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Aula 10 – Instalações Elétricas UNIDADE 3 – INSTALAÇÕES GERAIS 125 Unidade 3: Instalações Gerais Aula 10: Instalações Elétricas A instalação elétrica é um conjunto formado por fios, cabos e outros acessórios com características coordenadas entre si e essenciais para o funcionamento de um sistema elétrico. Todas as instalações são definidas em um projeto elétrico elaborado por um profissional especializado ainda na planta. O projeto elétrico determina o porte da instalação, estabelece circuitos e especifica os materiais que serão usados na obra. Também cabe ao projeto definir pontos de luz e eletricidade da edificação a partir de uma avaliação das necessidades de cada ambiente e dos possíveis aparelhos eletrônicos que serão instalados. 1. Introdução No Brasil, todos os procedimentos e metodologias são normatizados, normalizados e regulamentados por alguma entidade responsável. A Norma é um documento estabelecido por consenso e aprovado por um organismo reconhecido, que fornece, para uso comum e repetitivo, regras, diretrizes ou características para atividades ou seus resultados, visando a obtenção de um grau ótimo de ordenação em um dado contexto. Convém que as normas sejam baseadas em resultados consolidados da ciência, tecnologia e da experiência acumulada, focando em benefícios para a comunidade. Já a Normalização é a atividade que estabelece, em relação a problemas existentes ou potenciais, prescrições destinadas à utilização comum e repetitiva, com vistas à obtenção do grau ótimo de ordem, em um dado contexto. Em particular, a atividade consiste nos processos de elaboração, difusão e implementação de normas. Aula 10 – Instalações Elétricas INTRODUÇÃO À CONSTRUÇÃO 126 Portanto, é muito útil, antes de tudo e dadas as informações acima, conhecer as responsabilidades e as responsabilizações de/para quem infringir ou desconhecer as situações normatizadas que serão apresentadas durante esta aula e aprofundadas na disciplina de Instalações Elétricas para Edificações. 2. Conceitos de Sistema Elétrico de Potência 2.1. Abordagem Inicial O advento de se ter energia elétrica em nossas residências é desconhecido, para muitos leigos, pelos processos e tratamentos quais ela passa até que possamos “consumi- la”. Portanto, faz-se necessária uma pequena explicação. Sistema elétrico de potência é um conjunto de todas as instalações e equipamentos destinados à geração, transmissão e distribuição de energia elétrica e tem por objetivo gerar, transmitir e distribuir energia elétrica atendendo a determinados padrões de: • Confiabilidade: representa a probabilidade de componentes, partes e sistemas realizarem suas funções requeridas por um dado período de tempo sem falhar. Representa também o tempo que o componente, parte ou sistema levará para falhar (%); • Disponibilidade: é definida como a probabilidade que o sistema esteja operando adequadamente quando requisitado para uso. Em outras palavras, é a probabilidade que um sistema não está indisponível quando requisitado seu uso (%); • Qualidade da energia: é a condição de compatibilidade entre sistema supridor de carga atendendo critérios de conformidade senoidal (amplitude da tensão, frequência, desequilíbrios de tensão e corrente e forma de onda); • Segurança: está relacionado com a habilidade do sistema de responder a distúrbios que possam ocorrer. Em geral os sistemas elétricos são construídos para continuar operando após serem submetidos a uma contingência. 2.1.1. Geração Obtém-se energia elétrica, a partir da conversão de alguma outra forma de energia, utilizando-se máquinas elétricas rotativas (geradores), nas quais faz-se uso de turbinas hidráulicas ou a vapor para se obter o conjugado mecânico. Aula 10 – Instalações Elétricas UNIDADE 3 – INSTALAÇÕES GERAIS 127 2.1.2. Sistema de Transmissão Transmissão de energia elétrica é o processo de transportar energia entre dois pontos. O transporte é realizado por linhas de transmissão de alta potência, geralmente usando corrente alternada, que de uma forma mais simples conecta uma usina ao consumidor. 2.1.3. Sistema de Distribuição É dividido em: • Rede de Subtransmissão: Tem a função de transportar a energia elétrica das subestações de transmissão às subestações de distribuição e aos consumidores, operando em tensões de 34,5, 69, 88 e 138 kV; • Subestações de Distribuição: São supridas pela rede de subtransmissão e são responsáveis pela transformação da tensão de subtransmissão para a de distribuição primária (13,8 kV). 2.2. Sistemas de Distribuição Primária As redes de distribuição primária (média tensão) emergem das Subestações de Distribuição e operam, no caso da rede aérea, radialmente, com possibilidade de transferência de blocos de carga entre circuitos para o atendimento da operação em condições de contingência, devido à manutenção corretiva, preventiva e outras situações. 