Prévia do material em texto
Professor Me. Lucas Delapria Dias dos Santos INSTALAÇÕES ELÉTRICAS REITOR Prof. Ms. Gilmar de Oliveira DIRETOR DE ENSINO PRESENCIAL Prof. Ms. Daniel de Lima DIRETORA DE ENSINO EAD Prof. Dra. Giani Andrea Linde Colauto DIRETOR FINANCEIRO EAD Prof. Eduardo Luiz Campano Santini DIRETOR ADMINISTRATIVO Guilherme Esquivel SECRETÁRIO ACADÊMICO Tiago Pereira da Silva COORDENAÇÃO DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO Prof. Dr. Hudson Sérgio de Souza COORDENAÇÃO ADJUNTA DE ENSINO Prof. Dra. Nelma Sgarbosa Roman de Araújo COORDENAÇÃO ADJUNTA DE PESQUISA Prof. Ms. Luciana Moraes COORDENAÇÃO ADJUNTA DE EXTENSÃO Prof. Ms. Jeferson de Souza Sá COORDENAÇÃO DO NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Prof. Me. Jorge Luiz Garcia Van Dal COORDENAÇÃO DOS CURSOS - ÁREAS DE GESTÃO E CIÊNCIAS SOCIAIS Prof. Dra. Ariane Maria Machado de Oliveira COORDENAÇÃO DOS CURSOS - ÁREAS DE T.I E ENGENHARIAS Prof. Me. Arthur Rosinski do Nascimento COORDENAÇÃO DOS CURSOS - ÁREAS DE SAÚDE E LICENCIATURAS Prof. Dra. Katiúscia Kelli Montanari Coelho COORDENAÇÃO DO DEPTO. DE PRODUÇÃO DE MATERIAIS Luiz Fernando Freitas REVISÃO ORTOGRÁFICA E NORMATIVA Beatriz Longen Rohling Carolayne Beatriz da Silva Cavalcante Caroline da Silva Marques Eduardo Alves de Oliveira Jéssica Eugênio Azevedo Marcelino Fernando Rodrigues Santos PROJETO GRÁFICO E DIAGRAMAÇÃO Hugo Batalhoti Morangueira Bruna de Lima Ramos Vitor Amaral Poltronieri ESTÚDIO, PRODUÇÃO E EDIÇÃO André Oliveira Vaz DE VÍDEO Carlos Firmino de Oliveira Carlos Henrique Moraes dos Anjos Kauê Berto Pedro Vinícius de Lima Machado Thassiane da Silva Jacinto FICHA CATALOGRÁFICA Dados Internacionais de Catalogação na Publicação - CIP S237i Santos, Lucas Delapria dos Instalações elétricas / Lucas Delapria dos Santos. Paranavaí: EduFatecie, 2023. 104 p.: il. Color. 1. Instalações elétricas. 2. Instalações elétricas – Requisitos de segurança. I. Centro Universitário UniFatecie. II. Núcleo de Educação a Distância. III. Título. CDD: 23 ed. 621.31 Catalogação na publicação: Zineide Pereira dos Santos – CRB 9/1577 As imagens utilizadas neste material didático são oriundas dos bancos de imagens Shutterstock . 2023 by Editora Edufatecie. Copyright do Texto C 2023. Os autores. Copyright C Edição 2023 Editora Edufatecie. O conteúdo dos artigos e seus dados em sua forma, correção e confiabilidade são de responsabilidade exclusiva dos autores e não representam necessariamente a posição oficial da Editora Edufatecie. Permitido o download da obra e o compartilhamento desde que sejam atribuídos créditos aos autores, mas sem a possibilidade de alterá-la de nenhuma forma ou utilizá-la para fins comerciais. https://www.shutterstock.com/pt/ 3 AUTOR Professor Me. Lucas Delapria Dias dos Santos ● Mestre Bioenergia e energias renováveis pela UEM – Universidade Estadual de Ma- ringá. ● Bacharel em Engenharia Elétrica pela UEM – Universidade Estadual de Maringá. ● Bacharel em Engenharia de Produção pela Unicesumar - Maringá. ● Especialista em Engenharia de segurança do trabalho pela Universidade Cândido Mendes. ● Especialista em Gestão da qualidade pela UniFCV. ● Professor Formador EAD – Unicesumar. ● Tutor EAD – Unicesumar. ● Grande experiência com docência. Vasta experiência com projetos elétricos de sistemas fotovoltaicos, instalações pre- diais e em obras de subestações e linhas de transmissão de 69 a 550 kV. Atuo na área da docência desde 2018, já tendo elaborado materiais didáticos, banco de questões, videoau- las e podcasts para diversos centros universitários, além de ser professor formador dos cursos de engenharia da Unicesumar desde 2020. CURRÍCULO LATTES: http://lattes.cnpq.br/2332132875006556 http://lattes.cnpq.br/2332132875006556 4 APRESENTAÇÃO DO MATERIAL Seja muito bem-vindo (a), caro (a) estudante! Futuro profissional da engenharia, estamos muito felizes em tê-lo em nossa discipli- na de Instalações Elétricas. Nesta caminhada, vamos conhecer juntos os pontos, conceitos e normativas mais importantes para elaboração de um projeto elétrico. Como sabemos, projetos elétricos não se restringem apenas à projetos residenciais e prediais. Podemos aplicar o conceito para shoppings, vias públicas, hospitais, usinas geradoras de eletricidade, sistemas de distribuição de energia, e diversos outros setores importantes da nossa sociedade. Vamos entender o que estudaremos em cada unidade?! Na unidade I começaremos a nossa jornada pelos conceitos básicos de eletricidade, em que veremos a lei de Ohm, leis de Kirchhoff, entenderemos o que é corrente, tensão e potência, além de abordarmos os assuntos de corrente contínua e corrente alternada, pon- tos fundamentais para começarmos a entender e interpretar um projeto elétrico. Já nas unidades II e III, vamos nos aprofundar em alguns pontos importantes para um projeto elétrico, como dimensionamento de eletrodutos e fiação, veremos os conceitos para um projeto luminotécnico adequado às normas, tipos de lâmpadas que podemos em- pregar em nossos projetos, e teremos uma noção de desenvolvimento de ramal de entrada e diagrama unifilar. Por fim, na unidade IV, finalizaremos esta disciplina com conceitos de segurança em instalações elétricas residenciais e prediais. Veremos o sistema de aterramento, riscos de choque elétrico e maneiras de prevenção, estudaremos alguns dispositivos de proteção, como o DR e teremos uma noção de projetos de SPDA (sistema de proteção contra des- cargas atmosféricas). Aproveito para reforçar o convite a você, para junto conosco percorrer esta jornada de conhecimento e multiplicar os conhecimentos sobre tantos assuntos abordados em nos- so material. O conteúdo apresentado neste material com certeza te tornará um profissional exemplar. Esperamos contribuir para seu crescimento pessoal e profissional. Muito obrigado e bom estudo! SUMÁRIO UNIDADE 1 Introdução a Projetos Elétricos UNIDADE 2 Projetos Luminotécnicos, Residenciais, Dimensionamento de Eletroduto e Fiação UNIDADE 3 Instalações Elétricas e Ramal de Entrada UNIDADE 4 Proteção Para Instalações Elétricas 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos ● Conceitos básicos; ● Leis de Kirchhoff; ● Corrente alternada e corrente contínua; ● Sistemas polifásicos. Objetivos da Aprendizagem ● Conceituar e contextualizar os conceitos básicos de eletricidade; ● Relembrar o princípio da análise de circuitos; ● Compreender sistemas polifásicos. 1UNIDADEUNIDADE INTRODUÇÃO A INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOSPROJETOS ELÉTRICOS Professor Mestre Lucas Delapria Dias dos Santos INTRODUÇÃO UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS 7 Um empreendimento, seja ele residencial ou industrial, possui váriosprojetos. Po- demos citar alguns: projeto arquitetônico, estrutural, de drenagem, hidrossanitário, elétrico, de prevenção de incêndio, de lógica, de refrigeração, entre outros. Com isso, já vemos que, para chegar na solução final, teremos vários profissionais envolvidos e de diversas áreas, como Arquitetura, Engenharia Civil, Mecânica, Elétrica, Segurança e por aí vai. Saber disso já nos ajuda, pois, a cada projeto que compõe o empreendimento, de- ve-se buscar a melhor solução, visando o todo. Dessa forma, todas as disciplinas envolvi- das devem se comunicar para se adaptar à necessidade final do cliente. Assim, antes de começar um projeto elétrico, seja ele industrial ou residencial, você precisará de algumas informações. Elas serão obtidas tanto do cliente como de outros profissionais, então, antes de começar o seu projeto, é comum realizar uma reunião com todos os profissionais, a fim de ter uma visão global. Além disso, você deve estar atento(a) às condições de fornecimento de energia elé- trica da região e das características funcionais da obra. Por exemplo, se estivermos traba- lhando em um projeto de uma indústria, além de conhecer toda a parte estrutural, que lhe dará uma visão de onde passarão os cabos, você também precisa conhecer como será o seu funcionamento, a fim de entender a demanda elétrica que será necessária. Neste capítulo aprofundaremos os nossos conhecimentos nos conceitos básicos de corrente, tensão, potência, lei de OHM e leis de Kirchhoff; corrente contínua e corrente al- ternada e sistemas Polifásicos. Utilizaremos estes conhecimentos como base para o resto da nossa disciplina de projetos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Primeiramente, vamos incluir você, estudante, no universo da Eletrotécnica, con- ceituando alguns pontos estruturais elementares que se fazem necessários para o enten- dimento do estudo até o final da unidade. Quando nos referimos à eletricidade, nos de- paramos com várias definições que se referem ao movimento de elétrons em materiais condutores ou à presença de características elétricas de um material em específico Ao observarmos a natureza, notamos que nos dias mais secos (com baixa umidade relativa do ar) é comum presenciarmos pessoas levando choques elétricos ao descer de seus carros ou ao tocar a maçaneta de uma porta. É interessante notar a atração ou a re- pulsão que um copo plástico descartável sofre quando aproximamos as mãos dele depois de uma longa caminhada. Estes e muitos outros efeitos naturais estão relacionados à ele- tricidade e fazem parte do nosso dia a dia (COTRIM, 2003). Basicamente, a Eletrostática e a Eletrodinâmica explicam claramente cada um dos fenômenos citados, o que não é o objetivo deste livro, mas que precisam ser citados para o entendimento dos