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Instalações Elétricas Prof. Dr. José Augusto Real Organização da Aula • Constituição da Matéria • Tabela Periódica • Produção de Cargas Elétricas • Ionização • Histórico • Eletrostática e Eletrodinâmica • Mecanismo de Condução • Condutores e Isolantes • Corrente e Tensão Elétrica • Potência • Fator de Potência • Energia • Resistividade • Lei de Ohm • Relações entre as variáveis elétricas CONSTITUIÇÃO DA MATÉRIA • Toda a matéria é composta por átomos, que por sua vez são formados por partículas fundamentais: prótons, nêutrons e elétrons. Elétron: é a menor partícula encontrada na natureza, com carga negativa. Os elétrons estão sempre em movimento em suas órbitas ao redor do núcleo. Próton: é a menor partícula encontrada na natureza, com carga positiva. Situa-se no núcleo do átomo. Nêutron: são partículas eletricamente neutras, ficando também situadas no núcleo do átomo, juntamente com os prótons. Produção de Cargas Elétricas • A magnitude da carga elétrica de um Próton é igual à do elétron, o que difere é no sinal • Normalmente como: O número de elétrons é igual ao número de prótons • Conclusão: O átomo é Eletricamente Neutro ou Normal. Cargas Elétricas: Atração e Repulsão Ionização • Porém: • Se o átomo perder ou receber elétrons ➔ Perderá o equilíbrio ➔ Se tornará um íon ➔ Tornam-se átomos Eletrizados ou Ionizados. Formas de Ionização • Existes várias formas de desequilibrar a carga elétrica de um átomo: • Por fricção • Incidência de Luz (Efeito Fotoelétrico) • Calor (Termoeletricidade) • Piezo-eletricidade • Indução Eletromagnética • Eletroquímico Breve história da eletricidade ▪ Tales de Mileto – Atritou a pele de um animal com um pedaço de âmbar e percebeu que este passava a atrair pequenos objetos leves, como pedacinhos de palha, pequenas sementes e penas. Breve história da eletricidade Em 1670 Otto von Guericke, prefeito da cidade de Magdeburgo, construiu a primeira máquina eletrostática. Era uma enorme esfera de enxofre que ele fazia girar, enquanto a atritava com um pedaço de lã. Desse jeito, conseguia gerar uma quantidade de eletricidade suficientemente grande para produzir faíscas. Breve história da eletricidade Alessandro Volta – inventor da pilha elétrica, em 1800. Ele causou uma enorme agitação no mundo científico quando empilhou discos alternados de zinco e cobre, separando-os por pedaços de tecidos embebidos em solução de ácido sulfúrico. Esse aparelho que produzia corrente elétrica, sempre que um fio condutor era ligado aos discos de zinco e de cobre das extremidades, passou a ser chamado de pilha de Volta. Lei de Coulomb Foi o francês Charles Augustim de Coulomb quem formulou, em 1785, a lei matemática que rege as interações entre partículas eletrizadas. Usando o modelo newtoniano, ele estabeleceu que a interação eletrostática entre essas partículas manifestava-se por meio de forças de atração e repulsão, dependendo dos sinais das cargas. Imagem: ArtMechanic / domínio público Eletrostática e Eletrodinâmica • Eletrostática: • Estuda, essencialmente, a interação entre cargas elétricas estáticas, ou seja, em equilíbrio eletrostático na superfície de um material. • Eletrodinâmica: • Estuda as cargas elétricas em movimento. Mecanismos de Condução • Ao se aplicar um campo elétrico a um material, nem todos os elétrons reagem gerando uma corrente elétrica. • O número de elétrons disponíveis para condução depende do arranjo de níveis eletrônicos com respeito à energia, bem como à maneira pela qual os estados são ocupados pelos elétrons. • Dependendo do seu comportamento, podemos classificá- los em: • Condutores • Isolantes • Semicondutores • Vamos tratar dos dois primeiros que são de interesse direto para a área em estudo. Isolantes ◼ Isolantes possuem elétrons densamente ligados em sua camada de valência, geralmente em ligações covalentes – Esses elétrons necessitam nível de energia muito elevado para torná-los elétrons de condução ◼ A aplicação uma diferença de potencial sobre o material isolante acima… – A energia fornecida a cada elétron não é suficiente para romper as ligações covalentes – Isolantes possuem portanto alta resistividade Ligação Covalente Condutores ◼ Os Condutores tem elétrons fracamente ligados aos átomos em sua camada de valência – Esses elétrons requerem pouca quantidade de energia para torná-los elétrons de condução ◼ Aplicando uma diferença de potencial (DDP) através do condutor… – A força sobre cada elétron é suficiente para liberta-lo da sua órbita e assim os elétrons podem “pular” para outros átomos: existe portanto condução