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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E DE COMUNICAÇÃO OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM > Identificar os principais tipos de eletrodutos. > Descrever os passos para o dimensionamento de eletrodutos. > Reconhecer aplicações com o uso dos cálculos para o dimensionamento dos eletrodutos. Introdução No projeto de instalações elétricas, as linhas elétricas constituem a principal forma de transporte de energia elétrica ou de sinais, interligando toda a instalação. Os eletrodutos, por sua vez, são importantes elementos das linhas elétricas, sendo responsáveis pela proteção mecânica dos condutores. Além da proteção mecânica, os eletrodutos são ainda responsáveis pela prote- ção dos condutores contra a corrosão e pela proteção do ambiente contra riscos de incêndio originados pelo sobreaquecimento dos condutores ou pela formação de arcos voltaicos. Assim, fica clara a importância da correta utilização dos eletro- dutos para garantir o bom funcionamento e a segurança nas instalações elétricas. Neste capítulo, você vai aprender a identificar e classificar os principais tipos de eletrodutos e as suas aplicações. Além disso, você vai verificar os passos para o adequado dimensionamento dos eletrodutos, bem como as fórmulas utilizadas para isso. Por fim, você vai aprender a maneira correta de utilizar os cálculos e as fórmulas para dimensionar eletrodutos. Dimensionamento de eletrodutos Leonardo Broering Groff Identificação e classificação de eletrodutos Segundo a ABNT NBR 60050-826:1997 da Comissão Eletrotécnica Internacio- nal (IEC), um eletroduto é um “Elemento de linha elétrica fechada, de seção circular ou não, destinado a conter condutores elétricos providos de isola- ção, permitindo tanto a enfiação como a retirada destes [...]” (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1997, p. 4). Existem no mercado diversos tipos de eletrodutos, com características e aplicações específicas. Assim, é importante que você saiba identificar e classificar esses componentes e saiba qual tipo de eletroduto é mais indicado em cada situação. A ABNT NBR 5410:2004 admite apenas o uso de produtos comercializa- dos expressamente como eletrodutos. Assim, é proibido, por exemplo, o uso de produtos identificados como “mangueiras” no lugar de eletrodutos. Os eletrodutos podem ser classificados de acordo com o material de que são feitos, como metálicos ou não metálicos, e de acordo com a sua rigidez, como rígidos ou flexíveis (Figura 1). Figura 1. Exemplos de eletrodutos metálicos e plásticos rígidos e eletrodutos plásticos flexíveis. Fonte: Gebran e Rizzato (2017, documento eletrônico). Dimensionamento de eletrodutos2 Eletrodutos metálicos rígidos Os eletrodutos metálicos rígidos são, em geral, tubos fabricados em aço- -carbono, com ou sem solda longitudinal. Eles devem atender às normas ABNT NBR 5597:2013 ou ABNT NBR 5598:2013, no caso de paredes grossas, e às normas ABNT NBR 5624:2011 ou ABNT NBR 13057:2011, no caso de paredes finas. O Quadro 1 apresenta as dimensões previstas em norma para esse tipo de eletroduto. Quadro 1. Dimensões de eletrodutos rígidos metálicos, em milímetros Diâmetro nominal (DN) ABNT NBR 5597:2013 e ABNT NBR 5598:2013 ABNT NBR 5624:2011 e ABNT NBR 13057:2011 Diâmetro externo (De) Espessura nominal Diâmetro externo (De) Espessura nominalMin. Máx. 10 - - 16,3 16,5 1,5 15 21,3 2,25 20,0 20,7 1,5 20 26,9 2,25 25,2 25,6 1,5 25 33,7 2,65 31,5 31,9 1,5 32 42,4 3 40,5 41,4 2 40 48,3 3 46,6 47,6 2,25 Fonte: Adaptado de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2011a, 2011b, 2013a, 2013b). Os eletrodutos metálicos rígidos são indicados para ambientes industriais, em instalações aparentes ou embutidos em lajes ou alvenaria, quando os esforços de compressão forem elevados. Os eletrodutos metálicos podem ainda ser enterrados no solo ou utilizados em aplicações externas, desde que protegidos contra a corrosão por cobertura de esmalte ou galvanização (MACINTYRE, NISKIER, 2014). Costumam ser adquiridos em tubos de 3 metros, com as extremidades roscadas. Eletrodutos metálicos flexíveis Os eletrodutos metálicos flexíveis são feitos de cintas de aço galvanizado. São indicados para instalações em que se deseja uma boa resistência a esforços