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PROJETO ELÉTRICO RESIDENCIAL DE BAIXA TENSÃO: O presente trabalho consiste no dimensionamento do sistema elétrico de uma residência de padrão popular, a planta da mesma confeccionada a partir da casa de um dos integrantes do grupo como mostra a Figura 1. A seguir mostraremos todo o passo a passo para esse dimensionamento conforme os parâmetros preestabelecidos pela ABNT NBR 5410- Instalações elétricas de baixa tensão. Figura 1- Planta baixa Fonte: Os autores CALCULAR OS PONTOS MÍNIMOS DE ILUMINAÇÃO E TOMADAS DE USO GERAL (TUG) De acordo com a NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa tensão, para edificações de baixa tensão (que é o caso em questão) devemos ter a instalação de pelo menos um ponto de luz fixo em cada cômodo, e uma previsão de carga mínima de 100 VA para os primeiros 6 m², acrescido de 60 VA para cada 4m² inteiros excedentes. Já o cálculo da quantidade de tomadas de uso geral (TUG’s) em cada ambiente se dá de acordo com seu perímetro. A norma determina que em cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, cozinha-área de serviço, lavanderias e locais análogos deve ser previsto um ponto de tomada a cada 3,5 m, já para os demais ambiente os prontos devem estar a cada 5 m, ou fração deste. Ainda de acordo com a NBR 5410 as potências atribuídas aos pontos de tomadas devem estar de acordo com os seguintes requisitos mínimos: em banheiros, cozinhas e locais análogos, no mínimo 600 VA por ponto de tomada, até três pontos, e para os excedentes 100 VA em cada. Quando a demanda de tomadas em um ambiente for superior a 6, os dois primeiros pontos terão 600 VA de potência, enquanto os demais 100 VA; nos demais cômodos, deve-se ter um mínimo de 100 VA por ponto de tomada. Com isso, para calcular os pontos mínimos de iluminação e TUG’s, devemos em perímetro lugar determinar as áreas e os perímetros de cada ambiente: A residência tem 10 cômodos, 1 Entrada, 1 Sala de Estar, 1 Corredor, 1 Área de Circulação, 1 Cozinha, 2 Banheiros e 3 Quartos. Tabela 1- Ambientes e suas respectivas dimensões Ambiente Área (m²) Perímetro (m) Sala de Estar 8,3 x 4,10 = 34,03m² 24,8 Dormitório 1 3,5 x 5,5 +1,7x1= 20,95m² 21,4 Dormitório 2 3,0 x 4,5 = 13,5m² 15 Dormitório 3 3,0 x 4,5 = 13,5m² 15 Cozinha 1,8 x 4,5 = 8,1m² 12,6 Banheiro 1 1,9 x 2,4 = 4,56m² 8,6 Banheiro 2 1,9 x 1,5= 2,85m² 6,8 Área de serviços 1,9 x 2,0 = 3,8m² 7,8 Entrada 1,3 x 3,5= 4,55m² 9,6 Área de Circulação 1,0 x 4,05 =4,05m² 10,1 Área Total 109,89 m² Fonte: Os autores Com esses valores temos a seguinte distribuição: Iluminação Sala de Estar:34,03 m2 Assim: Dormitório 1: 20,95m² Assim: Dormitório 2: 13,5m² Assim: 1 Dormitório 3: 13,5m² Assim: 1 Cozinha: 8,1m² Assim: Banheiro 1: 4,56m² Assim: Banheiro 2: 2,85m² Assim: Área de serviço: 3,8m² Assim: Entrada: 4,55m² Assim: Circulação: 4,05m² Assim: Tabela 2- Carga de iluminação Ambiente Área (m²) Iluminação (VA) Sala de Estar 34,03m² 520 Dormitório 1 20,95m² 280 Dormitório 2 13,5m² 160 Dormitório 3 13,5m² 160 Cozinha 8,1m² 100 Banheiro 1 4,56m² 100 Banheiro 2 2,85m² 100 Área de serviços 3,8m² 100 Entrada 4,55m² 100 Área de Circulação 4,05m² 100 Total 1.720 (VA) Fonte: Os autores Para encontrarmos a potencias total de iluminação em Watts devemos multiplicar o valor total em Volt-Ampère pelo ser fator de potência: Fator de potência TUG e iluminação - 0,8. Tabela 3- Cálculo