da corrente elétrica – Condutores possuem portanto baixa resistividade Condutores e isolantes • Condutores elétricos • São materiais que possibilitam a movimentação de cargas elétricas em seu interior com grande facilidade. • Esses materiais possuem uma grande quantidade de elétrons livres, que podem ser conduzidos quando neles aplicamos uma diferença de potencial elétrico. • Metais como cobre, platina e ouro são bons condutores. • Isolantes elétricos • São aqueles que oferecem grande oposição à passagem de cargas elétricas. • Nesses materiais, os elétrons encontram-se, de modo geral, fortemente ligados aos núcleos atômicos e, por isso, não são facilmente conduzidos. • Materiais como borracha, silicone, vidro e cerâmica são bons exemplos de isolantes TENSÃO E CORRENTE ELÉTRICA Como vimos, nos fios condutores, existem partículas invisíveis chamadas elétrons livres, que estão em constante movimento de forma desordenada. Para que estes elétrons livres passem a se movimentar de forma ordenada, nos fios, é necessário ter uma força que os empurre. A esta força é dado o nome de tensão elétrica (U). Esse movimento ordenado dos elétrons livres nos fios, provocado pela ação da tensão, forma uma corrente de elétrons. Essa corrente de elétrons livres é chamada de corrente elétrica (I). Analogia com sistema hidráulico Unidades de medida: Tensão e Corrente Tensão e Corrente: Múltiplos e Submúltiplos Tensão e Corrente, Contínua e Alternada • Uma tensão contínua (CC ou DC – do inglês Direct Current) é caracterizada pelo fluxo constante e unidirecional de eletricidade. • Ela possui uma polaridade fixa, o que significa que a corrente flui sempre na mesma direção, do polo negativo para o polo positivo. • Uma corrente contínua está ligada a uma tensão contínua, • A tensão alternada (CA ou AC – do inglês Alternated Current) é conhecida pelo seu fluxo de eletricidade que se alterna periodicamente, invertendo a direção e a magnitude com o tempo. • A polaridade da tensão muda ciclicamente de positivo para negativo. • A forma de onda mais comum para a tensão AC é a sinusoidal, embora também possa assumir formas como a triangular ou quadrada. • Uma corrente alternada está relacionada com a tensão alternada. Exemplos: Fontes de Tensão/Corrente • Tensão/corrente contínua • Tensão ou corrente Alternada Corrente alternada e contínua: Cargas • Cargas: Corrente alternada • Cargas: Corrente contínua PARÂMETROS DA FORMA DE ONDA DA TENSÃO E DA CORRENTE ALTERNADA SENOIDAL • SINAL SENOIDAL • VALOR DE PICO (Vp) • É a amplitude da forma de onda que corresponde ao máximo valor no eixo vertical. • VALOR PICO A PICO (Vpp) • É o valor correspondente entre o pico superior (amplitude máxima positiva) e o pico inferior (amplitude máxima negativa ou vale) • É exatamente o dobro do valor de pico numa forma de onda senoidal, pois esta é simétrica. PARÂMETROS DA FORMA DE ONDA DA TENSÃO E DA CORRENTE ALTERNADA SENOIDAL • PERÍODO (T): • É o tempo necessário para a ocorrência de um ciclo completo de uma função periódica, • A unidade do Período é o segundo (s). • FREQUÊNCIA (f): • É o número de ciclos por unidade de tempo (a cada segundo). • A unidade da Frequência é o Hertz (Hz). • A frequência é o inverso do período. • A frequência da rede elétrica comercial é de 60Hz.f = 1 𝑇 (Hz) Fase • Indica o posicionamento do sinal no tempo. V(t) = 𝑉𝑝𝑠𝑒𝑛(ω𝑡 + 𝜑) = 𝑉𝑝𝑠𝑒𝑛(2𝜋𝑓𝑡 + 𝜑) V(t) = 𝑉𝑝𝑠𝑒𝑛(ω𝑡 + 0𝑜) V(t) = 𝑉𝑝𝑠𝑒𝑛(ω𝑡 + 45𝑜) Valor Instantâneo de um Sinal Senoidal • Valor Instantâneo • É o valor que essa grandeza assume em um dado instante de tempo. • Assim, o valor da amplitude do sinal em um dado instante de tempo t é calculado pela função senoidal: 𝑉 𝑡 = 𝑉𝑝𝑠𝑒𝑛(2 . π . 𝑓 . 𝑡) • onde: • 𝑉 𝑡 é o valor instantânea. • 𝑉𝑝 𝑡 é o valor de pico • 𝑓 é a frequência em Hz • T é o instante de tempo. • VALOR MÉDIO • obter a média desse sinal ao longo de um período • É dado pela soma das áreas positivas e negativas que são descritas periodicamente ao longo do tempo. Valor Médio de um Sinal Senoidal Exemplo: Senoide com valor médio igual a zero • Valor Eficaz (Rms) • É a medida ou a quantidade do sinal alternado que dissiparia a mesma potência em uma resistência alimentada por um sinal continuo. Valor Eficaz de um Sinal Senoidal • Para • O valor eficaz é dado por: • Os medidores de tensão (Voltímetro) e corrente (amperímetro) medem o valor RMS do sinal. 𝑉 𝑡 = 𝑉𝑝𝑠𝑒𝑛(2 . π . 𝑓 . 