Dimensionamento de eletrodutos 3 mecânicos e proteção contra vibrações, como na instalação de máquinas e motores elétricos, mas não devem jamais ser embutidos (CRUZ, ANICETO, 2019). Esses eletrodutos são encontrados em metros ou rolos, com a especificação do diâmetro nominal de acordo com a necessidade (CAVALIN; CERVELIN, 2017). Eletrodutos plásticos rígidos Os eletrodutos de plástico rígidos são geralmente fabricados em policloreto de vinila (PVC), mas também podem ser feitos de polietileno de alta densidade ou barro vitrificado (COTRIM, 2008). Essa classe de eletrodutos deve atender aos requisitos da ABNT NBR 15465:2020, em particular quanto às propriedades mecânicas, à resistência a chamas e às propriedades elétricas. Os eletrodutos de plástico rígidos podem ser encontrados com extremidades roscáveis ou soldáveis. O Quadro 2 apresenta as dimensões previstas em norma para esse tipo de eletroduto. Quadro 2. Dimensões de eletrodutos plásticos rígidos, em milímetros Diâmetro nominal (DN) Roscável Soldável Diâmetro externo (De) Diâmetro interno mínimo (Di) Diâmetro externo (De) Diâmetro interno mínimo (Di) 20 20±0,3 15,9 21,1 15,3±0,3 25 25±0,3 20,5 26,2 20,2±0,3 32 32±0,3 26,7 33,2 26,4±0,3 40 40±0,4 33,9 42,2 34,8±0,3 50 50±0,4 42,6 47,8 40,0±0,4 60 60±0,4 52,0 59,4 51,4±0,4 75 75±0,4 65,2 75,1 65,7±0,4 85 85±0,4 74,0 88,0 78,0±0,4 110 110±0,4 96,2 113,1 101,1±0,4 Fonte: Adaptado de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2020). Dimensionamento de eletrodutos4 Os eletrodutos de plástico rígidos podem ser utilizados embutidos em lajes, pisos ou alvenaria, desde que os esforços de compressão não ultrapassem 1.250 N, segundo a ABNT NBR 15465:2020, ou em instalações aparentes. São resistentes à corrosão e à ação de ácidos, mas não devem ser utilizados em ambientes onde ocorra incidência de temperaturas inferiores a − 5°C. Eletrodutos plásticos flexíveis Os eletrodutos de plástico flexíveis são fabricados em PVC autoextinguível, e sua principal indicação é para instalação embutida em paredes de alvenaria. Os eletrodutos reforçados podem ainda ser embutidos em lajes ou enterrados em áreas externas. Esse tipo de eletroduto deve atender aos requisitos da ABNT NBR 15465:2020 e pode ser encontrado em três classes de resistência mecânica distintas, descritas a seguir. � Leve: eletrodutos em cor amarela, para embutir em alvenaria, que suportam esforços de compressão de até 320 N. � Médio: eletrodutos reforçados, em cor ocre/laranja, para embutir em alvenaria, laje ou piso, que suportam esforços de compressão de até 750 N. � Pesado: eletrodutos reforçados, em cor preta, para embutir em alvena- ria, laje ou piso, que suportam esforços de compressão de até 1.250 N. O Quadro 3 apresenta as dimensões previstas em norma para esse tipo de eletroduto. Quadro 3. Dimensões de eletrodutos plásticos flexíveis, em milímetros Diâmetro nominal (DN) Diâmetro externo (De) Diâmetro interno mínimo (Di) 16 16±0,3 10,0 20 20±0,3 14,0 25 25±0,4 18,0 32 32±0,4 24,0 40 40±0,5 30,0 Fonte: Adaptado de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2020). Dimensionamento de eletrodutos 5 As dimensões de diâmetro interno para eletrodutos plásticos, tanto rígidos quanto flexíveis, são limites mínimos. Muitas vezes, o diâmetro interno especificado pelo fabricante é maior do que o diâmetro mínimo, sendo que o valor informado pelo fabricante deve sempre ser utilizado para o dimen- sionamento apropriado, evitando desperdícios. Dimensionamento de eletrodutos O dimensionamento dos eletrodutos deve ser feito de forma a garantir uma fácil inserção e remoção dos condutores (CREDER, 2016). Para isso, deve-se levar em conta dois critérios para escolher as dimensões dos eletrodutos: a taxade ocupação e o comprimento máximo por trecho. Dimensionamento por taxa de ocupação De acordo com a ABNT NBR 5410:2004, a taxa de ocupação do eletroduto não deve ser superior a: � 53%, quando há apenas um condutor no eletroduto; � 31%, quando há dois condutores no eletroduto; � 40%, quando há três ou mais condutores no eletroduto. A taxa de ocupação do eletroduto pode ser calculada pela razão entre a área total das seções dos condutores e a área útil da seção do eletroduto. Sendo assim, a taxa de ocupação do eletroduto é dada pela fórmula: (1) Onde: � toc é a taxa de