tomadas de uso geral e carga (VA) AMBIENTES (VA) QTD. (TUG´S) SALA DE ESTAR: 24,8 m / 5 = 4.96 5 100 * 5 500 DORMITÓRIO1: 21,4 / 5 = 4,28 4 100 * 4 400 DORMITÓRIO2: 15m / 5 = 3 3 100 * 3 300 DORMITÓRIO3: 15m / 5 = 3 3 100 * 3 300 COZINHA: 12,6m / 3,5 = 3,6 4 3 * 600 + 100 1900 BANHEIRO1: 8,6m 1 1 * 600 600 BANHEIRO2: 6,8m 1 1 * 600 600 ÁREA DE SERVIÇO: 7,8m / 3,5 = 2,2 3 3 * 600 1800 ENTRADA: 9,6m / 5 = 1,92 2 2 * 100 200 ÁREA DE CIRCULAÇÃO: 10,1m / 5 = 2,02 2 2 * 100 200 Total 6800 Fonte: Os autores CARGAS DE USO ESPECÍFICOS Consideramos cargas de uso específico aquelas com corrente superior a 10 amperes, conforme a NBR 5410/2004, a residência aqui dimensionada posse as seguintes cargas específicas: - Ar-Condicionado - Sala de Estar: 30.000 BTU P= 8.790 W - Ar-condicionado - Dormitório 1: 12.000 BTU P= 3.516 W - Chuveiros - Banheiro 1 e 2: 6500 W cada. Conversão de BTU para Watts, utilizou-se a constante 0,293. Outro ponto importante, é que as TUE’s receberão uma corrente de 220 V, e cada equipamento terá um circuito exclusivo para seu funcionamento. Os valores de potência de iluminação e tomadas estão na unidade de (VA), conhecida como potência aparente. A potência aparente é a soma da potência ativa (dada em (W) com a potência reativa (dada em VA). Assim é necessário aplicar um fator de correção, chamado fator de potência, para se obter apenas a potência ativa. Tabela 4- Cargas totais Ambiente Iluminação (VA) TUG Qtd. TUE Qtd Potência TUGs POTÊNCIA TUEs (W) Sala de Estar 520 5 1 500 8790 Dormitório 1 280 3 1 400 3516 Dormitório 2 160 3 - 300 - Dormitório 3 160 3 - 400 Cozinha 100 4 - 1900 - Banheiro 1 100 1 1 600 6500 Banheiro 2 100 1 1 600 6500 Área de serviços 100 3 - 1800 - Entrada 100 2 - 200 - Área de Circulação 100 2 - 200 - Total 1.720 (VA) 6.800 (VA) 25306(W) Fonte: Os autores Correção de VA para W: Total de potência solicitada pela residência Tabela 5- Divisão dos circuitos de iluminação Ambiente Carga de Iluminação (VA) Nº do Circuito Corrente do Circuito Cozinha 100 Ci.L-1 5,51 Dormitório 1 280 Ci.L-1 Dormitório 2 160 Ci.L-1 Dormitório 3 160 Ci.L-1 Sala de Estar 560 Ci.L-2 8,03 Banheiro 1 100 Ci.L-2 Banheiro 2 100 Ci.L-2 Área de serviços 100 Ci.L-2 Entrada 100 Ci.L-2 Área de Circulação 100 Ci.L-2 Fonte: Os autores DIVISÃO DOS CIRCUITOS TOMADAS TUG´S, MÁXIMA CORRENTE 10A E TUE’S Ao todo o projeto conta com 8 tomadas de 600 VA e 19 tomadas de 100 VA. Tais tomadas foram distribuídas em seis circuitos diferentes para termos uma corrente máxima de 10 A. Assim para um único circuito podemos ter até 2 tomadas de 600 VA, ou 12 tomadas de 100 VA. Para as tomadas de uso específico, foi adotado um circuito exclusivo para cada equipamento, assim a divisão dos circuitos ficou como mostra a tabela a seguir. Tabela 6- Divisão dos circuitos de tomadas Ambiente Nº do circ. Carga (VA) Corente (A) Ar- 30000BTU 3 8790 39,95 Ar- 12000BTU 4 3516 15,98 Chuveiro WC1 5 6500 29,55 Chuveiro WC2 6 6500 29,55 Banheiros 1 e2 (2x 600) 7 1200 9,45 A. Serviço (2x600) 8 1200 9,45 Cozinha (2x600) 9 1200 9,45 A. Serv. e Cozinha (2x600)1 10 1200 9,45 Dormitórios 1, 2 e 3 (10 x 100) 11 1000 7,87 Demais cômodos 12 900 7,09 Fonte: Os autores Após a divisão de todos os circuitos, foi elaborado o diagrama multificar da residência em questão, como pode ser observado na Figura 2. Figura 2- Diagrama multifilar Fonte: Os autores DIMENCIONAMENTO DOS CONDUTORES Seção mínima dos