𝑡) 𝑉𝑅𝑀𝑆 = 𝑉𝑃 2 Valor Eficaz de um Sinal Senoidal POTÊNCIA ELÉTRICA • Portanto: • A tensão elétrica faz movimentar os elétrons de forma ordenada, dando origem à corrente elétrica. Portanto Unidade de Potência Então, como a potência é o produto da ação da tensão e da corrente, a sua unidade de medida é o volt-ampère (VA). A essa potência dá-se o nome de potência aparente cuja a unidade é Volt- Ampere (VA); Potência Aparente • A potência aparente é composta por duas parcelas: • Potência Ativa (W) • A potência ativa é a parcela efetivamente transformada em: • Potência Mecânica • Térmica • Potência Luminosa • Potência Reativa (VAR- Volt-Ampere Reativo) • A potência reativa é a parcela transformada em campo magnético, necessário ao funcionamento de: • Motores • Transformadores • Reatores Analogia Fator de Potência • O fator de potência é a relação entre a energia que é entregue na instalação, e a energia que realmente é convertida em algum tipo de trabalho, ou seja, que é transformada em potência mecânica, térmica ou luminosa. • Em instalações elétricas industriais (ou residenciais) são ligadas algumas cargas como motores, transformadores, reatores para lâmpadas de descarga, fornos de indução, entre outras máquinas que consomem energia reativa. • Esta energia reativa faz parte de toda a potência que é recebida na instalação, mas ela não é convertida em trabalho. Em projetos de instalação elétrica residencial os cálculos efetuados são baseados na potência aparente e potência ativa ➔ É importante conhecer a relação entre elas para que se entenda o que é fator de potência. https://www.mundodaeletrica.com.br/motor-trifasico-caracteristicas-aplicacoes/ Triângulo de Potência • O Fator de Potência é uma medida do aproveitamento da energia e é a razão entre a potência ativa e a potência aparente. 𝐹𝑃 = 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐴𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑃 𝑆 = 𝑉. 𝐼. cos(𝜃) 𝑉. 𝐼 = cos 𝜃 • O fator de potência determina que parcela da potência aparente é potência ativa, ou seja, disponível para realizar trabalho. • O fator de Potência pode variar desde 1 (100%), quando o ângulo de fase 𝜃 = 0𝑜, até 0, quando 𝜃 = 90𝑜. Cálculo do Fator de Potência Carga Puramente Resistiva: 𝜽 = 𝟎𝒐 portanto 𝒄𝒐𝒔 𝜽 = 𝟏 ➔ a carga aproveita toda a energia fornecida pelo gerador Carga Puramente Indutiva Carga Indutiva e Resistiva Fator de Potência: Observações 𝜽 = 𝟗𝟎𝒐 portanto 𝒄𝒐𝒔 𝜽 = 𝟎 ➔ não há transferência de potência ativa entre o gerador e a carga. 𝜽 < 𝟗𝟎𝒐 portanto 𝒄𝒐𝒔 𝜽 < 𝟏 ➔ há transferência somente de uma parte da potência ativa entre o gerador e a carga. • O Fator de Potência pode ser expresso na forma decimal ou como porcentagem. • Exemplo: um fator de potência de 0,7 significa que a carga utiliza somente 70% dos volt-àmperes fornecidos na entrada. • É aconselhável que os circuitos projetados tenham um alto FP, pois estes circuitos utilizam de forma mais eficiente a potência fornecida na entrada. • As concessionárias definem como valor mínimo 92% para as indústrias. • A conta de energia é paga pela potência ativa utilizada. Fator de Potência: Observações Observação Importante “Quando o fator de potência é igual a 1, significa que toda potência aparente é transformada em potência ativa. Isto acontece nos equipamentos que só possuem resistência, tais como: chuveiro elétrico, torneira elétrica, lâmpadas incandescentes, fogão elétrico, etc.” • Os conceitos vistos anteriormente serão utilizados para o levantamento das potências (cargas) a serem instaladas na residência. Observação Importante Relações: Potência, Corrente, Tensão e Resistência Energia Elétrica Como calcular o consumo? • Portanto, o consumo de energia elétrica é obtido a partir da multiplicação da potência elétrica, em quilowatts (kW) pelo tempo de utilização da carga, em horas. • Essa multiplicação resultará em um número que terá, como unidade de medida, o quilowatt hora, representado por kWh. • Exemplo: Considere um chuveiro de 4500 W (4,5 kW) que é utilizado 1,5 h (1h e 30 minutos) por dia, durante 30 dias. Quantos kWh este chuveiro consumirá em 1 mês? Como o chuveiro é utilizado 90 minutos por dia durante 30 dias, então: ∆𝑡 = 90 × 30 = 2700 𝑚𝑖𝑛 𝑚ê𝑠 = 2700 60 ℎ 𝑚ê𝑠 = 45ℎ Portanto o consumo mensal do chuveiro será de: 𝐸 = 4,5𝑘𝑊 × 45ℎ = 202,5 𝑘𝑊ℎ E=P.