ocupação; � Ac é a área total da seção dos condutores; � Ae é a área útil da seção do eletroduto. Dimensionamento de eletrodutos6 A área total da seção dos condutores pode ser obtida a partir do diâmetro externo dos condutores, que é fornecido pelos fabricantes. Para um eletroduto com n condutores, ela é dada pela fórmula: (2) Onde é o diâmetro externo do i-ésimo condutor. Em outras palavras, a área total da seção dos condutores é dada pela soma das áreas da seção de cada condutor, como exemplificado a seguir. No projeto de uma instalação elétrica, verificou-se que no interior de um eletroduto há quatro condutores, sendo que três deles possuem uma seção nominal de 1,5 mm² e um deles uma seção nominal de 2,5 mm². Con- sultando a ficha técnica fornecida pelo fabricante, descobriu-se que o condutor de 1,5 mm² possui um diâmetro externo de 2,9 mm, enquanto o condutor de 2,5 mm² possui um diâmetro externo de 3,5 mm. Utilizando-se a Equação (2), encontra-se a área total dos condutores: Já a área útil da seção do eletroduto pode ser obtida a partir do diâmetro interno do eletroduto, fornecido pelo fabricante e determinado por norma para eletrodutos metálicos rígidos. Ela é dada pela seguinte fórmula: (3) Onde Di é o diâmetro interno do eletroduto. Muitas vezes, o diâmetro in- terno não é explicitamente fornecido, mas ele pode ser calculado a partir do diâmetro externo e da espessura da parede do eletroduto, uma vez que: (4) Onde: � De é o diâmetro externo do eletroduto; � E é a espessura da parede do eletroduto. Dimensionamento de eletrodutos 7 Assim, a partir das equações (1) e (3), é possível encontrar o diâmetro interno mínimo para que a taxa de ocupação prevista na norma seja satisfeita, substituindo-se toc por 0,53, 0,31 ou 0,4, conforme apropriado para o número de condutores, na fórmula que segue: (5) O diâmetro obtido pela Equação (5) é o mínimo para que a norma seja atendida, mas, em geral, não corresponde a um diâmetro interno disponível comercialmente. Nesse caso, deve-se escolher um eletroduto que tenha um diâmetro interno maior do que o calculado. No projeto da instalação elétrica apresentado no exemplo anterior, verificou-se que a área total dos condutores era de 29,4 mm², e havia quatro condutores. Assim, a taxa de ocupação máxima para esse trecho é de 40%, ou 0,4. Assim, o diâmetro interno mínimo do eletroduto pode ser calculado como segue: Utilizando-se as dimensões de um eletroduto plástico rígido, como apresen- tado no Quadro 2, verifica-se que não há um eletroduto com o diâmetro interno calculado. Assim, você deve utilizar um eletroduto com DN 16, e um diâmetro interno de 10 mm, que é superior ao calculado, garantindo que a taxa máxima de ocupação seja respeitada. Comprimento máximo por trecho Como você viu, os eletrodutos são os caminhos nos quais são instalados os condutores que interligam os dispositivos de uma instalação elétrica. Caso esses caminhos sejam muito extensos, a passagem dos condutores pode ser difícil, o que pode dificultar a inspeção e a manutenção da instalação. Por isso, a ABNT NBR 5410:2004 prevê um limite para o comprimento de cada trecho de eletrodutos. Caso a distância entre os dispositivos seja superior Dimensionamento de eletrodutos8 a esse limite, os trechos devem ser separados por uma caixa intermediária, para possibilitar o acesso às linhas elétricas. Assim, ao projetar as linhas elétricas da instalação, você deve obedecer às prescrições previstas na ABNT NBR 5410:2004 e apresentadas a seguir. � Os trechos contínuos de eletrodutos não devem exceder 15 m de comprimento em instalações internas ou 30 m de comprimento em instalações externas, para linhas retilíneas. � Caso haja curvas, o comprimento máximo do trecho é reduzido em 3 m para cada curva de 90° ou equivalente. � Em um trecho podem ser instaladas no máximo três curvas de 90° ou equivalente, até um máximo de 270°. Jamais podem ser instaladas curvas com deflexão superior a 90°. � Caso não seja possível a utilização de uma caixa intermediária, o com- primento máximo do trecho pode ser aumentado por meio da utilização de um eletroduto de tamanho nominal imediatamente superior para cada 6 m adicionais. Quando o trecho não é retilíneo, pode-se calcular o comprimento equiva- lente do trecho, ou seja, o comprimento de um trecho