2.3. Rede de Distribuição As redes de distribuição alimentam consumidores residenciais e industriais de médio e pequeno porte, consumidores comerciais e de serviços. 2.3.1. Redes de Média Tensão Estas redes atendem os consumidores primários e aos transformadores de distribuição (estações transformadoras). Podem ser aéreas ou subterrâneas, sendo que as primeiras são mais difundidas devido ao seu custo menor, e, as segundas têm grande aplicação em áreas de maior densidade de carga (zona central de uma metrópole). 2.3.2. Redes em Baixa Tensão O objetivo das redes em baixa tensão é transportar eletricidade das redes de média tensão para os consumidores de baixa tensão. Aula 10 – Instalações Elétricas INTRODUÇÃO À CONSTRUÇÃO 128 A rede BT (baixa tensão) representa o nível final na estrutura de um sistema de potência. Um grande número de consumidores, setor residencial, é atendido pelas redes em BT. Tais redes são em geral operadas manualmente, nas tensões de 220/127 V ou 380/220 V. 3. Instalações Elétricas em Baixa Tensão Uma instalação elétrica é definida pelo conjunto de materiais e componentes elétricos essenciais ao funcionamento de um circuito ou sistema elétrico. As instalações elétricas, como já visto, são projetadas de acordo com normas e regulamentações definidas, principalmente, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. A seguir serão estudadas Instalações em Baixa Tensão que correspondem à entrada de energia para residências (foco da aula). 3.1. Carga Mínima de Iluminação Em cada cômodo ou dependência deve ser previsto pelo menos um ponto de luz fixo no teto, comandado por interruptor. Na determinação das cargas de iluminação, pode ser adotado o seguinte critério: Aula 10 – Instalações Elétricas UNIDADE 3 – INSTALAÇÕES GERAIS 129 • Em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m², deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA; • Em cômodo ou dependências com área superior a 6 m², deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA para os primeiros 6 m², acrescida de 60 VA para cada aumento de 4 m² inteiros. Os valores apurados correspondem à potência destinada à iluminação para efeito de dimensionamento dos circuitos, e não necessariamente à potência nominal das lâmpadas. O número de pontos de luz deve ser tal que haja uma distribuição uniforme em cada cômodo, devendo, para destaques específicos, pontos de luz complementares. 3.2. Carga mínima para Pontos de Tomadas As tomadas são caracterizadas como sendo de uso geral, TUG’s, ou de uso específico, TUE’s. Entende-se por tomada de uso específico aquelas utilizadas para alimentar equipamentos cuja corrente nominal é superior a 10 A. Segundoa NBR 5410, “todo ponto de utilização previsto para alimentar, de modo exclusivo ou virtualmente dedicado, equipamento com corrente nominal superior a 10 A deve constituir um circuito independente”. O projeto deve prever o número, a localização e o tipo das TUE’s em função do layout da instalação e das necessidades do usuário. Tais tomadas devem estar no máximo a 1,50 m de distância do aparelho. A previsão do número e da carga das demais tomadas, TUG’s, deverá ser determinada de acordo com o esquema a seguir: Aula 10 – Instalações Elétricas INTRODUÇÃO À CONSTRUÇÃO 130 A potência de cada ponto de TUG depende do cômodo no qual ela se encontra. Dessa forma, tal potência é função dos equipamentos que ele poderá vir a alimentar e não deve ser inferior aos seguintes valores: • Em banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos, no mínimo 600 VA por ponto de tomada, até três pontos, e 100 VA por ponto para os excedentes, considerando-se cada um desses ambientes separadamente; • Nos demais cômodos ou dependências, no mínimo 100 VA por ponto de tomada. Deve-se, ainda, observar que um ponto de tomada pode conter mais de uma tomada de corrente. No entanto, em cada tomada de corrente, não devem ser ligados dois aparelhos simultaneamente. É vedada a utilização de derivadores (benjamins), pois estes podem gerar aquecimento devido a mau contato e/ou sobrecorrente no dispositivo ou tomada. Em banheiros, essencialmente, é necessária a observação de distâncias seguras entre os pontos de tomada e “áreas molhadas” como boxes de chuveiro e banheiras. 