do meio contra os perigos de incêndio resultantes de eventuais superaquecimentos dos condutores ou arcos voltaicos Proporcionar aos condutores um envoltório metálico aterrado (no caso de eletrodutos metálicos) para evitar perigos de choque elétrico Tipos Não metálicos: PVC (rígido e flexível corrugado), plástico com fibra de vidro, polipropileno, polietileno, fibrocimento Metálicos: Aço carbono galvanizado ou esmaltado, alumínio e flexíveis de cobre espiralado Em instalações aparentes, o eletroduto de PVC rígido roscável é o mais utilizado, devendo as braçadeiras ser espaçadas conforme as distâncias mínimas estabelecidas pela NBR-5410/97 Prescrições Para Instalação Nos eletrodutos devem ser instalados condutores isolados, cabos unipolares ou multipolares, admitindo-se a utilização de condutor nu em eletroduto isolante exclusivo quando este condutor for de aterramento As dimensões internas dos eletrodutos devem permitir instalar e retirar facilmente os condutores ou cabos após a instalação dos eletrodutos e acessórios. A taxa máxima de ocupação em relação à área da seção transversal dos eletrodutos não deverá ser superior a: 53% no caso de um condutor ou cabo 31% no caso de dois condutores ou cabos 40% no caso de três ou mais condutores ou cabos · Não deve haver trechos contínuos (sem interposição de caixas ou equipamentos) retilíneos de tubulação maiores que 15m; em trechos com curvas essa distância deve ser reduzida a 3m para cada curva de 90º (em casos especiais, se não for possível obedecer a este critério, utilizar bitola imediatamente superior à que seria utilizada Entre 2 caixas, entre extremidades, entre extremidade e caixa, no máximo 3 curvas de 90o (ou seu equivalente até no máximo 270o); sob nenhuma hipótese prever curvas com deflexão superior a 90º As curvas feitas diretamente nos eletrodutos não devem reduzir efetivamente seu diâmetro interno Eletrodutos embutidos em concreto armado devem ser colocados de forma a evitar sua deformação durante a concretagem (redundâncias) Em juntas de dilatação, os eletrodutos rígidos devem ser seccionados, devendo ser mantidas as características necessárias à sua utilização; em eletrodutos metálicos a continuidade elétrica deve ser sempre mantida Caixas de Derivação Têm a função de abrigar equipamentos e/ou emendas de condutores, limitar o comprimento de trechos de tubulação, ou limitar o número de curvas entre os diversos trechos de uma tubulação DISJUNTORES Elemento de comando (acionamento manual) e proteção (desligamento automático) de um circuito Intercalado exclusivamente nos condutores FASE Pode ser mono, bi ou tripolar (para circuitos mono, bi ou trifásicos) Capacidades típicas: 10 A, 15 A, .... 150 A (~75kW @ 220V) Características Fusível x Disjuntor Fusível Operação simples e segura: elemento fusível Baixo custo Não permite efetuar manobras São unipolares -> podem causar danos a motores caso o circuito não possua proteção contra falta de fase Não permite rearme do circuito após sua atuação, devendo ser substituído É essencialmente uma proteção contra curto-circuito Não é recomendável para proteção de sobrecorrentes leves e moderadas Disjuntor Atua pela ação de disparadores: lâmina bimetálica e bobina Tipos mono e multipolar; os multipolares possibilitam proteção adequada, evitando a operação monofásica de motores trifásicos Maior margem de escolha; alguns permitem ajuste dos disparadores Podem ser religados após sua atuação, sem necessidade de substituição Podem ser utilizados como dispositivos de manobra Protegem contra subrecorrente e curto-circuito Tem custo mais elevado Circuitos de iluminação e TUGs: Icircuito < 70% da capacidade do disjuntor que protege o circuito Circuitos de TUEs: Icircuito < 80% da capacidade do disjuntor que protege o circuito IMPORTANTE: É fundamental verificar sempre se a capacidade do disjuntor é compatível com a capacidade da fiação do circuito protegido. EXEMPLO: Seja o circuito de iluminação e TUGs abaixo: 4 pontos de luz @ 100W.................................................400W 4 pontos de luz @ 60W...................................................240W 5 pontos de luz @ 40W...................................................200W 8 TUGs.............................................................................800W Potência instalada 1640W Icircuito = 1640 / 220 = 7,45 A Utilizando disjuntor de 10 A: 10 x 0,7 = 7 7 < 7,45 -> não satisfaz !!! Utilizando disjuntor de 15 A: 15 x 0,7 = 10,5 10,5 > 7,45 -> OK fio 1,5mm2 conduz 15 A? SIM Então disjuntor de 15 A é compatível com fio de 1,5 mm² EXERCÍCIOS: Em cada um dos casos a seguir, dimensionar o disjuntor e fio apropriados 1) Seja um circuito residencial composto por iluminação e tomadas simples com potência instalada de 1980W 2) Seja um circuito residencial composto por iluminação e tomadas simples com potência instalada de 1500W 3) Seja um circuito de alimentação de TUE = 1500W 4) Seja um circuito de alimentação de TUE = 3100W 5) Seja um circuito de alimentação de TUE = 7kW 6) Uma residência tem sua instalação elétrica dividida em 5 circuitos: Circuito A = iluminação e TUGs, total 1320W Circuito B = 7 TUGs de cozinha e lavanderia Circuito C = iluminação e TUGs, total 1760W Circuito D = chuveiro elétrico de 4400W Circuito E = ar-condicionado de 1540 W Determinar o quadro de distribuição com dimensionamento de disjuntores e fiação da instalação