retilíneo que equivale ao trecho em questão. Isso é feito por meio da seguinte equação: (6) Onde: � Ce é o comprimento equivalente; � Ct é o comprimento dos eletrodutos no trecho; � nc é o número de curvas de 90° no trecho. Agora é fácil: basta comparar o comprimento equivalente com o compri- mento máximo permitido pela norma. Caso o comprimento equivalente do trecho exceda o limite, é necessário utilizar uma caixa intermediária. Se isso não for possível, utilize um eletroduto de tamanho imediatamente superior para 6 metros excedentes, ou fração. Dimensionamento de eletrodutos 9 Em uma instalação elétrica predial, dois dispositivos devem ser liga- dos por um condutor, que estará no interior de um eletroduto. Para isso, verificou-se que o eletroduto adequado é um eletroduto de PVC flexível, com DN 15, e o comprimento total do eletroduto será de 12 m. Porém, o caminho envolve duas curvas de 90°. Assim, o comprimento equivalente é dado por: Como a instalação será em área interna, o comprimento equivalente excede o limite de 15 m. Sendo assim, uma caixa intermediária será utilizada. Caso isso não fosse possível, poderia ser utilizado um eletroduto de PVC flexível com DN 20, tamanho imediatamente superior ao calculado originalmente. Passo a passo para o dimensionamento de eletrodutos A seguir, você encontra os passos que se deve seguir para realizar o dimen- sionamento adequado dos eletrodutos. 1. Com base na aplicação, determine o tipo de eletroduto a ser utilizado. 2. Então, calcule a seção total ocupada pelos condutores, de acordo com a Equação (2). 3. A seguir, calcule o diâmetro interno mínimo para garantir que a taxa de ocupação não seja ultrapassada, de acordo com a Equação (5). 4. Utilizando as informações do fabricante, ou da norma, quando apli- cável, encontre o eletroduto que satisfaça o diâmetro interno mínimo calculado no item 2. 5. Calcule o comprimento equivalente do trecho em questão, utilizando a Equação (6). Caso o trecho precise ter um comprimento equivalente superior a 15m, aumente a dimensão do eletroduto em um degrau para cada 6 m excedentes. Aplicação do dimensionamento Agora que você já conhece os tipos de eletrodutos e o procedimento de dimensionamento, veja como isso pode ser aplicado em um projeto elétrico. Na realização de um projeto elétrico para uma residência, após ter feito o dimensionamento dos condutores elétricos, o engenheiro se depara com uma Dimensionamento de eletrodutos10 linha elétrica, que liga o quadro de distribuição QD à caixa de passagem C1 e é representada pelo diagrama unifilar mostrado na Figura 2. Figura 2. Diagrama unifilar de uma linha elétrica. Os dados do Quadro 4 podem ser encontrados na ficha técnica do fa- bricante dos condutores previstos no projeto. Além disso, verificou-se que a instalação de uma caixa intermediária é possível entre os pontos b e c, indicados no diagrama unifilar, caso necessário. Quadro 4. Tabela de informações dos fios condutores Seção nominal do condutor (mm²) Diâmetro nominaldo condutor (mm) Espessura do isolamento (mm) Diâmetro nominal externo (mm) 1,5 1,4 0,7 2,8 2,5 1,7 0,8 3,3 4 2,2 0,8 3,8 6 2,7 0,8 4,3 10 3,5 1,0 5,5 Fonte: Adaptado de Sil (2020, documento on-line). Dimensionamento de eletrodutos 11 Primeiro, o tipo de eletroduto deve ser determinado. Como os eletrodutos serão embutidos em alvenaria, e o esforço de compressão é inferior a 320 N, é indicado o uso de eletrodutos plásticos flexíveis leves. Então, a seção total ocupada pelos condutores deve ser calculada. Para isso, são utilizados os dados do diâmetro externo fornecidos pelo fabricante dos condutores e a Equação (2). Segundo o diagrama unifilar da instalação, o eletroduto em questão conterá um total de oito condutores, sendo eles: � três condutores de 2,5 mm², referentes ao circuito 1; � três condutores de 6 mm², referentes ao circuito 2; � dois condutores de 1,5 mm², referentes ao circuito 3. Consultando a ficha técnica dos fios condutores, cujos dados são apre- sentados no Quadro 4, verifica-se que o diâmetro externo dos condutores de 1,5 mm² é de 2,8 mm, enquanto o diâmetro externo dos condutores de 2,5 mm² é de 3,3 mm, e, por fim, o diâmetro externo dos condutores de 6 mm² é de 4,3 mm. Ao aplicar esses valores à Equação (2), obtemos: Agora, de posse desse valor, podemos