3.3. Simbologia Para a interpretação de um projeto elétrico é fundamental a utilização correta da simbologia padrão definida pela NBR 5444. Em cada símbolo podem ser encontrados um ou mais caracteres indicando: n – número do circuito ao qual pertence; A – interruptor(es) ao qual está ligado; x – potência total do ponto (VA). É essencial a utilização de uma legenda no projeto, uma vez que há a possibilidade de a simbologia normalizada ser modificada. A tabela a seguir descreverá os principais símbolos utilizados em projetos de instalações elétricas. Algumas das simbologias mais usuais estão apresentadas abaixo e serão revistas na Disciplina de Instalações Elétricas para Edificações, onde serão estudados os dimensionamentos destas instalações. Aula 10 – Instalações Elétricas UNIDADE 3 – INSTALAÇÕES GERAIS 131 4. Circuitos Elétricos Circuito é o conjunto de equipamentos e condutores elétricos ligados ao mesmo dispositivo de proteção (disjuntor convencional ou DR). Os principais componentes dos circuitos elétricos e demais observações superficiais serão demonstradas a seguir. Aula 10 – Instalações Elétricas INTRODUÇÃO À CONSTRUÇÃO 132 4.1. Quadro de Distribuição de Circuitos (QDC) ou (QD) Componente da instalação que recebe os condutores oriundos do quadro de medição (alimentação, “relógio”). Nele também se encontram os dispositivos de proteção. Em residências, o quadro de distribuição deve ser instalado próximo ao centro das cargas da instalação. Isto é, preferencialmente, próximo aos pontos em que há um maior consumo de energia. Desta forma, permite-se uma economia devido ao dimensionamento de condutores de menores bitolas, graças a menores quedas de tensão. 4.2. Disjuntores Dispositivos eletromecânicos de proteção e seccionamento de circuitos. Esta proteção pode estar relacionada com sobrecorrentes ou correntes de faltas. Uma sobrecorrente é uma corrente elétrica cujo valor excede, em pequena escala, o valor da corrente nominal ou valor normal de funcionamento do equipamento. Uma falta está relacionada falta de alimentação de determinado equipamento, provocada por uma corrente muito superior à corrente nominal, denominada corrente de falta. Esta corrente está associada a curtos-circuitos. Portanto, são dispositivos de proteção e interrupção eventual de circuitos. Podem ser monopolares, bipolares ou tripolares, de acordo com o número de fases do circuito. Aula 10 – Instalações Elétricas UNIDADE 3 – INSTALAÇÕES GERAIS 133 4.3. Condutores São os elementos de ligação entre o QDC e os pontos de luz ou de tomada, bem como entre interruptores e pontos de luz. Em circuitos residenciais, os condutores fase e neutro devem possuir a mesma bitola. Em instalações residenciais e/ou prediais, os condutores mais utilizados são de cobre com isolamento em PVC (policloreto de vinila), EPR (borracha etileno-propileno) e XLPE (polietileno reticulado). O isolamento deve ser do tipo não propagador de chamas. Basicamente, existem dois tipos de condutores: • Fios: Um fio condutor é formado por um só fio, com uma secção constante metálica em que não existe diferença em relação a capacidade de condução de corrente em instalações residenciais. Devido à sua rigidez é mais fácil de partir se for dobrado algumas vezes. Por isso só são utilizados em situações em que não vão ser submetidos a dobragens; • Cabos: Um cabo condutor é formado por vários fios condutores, entrelaçados, o que o torna flexível e suportando muitas dobragens sem nunca se quebrar. Por isso são utilizados na ligação entre duas partes de um circuito que podem mudar de posição e que estão, por isso, submetidos a esforços de dobragem. Podemos encontrar cabos elétricos em todos os aparelhos eletrodomésticos, por exemplo, caso as indústrias façam uso de fios, estes, iriam se romper por não suportar serem dobrados frequentemente. 4.4. Dispositivo Diferencial-Residual (DR) Dispositivos Diferenciais-Residuais (DR) são equipamentos de seccionamento mecânico destinado a provocar a abertura dos próprios contatos quando ocorrer uma corrente de fuga à terra. Tais dispositivos podem ser interruptores ou disjuntores. O interruptor DR secciona o circuito apenas quando existe corrente de fuga, não protegendo o circuito contra sobrecorrentes e faltas. Define-se disjuntor DR o dispositivo de seccionamento mecânico destinado a provocar a abertura dos próprios contatos quando ocorrer uma sobrecarga, curto circuito ou corrente de fuga à terra. Recomendado nos casos onde existe a limitação de espaço. Pode ser construído por meio da associação de um módulo DR a um disjuntor convencional. O uso de dispositivos de proteção a corrente diferencial-residual com corrente diferencial-residual nominal In igual ou inferior a 30 mA é reconhecido como proteção adicional contra choques elétricos. Aula 10 – Instalações Elétricas INTRODUÇÃO À CONSTRUÇÃO 134 NOTA: A proteção adicional provida pelo uso de dispositivo diferencial-residual de alta sensibilidade visa casos como os de falha de outros meios de proteção e de descuido ou imprudência do usuário. A utilização de tais dispositivos não é reconhecida como constituindo em si uma medida de proteção completa e não dispensa, em absoluto, o emprego de uma das medidas de proteção estabelecidas na norma. 