∆𝑡 Custo mensal de utilização • Para calcular o custo mensal, é necessário saber quanto é o valor da tarifa em kWh da sua região. • No Exemplo: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 = 0,96( 𝑅$ 𝑘𝑊ℎ ) × 202,5 kWh = R$194,40 Fatura de Energia Fatura de Energia TIPO DE FORNECIMENTO E TENSÃO Um Sistema de Potência é composto de: • Geração • Transmissão • Distribuição O curso de Instalações Elétricas de Baixa Tensão (BT) utiliza a rede de distribuição secundária. Sistemas de Fornecimento Principalmente utilizado nas residências de estrutura antiga, com baixo consumo de energia ou em áreas rurais. Esses lugares, geralmente, possuem também geradores de energia, caso seja necessário. O sistema monofásico conta com dois fios, 1 neutro e 1 fase, com voltagem de 127V ou 220V. A rede bifásica é a mais comum de ser encontrada nas construções atuais, com três fios: 2 fases e 1 neutro. A voltagem nesse caso é, normalmente, de 127V ou 220V, alcançando entre 12.000 e 25.000 Watts de potência. Lembrando que, a voltagem vai depender do fornecedor de energia elétrica e varia em cada região do Brasil. A rede trifásica é usada quando é prevista um consumo maior de energia naquela estrutura, apresenta quatro fios, sendo 3 fases e 1 neutro. A rede trifásica pode ser 220V ou 380v, com uma capacidade de carga total de até 75.000 Watts de potência. Sistemas de Fornecimento Redes de Distribuição • As redes de distribuição são compostas por linhas • Baixa Tensão (Rede Secundária) • Média Tensão (Rede Primária) • Alta Tensão • As redes de média tensão possuem: • Tensão elétrica entre 2,3 kV e 44 kV • Identificadas geralmente por três cabos aéreos, sustentados por cruzetas de madeira em postes de concreto. • As redes de baixa tensão possuem: • Tensão que pode variar entre 110 e 440V dependendo da região. • Elas são fixadas nos mesmos postes de concreto que sustentam as redes de média tensão, porém localizadas a uma altura inferior. Tipo de Fornecimento • Define o número de fases que irão alimentar a instalação elétrica. • A determinação do tipo de fornecimento, deve ser feito de acordo com as normas da concessionária de energia. Tipos de Linhas de Transmissão Resistência e Resistividade • Cada material apresenta uma certa resistência (R), dada em ohms (Ω), à passagem de elétrons (corrente). Esses elétronsem movimento se chocam com os átomos do material, causando aquecimento e perda de energia por calor. • A essa resistência intrínseca de cada material chamamos de resistividade (ρ) dada em Ω .m. Resistência e Resistividade Lei de Ohm Tensão (V) Corrente (A)Resistência (Ω) Norma Normalização Regulamento Antes de estudarmos como realizar um projeto de instalações elétricas, é imprescindível conhecer as documentações essenciais para iniciar uma obra de instalação elétrica. Norma • É um documento que estabelece requisitos, especificações, diretrizes ou características para garantir a qualidade, segurança e interoperabilidade de produtos, serviços ou sistemas. • As normas são desenvolvidas por organizações de padronização: • ISO (International Organization for Standardization) • ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). • São, na maioria dos casos, não são obrigatórias, mas sua aplicação pode ser adotada para melhorar a qualidade e a segurança. • No Brasil é obrigatória. SISTEMA NORMATIVO BRASILEIRO • ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas (fundada em 28/09/1940 – RJ); • Privada, sem fins lucrativos e de utilidade pública; Normas Técnicas (instalações elétricas BT) • Normas Nacionais: • ANEEL • ABNT: • NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão. • NBR 5456 – Eletrotécnica e eletrônica - Eletricidade geral – Terminologia; • NBR 5444 – Símbolos Gráficos para Instalações Elétricas Prediais; • NBR 5471 – Condutores Elétricos; • NBR 5419 – Proteção Contra Descargas Atmosféricas; • NBR 13570 – Instalações Elétricas em Locais de Afluência de Público; • Normas Regionais: • CONCESSIONÁRIA DE ENERGIA (Equatorial): • NT. 001 - Fornecimento de Energia Elétrica em Baixa Tensão Normalização • É o processo de desenvolvimento, aplicação e atualização de normas. • Envolve a criação e manutenção de padrões para garantir que produtos, serviços e processos atendam a determinados requisitos e padrões de qualidade. • Esse processo é geralmente realizado por organismos de normalização que podem ser nacionais ou internacionais. Regulamento • É um conjunto de regras ou diretrizes estabelecidas por uma autoridade governamental ou outra entidade para regular uma atividade específica. • O seu cumprimento pode ser obrigatório e sujeito a penalidades em caso de não conformidade. • Os regulamentos muitas vezes incorporam requisitos técnicos, e em alguns casos, esses requisitos podem ser baseados em normas existentes. Diferenças: Norma x Regulamento • Quanto a origem: • A norma é adotada por um organismo de normalização, normalmente uma associação; • O regulamento é aprovado por uma autoridade, um órgão governamental ou uma agência reguladora, mas sempre uma autoridade. • Quanto a natureza: • O regulamento sempre é de