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1 MEC MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO MÉDIA E TECNOLÓGICA IFES - CAMPUS SERRA COORDENADORIA DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL COORDENADORIA DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO PROJETOS E INSTALAÇÕES ELÉTRICAS SEBASTIÃO ALVES CARNEIRO Serra – ES 2015/1 2 VERSO 3 SUMÁRIO CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO A INSTALAÇÕES ELÉTRICAS. ................................................................................................................ 4 I.1 SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ............................................................................................................. 4 I.1.1 VISÃO GERAL ................................................................................................................................................... 4 FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA E DIMENSIONAMENTO ........................................................................................... 12 LIGAÇÃO DE MEDIDORES E DISJUNTORES..................................................................................................... 14 CONDIÇÕES GERAIS DE FORNECIMENTO ...................................................................................................... 14 CÁLCULO DA CARGA INSTALADA ( KW) ......................................................................................................... 18 CAPÍTULO II -INSTALAÇÕES PARA ILUMINAÇÃO E APARELHOS DOMÉSTICOS............................................................................... 20 II.1 SIMBOLOGIA .................................................................................................................................................... 20 II.2- ESQUEMAS FUNDAMENTAIS DE LIGAÇÃO ............................................................................................................... 22 II.2.1 DIAGRAMA MULTIFILAR ....................................................................................................................... 23 II.2.2 DIAGRAMA UNIFILAR ........................................................................................................................... 23 II.2.3 COMANDO DE 1 LÂMPADA - INTERRUPTOR SIMPLES .......................................................................... 25 REPRESENTAÇÃO DA LIGAÇÃO ...................................................................................................................... 25 REPRESENTAÇÃO EM UMA PLANTA BAIXA ................................................................................................... 27 LÂMPADA FLUORESCENTE TUBULAR ............................................................................................................ 28 II.2.4 COMANDO DE DUAS LÂMPADAS POR UM INTERRUPTOR DE DUAS TECLAS ....................................... 29 II.2.5 COMANDO DE TRÊS LÂMPADAS POR UM INTERRUPTOR DE TRÊS TECLAS .......................................... 30 II.2.6 INSTALAÇÃO EM 220V – FASE E FASE................................................................................................... 32 II.3 TOMADAS ........................................................................................................................................................ 34 II.3.1 CIRCUITO COM UMA TOMADA ............................................................................................................ 36 II.3.2 TOMADA E INTERRUPTOR NA MESMA CAIXA DE PASSAGEM .............................................................. 36 II.4 LOCALIZAR O PONTO DE ILUMINAÇÃO – 1 LÂMPADA ............................................................................ 38 II.5 LOCALIZAR O PONTO DE ILUMINAÇÃO – 2 LÂMPADAS .......................................................................... 38 II.6 LOCALIZAR O PONTO DE ILUMINAÇÃO – 3 OU MAIS LÂMPADAS ........................................................... 39 II.7 INTERRUPTORES PARALELOS (THREE-WAY) ............................................................................................................. 43 II.7.1 INTERRUPTORES (THREE WAY) PARALELOS BIPOLARES ....................................................................... 46 II.8 INTERRUPTOR INTERMEDIÁRIO (FOUR-WAY) ........................................................................................................... 