condutores De acordo com a NBR 5410/2004 a seção mínima do condutor fazer para o circuito de iluminação é de 1,5mm² e para o circuito de Força de 2,5mm². O condutor neutro de possuir a mesma seção que o condutor faze, para os seguintes casos: circuitos monofásicos a 2 e 3 condutores e bifásicos a 3 condutores, qualquer que seja a seção; em circuitos trifásicos, quando a seção dos condutores fase for inferior a 25 mm2; em circuitos trifásicos, quando for prevista a presença de harmônicas, qualquer que seja a seção. Para o condutor de proteção (terra), o mesmo deve obedecer aos seguintes critérios: seção do faze menor ou iguala 16mm², igual ao condutor faze; seção do faze maior que 16 e menor que 35mm², seção igual a 16mm²; seção do faze maior que 35mm², igual a metade da seção do condutor faze. Figura 3- Dimensão do condutor terra Cálculo da seção dos condutores Para a determinação da seção dos condutores de cada circuito, dois critérios devem ser adotados: Critério de capacidade de corrente e critério de queda de tensão, devendo ser adotado o de maior seção. Critério de capacidade de corrente: Para esse critério deve primeiro calcular a corrente em cada circuito, e em seguida aplicar os fatores de correção FCT e FCNC para se obter a corrente de projeto. Onde: FTC, fator de correção de temperatura FCNC, fator de correção para um grupo de circuitos em um mesmo eletroduto. Para os circuitos aqui dimensionados usaremos uma temperatura ambiente de 30°C. Circuito 1: Iluminação, corrente de 5,51 A Pelo diagrama multifilar da Figura 2, vê-se que o maior grupo de circuitos contendo o circuito 1, que passa por um único eletroduto contem 4 circuitos, assim: FCT = 1 e FCNC = 0,65 Circuito 2: Iluminação, corrente de 8,03 A Pelo diagrama multifilar da Figura 2, vê-se que o maior grupo de circuitos contendo o circuito 2, que passa por um único eletroduto contem 4 circuitos, assim: FCT = 1 e FCNC = 0,65 Circuito 3: TUE, ar-condicionado, corrente de 39,95 A Por se tratar de uma TUE, o circuito passara sozinho pelo eletroduto, assim: FCT = 1 e FCNC = 1 Circuito 4: TUE, ar-condicionado, corrente de 15,98 A Por se tratar de uma TUE, o circuito passara sozinho pelo eletroduto, assim: FCT = 1 e FCNC = 1 Circuito 5 e 6: TUE, chuveiro, corrente de 29,55 A Por se tratar de uma TUE, o circuito passara sozinho pelo eletroduto, assim: FCT = 1 e FCNC = 1 Circuito 7: TUG, corrente de 9,45 A Pelo diagrama multifilar da Figura 2, vê-se que o maior grupo de circuitos contendo o circuito 7, que passa por um único eletroduto contem 3 circuitos, assim: FCT = 1 e FCNC = 0,7 Circuito 8, 9 e 10: TUG, corrente de 9,45 A Pelo diagrama multifilar da Figura 2, vê-se que o maior grupo de circuitos contendo os circuitos 8, 9 e/ou 10, que passa por um único eletroduto contem 4 circuitos, assim: FCT = 1 e FCNC = 0,65 Circuito 11: TUG, corrente de 7,87 A Pelo diagrama multifilar da Figura 2, vê-se que o maior grupo de circuitos contendo o circuito 11, que passa por um único eletroduto contem 3 circuitos, assim: FCT = 1 e FCNC = 0,7 Circuito 12: TUG, corrente de 7,09 A Pelo diagrama multifilar da Figura 2, vê-se que o maior grupo de circuitos contendo o circuito 12, que passa por um único eletroduto contem 4 circuitos, assim: FCT = 1 e FCNC = 0,65 Figura 4- Dimensão dos condutores Tabela 7- Seção dos condutores pelo critério da capacidade de condução Circuito Corrente (A) Corrente de projeto (A) Seção do condutor (mm²) 1 5,51 8,47 1,5 2 8,03 12,35 1,5 3 39,95 39,95 6,0 4 15,98 15,98 2,5 5 29,55 29,55 4,0 6 29,55 29,55 4,0 7 9,45 13,5 2,5 8 9,45 14,54 2,5 9 9,45 14,54 2,5 10 9,45 14,54 2,5 11 7,87 11,24 2,5 12 7,09 10,91 2,5 Fonte: Os autores Critério de queda de tensão: Para dimensionarmos os condutores utilizamos a seguinte equação: Onde: Sc: seção em mm2; ∆푉푐: queda de tensão máxima, em %; 푉푓푛: tensão do circuito fase-neutro, em V; L: comprimento do circuito, em m Ib: corrente de projeto, em A; ρ : resistividade do material condutor = cobre = 1/56 Ω.mm2/m Considerando a queda de tenção máxima de 4% e a distancia máxima do circuito até o quadro de distribuição de 25 metros, temos os seguintes resultados: Circuito 1 Circuito 2 Circuito 3 Circuito 4 Circuito 5 e 6 Circuito 7, 8, 9 e10 Circuito 11 Circuito 12 Por fim, temos os seguintes resultados para as seções dos condutores: Tabela 8- Seção final dos condutores Circuito Seção do condutor Capacidade de corrente (mm²) Seção do condutor Queda de tenção (mm²) Seção final (mm²) 1 1,5 0,96 1,5 2 1,5 1,41 1,5 3 6,0 4,05 6,0 4 2,5 1,62 2,5 5 4,0 2,99 4,0 6 4,0 2,99 4,0 7 2,5 1,66 2,5 8 2,5 1,66 2,5 9 2,5 1,66 2,5 10 2,5 1,66 2,5 11 2,5 1,38 2,5 12 2,5 1,24 2,5 Fonte: Os autores DIMENCIONAMENTO DOS DIJUNTORES Para o dimensionamento dos disjuntores devemos seguir os seguintes passos: - especificar o tipo de disjuntor de acordo com o numero de fazes; - calcular a conrrente que passa pelo circuito; - A corrente do disjuntor deve ser maior ou igual a corrente do circuito Com isso temos os seguintes valores: Tabela 9- Dimensionamento dos disjuntores Circuito Corrente (A) Disjuntor (A) Tipo de disjuntor 1 5,51 10 Monofásico 2 8,03 10 Monofásico 3 39,95 40 Bifásico 4 15,98 16 Bifásico 5 29,55 32 Bifásico 6 29,55 32 Bifásico 7 9,45 10 Monofásico 8 9,45 10 Monofásico 9 9,45 10 Monofásico 10 9,45 10 Monofásico 11 7,87 10 Monofásico 12 7,09 10 Monofásico Fonte: Os autores Cálculo de Circuito de entrada de entrada geral Para o dimensionamento do disjuntor de entrada da residência em questão, alguns fatores devem ser levados em consideração. Tais fatores estão dispostos nas imagens abaixo. Figura 5- Fator de demanda para chuveiros Figura 6- Fator de demanda para ar-condicionado Figura 7- Fator de demanda para carga de iluminação e TUGs FD= 0,4 Chuveiro FD = 0,68 Ar-condicionado = 1,0 Fornecimento de Energia Elétrica Concessionária do Município. A partir da carga total da instalação podemos prever tipo de fornecimento. -Até 10 kW: Fornecimento do Tipo A, monofásico de 127V, a dois fios (fase e neutro). -Acima de 10 kW e até 15 kW: Fornecimento do Tipo B, bifásico com 220 V (entre fases) e 127 V (entre fase e neutro), a três fios (fase-fase-neutro). -Acima de 15 kW e até 75 kW. Fornecimento do Tipo D, trifásico com 220 V e 127 V, a 4fios (fase-fase-fase-neutro). -Acima de 75 kW os níveis de tensão e o tipo de fornecimento são diferentes e serão estudados posteriormente Assim nossa residência se enquadra no tipo D, trifásico com 220 V e 127 V, a quatro fios. Cálculo do disjuntor geral: Considerando fator de potência da resistência igual a 0,95 temos que a potência total em VA é de: Sendo a potência dada pela seguinte equação: Com isso, adotaremos um disjuntor trifásico de 63 A. E a seção dos condutores até o quadro de distribuição, de acordo com a figura 3, será de 16 mm². DIMENSIONAMENTO DOS ELETRODUTOS