conceitos futuros. A maioria (senão todos) dos materiais na natureza manifestam características elétricas de acordo com a natureza de sua composição. Sabemos que cada material é composto de moléculas e que cada molécula, por sua vez, é formada pela ligação entre átomos com as suas próprias características eletrônicas, por exemplo, o número de elétrons na sua camada de valência (órbita ou camada mais dis- tante do núcleo). Esta característica define a capacidade de condução de corrente elétrica que um determinado material possui. Antes de entrarmos no assunto dos materiais, façamos uma analogia que nos permita entender melhor a função de cada estrutura. Por exemplo, quando falamos de corrente elétrica, nos referimos ao movimento dos elétrons livres em um condutor, “pulando” de átomo em átomo vizinho, de modo a configurar um movimento orientado pela polaridade do gerador ou fonte. Imagine se o condutor elétrico fosse um tubo, e dentro dele introduzíssemos bolas de gude de modo a preencher todo o seu volume interno. Este seria nosso condutor elétrico em repouso. UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 CONCEITOS BÁSICOS TÓPICO 8 Se em uma das extremidades desse tubo conseguíssemos inserir uma bola de gude a mais, o resultado seria que, neste momento, a bola de gude da outra extremidade seria empurrada pelas demais e sairia do tubo, pois cada uma das bolas intermediárias empurra umas às outras de modo a promover esta transferência de energia mecânica. Caso pudés- semos introduzir bolas de gude ininterruptamente na entrada do tubo, teríamos, da mesma maneira, bolas na mesma proporção saindo do outro lado do tubo, conforme mostrado na Figura 1. FIGURA 1 – ANALOGIA DE CIRCUITO ELÉTRICO Fonte: Sadiku e Alexandre (2009). Isto seria uma movimentação de bolas de gude dentro de um tubo e, portanto, uma “corrente de bolas de gude”. Na eletricidade, as bolas de gude podem ser relacionadas com os elétrons e, nesta analogia simples, o condutor seria o tubo, e a força que insere as bolas de um lado do tubo seria como a diferença de potencial entre os polos da pilha. Na Figura 2, observamos um circuito elétrico composto de uma fonte de energia elé- trica (pilha), condutores de cobre, um interruptor e uma lâmpada. A pilha é o agente propul- sor da corrente elétrica, que só pode ocorrer se um caminho fechado existir. Este caminho fechado é o que denominamos de “circuito elétrico”. FIGURA 2 - CIRCUITO ELÉTRICO FORMADO POR PILHAS Fonte: Sadiku e Alexander (2009). 9UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS Quando a pilha está carregada, afirmamos que há uma diferença de potencial elé- trico entre os polos positivo e negativo da pilha. Isto significa que há mais elétrons em um extremo da pilha (polo negativo) do que no outro (polo positivo), então há uma constante insistência desses elétrons presentes no polo negativo em se recombinar com o polo positi- vo, pois, na natureza, há uma constante necessidade de equilíbrio, que atua no sentido de manter para cada carga positiva, uma negativa. Quando há um caminho para que esses elétrons possam sair do polo negativo e chegar até o polo positivo, então há um circuito fechado, ou circuito elétrico, assim como em uma corrida de carros, os quais percorrem uma pista fechada. Da mesma forma, os elétrons se locomovem no condutor de cobre. Uma vez estabelecido o circuito, os elétrons iniciam um movimento por meio desse caminho impulsionados pela diferença de potencial da pilha, força esta que é tão intensa quanto maior for a diferença de concentração de elé- trons entre o polo positivo e o polo negativo. A Figura 3 mostra uma representação de um condutor elétrico sendo percorrido pela corrente elétrica. Note que os elétrons “livres” são aqueles que se deslocam de átomo a átomo no condutor. Para que esses elétrons possam ser livres, ou seja, se “libertar” de seus átomos originais e “saltar” para o próximo átomo, é necessário que seja introduzida uma energia que, neste caso, se dá por conta da diferença de potencial entre os polos positivo e negativo da pilha. 10UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS FIGURA 3 – CONDUTOR ELÉTRICO Fonte: Sadiku e Alexander (2009). Perceba que quando todas as cargas positivas do polo positivo receberem uma car- ga negativa, podemos dizer que o sistema está em equilíbrio e, neste caso, a pilha está descarregada. Considere o circuito da Figura 4. A fonte de tensão V é a responsável por “impulsio- nar” os elétrons a passarem pelo caminho sinuoso do resistor R, logo a corrente elétrica I dependeda intensidade de força aplicada para ser maior ou menor. FIGURA 4 - PRIMEIRA LEI DE OHM: A RESISTÊNCIA E A CORRENTE ELÉTRICA – DEPENDÊN- CIA ENTRE GRANDEZAS Fonte: Sadiku; Alexander (2009). A equação que define o funcionamento desse circuito é descrita pela primeira lei de Ohm (SADIKU e ALEXANDER, 2009). Logo Neste momento, observe apenas a relação entre as grandezas. A intensidade de corrente I (medida em Ampère) é diretamente proporcional à tensão V (medida em Volt). 11UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS Isto significa que quanto maior a tensão V, maior a corrente I. Em termos de elétrons, signi- fica mais elétrons passando pelo condutor por intervalo de tempo. Da Equação a cima, seja de R= 1.000.000 Ω. Se a tensão V for de 12 V, qual será o valor da corrente I no circuito? Utilizando a Equação proposta e substituindo os valores, teremos: Se alterarmos o valor de R, diminuindo-o pela metade (para 500.000 Ω), automatica- mente o valor da corrente dobraria, logo, conclui-se que a corrente é inversamente propor- cional à resistência, e quanto maior o valor da resistência, menor a corrente. 1.1 Potência em Elementos de Circuitos O que muda de uma lâmpada para a outra, a fim de iluminar mais ou menos? Mate- maticamente, definimos a potência de um elemento de circuitos como p = vi Onde p é a potência instantânea, medida em watts (W), v é a tensão instantânea do elemento, medida em volts (V) e i é a corrente instantânea, medida em ampères (A). Logo, se duas lâmpadas possuem a mesma tensão de trabalho, a lâmpada de maior potência iluminará mais, pois a corrente que circula por ela será maior. Se a potência de um elemento for positiva (+), este elemento está absorvendo-a. Por outro lado, se a potência for negativa (-), este elemento está fornecendo esta potência. Porém, como podemos saber quando a potência é positiva ou negativa? O sentido da corrente e polaridade de tensão determinam se o elemento está absor- vendo ou fornecendo potência. Para tal, é necessário convencionar tais relações. A con- venção de sinal passivo foi determinada de forma que, quando a corrente entra no terminal positivo de um elemento, p = +vi. Caso a corrente entre no terminal negativo do elemento, p = -vi. 12UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS FIGURA 5 - POLARIDADE DE POTÊNCIA PARA CONVENÇÃO DO SINAL PASSIVO Fonte: Adaptado de: Alexander e Sadiku (2009, p. 10). Na figura Polaridade de potência para convenção do sinal passivo (a), vê-se a cor- rente fluindo no sentido do terminal positivo para o terminal negativo. Logo, pela convenção, utiliza-se uma potência positiva. Em contrapartida, na figura Polaridade de potência para convenção do sinal passivo (b), temos a corrente fluindo no sentido do terminal negativo para o positivo, assim definindo uma potência negativa. Esta convenção será utilizada por este material, a não ser que se diga o contrário. Note ainda que enquanto a corrente passa sempre através do elemento, a tensão é sempre sobre os terminais dos elementos (ou dois pontos). 13UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A Lei de Ohm é uma importante relação para a solução de circuitos elétricos, porém, não é suficiente para circuitos com mais elementos. As Leis de Kirchhoff complementam a Lei de Ohm e formam, juntas, uma poderosa ferramenta para a solução de circuitos elétricos. A Figura 6 mostra vários resistores associados a uma única fonte de tensão Vs. Os pontos de conexão entre os elementos são chamados de nós. No mesmo circuito, vamos identificar os ramos e os laços. FIGURA 6 - CIRCUITO COM VÁRIOS RESISTORES Fonte: O autor (2023). No circuito da Figura 6, temos 4 nós (a, b, c e d ), 4 ramos (a-b, b-c, c-d e d-a) e 1 laço (a-b-c-d-a). A primeira das Leis de Kirchhoff é a Lei das Correntes ou LKC, que relaciona as correntes em um nó. A LKC enuncia que a soma das correntes que entram em um nó é igual à soma das correntes que saem deste nó ou soma algébrica das correntes em um nó é igual a zero. UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 LEIS DE KIRCHHOFF TÓPICO 14 EXEMPLO Aplique LKC para determinar o valor da corrente i2 e i4 no circuito da Figura 7. FIGURA 7 - CIRCUITO DO EXEMPLO Fonte: O autor (2023). Solução: Analisando o nó b, temos: Logo Como pertencem ao mesmo ramo, Portanto, podemos aplicar LKC em c : Perceba que i4 pertence ao mesmo ramo da corrente que entra no nó ‘a’, cujo valor indicado é 2 A. Através deste exemplo, entendemos como se aplica a LKC. A segunda Lei de Kirchhoff é a Lei das Tensões, ou LKT, que analisa as tensões dentro de um laço. A soma algébrica das tensões em um laço é igual a zero. Para a aplicação da LKT, é importante designar sinais para as tensões ao longo do caminho fechado. Após identificar todas as polaridades das tensões, adotamos um sentido para a corrente virtual dentro deste laço, como ilustrado na Figura 8. 15UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS FIGURA 8 - CIRCUITO COM AS POLARIDADES DAS TENSÕES DESIGNADAS Fonte: O autor (2023). Perceba que a tensão v3 segue a convenção do sinal passivo, em que a polaridade da tensão no elemento passivo segue o terminal por onde a corrente i3 entra. Agora, vamos aplicar o LKT seguindo o sentido horário adotado (arbitrariamente) pela corrente virtual i. À medida que i encontra um sinal positivo, a tensão será positiva e, se i encontra o elemento pelo sinal negativo, a tensão será negativa: Perceba que todos os elementos devem ser mencionados na equação de LKT, se- guindo a regra dos sinais. 16UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Normalmente, relacionamos a corrente elétrica a variáveis que podemos mensurar mais facilmente, como a tensão e a resistência, logo, nos referimos à corrente elétrica como a Primeira Lei de Ohm, onde a corrente é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência. Da mesma forma que a tensão, a corrente, consequentemente, pode assumir características contínuas e alternadas, ou seja, se a sua amplitude no tempo varia de sua referência até um valor máximo, sem alternar de quadrante (ou inverter o seu sinal), podemos afirmar que se trata de corrente contínua ou “CC”, normalmente encontrada em pilhas, baterias, saída de fontes de alimentação de computadores ou carregadores de celular. Se o sinal de corrente, porém, alternar entre os quadrantes (havendo alteração de polaridade), esta é denominada corrente alternada, ou “CA”, normalmente encontrada na rede elétrica disponibilizada pela concessionária local ou por geradores estacionários. Quando existe corrente elétrica circulando por um circuito, há diversos efeitos que passam a surgir em função do movimento dos elétrons, como o efeito Joule, que se manifesta dissipando energia em forma de calor, ou o próprio campo magnético que surge em torno do condutor percorrido pela corrente, que depende diretamente de sua amplitude. A corrente alternada tem uma característica oscilatória que depende do comportamento da fonte de tensão geradora, ou seja, sabemos que para haver corrente é necessário que hajatensão, logo, se a tensão for contínua, na maioria dos casos, a corrente terá comportamento contínuo, porém, se a fonte de tensão for alternada, a corrente terá as mesmas características, pois a corrente é função da tensão. A Figura 9 mostra um exemplo de sistema trifásico (três fases com corrente alterna- da). Perceba que quando a corrente de qualquer uma das fases está com a sua amplitude máxima, 120° depois, outra fase também está com o seu máximo potencial. Na mesma figura, observe como exemplo quando a fase “B” está em 90°, a sua amplitude é máxima, UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3CORRENTE ALTERNADA E CORRENTE CONTÍNUA TÓPICO 17 e quando o ângulo é igual a 210°, a fase “A” é a que apresenta o seu potencial máximo. O comportamento senoidal é dado em função da tensão alternada, que ocorre na mesma for- ma e no mesmo ângulo. Este efeito se repete com a fase “C” e continuará assim enquanto fluir corrente pelo circuito. FIGURA 9 - CORRENTE ALTERNADA EM SISTEMA TRIFÁSICO: DEFASADAS EM 120° Fonte: O autor (2023). A corrente elétrica é responsável por determinar as dimensões dos condutores, sen- do que há várias regras normatizadas a serem respeitadas, incluindo fatores de correção por temperatura e agrupamento dos condutores. A regra gira em torno de um número que se define para o cobre como 3A por mm² de área de seção transversal do condutor, ou seja, um cabo de 1 mm pode conduzir uma corrente de até 3A (sem levar em consideração fato- res de correção por agrupamento ou temperatura, apenas para uma referência) (COTRIM, 2003). 18UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chegamos à última e não menos importante tópico da nossa unidade. O estudo dos sistemas trifásicos é amplo e o objetivo desta seção é apresentar um parecer geral que pos- sibilite análises avançadas no futuro. Iniciaremos apresentando a estrutura básica de um sistema trifásico e, em seguida, analisaremos um circuito trifásico balanceado em diversas configurações. Um gerador elétrico trifásico converte a energia da forma mecânica para energia elétrica. Esta energia mecânica pode ser proveniente da energia potencial das barragens em hidrelétricas, da energia cinética em parques eólicos ou mesmo do acoplamento de motores à combustão em geradores diesel. Um gerador elétrico trifásico é constituído, basicamente, por um rotor que gira en- volto por um estator. O estator é formado por três ou mais grupos de bobinas chamados enrolamentos de armadura (a, b e c) dispostos 120° afastados uns dos outros, conforme mostrado na Figura 10. À medida que o eixo gira, três tensões são induzidas nas bobinas conforme a Lei de Faraday e o movimento rotacional do gerador dá origem à forma senoidal das tensões. UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 SISTEMAS POLIFÁSICOS TÓPICO 19 FIGURA 10 – GERADOR TRIFÁSICO E TENSÕES SIMÉTRICAS Fonte: O autor (2023). Perceba que as três tensões senoidais têm a mesma amplitude e frequência, sen- do diferentes apenas na fase. Estas tensões podem ser aproveitadas separadamente em circuitos monofásicos ou, de forma associada, nos circuitos trifásicos. Nesta unidade, dare- mos ênfase à última forma citada. Usando como referência a fase a, as demais fases b e c são defasadas em 120° conforme o diagrama fasorial da Figura 11. Podemos escrever as três senoides da forma: Em que Vp representa o valor de pico da senoide. As defasagens apresentadas em (1) representam a sequência positiva que indica que a senoide b está atrasada 120° em relação a a e, consequentemente, a senoide c está atrasada 120° em relação à c. Este modelo é o mais usado e será o adotado por padrão, exceto se for citado o contrário. FIGURA 11 – DIAGRAMA FASORIAL EM SEQUÊNCIA POSITIVA Fonte: O autor (2023). 20UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS Podemos escrever as tensões trifásicas na forma de fasor: O sistema formado pelas tensões geradas é dito balanceado, pois todas possuem o mesmo valor de amplitude e frequência, defasadas em 120°. Podemos provar o balancea- mento fazendo: Um sistema trifásico é, portanto, formado por três fontes de tensão que podem ser conectadas à carga por meio de três ou quatro fios a partir de uma linha de transmissão (ou barramento). As fontes de tensão podem ser ligadas de duas formas: configuração estrela (também chamada de Y) ou triângulo (também conhecida como delta). A Figura 12 mostra as duas formas de conexão. FIGURA 12 – CONFIGURAÇÕES TRIFÁSICAS: (A) ESTRELA E (B) TRIÂNGULO Fonte: O autor (2023). Cada uma das configurações do sistema trifásico implica em uma forma diferente de entregar as tensões e correntes à carga. Na configuração estrela, você pode perceber que as correntes que atravessam as fontes de tensão são as mesmas aos terminais da linha de transmissão. Em contrapartida, a tensão entregue à linha de transmissão é a diferença entre as tensões nodais Va e Vb. Podemos determinar a tensão Vab fazendo Em que 21UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS Neste caso, escrevemos: Então podemos concluir que a tensão entregue à linha de transmissão possui am- plitude maior em um fator e é adiantada em 30°. Vamos conferir no diagrama fasorial. FIGURA 13 – DIAGRAMA FASORIAL DA FORMAÇÃO DA TENSÃO DE LINHA VAB Fonte: O autor (2023). O mesmo vale para as tensões e . Às tensões damos o nome de Tensões de Linha. As tensões são chamadas de Tensões de Fase. Na configuração triângulo, as tensões das fontes já são as próprias tensões de linha. Em contrapartida, as correntes de linha não são as mesmas correntes que saem das fon- tes. A relação entre as correntes para a configuração triângulo é Em que representa o ângulo entre a tensão e a corrente. Da mesma forma que as fontes de tensão, as impedâncias de carga também podem ser configuradas em estrela ou triângulo. Isso irá depender da forma em que o circuito será aplicado. A Figura 14 ilustra impedâncias ligadas em estrela e em triângulo. A conexão n se refere ao ponto neutro. Na conexão da carga, ele pode ou não ser conectado. 22UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS FIGURA 14 - CARGAS LIGADAS EM (A) ESTRELA E (B) TRIÂNGULO Fonte: O autor (2023). Quando estamos lidando com um sistema em estrela equilibrada, a relação entre as impedâncias é: Da mesma forma, para um sistema em triângulo, temos Podemos converter um sistema de cargas em triângulo para estrela e vice-versa aplicando a transformação, já vista em disciplinas anteriores, temos: E A seguir, vamos analisar os circuitos unindo as fontes de tensão trifásicas às cargas trifásicas nas formas: • Y-Y equilibrada. • Y-Δ equilibrada. • Δ - Δ equilibrada. • Δ - Y equilibrada. 4.1 Circuito Estrela-Estrela Vamos começar nossas análises pelo circuito Estrela-Estrela equilibrado. Perce- ba que, alémdas fontes de tensão, temos também a impedância série de cada gerador . A conexão entre a carga e as fontes de tensão é uma impedância da linha . E a conexão do neutro é feita a partir da impedância de neutro, 23UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS FIGURA 15 - CIRCUITO ESTRELA-ESTRELA EQUILIBRADO Fonte: O autor (2023). Quando consideramos um circuito equilibrado, temos: Considerando as tensões fase em sequência positiva, temos Como vimos, as tensões de entre linhas, ou simplesmente tensões de linha, são Neste caso, como temos as fontes de tensão equilibradas, as correntes também te- rão mesma amplitude e diferença de fase de 120° entre si e, por consequência, a corrente no neutro In será nula para qualquer valor de . Uma vez que não há corrente circulando no neutro, podemos dizer que não há dife- rença de potencial entre os nós n e N. Logo, a impedância de neutro Zn não cria nenhuma influência no circuito, podendo ser até removida da análise. Definindo que o circuito trifásico é totalmente balanceado, podemos analisá-lo por um circuito monofásico equivalente por fase, como indicado na Figura 16. 24UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS FIGURA 16 – CIRCUITO MONOFÁSICO EQUIVALENTE PARA A FASE A Fonte: O autor (2023). Uma vez que temos, agora, um circuito em série, podemos encontrar a corrente Ia fazendo de onde podemos simplificar fazendo chegando a Exemplo: Uma carga equilibrada em estrela com impedância de 5+j10 está co- nectada a um gerador trifásico equilibrado e sequência positiva ligado em triângulo com que possui uma impedância série de por meio de uma linha de transmissão com impedância de . Calcule as correntes de linha, as tensões de linha entre os terminais de entrada da carga (A, B e C) e a corrente que atravessa cada impedância da carga. Solução: Com o sistema equilibrado, podemos calcular a impedância equivalente estrela fa- zendo A corrente de linha será conforme Como as tensões de fase complementares são Então as correntes de linha serão: 25UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS Para calcular as tensões de linha no terminal de carga, fazemos em que e resolvendo, chegamos a A tensão de linha nos terminais da carga será Ou, ainda, podemos fazer Então Por fim, a corrente que atravessa a impedância de carga é a mesma corrente de linha 26UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS 27UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS Há, no Brasil, normas que regulamentam as atividades profissionais e que, normalmente, fazem referência à ABNT e, para o caso em questão, no que tange às instalações elétricas, temos a norma ABNT NBR 5410, que se refere a instalações elétricas de baixa tensão. Na NBR 5410, estão definidas as regras para instalações elétricas e aterramento, uso de materiais isolantes, cuidados com a proteção e demais regras a serem seguidas pelo profissional que atua em eletricidade na área de instalações elétricas. Já a norma que se refere à segurança em serviços com eletricidade é a norma NR-10, que trata de procedimentos de segurança individuais e coletivas. Fonte: ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, “NBR 5410: Instalações elétricas em baixa ten- são”, 2004. O corpo humano não é um organismo elétrico e, no entanto, todas as suas células recebem estímulos elétricos por meio de membranas. Este potencial elétrico é produzido por um gradiente eletroquímico que, por meio do sistema nervoso central, atua nos tecidos dos músculos e resulta nos movimentos. Fonte: ALEXANDER, C.; SADIKU, M. Fundamentos de Circuitos Elétricos. Nova York: McGraw-Hill Education, 2009. CONSIDERAÇÕES FINAIS Caro, aluno (a), chegamos ao fim da nossa primeira unidade. Ao longo do primeiro tópico, revisamos os conceitos básicos da eletricidade, corrente e tensão. No segundo tópi- co, relembramos as famosas Lei de Kirchoff de corrente e de tensão e vimos como que se aplica em exemplos. Por fim, nos tópicos três e quatro estudamos a diferença entre corren- te contínua e corrente alternada e sistemas trifásicos, respectivamente. Todos os conceitos e tópicos estudados nesta unidade introdutória serão de funda- mental importância para que possamos aprofundar os nossos estudos em projetos elétri- cos. UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS 28 LEITURA COMPLEMENTAR Como dica de leitura, caro estudante, sugiro que faça uma análise no artigo “Incên- dios de Origem Elétrica: Um Estudo Sobre Suas Causas, Consequências e Prevenções”. Este estudo tem por objetivo debater as causas, consequências e prevenções de incêndios de origem elétrica, com foco restrito nos elementos de consumo nas instalações residen- ciais e empresariais. Com os resultados concluem-se que as principais causas de incêndios em rede elétrica são os dimensionamentos incorretos das instalações; condutores antigos e mal conservados; realização de emendas que não aguentam a passagem de corren- te devidamente, e fios expostos ou desencapados. Portanto, é relevante a utilização das instalações com as devidas medidas de segurança e conformidades com as normas, para evitar acidentes e até mesmo incêndios. Link de acesso do material: http://anais.unespar.edu.br/xi_eepa/data/uploads/arti- gos/8/8-04.pdf UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS 29 http://anais.unespar.edu.br/xi_eepa/data/uploads/artigos/8/8-04.pdf http://anais.unespar.edu.br/xi_eepa/data/uploads/artigos/8/8-04.pdf MATERIAL COMPLEMENTAR LIVRO Título: Projetos Elétricos Autor: Roberto Machado Editora: Érica Sinopse: O livro Projetos Elétricos aborda os elementos subs- tanciais desse tipo de projeto, contemplando a legislação e suas exigências, a simbologia, os recursos e as características industriais para as grandezas utilizadas. Também discorre so- bre a atribuição de iluminação fabril, o dimensionamento de condutores, a importância dos eletrodutos, bem como comen- ta as estratégias de segurança contra curto-circuito, choque elétrico, descarga atmosférica e sobrecarga. Analisa, ainda, os diagramas e o dimensionamento dos circuitos empregados na alimentação de maquinário industrial. FILME/VÍDEO Título: Futuro Energético Ano: 2010 Sinopse: A geração de energia a partir de combustíveis fósseis é uma realidade que deve mudar. Além dos impactos negativos promovidos pelos gases do efeito estufa, as reservas de petró- leo já mostram sinais de escassez diante da alta demanda ener- gética mundial. Existe uma urgência sobre a definição de novos caminhos e a busca por novas alternativas quando se trata de matriz energética, e esse cenário é amplamente explorado pelo documentário “Futuro Energético” Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=FnZMWJL- zIf0 UNIDADE 1 INTRODUÇÃO A PROJETOS ELÉTRICOS 30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos • Normas para projetos elétricos; • Dimensionamento de Circuitos. Objetivos da Aprendizagem • Conceituar os preceitos básicos de projetos luminotécnicos; • Conhecer os tipos de lâmpadas, reatores e as normas vigentes; • Aprender a desenvolver os cálculos para projetos luminotécnicos. 2UNIDADEUNIDADEPROJETOS PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃOELETRODUTO E FIAÇÃO Professor Mestre Lucas Delapria Dias dos Santos INTRODUÇÃO Como engenheiros, podemos atuar em diversas áreas e nos mais diversificados setores da indústria e comércio. Dentre essas áreas, destaca-se o profissional que tenha domínio em projetos elétricos. A complexidade de um projeto elétrico pode variar desde uma simples casa até um shopping inteiro, ou mesmo uma planta industrial. Dessa forma, ao longo desta unidade, abordaremos assuntos que serão de fundamental importância em sua formação. Veremos, por exemplo, cálculos luminotécnicos, aprenderemos a calcular e dimensionar bitolas de fios, disjuntores, circuitos elétricos e teremos uma explicação completa sobre as NBRs que regem o setor. Mesmo que você, futuro (a) engenheiro (a) atue em outras áreas, como geração, transmissão e distribuição de energia, será necessário saber calcular bitolas de fios, disjun- tores e circuitos. E esse material será a base para a sua caminhada profissional. Vamos lá? UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 NORMAS PARA PROJETOS ELÉTRICOS TÓPICO Todo projeto deve ter uma sequência lógica, a fim de otimizar o seu processo de elaboração. Essa sequência, que chamaremos de roteiro, ajuda o projetista a manter um padrão de qualidade, economizar tempo, evitando correções desnecessárias em projeto e agilizando a sua entrega final. E é claro que um projeto elétrico deve possuir um roteiro para a sua elaboração. Dentro da literatura, temos várias abordagens para a elaboração de um roteiro. Al- guns autores apresentam até 17 passos para a elaboração de um roteiro de projeto elétrico, outros são mais sucintos, com nove passos. Para lhe auxiliar a elaborar o seu roteiro de projeto, conversaremos sobre vários pontos e entenderemos a lógica por trás dele. Com isso, você terá a base para elaborar o seu roteiro para projetos. É válido lembrar que pode haver variação no roteiro de um proje- to elétrico residencial para um industrial, dado o aumento das cargas e comportamento de consumo também. A Associação Brasileira de Normas Técnicas ou ABNT, é a entidade privada sem fins lucrativos, responsável pela normalização técnica de diversos setores no Brasil. Podemos dizer que a ABNT é o Foro Nacional de Normalização. Portanto, todas as NBR foram criadas por essa associação. Fonte: https://tecnoblog.net/responde/o-que-significa-nbr-normas-tecnicas-abnt/#:~:text=A%20 ABNT%20criou%20a%20NBR,foram%20criadas%20por%20essa%20associação. 