47 S LEITURA COMPLEMENTAR.......................................................................................................................................................... 52 S.1 EMENDAS EM CABOS .......................................................................................................................................... 52 S.2 INSTALAÇÃO E SIMBOLOGIA DE CIGARRAS OU CAMPAINHAS ......................................................................................... 53 S.2.1 CAMPAINHA SIMPLES ........................................................................................................................... 53 S.2.2 CAMPAINHA CONJUGADAS COM LÂMPADAS ...................................................................................... 54 S.3 INSTALAÇÃO E SIMBOLOGIA DE RELÉFOTOELÉTRICO .................................................................................................... 54 S.4 LÂMPADA VAPOR DE MERCÚRIO COM REATOR........................................................................................................... 55 4 CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO A INSTALAÇÕES ELÉTRICAS. Para urn melhor entendimento da instalação residencial é necessario visualizar a situacão dentro de um sistema elétrico, desde a sua geracao até a residência de um consumidor, em baixa tensão. O sistema eletrico e o conjunto de circuitos interligados com a finalidade de levar a energia eletrica gerada por um sistema, até os pontos em que essa energia pode ser utilizada. Com base na lei da fisica de que "nada se cria, nada se perde, tudo se transforma", a energia elétrica tem sua geração proveniente de outros tipos de energia. A irradiante solar que atinge nosso planeta, a energia potencial do armazenamento das águas, a energia eólica, a energia do movimento das marés oceanicas, a energia geotérmica, sao consideradas de rcprodução ilimitadas, e denominadas fontes de energias contínuas. Neste curso será analisado apenas a geração de energia hidrelétrica. I.1 SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA I.1.1 VISÃO GERAL 5 I.1.2 Usinas geradoras de energia No Brasil, a riqueza em potenciais hidricos, fez com que, praticamente, todos os grandes sistemas de producao de energia eletrica em operacao sejam constituidos de centrais hidroeletricas. 6 A figura a seguir mostra as transformacões de energia do aproveitamento hidroelétrico, onde a energia elétrica é o elo de ligacao entre formas distintas de energia. O movimento do eixo do gerador é obtido com a queda de água. Graças a vasão a água que cai pela tubulação choca-se com as pás da turbina e faz com que gire o circuito eletromagnético fixado ao eixo do gerador. I.1.3 Substação elevadora Uma subestação elevadora é quando se eleva uma tensão para ser "transportada" para outra localidade em distância considerável, para que se utilize cabos elétricos de menores secções (diâmetros). Normalmente estas subestações estão localizadas nas usinas hidrelétricas, que convertem a tensão gerada para tensões na grandeza de 138 kV, 230 kV, e tensõesmaiores. 7 Relação de tensão e espiras: Vp/Vs = Np/Ns I.1.4 Linhas de transmissão Uma das vantagens da energia elétrica e a facilidade que pode ser transferida do local de geração para os pontos de consumo. A transmissão da eletricidade é feita através dos condutores elétricos. Esses condutores são dimensionados em função da corrente que passa por eles. Quanta maior a bitola dos condutores (seção transversal) maior a sua capacidade de condução de corrente. Para uma mesma potencia de fornecimento (P = v. i) quanto maior a tensão menor a corrente no circuito, isso e particularmente é interessante na transmissão da energia elétrica, pois condutores de menores bitolas podem ser utilizados, 8 logicamenle, diminuindo seu peso o que traz estruturas de suportes (torres de transmissão) mais simples e de menor custo, além de ocorrer menores quedas de tensão (V = Ri), ou perda de potencia através do efeito Joule (P = Ri2). 9 I.1.5 Substação abaixadora Uma subestação rebaixadora, é ao contrário da subestação elevadora , pois recebera a tensão de 138kV, 230 kV... e abaixa para tensão de distribuição em uma cidade, por exemplo, que é de 13,8 kV (nos postes da cidade). 