Resumão Eletrotécnica

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Gustavo Meira - EQ ⋅ UEM Eletrotécnica
Eletrotécnica
Conceitos Básicos de Eletricidade
Conceitos Básicos
● Carga elétrica (Q) \ propriedade da matéria em que, de
forma macroscópica, surge em razão da diferença de
número de prótons e elétrons. A unidade de grandeza é o
Coulomb (C) e é quantizada (múltiplo inteiro da carga
elementar)
○ Carga elétrica elementar \ menor unidade de carga
que pode ser encontrada na natureza:
𝑒 = 1, 6 · 10−19𝐶
𝑄 = 𝑛 · 𝑒
○ Q \ Carga elétrica [positivo em falta de elétrons]
○ n \ Número de elétrons em falta ou excesso
○ e \ Carga elementar
● Tensão elétrica (U) \ é a diferença de potencial, a força
que impulsiona os elétrons e dá origem a corrente elétrica,
também chamada de diferença de potencial (d.d.p.). Sua
unidade é o Volts (V). É a "força" que faz os elétrons se
movimentarem de forma ordenada
𝑈 = 𝑑𝑊𝑑𝑄
● W \ energia [em Joules]
● Corrente elétrica (i) \ a intensidade de corrente elétrica (i)
é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga
elétrica em um determinado tempo. A unidade é Ampère
(A)
○ Corrente contínua \ intensidade e sentido da corrente
permanecem constantes
○ Corrente alternada \ o sentido e a intensidade variam
𝑖 = 𝑄| |∆𝑡 →
𝑑𝑄
𝑑𝑡
○ Δt \ intervalo de tempo
● Potência elétrica (P) \ é a medida da quantidade de
energia elétrica fornecida ou consumida por um circuito
elétrico
𝑃 = 𝑑𝑊𝑑𝑡 = 𝑖 · 𝑈
● Resistência elétrica (R) \ é a capacidade dos materiais
resistirem ao fluxo de corrente elétrica. Sua unidade no SI
é o ohm (Ω)
𝑈 = 𝑅 · 𝑖
𝑅 = ρ · 𝐿𝐴
Fator de Potência
Triângulo das Potências
Quando falamos do triângulo das potências e fator de
potência, estamos alinhados com as correntes alternadas.
Os tipos de potências são:
● Potência ativa \ é a potência útil (é o que faz o eixo do
motor funcionar) expressa em Watts (W)
● Potência reativa \ é a potência devido ao excesso de
indutores ou capacitores (não é de fato consumida pelos
equipamentos) expressa em Volt Ampere Reativo (VAr)
● potência aparente \ é a potência total, soma vetorial das
anteriores, expressa em Volt Ampere (VA)
Quanto mais próximo a
potência reativa for de 0, mais
próxima a potência ativa será
da potência aparente.
● fator de potência (F.P) \ é
o cosseno de . Representa uma porcentagem daφ
potência útil com a potência total, ou seja, é o rendimento
da potência útil
𝐹. 𝑃 = 𝑐𝑜𝑠(φ) = 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐴𝑡𝑖𝑣𝑎𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 =
Ú𝑡𝑖𝑙 [𝑊]
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 [𝑉𝐴]
Para projetos residenciais, a iluminação tem F.P = 1,0 e as
tomadas de uso geral têm F.P = 0,8
Sistema de Tarifação do Grupo B
● Grupo B \ unidades consumidoras atendidas abaixo de
2,3 kV (baixa tensão). O horário e o modo de uso da
energia não influenciam no valor da tarifa, possuindo um
único valor em kWh
○ Residências e comércios de pequeno e grande porte,
restaurantes, postos e pequenos supermercados
● Tarifa mínima \ só depende da tarifa da iluminação
pública e do tipo da instalação
○ Monofásico \ deve-se pagar no mínimo por 30 kWh
○ Bifásico \ deve-se pagar no mínimo por 50 kWh
○ Trifásico \ deve-se pagar no míonimo por 100 kWh
Sistema de Tarifação do Grupo A
● Grupo A \ unidades consumidoras atendidas acima de 2,3
kV (alta tensão). Necessita de um contador de demanda;
o valor do kWh é diferente dependendo do horário; há
multa para quem tem o F.P < 0,92
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○ Grandes supermercados, indústrias e fábricas
𝑀𝑢𝑙𝑡𝑎 = 𝐹𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 · 0,92𝐹.𝑃 − 1⎡⎣ ⎤⎦
● Demanda contratada \ refere-se a uma potência ativa a
qual a concessionária de energia irá disponibilizar para
unidade consumidora durante a vigência do contrato
● Horário de ponta \ compreendido entre 19 - 22 horas. Os
valores do kWh nos horários de ponta chegam a ser de
quatro a cinco vezes maior que os fora de ponta
Causas Gerais do F.P baixo
Dentre as vantagens de se ter um F.P alto podemos citar:
(para empresas) melhor aproveitamento da energia elétrica e
dos equipamentos; diminuem as oscilações de tensão;
aumentam a vida útil dos equipamentos e reduzem o efeito
Joule; (para a concessionária) aumentam a capacidade do
sistema de transmissão em conduzir energia ativa; aumentam
a capacidade de distribuição e diminui os custos de geração.