33 34UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO • Estudar a planta de situação e arquitetônica Esse ponto é muito importante, pois, sem um conhecimento da edificação, a elabo- ração do projeto é muito lenta e sujeita a muitas alterações. Você, como projetista, deve identificar o melhor local para a entrada de energia, entender a edificação e como ela será utilizada. • Determinação dos pontos de carga Em alguns projetos, esses pontos já serão determinados por outro profissional. Em uma residência, o arquiteto ou designer de interiores pode já indicar quais cargas estarão em quais locais. Já em uma indústria, um engenheiro de produção pode fazer um estudo a fim de otimizar o processo fabril, fazendo já uma alocação das máquinas. Caso isso não ocorra, você deve fazer uma distribuição prévia, seguindo a NBR 5410 e conversar com o cliente, verificando se essa disposição atende ao que ele necessita. • Projeto luminotécnico O projeto luminotécnico pode estar incluso ou não no item anterior e deve seguir os padrões mínimos exigidos pela NBR 5410. Em projetos mais completos de interiores, um ambiente pode possuir diversas luminárias, como paflon, spots, fitas de LED, pendentes. Com isso, cabe ao projetista fazer o direcionamento correto para todos esses pontos. • Definir o sistema de aterramento Esse é um passo muito importante dentro de um projeto, porque ele será o norteador para o dimensionamento de conduítes, eletrocalha ou outro método de instalação. • Atribuir a potência de cada ponto do circuito Anteriormente, fez-se a distribuição dos pontos em que estão previstas as cargas. Nesse momento, você deve fazer a atribuição da potência do ponto. Isso lhe possibilitará verificar a necessidade de correção do fator de potência das cargas 35UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO • Distribuição de cargas em circuitos Nesse ponto, você deve verificar quais cargas serão agrupadas em cada circuito. Um exemplo é que todas as tomadas de uma cozinha, por exemplo, estão em um circuito apenas. Já na indústria, é mais comum que cada máquina esteja em um circuito, dada a potência de cada uma. Após essa distribuição, a elaboração de uma tabela de cargas é fundamental para a organização de visualização dos circuitos existentes. • Localizar quadro de distribuição (QD) A localização dos quadros é fundamental em um projeto, visto que os cabos que ali- mentam os QDs são de bitolas maiores. O posicionamento deve ser estratégico, alinhando praticidade e economia para a instalação. • Distribuição da tubulação Nesse ponto, você deve traçar o caminho que os cabos percorrerão, partindo dos seus respectivos quadros e indo para as cargas. • Dimensionamento dos condutores Nesse ponto, você deve fazer o dimensionamento dos condutores, levando em con- ta a corrente que a carga demandará, o método de instalação e os fatores de correção de agrupamento de circuitos e de temperatura. • Determinação das correntes de curto-circuito Deve se fazer a determinação das correntes de curto-circuito em cada ponto do cir- cuito. • Determinação dos dispositivos de proteção Seguindo a NBR 5410 (ABNT, 2004), deve-se realizar a seleção de quais serão os dispositivos de proteção necessários e realizar o seu dimensionamento. • Verificar a potência de demanda da instalação Visto que, muitas vezes, a potência instalada é muito maior que a potência de de- manda, realiza-se uma estimativa da potência de demanda, normalmente, as concessioná- rias de energia trazem essa recomendação para residências. Para indústrias, é necessário entender o seu funcionamento para realizar esse passo. Essa potência é necessária para 36UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO determinar qual é o padrão de entrada necessário para a edificação. • Elaboração de diagrama unifilar Segundo a NR 10 (BRASIL, 1978), todas as instalações elétricas devem possuir diagrama unifilar atualizado. Além de cumprir a legislação, esse passo é essencial para o entendimento do projeto. • Memorial descritivo Esclarecendo e justificando as definições utilizadas no projeto, esse é um ponto es- sencial para a sua finalização. Projetos comerciais, principalmente, para shoppings centers, exigem a entrega desse item. • Memorial quantitativo Visto que todo o projeto está finalizado, cabe ao projetista informar os itens e as quantidades necessárias paraa execução desse projeto. • Anotação de Responsabilidade Técnica (ART) A ART é essencial para a garantia de que o projeto foi feito por um profissional qua- lificado, autorizado e habilitado. • As built Esse é um serviço de correção de projeto, visto que, em muitas execuções de obra, são feitas correções. Deve-se fazer a atualização dos pontos alterados no projeto para manter ele da maneira correto e atualizado. Lembre-se que o ideal é você criar um método que venha a abranger todos os pontos citados anteriormente. Você pode abrir outros pontos, incorporar um em outro, como você preferir. Contudo, tenha um roteiro para a elaboração dos seus projetos. Após entender o roteiro para elaboração de um projeto elétrico, conheceremos e entenderemos o que NBR 5410, que é a nossa norma para projetos elétricos, diz sobre a carga elétrica e a previsão de carga em instalações elétricas de baixa tensão. Para começar um projeto, devemos entender que a norma traz o mínimo que uma instalação deve possuir. Logo, devido a questões de conformidade, normalmente, um pro- jeto utiliza quantidades superiores para pontos de iluminação e tomadas. Quanto à iluminação, existe uma norma que guia o dimensionamento em função do método de lúmens. Tal método apresenta variações para a quantidade de iluminação necessária para cada tipo de atividade. A NBR ISO 8995: iluminação em ambientes de tra- balho nos fornece essas informações. A NBR 5410, em seu item 9.5.2.1.1, diz que todo cômodo deve possuir, pelo menos, 37UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO um ponto de iluminação fixa no teto, com comando por interruptor (ABNT, 2004). Já quanto à carga que essa iluminação deve possuir, ela afirma, no seu item 9.5.2.1.2, que: a) em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m2 deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA; b) 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 (ABNT, 2004, p. 183). Visualizemos de forma prática: em uma cozinha com 20m², teríamos uma divisão de área de 6 m² + 4 m² + 4 m² + 4 m² + 2 m². Logo, a potência necessária, conforme solicitado em norma, seria de: 100 VA + 60 VA + 60 VA + 60 VA, observando que a última fração de área foi de 2 m², não atingindo os 4 m² inteiros. Isso nos leva a um total de 280 VA somente para iluminação de um cômodo. É muita coisa, não é? Pensando que, hoje, temos lâmpadas de LED de 40 W com uma iluminância con- siderável, uma cozinha com essa potência de iluminação estaria muito iluminada. Esse fato ocorre, pois, a norma foi escrita em 2004, quando a iluminação se dava por meio de lâmpadas incandescentes que possuem uma potência muito maior — o que não necessa- riamente aumenta a sua iluminação. Entretanto, tendo em vista o projeto como um todo, essa carga de iluminação não altera muito a necessidade, e, hoje, temos ambientes muito mais customizados para o usuário, com lâmpadas para iluminação geral, sancas com fitas de LED, spots e pendentes. Observe que a previsão de cargas utiliza a unidade VA (Volt-Ampère), que faz refe- rência à potência aparente dos equipamentos — ao contrário da potência ativa, dada em Watts. Para o número de pontos de tomadas, o item 9.5.2.2.1 da norma NBR 5410 nos diz que ele deve ser determinado em função da destinação do local e dos equipamentos elétri- cos utilizados, observando-se os seguintes critérios: a) em banheiros, deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada, próximo ao lavatório; b) em cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, cozinha-área de serviço, lavanderias e locais análogos, deve ser previsto no mínimo um ponto de tomada para cada 3,5 m, ou fração, de perímetro, sendo que acima da bancada da pia devem ser previstas no mínimo duas tomadas de corrente, no mesmo ponto ou em pontos distintos; c) em varandas, deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada; d) em salas e dormitórios devem ser previstos pelo menos um ponto de tomada para cada 5 m, ou fração, de perímetro, devendo esses pontos ser espaçados tão uniformemente quanto possível; e) em cada um dos demais cômodos e dependências de habitação devem ser pre- vistos pelo menos: um ponto de tomada, se a área do cômodo ou dependência for igual ou inferior a 2,25 m2. Um ponto de tomada, se a área do cômodo ou de- pendência for superior a 2,25 m2 e igual ou inferior a 6 m2. Um ponto de tomada para cada 5 m, ou fração, de perímetro, se a área do cômodo ou dependência for superior a 6 m2, devendo esses pontos ser espaçados tão uniformemente quanto possível (ABNT, 2004, p. 183). 38UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO Com relação à potência dos pontos de tomadas, esta é função dos equipamentos que os pontos poderão alimentar. O item 9.5.2.2.2 da norma estabelece os seguintes valo- res mínimos (ABNT, 2004, p. 184): a) 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 sepa- radamente. Quando o total de tomadas no conjunto desses ambientes for superior a seis pontos, admite-se que o critério de atribuição de potências seja de no mínimo 600 VA por ponto de tomada, até dois pontos, e 100 VA por ponto para os exceden- tes, sempre considerando cada um dos ambientes separadamente; b) nos demais cômodos ou dependências, no mínimo 100 VA por ponto de tomada. Vamos verificar um exemplo de dimensionamento de pontos de tomada. Apliquemos para a cozinha, que acabamos de citar: ela tem 4 m x 5 m, qual é o nú- mero mínimo de tomadas necessário para cada um desses ambientes? Para a cozinha, te- mos, conforme item 9.5.2.2.1 (b) da NBR 5410, que deve ser previsto, no mínimo, um ponto de tomada para cada 3,5 m, ou fração, de perímetro. Assim, o perímetro é de 4 m + 5 m + 4 m + 5 m = 20 m. Então, teremos 20 m / 3,5 m = 5,71. Consequentemente, dimensionaremos seis tomadas para a cozinha. Imagine, agora, um quarto, em que suas dimensões são 3 m x 4 m. O item 9.5.2.2.1 (e) da NBR 5410 afirma que deve ser previsto, no mínimo, um ponto de tomada para cada 5 m, ou fração, de perímetro, já que o quarto possui uma área de 12 m². O perímetro do quarto é de 3 m + 4 m + 3 m + 4 m = 14 m. Consequentemente, o número de tomadas ne- cessário será de 14 m / 5 m = 2,8 tomadas. Assim, adotaremos três tomadas. Como um segundo exemplo, podemos dimensionar a potência dos pontos de toma- da calculados conforme o item 9.5.2.2.2 da norma NBR 5410. Para a cozinha, como temos seis tomadas, teríamos três com potência de 600 VA e três com 100 VA. E, para o quarto, as três tomadas teriam uma potência de 100 VA cada. Sobre a potência das tomadas, é essencial saber a sua classificação conforme a sua utilização. A norma cita tomadas residenciais e industriais, sendo que, especificamen- te, para as tomadas residenciais (prediais), podemos classificá-las em (a) tomadas de uso geral (TUGs) e (b) tomadas de uso específico (TUEs). Tomadas industriais, normalmente, são TUEs, em função das máquinas utilizadas na indústria, normalmente, possuírem uma potência consideravelmente superior em relação aos equipamentos que utilizamos em uma residência. As TUGs suportam corrente de até 10 Ampères, e as TUEs, correntes acima de 10 A. As tomadas comuns que temos em casa são TUGs, nas quais conectamos equipamentos e eletrodomésticos comuns. Já as TUEs são utilizadas com equipamentos de maior potência, assim como uma máquina de secar roupas e o forno micro-ondas. Pontos de alimentação elétrica utilizados para aquecimento de água — chuveiro, tor- neira elétrica — não devem utilizar tomadas. Esses equipamentos devem ser conectados diretamente ao circuito respectivo, assim como indica o item 9.5.2.3 da norma NBR 5410. Infelizmente,temos muitos profissionais mal capacitados que fazem a ligação de chuveiros 39UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO com conectores, por exemplo. Esse tipo de ligação pode gerar problemas, como o apareci- mento de zinabre, oxidação dos cabos, mal contato, gerando sobreaquecimento nos cabos, podendo ocasionar até um princípio de incêndio. Aprofundar-nos-emos, agora, em iluminação ou luminotécnica. Ela já foi responsável por utilizar cerca de 17% do consumo da energia do país, o que nos mostra que é um fator importante para você, futuro(a) projetista, estar atento(a) aos conceitos e às necessidades desse ponto primordial em projetos. Como já falamos anteriormente, cada atividade, dentro de uma residência, um comércio ou uma indústria, solicita um certo nível de iluminação. E esse fator é muito importante, visto que o rendimento da pessoa que executa a atividade varia se o nível estiver dentro ou fora dos padrões. Um bom projeto de iluminação deve possuir alguns pontos essenciais, como: nível de iluminação suficiente para cada atividade específica; distribuição espacial da luz sobre o cômodo ou ambiente; escolha da cor da luz e de seu rendimento; escolha correta dos equipamentos de iluminação; tipo de execução das paredes e pisos; iluminação de acesso aos ambientes. Por isso, como falamos em nosso plano para elaborar um projeto elétrico, ou, me- lhor, roteiro de um projeto, o primeiro ponto é estudar a arquitetura da edificação, estudar os detalhes, para que você já consiga identificar como fixará a iluminação. Um exemplo disso é se, em uma residência, ela possuirá forro ou se os conduítes serão instalados diretamente na laje. Em uma indústria, é preciso saber como é o teto da edificação, se a iluminação será instalada nas eletrocalhas, com tirantes, se existem máqui- nas que podem colidir com a iluminação, como pontes rolantes ou alguma outra máquina. Essas particularidades do projeto devem ser estudadas previamente. Contudo, para você conhecer cada conceito quando falamos sobre iluminação, en- tenderemos aqueles essenciais de uma maneira sucinta. • Luz É uma onda eletromagnética de diferentes comprimentos. • Iluminância É o “limite da razão do fluxo luminoso recebido pela superfície em torno de um ponto considerado, para a área da superfície quando esta tende para o zero” (ABNT, 1992, p. 1). A iluminância é conhecida, também, como nível de iluminamento. É expressa em lux, que cor- responde ao fluxo luminoso incidente em uma determinada superfície por unidade de área. Isso quer dizer que, caso uma superfície plana de 1 m² seja iluminada perpendicularmente por uma fonte de luz de 1 lúmen, ela apresentará uma iluminância de 1 lux: F: fluxo luminoso, em lúmens. 40UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO S: área da superfície iluminada, em m². Normalmente, o fluxo luminoso não é uniforme. Em função disso, utilizamos o fluxo luminoso médio. • Fluxo luminoso É a potência de radiação emitida por uma fonte luminosa em todas as direções do espaço. Sua unidade é o lúmen, que representa a quantidade de luz irradiada através de uma abertura de 1 m², feita na superfície de uma esfera de 1 m de raio por uma fonte lu- minosa de intensidade igual a 1 candela, em todas as direções, colocada no seu interior e posicionada no centro. Como referência, uma fonte luminosa de intensidade igual a uma candela emite, uniformemente, 12,56 lúmens, ou seja, 4πR2 lúmens para R = 1 m. Mamede Filho (2017, p. 58) afirma que “o fluxo luminoso também pode ser definido como a potência de radiação emitida por uma determinada fonte de luz e avaliada pelo olho humano”. • Eficiência luminosa É a relação entre o fluxo luminoso emitido por uma fonte luminosa e a potência em Watts consumida por ela. Essa eficiência é dada por: Ψ: fluxo luminoso emitido, em lúmens. Pc : potência consumida, em W. Cada equipamento de iluminação tem uma eficiência específica, como lâmpadas incandescentes, fluorescentes, de LED, halogêneos, entre outras. • Intensidade luminosa É definida como “o limite da relação entre o fluxo luminoso em um ângulo sólido em torno de uma direção dada e o valor desse ângulo sólido, quando esse ângulo sólido tende a zero” (ABNT, 1998, [s.p.]), ou seja, Pode ser definida, também, como a potência de radiação visível que uma determi- nada fonte de luz emite em uma direção especificada. Sua unidade é denominada candela. • Luminância “É a relação entre a intensidade luminosa com a qual irradia, em uma direção de- terminada, uma superfície elementar contendo um ponto dado e a área aparente desta superfície para uma direção considerada, quando esta área tende para zero” (ABNT, 1998, 41UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO [s.p.]). Sua unidade é expressa em candela por metro quadrado (cd/m2). A luminância é entendida como a medida da sensação de claridade, provocada por uma fonte de luz ou superfície iluminada e avaliada pelo cérebro. Pode ser determinada pela equação: S: superfície iluminada. α: ângulo entre a superfície iluminada e a vertical, que é ortogonal à direção do fluxo luminoso. I: a intensidade luminosa O fluxo luminoso, a intensidade luminosa e a iluminância somente são visíveis se fo- rem refletidos em uma superfície, transmitindo a sensação de luz aos olhos, cujo fenômeno é denominado luminância. • Refletância Relação entre o fluxo luminoso refletido por uma superfície e o fluxo luminoso inci- dente sobre ela. • Emitância Quantidade de fluxo luminoso emitido por uma fonte superficial por unidade de área. Expressa em lúmen/m². Quem diria que, para o estudo de um projeto luminotécnico, você precisaria de to- das essas informações, não é? Entretanto, para lhe tranquilizar, a não ser que você siga para o lado de laudos de segurança no trabalho, projetos de prevenção de incêndio ou para projetos de iluminação pública, você não precisará ter contato direto com todas essas informações. O local para você encontrar as informações do equipamento escolhido é o catálogo do fabricante. Normalmente, nós não nos interessamos muito por catálogos de lâmpadas, mas é bem interessante verificá-los e conhecer melhor os equipamentos disponíveis no mercado. Para os projetos de iluminação pública, você deve voltar seus estudos a algumas normas específicas, como a NBR 5101: iluminação pública: procedimento. Nela, consta toda a base essencial para o cálculo de iluminação necessária. Existem variações para o dimensionamento segundo vários aspectos, como a intensidade de tráfego de veículos motorizados, de pedestres, o tipo de via, por exemplo. Um detalhe muito importante ao falar sobre a NBR5101 é que ela foi atualizada em 2018, logo, a versão de 2012 está cancelada. Um ponto que pode lhe auxiliar muito para esses projetos é procurar algum caderno técnico da concessionária de energia do local em que será realizado o projeto. Ele lhe ins- truirá quanto a quais normas você deve se atentar e ao modelo que será autorizado para a execução. Isso pode lhe poupar muito tempo e dor de cabeça, porque submeter um projeto 42UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO e ter que corrigi-lo porque ele foi reprovado é um trabalho bem cansativo. Para obras comerciais, industriais ou edificações de uso coletivo — como prédios —, você deve pensar na iluminação de emergência também. Esse é um ponto que está as- sociado ao projeto de prevenção contra incêndio, também conhecido como PPCI. Nesses tipos de empreendimento, é necessário ter esse projeto para