10 1)linha de distribuição, transformador abaixador para 220/127 V e rede da concessionária de baixa tensão. Já nos postes, os transformadores existentes abaixam para as tensões de por exemplo 13,8 kV para 220 V (fase-fase) e 127 V (fase-neutro), que são as tensões que utilizam nas residências. 11 Relação de tensão fase-fase e fase-neutro: tensão fase-fase = 1,73 x ( tensão fase-neutro) Os transformadores de distribuição são abaixadores para as tensões de secundário: 220/127 V. Exercícios Marque a opção correta: Descreva o Sistema de Geração de Energia Elétrica ( x ) Usina geradora de energia, substação elevadora, linhas de transmissão, substação abaixadora, linha de distribuição, transformador abaixador para 220/127 V e rede da concessionária de baixa tensão. ( ) Usina geradora de energia, substação elevadora, linhas de transmissão, substação abaixadora, transformador abaixador para 220/127 V, linha de distribuição e rede da concessionária de baixa tensão. ( ) Substação elevadora, linhas de transmissão, substação abaixadora, linha de distribuição, transformador abaixador para 220/127 V , rede da concessionária de baixa tensão e Usina geradora de energia ( ) Usina geradora de energia, substação elevadora, substação abaixadora, linhas de transmissão, linha de distribuição, transformador abaixador para 220/127 V e rede da concessionária de baixa tensão. ( ) Nenhuma das opções anteriores. 12 Pesquise os tipos de Usinas geradoras de energia no Brasil Pesquise os níveis de tensão nas usinas geradoras, nas substações elevadoras, nas linhas de transmissão e nas substações abaixadoras. FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA E DIMENSIONAMENTO 13 Exemplos de Concessionárias: – EDP Escelsa (Espírito Santo): • Só não opera em Colatina-ES, aonde atua a Empresa Luz e Força Santa Maria S.A – Cemig (Minas Gerais): • ND-5.1 – Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária – Rede de Distribuição Aérea - Edificações Individuais (11/1998); – Light (Rio de Janeiro): 14 LIGAÇÃO DE MEDIDORES E DISJUNTORES CONDIÇÕES GERAIS DE FORNECIMENTO 15 • Tensões e Sistemas de Fornecimento (60Hz) – Sistema Trifásico com Neutro aterrado: 220/127 [V]; – Sistema Monofásico com Neutro aterrado: 254/127 [V]. • Excepcionalmente nas localidades de Alegre, Rive, Guaçui e Celina, quando as condições técnicas permitirem, a tensão de atendimento poderá ser: – Sistema Trifásico com Neutro aterrado: 380/220 [V]; – Sistema Monofásico com Neutro aterrado: 220 [V]. • Categorias de Atendimento – São quatro os tipos de categorias de atendimento: • Categoria “U” : dois fios - uma fase e neutro (monofásico); • Categoria “D” : três fios - duas fases e neutro (bifásico); • Categoria “T”: quatro fios - três fases e neutro (trifásico); • Categoria “UR”: três fios - duas fases e neutro (monofásico-rural). • Categoria “U” (Monofásico) – Dois Fios (FN) - Aplicado às instalações com carga instalada até 09 kW. – Não é permitida nesta categoria, a instalação de aparelhos de raios-X ou máquinas de solda a transformador com potência superior a 2 kVA. • Categoria “D” (Bifásico) - Três Fios (FFN) – Aplicado às instalações com carga instalada acima de 09kW até 15kW. – Não é permitida nesta categoria, a instalação de máquina de solda a transformador na tensão de 220 V superior a 10 kVA e aparelho de raios-X com tensão de 220 V e potência superior a 1500 W. • Categoria “T” (Trifásico) - Quatro Fios (FFFN) – Aplicado às instalações com carga instalada acima de 15 kW até 75 kW. 16 • Categoria “UR” (Monofásico) - Três Fios (FFN) – Aplicado às instalações consumidoras situadas em áreas rurais, atendidas por redes de distribuição monofásicas rurais de média tensão com carga instalada de até 37,5 kW através de transformador monofásico exclusivo da concessionária nas tensões 127/254V – Não é permitida nesta categoria cos aparelhos vetados aos fornecimentos tipo U, se alimentados em 127V e motores monofásicos com potência nominal superior a 05 cv alimentado em 254V. Dimensionamento das Categorias U, D, T e UR 17 18 • Para Categoria “UR” consultar Anexo E da norma CÁLCULO DA CARGA INSTALADA ( KW) O cálculo da carga instalada é fundamental para o dimensionamento do padrão de entrada do consumidor. • Carga Instalada é o somatório das potências em kW das seguintes cargas elétricas: a) Iluminação • Potência dos pontos de luz no teto no projeto elétrico. • Adotar fp unitário. b) Tomadas • Utilizar o número de tomadas em função da área construída, segundo tabela da EDP ESCELSA, limitado até 250 m2. • Acima de 250 m2, adotar 100W por tomada e utilizar o número de tomadas na instalação. – Aparelhos Eletrodomésticos- Eletroeletrônicos • A norma EDP Escelsa a seguir determina a potência mínima dos equipamentos. 