caráter obrigatório, porque é aprovado por uma autoridade, • A norma para ser obrigatória tem a necessidade de um regulamento (portaria, resolução, lei, decreto e etc.). • No Brasil uma grande parte das normas são obrigatórias devido ao código de defesa do consumidor, que no artigo 39 inciso VIII: “É vedado ao fornecedor de produtos ou serviços colocar, no mercado de consumo, qualquer produto ou serviço em desacordo com as normas expedidas pelos órgãos oficiais competentes ou, se normas específicas não existirem, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas ou outra entidade credenciada pelo Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Conmetro). “ NO BRASIL, A UTILIZAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS OFICIAIS (ABNT) É OBRIGATÓRIA. Regulamentação Hierarquia das Leis no Brasil Normas Técnicas: Exemplo • Normas Regulamentadoras (NR) - SSMT/MTb • NR-10: Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade, estabelece que somente profissionais autorizados podem realizar atividades em instalações elétricas. • NR10.2.3: As empresas estão obrigadas a manter esquemas unifilares atualizados das instalações elétricas dos seus estabelecimentos com as especificações do sistema de aterramento e demais equipamentos e dispositivos de proteção • Portaria nº 456/00 - ANEEL/MME • Art. 3º - I a) Efetivado o pedido de fornecimento à concessionária, esta cientificará o interessado quanto à obrigatoriedade de observância, nas instalações elétricas da unidade consumidora, das normas... Oficiais... Da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT e das normas e padrões da concessionária, postos à disposição do interessado. Portarias: Exemplo • Lei Federal nº 8078/90 - Código de Defesa do consumidor (CDC) • Art. 39 - VIII : É vedado ao fornecedor de produtos ou serviços, colocar, no mercado de consumo, qualquer produto ou serviço em desacordo com as normas expedidas pelos órgãos oficiais competentes ou, se normas específicas não existirem, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas ou outra entidade credenciada pelo Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial-CONMETRO. Leis: Exemplo LEGISLAÇÃO Responsabilidades • TÉCNICA: em relação ao trabalho que realizam (ART ou RRT) • CIVIL: indenização por dano causado no exercício de sua atividade (contratual, solidez e segurança da construção, especif. materiais) • PENAL/CRIMINAL: decorre de fatos considerados crimes (ex. incêndio provocado por sobrecarga elétrica por erro na especificação e dimensionamento dos componentes) • ADMINISTRATIVA: restrições impostas pelos órgãos públicos, através do Código de Obras, Código de Água e Esgoto, Normas Técnicas, Regulamento Profissional • ÉTICA: Resulta de faltas éticas que contrariam a conduta moral na execução da atividade profissional - Código de Ética Profissional, estabelecido na Resolução nº 205, de 30/09/71, do CONFEA. Garantias • Contratual (escrito) • Legal (ART – Anotação de Responsabilidade técnica): instrumento indispensável para garantir a qualidade do serviço prestado e a segurança, não apenas para quem contrata, mas por toda a sociedade ou no caso da Arquitetura o (RRT -Registro de Responsabilidade Técnica). • Instituída pela Lei Federal 6.496/77 e regulamentada pelas resoluções 317/86, 394/95, decisão Normativa 064/99 entre outros. Atribuições Profissionais: Arquiteto • Definem que tipo de atividades uma determinada categoria profissional pode desenvolver; • Toda atribuição é dada a partir da formação técnico científica. • As atribuições estão previstas de forma genérica nas leis e, de forma específica, nas resoluções do Conselho Federal. • https://transparencia.caubr.gov.br/arquivos/resolucao21.pdf https://transparencia.caubr.gov.br/arquivos/resolucao21.pdf Infrações • Na maioria dos casos, as infrações são cometidas por puro desconhecimento da legislação (de acordo com a Lei de Introdução ao Código Civil, a ninguém é permitido desconhecer a lei) • Principais infrações cometidas: • Leigos atuando na área tecnológica; • Empresas/Profissionais atuando sem registros; • Empresas sem responsáveis técnicos por projetos, • execução etc; • Profissionais executando serviços incompatíveis com a sua atribuição profissional. • Empresas executando serviços incompatíveis com o objeto do Contrato Social; • Não cumprimento dos termos contratuais; • Desconhecimento da legislação profissional; • Ausência de ART. Legislação • Norma ABNT NBR 13 531 - Elaboração de projetos de edificações • Refere-se às atividades técnicas de projeto e à terminologia apresentada para a designação dos