Dentre as causas de um F.P baixo podemos citar
transformadores operando em vazio ou subcarregados;
motores operando em regime baixo de carregamento; tensão
acima do normal; lâmpadas de mercúrio, sódio ou
fluorescentes; número elevado de motores de pequena
potência e, principalmente, excesso de indutores.
Quando a energia reativa for maior do que 10 - 20%, vale a
pena fazer um estudo financeiro para ver se compensa fazer a
correção do fator de potência.
Circuitos Elétricos & Lei de Ohm
As Leis de Ohm
● A primeira Lei de Ohm relaciona a tensão elétrica, a
corrente elétrica e a resistência elétrica
𝑈 = 𝑅 · 𝑖
A primeira Lei de Ohm
● Resistência elétrica (R) \ é a capacidade dos materiais
resistirem ao fluxo de corrente elétrica. Sua unidade no SI
é o ohm (Ω)
𝑅 = ρ · 𝐿𝐴
A segunda Lei de Ohm
○ ρ \ resistividade do material [Ω⋅m]
○ L \ comprimento [m]
○ A \ área da seção transversal [m2]
O resistor é o material usado para modelar o
comportamento da resistência de um material.
Condutividade Elétrica
● Condutividade elétrica (σ) \ propriedade intrínseca do
material, inverso da resistividade. Indica o quão bem um
material pode conduzir a corrente elétrica [(Ω⋅m)-1]
σ = 𝑅·𝐴𝐿
Circuitos Elétricos & Leis de Kirchoff
Um circuito elétrico é a interconexão de componentes
elétricos. Alguns conceitos básicos são:
● Ramo \ representa um elemento único, ou seja, qualquer
elemento de dois terminais (como uma fonte ou um
resistor). O número de ramos é o número de laços mais o
número de nós menos 1
● Nó \ ponto de conexão entre dois ou mais ramos
● Laço \ é o caminho fechado no circuito
● Primeira Lei de Kirchoff \ a soma das correntes que
entram em um nó é igual a soma das correntes que saem
desse nó
𝑛 = 1
𝑁
∑ 𝑖
𝑛
= 0
● Segunda Lei de Kirchoff \ a soma algébrica de todas as
tensões em torno de um caminho fechado (ou laço) é igual
a zero
Resistores em Série e em Paralelo
● Série \ dois ou mais elementos estão em série se estão
conectados sequencialmente, sendo percorridos pela
mesma corrente
𝑅
𝑇
=
𝑛 = 1
𝑁
∑ 𝑅
𝑛
● Paralelo \ dois ou mais elementos estão em paralelo se
estão conectados nos mesmos dois nós,
consequentemente possuindo a mesma tensão
1
𝑅
𝑒𝑞
=
𝑛 = 1
𝑁
∑ 1𝑅
𝑛
Geração, Transmissão e Distribuição de Energia
Geração
A geração é responsável pela transformação da energia
primária (águas de reservatório, gás, vapor, energia dos
ventos, energia solar) em energia elétrica. No Brasil há uma
predominância de geração hidráulica devido ao grande
potencial hidro-energético de nossos rios.
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Transmissão
A transmissão é responsável por efetuar o transporte da
energia gerada até os centros consumidores de carga.
Uma particularidade do sistema brasileiro é que os grandes
centros consumidores estão localizados longe dos grandes
potenciais energéticos. Isso acarreta que o Brasil possua uma
grande quantidade de linhas de transmissão com algumas
centenas de quilômetros. É um setor onde ainda há uma
grande predominância de empresas estatais/capital misto,
como Copel.
Após a energia elétrica sair dos geradores, ela vai para a
subestação elevadora, que eleva sua tensão para níveis
altíssimos. Após sofrer esse aumento na tensão, a energia é
conduzida até a subestação abaixadora pelas torres de
linhas. No Brasil, um sistema elétrico atua sob a forma
trifásica alternada com frequência de 60 ciclos / segundo.
A subestação abaixadora é responsável por abaixar a
tensão até um nível padronizado (11 kV, 13,8 kV, 15 kV e
34,5 kV) para ir para a linha de distribuição.
Distribuição
A distribuição é responsável por receber a energia das
empresas de transmissão e distribuí-las para os centros
consumidores residenciais e industriais.
Ao chegar ao poste, utiliza-seo transformador para abaixar
a tensão para 127V ou 220V até chegar nas residências,
representando a distribuição de baixa tensão.
O ramal de ligação representa o conjunto de condutores e
acessórios instalados pela distribuidora entre o poste e o
relógio medidor (padrão de entrada) da casa. Os circuitos
de distribuição são os condutores que saem do relógio
medidor e vão até o quadro de distribuição.