19 Exemplo 5.1) Definir o padrão de entrada de uma residência com 150 m 2 localizada na Grande Vitória, com as seguintes cargas elétricas instaladas: • Iluminação: 900 VA • Chuveiro: 5400W • Forno Microondas: 1500W • Ferro elétrico: 1000W • Motor do portão eletrônico: 1/2 CV, 220V • Ar condicionado 10000 btu/h: 2 x 1720 W Obs.: O padrão de entrada será instalado em muro do outro lado da rua da rede de distribuição. 20 CAPÍTULO II -INSTALAÇÕES PARA ILUMINAÇÃO E APARELHOS DOMÉSTICOS Para elaboração de projetos de instalações elétricas são utilizados símbolos gráficos, para representação de pontos e demais elementos que constituem os circuitos elétricos. •Tal simbologia é definida por normas da ABNT, dentre as quais pode-se citar: –NBR- 5446/80: Símbolos gráficos para execução de esquemas; –NBR-5444/89: Símbolos gráficos para instalações elétricas prediais; –NBR-5443/77: Sinais e símbolos para eletricidade; •A seguir é apresentado a simbologia mais utilizada em projetos elétricos. II.1 SIMBOLOGIA 21 220 V 22 Estudar outros símbolos na NBR-5444/89 e no livro texto Geraldo Cavalin, “ InstalaçõesElétricas Prediais”. II.2- ESQUEMAS FUNDAMENTAIS DE LIGAÇÃO Definições da NBR 5410/2004: • Todo o circuito deve conter condutor de proteção (PE); 23 • O condutor de proteção pode ser comum a vários circuitos; • Circuito de iluminação e tomada devem ser distintos (exceto habitações) ; • Seção mínima do circuito de iluminação: 1,5 mm2; • Seção mínima do circuito de tomada: 2,5 mm2 II.2.1 DIAGRAMA MULTIFILAR Em um projeto se a representação de todos os condutores fosse feita na forma multifilar, seriam tantos traços que tornariam a interpretação do projeto impraticável. •Dessa forma, não é utilizada esta representação em projetos elétricos. II.2.2 DIAGRAMA UNIFILAR Representa o sistema elétrico de forma simplificada, identificando o numero de condutores e seus trajetos por um único traço. 24 25 Permite de forma nítida e clara a interpretação do projeto elétrico. II.2.3 COMANDO DE 1 LÂMPADA - INTERRUPTOR SIMPLES REPRESENTAÇÃO DA LIGAÇÃO • Diagrama Multifilar 26 • Como fica o Diagrama Unifilar ? Caixa de passagem no teto 27 Caixa de passagem p/ tomada e interruptor REPRESENTAÇÃO EM UMA PLANTA BAIXA Diagrama Multifilar Representação no diagrama unifilar 28 Representação de comando de duas lâmpadas incandescentes por um interruptor de duas teclas. LÂMPADA FLUORESCENTE TUBULAR 29 Diagrama Unifilar II.2.4 COMANDO DE DUAS LÂMPADAS POR UM INTERRUPTOR DE DUAS TECLAS 30 II.2.5 COMANDO DE TRÊS LÂMPADAS POR UM INTERRUPTOR DE TRÊS TECLAS Representação de um circuito com um conjunto de interruptor de três teclas simples, três lâmpadas incandescentes, sendo uma de 100W, uma de 60W e uma de 40W, e todas as lâmpadas de 127V 31 32 II.2.6 INSTALAÇÃO EM 220V – FASE E FASE Utiliza um interruptor duplo-bipolar 33 34 II.3 TOMADAS Novo Padrão de Tomadas Padronização ABNT NBR 14136/2002: Plugues e tomadas para uso doméstico e análogo até 20A e 250V; Padrão Antigo: 35 Há risco de choque! Diferença entre Tomadas de 10A e 20A A diferença entre as tomadas de 10A e 20A está no diâmetro do furo da tomada de 20 A que é maior. 36 II.3.1 CIRCUITO COM UMA TOMADA II.3.2 TOMADA E INTERRUPTOR NA MESMA CAIXA DE PASSAGEM Representação da Ligação 37 Diagrama Unifilar 38 II.4 LOCALIZAR O PONTO DE ILUMINAÇÃO – 1 LÂMPADA Para localizar o ponto de iluminação de qualquer ambiente, é preciso traçar as diagonais para achar o centro do cômodo, e neste centro localiza-se o símbolo da lâmpada. II.5 LOCALIZAR O PONTO DE ILUMINAÇÃO – 2 LÂMPADAS Para dois pontos em um mesmo ambiente, acha-se o centro do ambiente e posteriormente traçam-se as diagonais das duas metades. 39 II.6 LOCALIZAR O PONTO DE ILUMINAÇÃO – 3 OU MAIS LÂMPADAS O espaçamento da luminária à parede deve corresponder a metade deste valor, Y1=Y/2 e X1=X/2). Exemplo: 40 Representação da instalação a partir de uma projeto arquitetônico já pronto: •Perspectiva Cônica . •Perspectiva Cavaleira 41 Instalações em Eletrodutos Para diminuir a bitola dos eletrodutos e reduzir a quantidade de circuitos, é conveniente que a tubulação das tomadas siga pelo piso Exemplo: 42 Exemplo: 43 II.7 INTERRUPTORES PARALELOS (THREE-WAY) • Os interruptores paralelos são usados quando desejamos comandar uma lâmpada ou grupo de lâmpadas por pontos diferentes. • São usados nos seguintes locais: – Escadarias; – Corredores; – Quartos; – Outros cômodos de uma residência; • Também é conhecido por “three-way” (três vias ou três caminhos). 