encontrar o diâmetro interno mí- nimo para garantir que o limite da taxa de ocupação não seja ultrapassado, utilizando a Equação (5). Como, nesse caso, há oito condutores, utilizamos a taxa de ocupação máxima de 40% — em outras palavras, toc = 0,4. Substituindo esses valores na Equação (5), obtemos: Com isso, podemos encontrar na tabela do fabricante o eletroduto in- dicado. Se formos utilizar, por exemplo, os eletrodutos TigreFlex, temos os dados apresentados no Quadro 5. Dimensionamento de eletrodutos12 Quadro 5. Dimensões do eletroduto corrugado TigreFlex, em milímetros Diâmetro nominal (DN) Diâmetro externo (De) Espessura (E) Diâmetro interno (Di) 20 20 2,3 15,4 25 25 3 19 32 32 3,5 25 Fonte: Adaptado de Tigre (2020, documento on-line). Podemos observar que, nesse caso, deve ser utilizado o eletroduto de DN 25, já que o eletroduto de DN 20 possui um diâmetro interno inferior ao valor calculado, o que resultaria em uma taxa de ocupação superior a 40%. Finalmente, podemos calcular o comprimento equivalente do trecho com a Equação (6). Observe que há três curvas de 90°, e o comprimento total dos eletrodutos é de 11,5 m. Substituindo na equação: Como a instalação é em área interior da residência, o comprimento máximo é de 15 m. Assim, deve ser prevista uma caixa intermediária para esse trecho, que deve estar no máximo a 9 m do quadro de distribuição (note que, caso a caixa esteja a mais de 9 m do QD, o comprimento equivalente do novo trecho ainda será superior a 15 m). Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5410:2004. Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro: ABNT, 2004. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5597:2013. Eletroduto de aço-carbono e acessórios, com revestimento protetor e rosca NPT — Requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2013a. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5598:2013. Eletroduto de aço-carbono e acessórios, com revestimento protetor e rosca BSP — Requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2013b. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5624:2011. Eletroduto rígido de aço-carbono, com costura, com revestimento protetor e rosca ABNT NBR 8133 — Requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2011a. Dimensionamento de eletrodutos 13 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR IEC 60050-826:1997. Vocabu- lário eletrotécnico internacional – Capítulo 826: instalações elétricas em edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 1997. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 13057:2011. Eletroduto rígido de aço-carbono, com costura, zincado eletroliticamente e com rosca ABNT NBR 8133 — Requisitos, Rio de Janeiro: ABNT, 2011b. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 15465:2020. Sistemas de eletrodutos plásticos para instalações elétricas de baixa tensão — Requisitos de desempenho. Rio de Janeiro: ABNT, 2020. CAVALIN, G.; CERVELIN, S. Instalações elétricas prediais. 23. ed. São Paulo: Érica, 2017. COTRIM, A. A. M. B. Instalações elétricas. 5. ed. São Paulo: Pearson, 2008. CREDER, H. Instalações elétricas. 16. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. CRUZ, L. A.; ANICETO, E. C. A. Instalações elétricas. 3. ed. São Paulo: Érica, 2019. GEBRAN, A. P.; RIZZATO, F. A. P. Instalações elétricas prediais. Porto Alegre: Bookman, 2017. (Série Tekne). NISKIER, J.; MACINTYRE, A. J. Instalações elétricas. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014. SIL. Fio sólido SIL 750 V. [2020]. Disponível em: https://www.sil.com.br/pt/produtos/ fios/fio-s%C3%B3lido-sil-750-v.aspx. Acesso em: 6 jan. 2021. TIGRE. Tigreflex: ficha técnica. [2020]. Disponível em: https://tigrecombr-prod. s3.amazonaws.com/default/files/produtos/ficha-tecnica/155%20-TIGREFLEX%20 AMARELO.pdf. Acesso em: 6 jan. 2021. Os links para sites da web fornecidos neste capítulo foram todos testados, e seu funcionamento foi comprovado no momento da publicação do material. No entanto, a rede é extremamente dinâmica; suas páginas estão constantemente mudando de local e conteúdo. Assim, os editores declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou integralidade das informações referidas em tais links. Dimensionamento de eletrodutos14
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