Previsão de Carga
Levantamento de Carga
O Levantamento das potências é o primeiro passo de um
projeto. Este é feito mediante a uma previsão das cargas
(potências) mínimas de iluminação e tomadas a serem
instaladas, possibilitando, assim, determinar a potência total
prevista para instalação elétrica residencial. É feito em função
da área ou do perímetro.
A NBR 5410 fornece o critério mínimo necessário,
estabelecendo três categorias de levantamento (iluminação,
TUGs e TUEs)
Iluminação
Para unidades consumidoras residenciais, a determinação
das cargas de iluminação pode ser feita a partir da NBR
5410, tópico 9.5.2.1.
● Quantidade mínima de pontos de luz \ ao menos um
ponto de luz no teto, comandado por um interruptor na
parede; arandelas no banheiro devem estar no mínimo há
60 cm do limite do boxe
● Potência mínima de iluminação
A ≤ 6 m2 A > 6 m2
Atribuir um
mínimo de
100 VA
Mínimo de 100 VA para os primeiros
6 m2, acrescido de 60 VA para cada
aumento de 4 m2 inteiros
Tomadas de Uso Geral - TUG
Pode ser utilizada para a ligação de mais de um tipo de
eletrodoméstico e cuja corrente elétrica de consumo igual ou
inferior a 10 A.
Banheiros Mínimo 1 TUG (d ≥ 1 m do boxe)
Cozinhas,
Lavanderia e
Áreas de
Serviço
1 TUG para cada 3,5 m ou fração de
perímetro (recomendado duas acima
da pia ou bancada)
Salas e
Dormitórios
1 TUG para cada 5 m ou fração de
perímetro
Varanda Mínimo 1 TUG
Outros
Cômodos
1 TUG se A < 6 m2
Se A > 6 m2, 1 TUG para cada 5 m ou
fração de perímetro
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Banheiros, Cozinhas, Copas,
Áreas de Serviço e Lavanderias
Demais
Cômodos
Até 3 tomadas \ Mínimo 600 VA
por ponto de tomada
Excedentes \ 100 VA
Mínimo de 100
VA por ponto
de tomada
Tomadas de Uso Específico - TUE
São aquelas destinadas para alimentação elétrica de
apenas um aparelho elétrico/eletrodoméstico com corrente
nominal superior a 10 A. Exemplos são: chuveiro;
ar-condicionado; torneiras elétricas; bomba de piscina;
aparelho de sauna; lavadora de roupas de grande potência,
entre outros.
A quantidade e localização deve ser determinada em
função das necessidades dos usuários do imóvel e de
acordo com o layout.
Cálculo de Demanda
Cálculo de Demanda & Tipo de Fornecimento
A demanda de energia é o valor de energia elétrica que a
unidade consumidora utilizará para realizar suas operações.
Entende-se como a quantidade de energia tem que ser
enviada para sua Unidade Consumidora para realizar todas
as operações.
Para calcular a demanda, precisamos transformar tudo do
levantamento de carga para Watts e depois para VA a partir
do fator de potência.
F.P (iluminação) = 1
F.P (TUGs) = 0,8
F.P (Circuito de Distribuição) = 0,95
F.P (TUEs) = 1 (verificar com o fabricante)
● Tipo de fornecimento \ o resultado da potência ativa
pode ser utilizada como indicativo para o tipo de
fornecimento de energia que a Unidade Consumidora
precisa ter
○ Monofásico \ (dois fios: fase e neutro) potência ativa <
12 kW
○ Bifásico \ (três fios: duas fase e um neutro) 12 kW <
potência ativa < 25 kW
○ Trifásico \ (quatro fios: três fase e um neutro) 25 kW <
potência ativa < 75 kW
Há dois cálculos para fator de demanda: o primeiro é de
Iluminação mais TUGs e o segundo é de TUEs (os fatores de
demanda são encontrados por meio de tabelas):
𝐷𝐸𝑀
𝐼𝐿𝑈𝑀&𝑇𝑈𝐺
= 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐼𝐿𝑈𝑀+𝑇𝑈𝐺
· 𝐹. 𝐷
𝐼𝐿𝑈𝑀&𝑇𝑈𝐺
𝐷𝐸𝑀
𝑇𝑈𝐸
= 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎
𝑇𝑈𝐸
· 𝐹. 𝐷
𝑇𝑈𝐸
𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 [𝑊] = 𝐷𝐸𝑀
𝐼𝐿𝑈𝑀&𝑇𝑈𝐺
+ 𝐷𝐸𝑀
𝑇𝑈𝐸
Para voltar esse valor para VA:
𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 [𝑉𝐴] = 𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 [𝑊]𝐹.𝑃
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑖çã𝑜
Na tabela de dimensionamento, olha-se a coluna de
Demanda Máxima (kVA) e escolhe o valor imediatamente
superior na coluna ao valor encontrado pela Demanda [VA]
em kVA. Esse valor deve ser informado para a distribuidora
verificar os cabeamentos e dispositivos de proteção.