44 45 46 Escada em Corte com Three-Way II.7.1 INTERRUPTORES (THREE WAY) PARALELOS BIPOLARES 47 Diagrama Unifilar II.8 INTERRUPTOR INTERMEDIÁRIO (FOUR-WAY) Esse tipo de interruptor é utilizado quando desejamos comandar uma lâmpada por três ou mais pontos diferentes • São usados em: – Escadas de vários andares; – Corredores de acessos a vários quartos; – Salões com vários acessos; • Características – É possível usar qualquer número de interruptores intermediários; – A sua instalação é feita entre dois interruptores paralelos, sendo por isso denominado de interruptor intermediário ou four-way Esquema Funcional 48 49 Representação na Planta: Four-Way 50 Exercícios 1) Faça o diagrama unifilar do ambiente a seguir de acordo com a norma NBR 5410/2014. (15pontos) 2) Analisando o projeto a seguir concluímos que: ( ) O projeto não apresenta erros; ( ) a lâmpada do cômodo não acende; neste caso, atualize o projeto. ( ) O circuito das tomadas estão separados da iluminação e não pode;neste caso, atualize o projeto. ( ) a simbologia dos interruptores paralelos estão erradas;neste caso, atualize o projeto. ( ) a luminária externa não acende; neste caso, atualize o projeto. ( ) Falta mais um circuito para as tomadas [4]; neste caso, atualize o projeto. 51 3) Os interruptores paralelos são usados quando desejamos comandar uma lâmpada ou grupo de lâmpadas por pontos diferentes. ( ) Verdadeiro ( ) Falso, pois_________________________________________________________________ 4) Os interruptores paralelos também é conhecido por “three-way” (três vias ou três caminhos) ( ) Verdadeiro ( ) Falso, pois_________________________________________________________________ 5) Interruptor Intermediário (Four-Way) é utilizado quando desejamos comandar uma lâmpada por três ou mais pontos diferentes ( ) Verdadeiro ( ) Falso, pois_________________________________________________________________ 6) O circuito a seguir apresenta ____ Interruptor(es) Intermediário(s) e ____ Interruptor(es) 7) Se há 19 pontos de interrupção na energização de uma lâmpada podemos afirmar que: ( ) Há 17 interruptores paralelos e 2 interruptores intermediários ( ) Há 2 interruptores paralelos e 17 interruptores intermediários ( ) Há 19 interruptores simples ( ) Há 17 interruptores simples e 2 interruptores duplos ( ) Há 19 interruptores four-way ( ) Há 12 interruptores simples e 17 interruptores duplos ( ) Há 19 interruptores three-way 7) Dentro do eletroduto que liga o interruptor a lâmpada as cores possíveis dos 5 cabos são: ( ) Verde, Verde, Verde, Azul e Amarelo ( ) Verde, Azul, Amarelo, Amarelo, e Amarelo ( ) Verde, Azul, Verde, Azul e Amarelo ( ) Verde, Verde, Verde, Azul e Amarelo ( ) Todos 5 verdes ( ) Todos 5 Azuis ( ) Todos 5 Amarelos 52 S LEITURA COMPLEMENTAR S.1 EMENDASEM CABOS 1. Emendas em Cabos (condutores com seções maiores), Nas emendas em linhas devem ser utilizados condutores de mesma bitola, conforme figuras a seguir. Figura 10: referente a emenda de cabos Sempre que possível apertar a emenda com alicate 1. Derivação Usada quando se deseja efetuar uma derivação em um condutor principal, originando assim uma rede elétrica secundária, conforme figuras a seguir: 53 Como efetuar uma boa emenda. • Retirar a isolação do condutor. • Retirar a camada de óxido que recobre o condutor. • Executar a emenda. • Soldar a emenda, se necessário. • Isolar a emenda, se necessário. Conseqüências de uma emenda mal feita • Contato elétrico ruim. • Aumento da resistência elétrica do condutor. • Aquecimento excessivo. • Perda de potência. • Queda de tensão. • Curto circuito. • Incêndio S.2 INSTALAÇÃO E SIMBOLOGIA DE CIGARRAS OU CAMPAINHAS S.2.1 CAMPAINHA SIMPLES 54 S.2.2 CAMPAINHA CONJUGADAS COM LÂMPADAS S.3 INSTALAÇÃO E SIMBOLOGIA DE RELÉFOTOELÉTRICO 55 S.4 LÂMPADA VAPOR DE MERCÚRIO COM REATOR 56 S.5 – Capacidade de condução de corrente – cabos PVC S.6 – Capacidade de condução de corrente – cabos EPR ou XLPE 57 58 59 60
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