documentos técnicos. Assim, serão evitadas expressões do tipo “projetinho”, “projeto simples”, “croqui” etc. Embora a norma esteja mais direcionada a projetos de arquitetura, há elementos interessantes para serem aplicados nos projetos de energia elétrica. • Lei Federal n0 5194/66, que regula o exercício das profissões de engenheiro, arquiteto e engenheiro agrônomo. • Artigo 6: que trata do exercício ilegal da profissão: • Não possuir registro no Conselho Regional; • Exercer atividades estranhas às atribuições discriminadas em seu registro; •Emprestar seu nome a pessoas, firmas ou empresas executantes de obras/serviços sem sua real participação; • Executar a atividade profissional estando dela suspenso; Legislação • Artigo 13: do valor jurídico de um trabalho de engenharia: • Estudos, plantas, projetos, laudos ou qualquer outro trabalho de engenharia somente podem ser submetidos ao julgamento das autoridades competentes e só tem valor jurídico quando seus autores forem profissionais habilitados de acordo com a própria lei. • Artigo 16: da obrigação da colocação de placas em qualquer tipo de serviço técnico; • Artigo 18: segundo o qual somente o autor de um projeto poderá modificá-lo; • Artigo 22: o qual assegura ao autor de um projeto o direito de acompanhar a execução da obra. • Artigo 71: das Penalidades: advertência reservada, censura pública, multa, suspensão temporária, cancelamento do registro. DOCUMENTAÇÃO DO PROJETO ELÉTRICO BÁSICO (simples) • Projeto elétrico simples NBR 5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão: • Memorial Descritivo; • Lista de Materiais; • Projeto Elétrico Detalhado. • http://universidadeniltonlins.com.br/wp-content/uploads/2019/04/NBR- 5410.pdf) http://universidadeniltonlins.com.br/wp-content/uploads/2019/04/NBR-5410.pdf http://universidadeniltonlins.com.br/wp-content/uploads/2019/04/NBR-5410.pdf Projeto Básico (simples) 1.Levantamento de Requisitos: 1. Identificação das necessidades básicas do cliente. 2. Determinação das cargas a serem alimentadas. 3. Análise da potência demandada. 2.Diagrama Unifilar: 1. Representação simplificada da instalação. 2. Indicação dos principais componentes, como disjuntores e transformadores. 3.Dimensionamento Básico: 1. Escolha preliminar dos condutores elétricos. 2. Determinação de dispositivos de proteção. 4. Locação de Equipamentos: 1. Indicação do posicionamento aproximado dos equipamentos elétricos. 5. Memorial Descritivo: 1. Descrição sumária dos materiais e equipamentos a serem utilizados. 2. Orientações gerais sobre a execução. • Projeto elétrico completo (NBR 5410) • Memorial Descritivo; • Lista de Materiais; • Memorial de Cálculo; • Projeto Elétrico Detalhado; • Projeto Luminotécnico; • Projeto SPDA – Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas; • Lista de Materiais. DOCUMENTAÇÃO DO PROJETO ELÉTRICO COMPLETO Projeto Completo 1. Levantamento Detalhado: 1. Análise detalhada das cargas, considerando fatores como fator de potência e demanda simultânea. 2. Avaliação de condições ambientais. 2. Diagrama Unifilar Detalhado: 1. Representação mais completa, incluindo todos os componentes. 2. Detalhamento de cabos, interruptores, tomadas, etc. 3. Dimensionamento Preciso: 1. Escolha exata dos condutores, levando em conta a queda de tensão e a capacidade de corrente. 2. Dimensionamento de dispositivos de proteção de acordo com normas específicas. 4. Memorial Técnico: 1. Descrição detalhada dos métodos de instalação. 2. Especificações técnicas de cada componente. 5. Lista de Materiais: 1. Relação completa de todos os materiais necessários. 2. Especificações técnicas de cada item. 6. Detalhes Construtivos: 1. Inclui detalhes específicos de como os componentes serão instalados. 2. Pode conter desenhos adicionais para clarificar a instalação. 7. Projeto de Aterramento: 1. Inclui o projeto de sistemas de aterramento conforme normas vigentes. 8. Projeto de Iluminação: 1. Se necessário, inclui um projeto específico para iluminação. 