Componentes e Simbologia
Condutores
A diferença entre fio e cabo é:
● Fio condutor \ é formado por apenas um fio; geralmente
sólido e maciço e usado diretamente para conduzir
corrente elétrica
● Cabo condutor \ é formado por vários fios condutores
entrelaçados, tornando-os flexíveis
○ Cabos de cobre \ muito maleáveis e com grande
condutividade; resistentes à corrosão
○ Cabos de alumínio \ é mais leve, muito usados em
cabos aéreos
Se forem da mesma bitola, têm a mesma capacidade de
condução de corrente.
● Condutor \ qualquer objeto capaz de transportar corrente
elétrica (energia), sendo que os fios e os cabos elétricos
são os tipos mais comuns de condutores
○ Fase \ condutor por onde os elétrons se movem até
alimentar o equipamento em questão, logo, o fio
carregado do circuito (normalmente é vermelho,
branco, preto ou amarelo)
○ Neutro \ elemento do circuito ou do sistema que
apresenta em regime permanente a corrente elétrica e
a diferença de potencial elétrico nulos indiferentes da
sua forma ou natureza (d.d.p = 0), porém pode ser um
condutor ativo (sempre azul)
○ Terra \ tem a finalidade de segurança, pois é ligado
nas hastes cravadas na terra com a função de proteger
os equipamentos ligados aos circuitos contra
sobrecargas elétricas e contra possíveis choques,
podendo ser utilizado um único terra por eletroduto
(sempre verde ou verde e amarelo)
○ Retorno \ condutor que sai do interruptor e vai para a
lâmpada. Ao acionar o interruptor, fecha-se o circuito e
o retorno é o responsável por dar continuação ao
condutor fase para acender a lâmpada (normalmente
preto, ou com as cores do fase)
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Eletrodutos
● Eletrodutos \ (conduítes) são tubos que ficam dentro das
paredes, lajes e pisos, e tem como principal função
proteger a fiação elétrica contra fatores externos que
podem danificar e expor a segurança de uma residência
○ Eletroduto corrugado flexível simples \ usado
quando precisa de bastante flexibilidade, como nas
fiações embutidas em paredes e em áreas internas
(amarelo)
○ Eletroduto corrugado flexível reforçado \ por ser
mais resistente, é recomendado para locais com alto
esforço mecânico durante a concretagem (laranja)
○ Eletroduto de PVC rígido \ usado principalmente para
aterramento ou incitações aparentes em locais onde
não receberá muita chuva ou sol
○ Eletroduto de aço galvanizado \ bem resistente à
corrosão, usado em sistemas fotovoltaicos
Eletroduto embutido na parede ou teto
Eletroduto embutido no piso
Eletroduto que sobe
Eletroduto que desce
Caixas de Passagem
● Caixas de passagem \ servem como passagem para os
fios e cabos elétricos ou, também, para ligar fios em
interruptores ou tomadas. Além disso, também organizam
a fiação para quando elas precisam mudar de
direcionamento. Derivam os cabos quando necessário
○ Caixas embutidas na parede \ afixadas em locais com
tomadas e interruptores
○ caixa embutida no teto \ passagem de fios de
iluminação (caixa octogonal)
○ Caixa derivação \ servem apenas para a passagem de
fios condutores
Riscos Elétricos
● Choque elétrico \ estímulo rápido e acidental do sistema
nervoso do corpo humano causado pela passagem da
corrente elétrica. Pode causar um susto, queimaduras,
parada cardíaca ou até mesmo a morte
○ Contato direto \ contato de pessoas ou animais com
partes vivas sob tensões
○ Contato indireto \ contato de pessoas ou animais com
uma massa que ficou sob tensão em condições de falta
(falha de isolamento)
● Proteção
○ Isolamento das partes vivas \ as partes vivas são
recobertas com uma proteção que só podem ser
removidas com sua destruição
○ Barreiras ou invólucros \ impedem o contato com as
parte vivas das instalações elétricas
○ Obstáculos e anteparos \ impedemo contato fortuitos
com as partes vivas, mas não contatos voluntários
○ Seccionamento automático da alimentação \ evita
que uma corrente se mantenha por tempo que possa
resultar em risco de efeito fisiológico perigoso para
pessoas (próximo tópico)
Disjuntores, DR's e DPS's
● Disjuntor \ dispositivo responsável por monitorar e
controlar a corrente elétrica que passa pelo circuito,
interrompendo o fluxo de energia sempre que identificar
um pico que ultrapasse o considerado adequado. Com
isso, protege a instalação elétrica de curto-circuito e
sobrecorrente. Acima de 16 A ele interrompe a corrente
○ Fase \ existe um disjuntor específico para cada
quantidade de fases (para monofásico tem-se o
disjuntor monopolar, para bifásico, bipolar e para
trifásico, tripolar)
○ Classe B \ ruptura 3 a 5 vezes maior que a nominal
(TUGs, LEDs e cargas resistivas no geral)
○ Classe C \ ruptura de 5 a 10 vezes maior que a
nominal (ares-condicionado, bombas de piscina,
iluminação fluorescente)
○ Classe D \ ruptura de 10 a 20 vezes maior que a
nominal (motores, transformadores e máquinas de
solda)
● DR's \ dispositivo de proteção contra correntes residuais
(correntes de fuga), logo, protege contra choques. Usado