4.4.1. Casos em que o uso de dispositivo diferencial-residual de alta sensibilidade como proteção adicional é obrigatório Devem também ser objeto de proteção adicional por dispositivos a corrente diferencial-residual com corrente diferencial-residual nominal In igual ou inferior a 30 mA: • Os circuitos que sirvam a pontos de utilização situados em locais contendo banheira ou chuveiro; • Os circuitos que alimentem tomadas de corrente situadas em áreas externas à edificação; • Os circuitos de tomadas de corrente situadas em áreas internas que possam vir a alimentar equipamentos no exterior; • Os circuitos que, em locais de habitação, sirvama pontos de utilização situados em cozinhas, copas, cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e demais dependências internas molhadas em uso normal ou sujeitas a lavagens; • Os circuitos que, em edificações não-residenciais, sirvam a pontos de tomada situados em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e, no geral, em áreas internas molhadas em uso normal ou sujeitas a lavagens. 4.5. Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) Os DPS são dispositivos destinados a prover proteção contra sobretensões transitórias nas instalações de edificações, cobrindo tanto as linhas de energia quanto as linhas de sinal. A disposição dos DPS deve respeitar os seguintes critérios: • Quando o objetivo for a proteção contra sobretensões de origem atmosférica transmitidas pela linha externa de alimentação, bem como a proteção contra sobretensões de manobra, os DPS devem ser instalados junto ao ponto de entrada da linha na edificação ou no quadro de distribuição principal, localizado o mais próximo possível do ponto de entrada; ou Aula 10 – Instalações Elétricas UNIDADE 3 – INSTALAÇÕES GERAIS 135 • Quando o objetivo for a proteção contra sobretensões provocadas por descargas atmosféricas diretas sobre a edificação ou em suas proximidades, os DPS devem ser instalados no ponto de entrada da linha na edificação. Além destes casos, existem outros específicos que devem ser pesquisados na norma, pois variam sua utilização conforme características da edificação. 4.6. Pontos de Luz e Tomadas Toda instalação elétrica deve ser dividida em tantos circuitos quantos forem necessários. Isto proporciona facilidade de manutenção, inspeção e alimentação a outras partes da instalação quando do defeito de um circuito. Segundo o item 9.5.3 da NBR 5410:2004, os circuitos de iluminação e tomadas devem ser distintos, salvos os casos em que a corrente do circuito comum à iluminação e tomadas seja inferior a 16 A e que este não seja o único circuito de tomadas e/ou iluminação de toda a instalação. Desta forma, adota-se o critério de separação integral de circuitos de luz e força. Além disso, a separação destes circuitos promove uma melhoria no que diz respeito à “alimentação a outras partes da instalação quando do defeito de um circuito”. Em instalações polifásicas, os circuitos devem ser distribuídos entre as fases, proporcionando o seu equilíbrio. É recomendada (considera-se, no contexto da disciplina, obrigatória) a previsão de circuitos independentes para cargas com mais de 10A (TUE’s). É obrigatório que os pontos de tomada de cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos devem ser atendidos por circuitos exclusivamente destinados à alimentação de tomadas desses locais. A mínima potência dos circuitos deve ser de, aproximadamente, 1270 VA (10 A) e a potência máxima dos circuitos deve ser de cerca de 2540 VA (20 A). As proteções de circuitos de aquecimento ou condicionamento de ar podem ser agrupadas no QDC ou num quadro separado (inclusive, próximos aos equipamentos). 4.7. Recomendações As grandes recomendações em divisões de circuitos terminais se dão pelos seguintes motivos. • Facilita a operação e a manutenção da instalação; • Permite o seccionamento apenas do circuito defeituoso; • Reduz a interferência entre os pontos de utilização; Aula 10 – Instalações Elétricas INTRODUÇÃO À CONSTRUÇÃO 136 • Reduz a queda de tensão e a corrente nominal; • Permite o dimensionamento de: o Condutores com menor seção; o Dispositivos de proteção com menor capacidade nominal. Deve-se evitar projetar circuitos terminais muito carregados (elevada potência nominal), pois: • Resultaria em condutores de seção nominal grande; • Dificultaria passagem dos fios nos eletrodutos; • Dificultaria as ligação dos fios aos terminais (interruptores, tomadas e luminárias); Baseado e adaptado Manual Pi rel l i de Instlações , Rodrigo Arruda Fel ício Ferreira . Edições sem prejuízo de conteúdo.