9. Projeto de SPDA (Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas): 1. Se necessário, inclui um projeto para proteção contra raios. Projeto • É um trabalho intelectual, de grande importância técnica, envolvendo experiência e significativa abrangência de conhecimentos normativos, físicos, matemáticos e da legislação, para proporcionar segurança e conforto, objetivando o melhor custo/benefício ao usuário e ao empreendimento. • Um bom projeto elétrico deve garantir: • segurança; • funcionalidade; • capacidade de reserva; • flexibilidade; • acessibilidade; • condições de fornecimento (continuidade) de energia elétrica. Projeto: Ausência ou mal elaborado O que é necessário para o Registro? • No conselho de Arquitetura e Urbanismo é realizada através do processo de RRT (Registro de Responsabilidade Técnica). • O RRT é o documento que comprova que projetos, obras ou serviços técnicos de Arquitetura e Urbanismo possuem um responsável devidamente habilitado e com situação regular perante o Conselho para realizar tais atividades. • Para mais detalhes, consulte a página: https://www.caubr.gov.br/wp-content/uploads/2015/06/FOLDER- Guia_RRT_2015-web.pdf Projeto Projeto Projeto Etapas Análise Inicial • São coletadas as informações essenciais que guiarão a implementação do projeto, incluindo: • Desenhos arquitetônicos (plantas, cortes, detalhes, etc.), • Interação com consultores e projetistas de outros sistemas a serem instalados no local (hidráulicos, tubulações, ar condicionado, etc.) • Estabelecimento do cronograma da obra. Análise Inicial • Devem ser também determinados • Uso previsto para todas as áreas da edificação; • Limitações físicas à instalação; • Arranjo (“layout”) dos equipamentos de utilização previstos; • Características elétricas dos equipamentos de utilização previstos; • Classificação de todas as áreas da edificação influência externa (exposição ao sol, vento, proximidade a fontes de ruído, presença de árvores ou outros elementos naturais, entre outros) • Tipos de linhas elétricas a utilizar; • Setores/equipamentos que necessitam de energia ininterrupta (“no- breaks”); • Setores que necessitam de iluminação de segurança; • Estimativa preliminar da potência instalada; • Localização preferencial de entrada de energia. • Tabela(s)/planta(s) com a classificação de todas as áreas quanto as influências externas; Fornecimento de Energia • São determinadas as condições em que o prédio será alimentado com energia elétrica chamada “normal”, ou seja, a energia que alimentará em condições normais. • Esta, na imensa maioria dos casos, provém de rede de distribuição pública (de baixa ou média tensão), de propriedade de uma concessionária. • Ações necessárias: • Dados obtidos na análise inicial; • Regulamento da concessionária; • Contato com a concessionária. • O que deve ser determinado (Energia elétrica normal): • Modalidade e tensões de fornecimento; • Tipo de entrada; • Ponto de entrega e localização da entrada de energia; • Nível de curto-circuito no ponto de entrega (para os sistemas de proteção); • Esquema(s) de aterramento a utilizar. Fornecimento de Energia Quantificação da Instalação Nesta etapa devem ser determinadas: • As potências instaladas e as potências de alimentação como um todo e de todos os setores e subsetores a serem considerados. • A rigor, isso só poderá ser feito conhecendo-se todos os pontos de utilização. OBS: Em muitos casos, é comum não termos ainda informação a respeito de todos os equipamentos de utilização. É então necessário estimar, via de regra, comparando o sistema elétrico com instalações semelhantes, obviamente sujeitos a revisões posteriores. Quantificação da Instalação • O que é necessário? • Iluminação de todas as áreas; marcação dos pontos de luz em planta; • Tomadas de corrente e outros pontos de utilização em todas as áreas; marcação em planta; • Divisão da instalação em setores/subsetores; • Localização dos centros de carga dos setores/subsetores para instalação dos quadros de distribuição; • Potências instaladas e de alimentação dos setores/subsetores e global; • Localização/características da(s) fonte(s) de substituição (Energia ininterrupta); marcação em planta; (caso seja necessário). • Tensões de distribuição e utilização. Esquema Básico da Instalação • Esta etapa resultará um esquema unifilar inicial (componentes e ligações principais), no qual estarão indicados os componentes principais da instalação e suas interligaçõesprincipais. • Inicialmente, deverá ser escolhido o sistema de distribuição adequado às condições da instalação. • Neste esquema não deverá constar detalhes quantitativos resultantes de dimensionamentos (que serão feitos posteriormente) e sim, apenas aspectos qualitativos. • O esquema básico pode ser concebido, inicialmente, como um diagrama de blocos, onde são indicados as subestações e os quadros de distribuição. • A implementação do esquema básico, através do dimensionamento de todos os componentes, resultará no esquema unifilar final da instalação. Seleção e Dimensionamento • Esta etapa é de fundamental importância, pois serão escolhidos e dimensionados todos os componentes da instalação do projeto elétrico. • Dados são obtidos nos itens “Fornecimento