em locais internos molhados, áreas externas e banheiros
ou chuveiros
○ IDR \ (interruptor diferencial residual) protege contra a
fuga de corrente
○ DDR \ (disjuntor diferencial residual) Disjuntor + IDR
● DPS's \ equipamentos desenvolvidos para detectar a
presença de sobre-tensões transitórias na rede e
drená-las para o sistema de aterramento antes que
atinjam os equipamentos eletroeletrônicos
○ Classe I \ capacidade suficiente para drenar correntes
parciais de um raio
○ Classe II \ capacidade para drenar correntes induzidas
que penetram nas edificações, ou seja, os efeitos
indiretos de uma descarga atmosférica
○ Classe III \ proteção fina de equipamentos
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Iluminações & Tomadas & Quadros
Ponto de luz incandescente no teto,
Indica o número de lâmpadas e a
potência em Watts
Interruptor de uma seção
Interruptor de duas seções
Tomada de luz na parede, baixo (30
cm do piso acabado)
● Quadro de distribuição \ recebe a energia elétrica e
distribui ela para os circuitos
Instalações Elétricas & Divisão de Circuitos
Diagramas Elétricos (Multifilar e Unifilar)
● Multifilar \ responsável por mostrar como fazer a ligação
exata do componente, mostrando o percurso dos cabos
nos respectivos pontos de conexão
● Unifilar \ desenho elétrico feito em cima da planta baixa,
informando os caminhos dos eletrodutos
● Derivação \ para unir um mesmo cabo a mais de um
componente, nós emendamos ele a outro cabo
● Interruptor paralelo \ (three way) são dois interruptores
para ligar a mesma lâmpada
● Interruptor intermediário \ serve para aumentar o
número de interruptores que ascendem a mesma lâmpada
Posicionamento dos Pontos de Potência
Os passos são:
1. Passar o desenho da residência para o AutoCAD
2. Localizar os pontos de tomada e iluminação
3. Colocar os pontos de iluminação (no mínimo um por
cômodo) com seu respectivo interruptor
4. Distribuição das TUEs
5. Distribuição das TUGs
6. Colocar o quadro de distribuição
Divisão de Circuitos
● Circuito \ todos os pontos de potência que estão
conectados a um mesmo disjuntor. Fazer essa divisão
fornece correntes menores, melhorando o preço e
facilitando a instalação e manutenção
Obs.: Para residências polifásicas deve-se dividir as
cargas de forma mais homogênea possível
(balanceamento de fase) e deve-se ser consideradas
necessidades futuras (espaços extra nos eletrodutos e
reservas para o quadro de distribuição)
● Métodos I do projetista
○ Separar os circuitos de iluminação e TUGs
○ Para circuitos de iluminação, agrupar os pontos de
iluminação em até, no máximo, 1200 VA para começar
um circuito
○ TUGs para cômodos molhados
○ Destinar, no mínimo, um circuito de TUGs exclusivo
para cada cômodo como cozinha, área de serviço,
lavanderia, etc. Se em algum deles o número de TUGs
for maior que 6, é interessante dividir em mais circuitos
○ Deixar um circuito exclusivo para TUGs no banheiro e,
para esse TUG, utilizar 20 A (secador de cabelo)
○ TUGs para cômodos secos
○ Agrupar pontos de TUGs em, no máximo, 12 tomadas
para compor um circuito
○ Compensa separar em menos tomadas caso facilite a
passagem de fiação
○ TUEs
○ Cada TUE deve ter um circuito exclusivo
● Método II do projetista
○ Para cômodos molhados & TUGs
○ Destinar, no mínimo, um circuito de TUGs para cada
cômodo como cozinha, área de serviço, lavanderia, etc.
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(caso o número de tomadas for superior a 6, dividir em
mais circuitos)
○ Deixar um circuito exclusivo para TUG no banheiro
com 20 A (secador de cabelo)
○ Para iluminação
○ Agrupar a iluminação dos cômodos molhados em até
1200 VA, se ultrapassar, fazer mais circuitos
○ TUEs
○ Cada TUE deve ter um circuito exclusivo
○ Para cômodos secos
○ Cada cômodo seco deve ter um único circuito exclusivo
de tomadas e iluminação juntos (até 1200 VA) e, caso
ultrapasse, criar mais de um circuito
Cálculo dos Condutores e Dispositivos de Proteção
Corrente de projeto (IB)
A tabela construída até então leva em conta somente a
corrente calculada (Ic). Para condutores e dispositivos de
proteção precisamos da Corrente de Projeto (IB):
𝐼𝐵 = 𝐼𝑐𝐹𝐶𝐴 × 𝐹𝐶𝑇 '
● FCA \ Fator de Correção por Agrupamento (tabelado)
○ Decorre do maior número de circuitos agrupados em
um mesmo eletroduto, tal que os cabos se aquecem e
perdem a corrente. Necessita-se, portanto, cabos ou
fios de maiores bitolas, para diminuir o aquecimento
● FCT' \ Fator de Correção pela Temperatura (tabelado)
○ Quanto maior a temperatura, maior a resistência do
cabo, o que dificulta a passagem de corrente e exige
uma corrente maior); isso somente para temperatura
ambiente média maior que 30 ºC em condutores não
enterrados e 20 ºC para enterrados
Dimensionamento dos Condutores
● Fase
Para o dimensionamento da bitola do condutor fase,
utiliza-se a Tabela 36 da NBR 5410 (abaixo). A primeira
coluna indica o valor da seção nominal da bitola da fase, as
outras indicam o valor da corrente.
Para residencial, normalmente utiliza-se a coluna 6 para
corrente (referência B1 a 2 condutores carregados). O valor
respectivo da coluna 1 deve corresponder ao valor
imediatamente superior à corrente encontrada.
A tabela 47 indica a seção mínima para o tamanho das
bitolas de iluminação (mínimo 1,5 mm2) e tomadas (mínimo
2,5 mm2).
● Neutro
Para o dimensionamento do condutor neutro, usamos como
referência a bitola do condutor fase como expresso na tabela
48 da NBR 5410 (abaixo).
● Terra
Para o dimensionamento do condutor neutro, usamos como
referência a bitola do condutor fase como expresso na tabela
58 da NBR 5410 (abaixo).
Dimensionamento dos Disjuntores
Para dimensionar os disjuntores basta escolher o disjuntor
com a corrente nominal imediatamente superior à
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corrente de projeto (IB) para cada circuito. Se o circuito for
monofásico deve se utilizar disjuntores monopolares, se o
circuito for bifásico deve se utilizar disjuntores bipolares e se
o circuito for trifásico deve se utilizar disjuntores tripolares.
𝐼𝐵 ≤ 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝐷𝑖𝑠𝑗. ≤ 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑜 𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜
Disjuntores mais comuns de serem encontrados:
○ Monopolares \ 10, 15, 16, 20, 30, 32, 40, 50, 63, 70 A;
○ Bipolares \ 10,15, 16, 20, 30, 32, 40, 50, 63, 70, 90, 100
A;
○ Tripolares \ 10, 20, 30, 32, 40, 50, 63, 70, 80, 90, 100 A;
Dimensionamento dos Eletrodutos
No dimensionamento de um eletroduto, é necessário deixar
um espaço vazio dentro do eletroduto. Os espaços máximos
ocupados por cada um são::
○ 1 condutor \ 53% ocupado
○ 2 condutores \ 31% ocupado
○ 3 ou mais \ 40% ocupado
Basta cruzar as informações para obter o tamanho da seção
nominal.
Teoria para Unifilar
Unifilar
● Unifilar \ representa os fios que passam dentro de cada
eletroduto atravésde uma simbologia própria (não
recomendado mais de 6 circuitos por eletroduto)
Não deve-se cruzar eletrodutos no projeto, se possível, e,
quando precisar, utilizar uma caixa octogonal. Além disso,
evite passar eletrodutos em pilares. Deve-se focar em passar
eletrodutos no teto ou parede.
Sempre começamos a passar no local mais alto e depois
descemos. Por exemplo, para iluminação, saímos do quadro
geral e o primeiro alvo são as caixas octogonais, após isso
iremos para os interruptores.
Para as tomadas, pode-se passar antes pelas caixas
octogonais e depois descer para as tomadas, ou enviar direto
para elas.
Circuitos de Distribuição
É preciso saber dimensionar e projetar os circuitos de
distribuição do relógio medidor até os circuitos terminais.
Para a Copel, o dimensionamento é feito a partir da demanda
em kVa.
Desenho do Quadro de Distribuição
Em uma residência Bifásica, temos duas fases que chegam
do padrão de entrada, estas fases são ramificadas para os
circuitos.
 Porém esta ramificação deve ser feita de modo que a Fase
R e Fase S não tenham muita diferença de potência entre si.
 Em um projeto elétrico deve ser feito de tal forma que a
soma das potências em na fase R deve ser igual ou o mais
próximo possível da outra fase
Luminotécnica & TUG's Industriais
Introdução à Luminotécnica & Fluxo Luminoso Total
Quando falamos de unidades consumidoras comerciais e
industriais, o levantamento de carga de iluminação e
posicionamento das lâmpadas (projeto luminotécnico) deve
estar nos critérios da antiga NBR 5413, que agora está
contida ABNT NBR ISO/CIE 8995-1.