de Energia Normal” e “Quantificação da Instalação” e “Esquema Básico da Instalação”. • O que são realizados? • Seleção e dimensionamento dos componentes da entrada, subestações (para plantas industriais), linhas elétricas (condutores e condutos elétricos), quadros de distribuição, componentes dos aterramentos funcionais e de proteção, componentes do(s) sistema(s) de proteção contra descargas atmosféricas; • Cálculos de curto-circuito (características dos dispositivos de proteção); • Verificação da coordenação seletiva das proteções; • Revisão dos desenhos/verificação de interferências. • O que são gerados? • Esquemas Unifilares/trifilares; • Esquemas funcionais; • Desenhos de Iluminação; • Desenhos de Força; • Desenhos de aterramento; • Desenhos de para-raios; • Memória de cálculo. Seleção e Dimensionamento Definição e Contagem dos componentes • É nesta etapa que serão especificados e contados todos os componentes necessários para a execução do projeto elétrico. • O que é determinado? • Especificações dos componentes; • Contagem dos componentes. • O que são gerados: • Especificações Técnicas dos componentes; • Lista/relação quantitativa dos componentes Levantamento de Carga Slide 1: Instalações Elétricas Slide 2: Organização da Aula Slide 3: CONSTITUIÇÃO DA MATÉRIA Slide 4 Slide 5: Produção de Cargas Elétricas Slide 6: Cargas Elétricas: Atração e Repulsão Slide 7: Ionização Slide 8: Formas de Ionização Slide 9: Breve história da eletricidade Slide 10: Breve história da eletricidade Slide 11: Breve história da eletricidade Slide 12: Lei de Coulomb Slide 13: Eletrostática e Eletrodinâmica Slide 14: Mecanismos de Condução Slide 15: Isolantes Slide 16: Condutores Slide 17: Condutores e isolantes Slide 20: TENSÃO E CORRENTE ELÉTRICA Slide 21: Analogia com sistema hidráulico Slide 22: Unidades de medida: Tensão e Corrente Slide 23: Tensão e Corrente: Múltiplos e Submúltiplos Slide 24: Tensão e Corrente, Contínua e Alternada Slide 25: Exemplos: Fontes de Tensão/Corrente Slide 26: Corrente alternada e contínua: Cargas Slide 27: PARÂMETROS DA FORMA DE ONDA DA TENSÃO E DA CORRENTE ALTERNADA SENOIDAL Slide 28: PARÂMETROS DA FORMA DE ONDA DA TENSÃO E DA CORRENTE ALTERNADA SENOIDAL Slide 29: Fase Slide 30: Valor Instantâneo de um Sinal Senoidal Slide 31: Valor Médio de um Sinal Senoidal Slide 32: Valor Eficaz de um Sinal Senoidal Slide 33: Valor Eficaz de um Sinal Senoidal Slide 34: POTÊNCIA ELÉTRICA Slide 35: Portanto Slide 36: Unidade de Potência Slide 37: Potência Aparente Slide 38: Fator de Potência Slide 39: Triângulo de Potência Slide 40: Cálculo do Fator de Potência Slide 41 Slide 42 Slide 43: Observação Importante Slide 44: Observação Importante Slide 45: Relações: Potência, Corrente, Tensão e Resistência Slide 46 Slide 47: Energia Elétrica Slide 48: Como calcular o consumo? Slide 49: Custo mensal de utilização Slide 50: Fatura de Energia Slide 51: Fatura de Energia Slide 52: TIPO DE FORNECIMENTO E TENSÃO Slide 53: Sistemas de Fornecimento Slide 54: Sistemas de Fornecimento Slide 55: Redes de Distribuição Slide 56: Tipo de Fornecimento Slide 57: Tipos de Linhas de Transmissão Slide 58: Resistência e Resistividade Slide 59: Resistência e Resistividade Slide 60: Lei de Ohm Slide 61 Slide 62: Norma Slide 63: SISTEMA NORMATIVO BRASILEIRO Slide 64: Normas Técnicas (instalações elétricas BT) Slide 65: Normalização Slide 66: Regulamento Slide 67: Diferenças: Norma x Regulamento Slide 68 Slide 69: Hierarquia das Leis no Brasil Slide 70: Normas Técnicas: Exemplo Slide 71: Portarias: Exemplo Slide 72: Leis: Exemplo Slide 73 Slide 74 Slide 75 Slide 76 Slide 77 Slide 78: LEGISLAÇÃO Slide 79 Slide 80: Responsabilidades Slide 81: Garantias Slide 82: Atribuições Profissionais: Arquiteto Slide 83: Infrações Slide 84: Legislação Slide 85: Legislação Slide 86: DOCUMENTAÇÃO DO PROJETO ELÉTRICO BÁSICO (simples) Slide 87: Projeto Básico (simples) Slide 88: DOCUMENTAÇÃO DO PROJETO ELÉTRICO COMPLETO Slide 89: Projeto Completo Slide 90: Projeto Slide 91: Projeto: Ausência ou mal elaborado Slide 92: O que é necessário para o Registro? Slide 93: Projeto Slide 94: Projeto Slide 95: Projeto Slide 96: Etapas Slide 97: Análise Inicial Slide 98: Análise Inicial Slide 99: Fornecimento de Energia Slide 100: Fornecimento de Energia Slide 101: Quantificação da Instalação Slide 102: Quantificação da Instalação Slide 103: Esquema Básico da Instalação Slide 104: Seleção e Dimensionamento Slide 105: Seleção e Dimensionamento Slide 106: Definição e Contagem dos componentes Slide 107: Levantamento de Carga
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