● Fluxo luminoso (lm) \ potência luminosa total emitida por
uma fonte luminosa em todas as direções sob forma de
luz
○ Unidade \ lúmen (lm)
○ Representação \ símbolo Ø
● Iluminância (lux) \ quantidade de luz (ou fluxo luminoso)
que atinge uma superfície (ou unidade de área)
○ Unidade \ (lm / m2)
○ Representação \ símbolo 𝐸
● Temperatura da cor da lâmpada
○ 2.800 a 4.000 K \ cores quentes; tonalidade
branco-amarelada; causam sensação de aconchego
○ mais de 5.000 K \ cores frias, tonalidade
branco-azulada; sensação de estímulo
● Índice de reprodução de cores (IRC) \ é a capacidade que
a fonte luminosa apresenta de reproduzir com fidelidade
as cores dos objetos iluminados por ela (varia de 0 -
100%)
● Eficiência luminosa \ indica o quão eficiente uma fonte
luminosa converte luz a energia que recebe
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐿𝑢𝑚𝑖𝑛𝑜𝑠𝑎 𝑙𝑚𝑊( ) = 𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝐿𝑢𝑚𝑖𝑛𝑜𝑠𝑜 (𝑙𝑚)𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 (𝑊) = Ø𝑃
Para descobrir a quantidade de luz necessária para que o
ambiente atinja a iluminância desejada, precisamos descobrir
o fluxo luminoso total (ØT):
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Ø
𝑇
=
𝐸
𝑚
· 𝐴
𝑑 · µ
○ Em \ iluminância em lux do ambiente (obtido na ABNT)
○ A \ área do local
○ µ \ coeficiente de utilização do ambiente (depende das
cores do ambiente, altura do plano de trabalho e
luminária)
○ d \ coeficiente de depreciação da luminária
𝑘 = 𝐶 · 𝐿ℎ
𝑚
· (𝐶 + 𝐿)
○ C \ comprimento do local
○ L \ largura do local
○ hm \ diferença de altura da luminária e do plano de
trabalho
Fazendo um jogo cruzado (arredondando k para baixo), é
possível descobrir o valor de µ.
𝑁º 𝑑𝑒 𝐿â𝑚𝑝𝑎𝑑𝑎𝑠 =
Ø
𝑇
Ø
𝐿â𝑚𝑝𝑎𝑑𝑎
Isso, arredondando para cima, irá fornecer o número
mínimo de lâmpadas para o ambiente.
Posicionamento Luminotécnico
Para sabermos o número de lâmpadas no eixo x e y
utilizaremos (pode aumentar o número de lâmpadas):
𝑁𝐿𝐶 · 𝑁𝐿𝐿 = 𝑁º
𝐿â𝑚𝑝𝑎𝑑𝑎𝑠
𝑁𝐿𝐶
𝑁𝐿𝐿 =
𝐶
𝐿
● NLC \ número de lâmpadas no eixo do comprimento (y)
● NLL \ número de lâmpadas no eixo da largura (x)
TUG's Industriais
Assim como na luminotécnica, é necessário fazer o
levantamento para cada um dos ambientes.
● Dependências com A ≤ 37 m2
○ Mínimo 1 tomada para cada 3 m ou fração de
perímetro ou
○ Mínimo 1 tomada para cada 4 m2 ou fração de área
● Dependência com A > 37 m2
○ Mínimo 8 tomadas para os primeiros 37 m2
○ 3 tomadas para cada 37 m2 ou fração adicional
Aterramento & Transformadores
Introdução & Tipos de Aterramento
● Equipotencialização \ consiste na interligação de
elementos especificados, visando obter a
equuipotencialidade necessária para os fins desejados
● Massa \ elemento / dispositivo elétrico
● Terrômetro \ aparelho usado para medir a resistência do
aterramento
● Aterramento \ colocar instalações e equipamentos no
mesmo potencial de modo que a diferença de potencial
entre a terra e o equipamento seja praticamente zero.
Os tipos de aterramento são:
○ Aterramento para proteção
○ Aterramento funcional
● Aterramento TT \ aterramento exclusivo para o neutro no
padrão de entrada e outro para as demais cargas do
quadro de distribuição
● Aterramento TN \ o neutro do padrão de entrada é ligado
diretamente ao aterramento junto com o resto das massas
(cargas)
● Aterramento IT \ o aterramento no padrão de entrada não
é feito diretamente com a terra, mas sim ligada a uma
impedância alta antes
A distância entre as hastes de aterramento (na prática) deve
ser de, no mínimo, a mesma altura da haste.
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Gustavo Meira - EQ ⋅ UEM Eletrotécnica
Transformadores
● Transformadores \ dispositivos encarregados de abaixar
ou aumentar a tensão e/ou corrente elétrica
● Transformadores de corrente \ (TC) tem por finalidade
detectar ou medir a corrente elétrica que circula em um
cabo ou barra de alimentação e transformá-los em outra
corrente de menor valor
● Transformadores de potência \ (TP) muda os valores de
tensão que entram na bobina primária
● Transformadores de distribuição \ (corrugado) usados
para distribuir energia até os consumidores
○ Transformadores a óleo \ abaixar ou elevar a tensão nas
bobinas secundárias
○ Transformadores a seca \ mesma função que os a óleo
mas usados em ambientes que exigem segurança na
instalação
○ Transformadores pedestal \ ideal para ambientes com
muita circulação de pessoas já que possui um invólucro de
proteção
Cargas Industriais
Motores Elétricos
A potência dos motores pode vir em HP (Horse-Power) ou
em CV (Cavalo-Vapor):
1 CV = 735,5 W
1 HP = 745,7 W
● Rotor \ é o componente que gira em uma máquina elétrica
● Estator \ parte fixa de uma máquina elétrica
(normalmente tem a função de conduzir o fluxo elétrico)
● Terminais \ é onde se faz a ligação do motor
Motores Monofásicos
● Motores monofásicos \ são motores alimentados por
somente 1 fase, possuindo potência menores,
consequentemente
○ Motor universal \ pode ser ligado em corrente
contínua ou alternada; potência baixa; alvo conjugado
de partida; velocidade varia de acordo com a tensão
○ Motor de indução \ só funcionam com corrente
alternada; funciona com o princípio de indução
eletromagnética; se o rotor estiver parado, não é
possível colocá-lo em movimento com o campo
magnético, mas é possível mantê-lo rodando caso já
esteja em movimento
𝐼𝑛 = 𝑃𝑜𝑡[𝐶𝑉] · 735,5𝑉 · 𝑛 · 𝐹𝑃
○ In \ corrente nominal
○ Pot [CV]⋅735,5 \ transformação da potência de CV para
W
○ n \ rendimento
Motores Trifásicos
Para fazer a ligação de um motor trifásico de três terminais
basta ligar uma fase em cada terminal. A alteração do
sentido ocorrerá trocando a ordem entre as duas fases.
● Motores trifásicos \ motores alimentados por 3 fases,
indo desde baixas até altas potências
○ Motores síncronos \ motores de velocidade constante
e proporcional com a frequência da rede
○ Motores assíncronos \ (indução trifásico) são os mais
usados na indústria; existem os motores de 6 terminais
com ligação estrela / triângulo e os de 6 terminais de
Dahlander
● Fechamento em estrela (Y)
● Fechamento em triângulo (Δ)
● Corrente nominal
𝐼𝑛 = 𝑃𝑜𝑡[𝐶𝑉] · 735,5
3 · 𝑉 · 𝑛 · 𝐹𝑃
● Corrente de partida \ pode chegar até 10 vezes o valor
da corrente nominal
𝐼𝑝
𝐼𝑛 = 10
Comandos Elétricos & Diagramas
Comandos Elétricos
Comandos Elétricos são responsáveis pelo funcionamento
das máquinas elétricas industriais. Se dividem em dois tipos:
● Circuito de força \ relacionado com a alimentação; 3 fases
+ terra
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● Circuito de comando \ relacionado com a lógica de
funcionamento; 220 V (2 fases)
Dispositivos de proteção:
● Fusíveis \ protegem o circuito de sobrecargas (não são
mais utilizados por não serem reaproveitados)
● Disjuntores \ monitoram e controlam a corrente elétrica,
interrompendo o fluxo sempre que considerar adequado
● Relé térmico \ identifica quando o motor está quente e
desarma o circuito, protegendo-o de sobrecorrente
Dispositivos de controle:
● Botões e botoeiras \ servem para ligar ou desligar um
circuito
● Chave seletora \ também servem para desligar um
circuito (normalmente três opções: ligar, desligar e
manutenção)
● Contatores \ permitem o acionamento de cargas que
exigem correntes maiores; permitem o acionamento de
um circuito a distância
○ Bobinas \ responsáveis por acionar o contator
○ Contatos de força \ se a bobina estiver desenergizado
os contatos de força estarão abertos, impedindo a
passagem de corrente para os terminais de baixo
○ Contatos auxiliares
● Sinalizadores \ podem ser tanto sonoros quanto
luminosos (sirene, cigarra, lâmpadas…)
● Relé temporizador \ dispositivos que permitem
determinar tempos através de ajustes
● Minuteria \ serve para temporizar o acionamento de
lâmpadas e outras cargas
Dimensionamento com Queda de Tensão
Dimensionamento por Queda de Tensão
Quando a distância percorrida por uma corrente for grande,
haverá uma queda de tensão. Essa queda implica em mau
funcionamento de equipamentos, especialmente se o
condutor percorrer mais de 30 metros.
Pela NBR 5410, os limites para queda de tensão são:
3~4% para instalações de baixa tensão até circuitos terminais
(quadro geral até a carga), 5% o ramal de ligação e 7% por
gerador e transformador próprio.
Vamos fixar a queda máxima de tensão em 3%.
𝑆 =
ρ · 𝐿 · 𝐼
𝐵
 · 2
𝑉% · 𝑉
○ S \ seção nominal (bitola) dos condutores em mm2
○ ρ \ resistividade do material (cobre = 0,0172)
○ L \ comprimento do cabo
○ IB \ corrente de projeto
○ V% \ queda de tensão máxima admissível (0,03 → 3%)
○ V \ Tensão do circuito (127 V para monofásico e 220 V
para bifásico)
Para trifásico:
𝑆 =
ρ · 𝐿 · 𝐼
𝐵
 · 3
𝑉% · 𝑉
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