que a Prefeitura do Município dê o alvará de funcionamento. Logo, caso você não faça esse tipo de projeto, o PPCI, você trabalhará em conjunto com uma equipe de outros profissionais para que o empreendimen- to consiga a liberação do Corpo de Bombeiros para funcionamento.Para esses projetos, temos duas normas que são os nossos guias, a NBR 10898: sistemas de iluminação de emergência e a NPT 18: iluminação de emergência. A NBR é escrita pela ABNT, e a Norma de Procedimento Técnico (NPT), pelo Corpo de Bombeiros. Ambas são complementares, e, para aprovação junto ao Corpo de Bombeiros, você preci- sará utilizar as duas. Seguem alguns tópicos importantes quanto ao tipo de alimentação e posicionamento para esse circuito de iluminação específico (NPT 18): • A distância máxima entre dois pontos de iluminação de emergência não deve ul- trapassar 15 metros e entre o ponto de iluminação e a parede 7,5 metros. Outro distancia- mento entre pontos pode ser adotado, desde que atenda aos parâmetros da NBR 10898; • Deve-se garantir um nível mínimo de iluminamento de 3 (três) lux em locais planos (corredores, halls, áreas de refúgio) e 5 (cinco) lux em locais com desnível (escadas ou passagens com obstáculos); • A tensão das luminárias de aclaramento e balizamento para iluminação de emer- gência em áreas com carga de incêndio deve ser de, no máximo, de 30 Volts. • Para instalações existentes e na impossibilidade de reduzir a tensão de alimen- tação das luminárias, pode ser utilizado um interruptor diferencial de 30mA, com disjuntor termomagnético de 10A. • Recomenda-se a instalação de uma tomada externa à edificação, compatível com a potência da iluminação, para ligação de um gerador móvel. Essa tomada deve ser acessí- vel, protegida adequadamente contra intempéries e devidamente identificada (ABNT, 2004). Essas exigências não são complexas pelo ponto de vista de projeto e dimensiona- mento, porém, caso não sejam previstas na fase de projeto, podem gerar gastos não pre- vistos e soluções não agradáveis, do ponto de vista estético, para o empreendimento. Agora, estudante, você tem o conhecimento básico para montar um roteiro de proje- to elétrico, seja ele residencial ou industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 DIMENSIONAMENTO DE CIRCUITOS TÓPICO O dimensionamento correto da seção transversal de um condutor é extremante ne- cessário ao bom funcionamento das instalações. Além disso, evita problemas na carga a ser energizada e proporciona o dimensionamento correto, a fim de evitar acidentes, como o princípio de incêndio. Em função disso, é preciso considerar alguns aspectos para fazer o dimensionamento. Conheça-os: • Tensão nominal. • Frequência nominal. • Potência da carga a ser suprida. • Fator de potência da carga. • Tipo de sistema: monofásico, bifásico ou trifásico. • Método de instalação dos condutores. • Natureza de carga: reativa, indutiva ou capacitiva. • Distância da carga até o ponto de alimentação. • Corrente de curto-circuito. Agora, falaremos dos condutores. De maneira geral, quase todas as instalações elétricas utilizam o cobre como o condutor dos fios e cabos elétricos. O uso do alumínio é menor, apesar de o preço ser consideravelmente menor que o do cobre. Isso se dá em função da NBR 5410, que restringe o uso dos condutores de alumínio, permitindo somente em seções iguais ou superiores a 16 mm², devido ao fato de esse ma- terial necessitar de cuidados maiores para transporte e instalação e em consequência das características químicas e mecânicas. A isolação dos fios e dos cabos pode ser feita com diferentes tipos de materiais, como o PVC (cloreto de polivinila), o EPR (etilenopropileno) e o XLPE (polietileno reticula- do). Em função das propriedades de cada material (químicas, elétricas e mecânicas), o uso de cada um é especifico, dadas as particularidades de cada instalação. 43 44UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO Temos, no mercado, condutores chamados de isolados quando têm uma camada isolante, sem capa de proteção. Temos os unipolares, que têm uma camada isolante prote- gida por uma capa, normalmente, constituída de PVC. Também há os cabos multipolares, que possuem vários polos, também chamados de PP Há algumas variações quanto à isolação dos condutores. Os condutores isolados têm isolação de 750V, o que é padronizado pela NBR 6148. Os condutores unipolares têm isolação 0,6/1kV, o que é padronizado pela NBR 6251. Um aspecto muito importante para o dimensionamento dos condutores é realizar a divisão de circuitos de maneira que o sistema limite as consequências da falta de energia, facilite as verificações, os ensaios, a manutenção e as condições para utilizar os conduto- res de pequena bitola. A NBR 5410, no item 4.2.5.1, afirma que “a instalação deve ser dividida em tantos circuitos quantos necessários, devendo cada circuito ser concebido de forma a poder ser seccionado sem risco de realimentação inadvertida através de outro circuito” (ABNT, 2004, p. 18). Em 4.2.5.5, explica que “os circuitos terminais devem ser individualizados pela fun- ção dos equipamentos de utilização que alimentam. Em particular, devem ser previstos circuitos terminais distintos para pontos de iluminação e para pontos de tomada” (ABNT, 2004, p. 18). Com isso, a iluminação e as tomadas devem ser separadas. No entanto, em locais de habitação, a norma afirma, no item 9.5.3.3, que, em algu- mas situações, pontos de iluminação e tomadas podem ser alimentados por circuito co- mum, desde que respeitadas algumas condições: a) a corrente de projeto (IB) do circuito comum (iluminação mais tomadas) não deve ser superior a 16 A; b) os pontos de iluminação não sejam alimentados, em sua totalidade, por um só circuito, caso esse circuito seja comum (iluminação mais tomadas); e c) os pontos de tomadas, já excluídos os indicados em 9.5.3.2, não sejam alimenta- dos, em sua totalidade, por um só circuito, caso esse circuito seja comum (ilumina- ção mais tomadas) (ABNT, 2004, p. 184). Isso nos evidencia que, caso você trabalhe com projetos industriais e residenciais, você deve estar atento(a) a essas ressalvas na norma. Também é necessário se atentar a dois pontos: 9.5.3.1 Todo ponto de utilização previsto para alimentar, de modo exclusivo ou vir- tualmente dedicado, equipamento com corrente nominal superior a 10 A deve cons- tituir um circuito independente. 9.5.3.2 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 (ABNT, 2004, p. 184). Além disso, deixa condições, nos quadros de comandos e condutos, que possibili- tem futuras ampliações no sistema e a realização de um balanço de carga entre as fases (caso o sistema tenha mais de uma fase). Iniciaremos o processo de dimensionamento da secção mínima dos condutores de fase. Isso, porque, para os condutores de proteção e de neutro, a NBR 5410 determina ou- 45UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO tras recomendações. O primeiro aspecto que devemos verificar é o método de instalação. A Tabela 1 apresenta, de maneira resumida, os métodos de instalação que a norma apre- senta. A leitura da norma e de todas as notas é essencial para um melhor entendimento. TABELA 1 - MÉTODOS DE REFERÊNCIA Fonte: adaptada de ABNT (2004). Definido o método de referência TAB, verificaremosos três critérios aos quais a se- ção mínima do condutor deve atender: • Capacidade de condução de corrente. • Limites de queda de tensão. • Capacidade de condução de corrente de curto-circuito por tempo limitado. Os critérios determinam o valor da corrente máxima que percorrerá o condutor. É preciso verificar a tabela correta, dado que o valor pode variar em função do método de referência, da isolação do condutor e do material do condutor (cobre ou alumínio). As tabelas mencionadas são as Tabelas 36 a 39 da norma. A Tabela 2 apresenta um trecho da Tabela 36 da norma. 46UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO TABELA 2 - CAPACIDADES DE CONDUÇÃO DE CORRENTE, EM AMPÈRES, PARA OS MÉTODOS DE REFERÊNCIA A1, A2, B1, B2, C E D Fonte: ABNT (2004, p. 101). Os valores exibidos nas tabelas de capacidade de condução de corrente são de- terminados em função da limitação da temperatura das isolações, considerando regime contínuo. A norma também traz, na Tabela 47, a seção mínima dos condutores em função em função do tipo de material, de linha e utilização do circuito. 47UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO TABELA 3 - SEÇÃO MÍNIMA DOS CONDUTORES Fonte: ABNT (2004, p. 113). Não podemos nos esquecer de que a capacidade de condução de corrente obtida nas tabelas citadas deve ser maior ou igual à corrente de projeto, sendo: , para cargas monofásicas Ou , para cargas bifásicas ou trifásicas equilibradas Onde: IB é a corrente de projeto P(w) potência em Watts FP fator de potência Vff tensão fase-fase Logo IZ é a capacidade de corrente do condutor. Depois da primeira etapa, é preciso verificar se o condutor está em condições diferentes da apresentada pela tabela. Caso esteja, devemos aplicar os fatores de correção de corrente. Esses fatores são estabelecidos para cada condição particular da instalação do cabo, como temperatura ambiente, solos com resistividade térmica diferente daquela pre- vista e agrupamento de circuito 48UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO As tabelas citadas preveem que a temperatura dos condutores esteja em 20º C para as linhas subterrâneas e de 30º C para as linhas não subterrâneas. Se a temperatura do meio ambiente em que estão instalados os condutores for diferente, é necessário aplicar os fatores de correção de corrente previstos na Tabela 40 da NBR 5410. Os artigos de Moreira Júnior et al. (2019) e Galbiatti-Silveira (2018) trazem análises sobre sustentabilidade e diversificação da matriz energética, sendo trabalhos atuais relacionados ao tema da geração e consumo sustentável de energia elétrica. O artigo científico é um material diferenciado de leitura, que oportuniza o contato com a escrita científica e com informações atualizadas das mais diversas áreas de estudo.Moreira Junior et al. (2019). Galbiatti-Silveira (2018). Fonte: http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pi- d=S1692-25302018000100123&lng=en&nrm=iso https://www.scielo.br/j/inter/a/KzHQQncYvXRBYndBDJsSctx/?lang=pt http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1692-25302018000100123&lng=en&nrm=iso http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1692-25302018000100123&lng=en&nrm=iso 49UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO TABELA 4 - FATORES DE CORREÇÃO PARA TEMPERATURAS AMBIENTES DIFERENTES DE 30ºC PARA LINHAS NÃO-SUBTERRÂNEAS E DE 20ºC (TEMPERATURA DO SOLO) PARA LINHAS SUBTERRÂNEAS Fonte: ABNT (2004, p. 106). Como projetista, você deve sempre apanhar o pior caso ao qual o condutor será submetido, a fim de evitar que, no ponto crítico, ocorra algum defeito. O segundo ponto de correção é a resistividade térmica do solo. As capacidades de condução de corrente indicadas nas tabelas para cabos contidos em eletrodutos enterrados correspondem à resistividade térmica do solo de 2,5 K·m/W. Para solos com resistividade térmica diferente, é necessário utilizar os valores constantes da Tabela 41 da NBR 5410. Quando a resistividade térmica do solo for superior a 2,5 K·m/W (caso de solos mui- to secos), os valores indicados nas tabelas devem ser adequadamente reduzidos, exceto se o solo da vizinhança imediata dos condutores seja substituído por terra ou um material equivalente com dissipação térmica mais favorável. Chegamos ao último fator de correção: a correção devido ao agrupamento de circuitos. A aplicação dos fatores de agrupamento de circuitos depende do método de referência adotado no projeto e é caracterizada pelo agrupamento de quatro ou mais condutores, todos transportando a corrente de carga ao valor correspondente à corrente nominal para o método de referência adotado. 50UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO A NBR 5410 explica que os fatores de correção são aplicáveis a grupos de condu- tores isolados, cabos unipolares ou cabos multipolares com a mesma temperatura máxima para serviço contínuo. Caso sejam diferentes, é preciso se basear na maior das temperatu- ras máximas para serviço contínuo de qualquer cabo ou condutor isolado do grupo afetado do valor de correção adotado. 6.2.5.5.2 Os condutores para os quais se prevê uma corrente de projeto não supe- rior a 30% de sua capacidade de condução de corrente, já determinada observan- do-se o fator de agrupamento incorrido, podem ser desconsiderados para efeito de cálculo do fator de correção aplicável ao restante do grupo (ABNT, 2004, p. 107). As Tabelas 42 a 45 da norma informam os valores a serem considerados em função dos agrupamentos de circuitos. A Tabela 5 representa a Tabela 42 da norma. TABELA 5 - FATORES DE CORREÇÃO APLICÁVEIS A CONDUTORES AGRUPADOS EM FEIXE (EM LINHAS ABERTAS OU FECHADAS) E A CONDUTORES AGRUPADOS NUM MESMO PLANO, EM CAMADA ÚNICA Fonte: ABNT (2004, p. 108) Não se esqueça de ler a norma e analisar todas as notas relativas a cada trecho e tabela. Obtidos os valores dos fatores de correção, você deve multiplicar eles pela capaci- dade de condução de corrente obtida. Com isso, você terá a capacidade de corrente corrida IZ e, evidentemente, IZ ≥ IB. Para isso, talvez, seja necessário alterar a bitola do condutor, para que ela se ajuste às correções necessárias. CONSIDERAÇÕES FINAIS UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO Estamos encerrando mais uma unidade de ensino. Neste capítulo, abordamos as- suntos importantes para a sua formação, como normas de projetos, conhecimento em NBR e dimensionamento de circuitos. Como engenheiros, temos que garantir que os nossos trabalhos e projetos estejam dentro de alguns parâmetros de qualidade e segurança técnica. As normas de projetos e NBR vieram justamente para trazer essa padronização ao nosso trabalho, nos amparando e nos dando segurança quanto às nossas decisões. Além disso, vimos que existem diver- sas normas que se aplicam aos mais diversos segmentos da indústria. Cabe ao engenheiro buscar o conhecimento necessário para executar o seu trabalho com precisão e segurança. Finalizamos, assim, o nosso segundo capítulo. Bons estudos e até breve! 51 MATERIAL COMPLEMENTAR UNIDADE 2 PROJETOS LUMINOTÉCNICOS, RESIDENCIAIS, DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO E FIAÇÃO LIVRO Título: Eletricista. Instalador Residencial Básico Autor: Francisco Paladino Blumel. Editora: Komedi. Sinopse: Destinado a professores e alunos de cursos na área de Instalações Elétricas Residenciais e de outras disciplinas que requerem o conhecimento de Eletricidade Básica. O livro trata de assuntos como: magnetismo, circuito elétrico, grandezas elétricas, entre outros. FILME/VÍDEO Título: Power – O poder da energia Ano: 2015. Sinopse: Este documentário foi produzido pelo History Chan- nel e trata sobre a história de importantes nomes que dedicaram suas vidas paraencontrar novas formas de se obter energia. Nikola Tesla, Alexander Graham Bell, Eugene Mallove e Rudolf Diesel são alguns desses nomes que usaram sua criatividade e conhecimento para desenvolver novas técnicas de geração de energia. Através de entrevistas, materiais de arquivos e recria- ções, o documentário não apenas explica a trajetória desses grandes nomes, como também retrata os interesses obscuros que estavam por trás da descoberta de novas formas de gera- ção de energia. Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=M3Eo0Piq- gHY 52 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos • Quadros elétricos e fator de potência; • Fornecimento de energia elétrica; • Telefonia. Objetivos da Aprendizagem • Aprender a elaborar e desenvolver projetos residenciais; • Compreender as simbologias de projetos elétricos; • Aprender a determinar a demanda da edificação; • Conhecer as subestações de entrada; • Desenvolver projetos prediais e instalações telefônicas. 3UNIDADEUNIDADE INSTALAÇÕES ELÉ-INSTALAÇÕES ELÉ- TRICAS E RAMAL TRICAS E RAMAL DE ENTRADADE ENTRADA Professor Mestre Lucas Delapria Dias dos Santos INTRODUÇÃO Como engenheiro(a) eletricista projetista, você precisa conhecer, entender e aplicar todos os parâmetros de correção necessários para o dimensionamento da seção transver- sal (bitola) dos cabos. Não é apenas a corrente solicitada pelo equipamento. Além disso, é importante conhecer todo o processo da elaboração de um projeto elé- trico pode ser um diferencial para a sua carreira de projetista. Além de abrir oportunidades de negócios, pode lhe auxiliar em um processo seletivo de uma empresa. Todo projeto deve ter uma sequência lógica, a fim de otimizar o seu processo de elaboração. Essa sequência, que chamaremos de roteiro, ajuda o projetista a manter um padrão de qualidade, economizar tempo, evitando correções desnecessárias em projeto e agilizando a sua entrega final. E é claro que um projeto elétrico deve possuir um roteiro para a sua elaboração. Um dos passos mais importantes em um projeto elétrico de qualidade é saber di- mensionar os cabos de maneira correta. Além de prevenir acidentes, o dimensionamento correto economiza um valor referente a um material considerável. Além de conhecermos a estrutura de um projeto elétrico e das normas de dimensio- namento, conheceremos, nesta unidade, um dos pontos mais críticos de uma instalação elétrica: o sistema de proteção. A proteção, quando bem dimensionada, aumenta a vida útil dos condutores, protege toda a infraestrutura da edificação, caso ocorra um curto-circuito que possa levar a um incêndio, e protege os usuários contra as correntes de fuga. Vamos lá?! UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA 54 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 QUADROS ELÉTRICOS E FATOR DE POTÊNCIA TÓPICO Um dos primeiros aspectos a serem definidos na escolha dos quadros elétricos é se eles serão de sobrepor ou embutidos na parede. Essa escolha se dá principalmente pela arquitetura da edificação. Em residências, o comum é a utilização de quadros de embutir. Por sua vez, em grandes comércios e indústrias, o uso de quadros de sobrepor é o mais comum, em função da facilidade para novas infraestruturas. O tamanho do quadro é dado em função da necessidade de circuitos no interior. Desse modo, a definição do tamanho do quadro é uma das últimas partes de um projeto. No mercado, é comum procurar quadros elétricos em função do número de posições que eles podem abrigar. Para conhecê-los melhor, analisar o catálogo de algum fabricante, cer- tamente, te ajudará muito. Além do método de instalação do quadro (embutido ou sobrepor) e do número de posições que ele deve ter, é preciso verificar o modo como os circuitos serão alimentados. Normalmente, utilizamos barramentos. Os barramentos são elementos de seção transversal, geralmente, retangulares ou circulares, instalados no interior de quadros de comando ou em subestações abrigadas e blindadas, com o propósito de fazer a conexão entre as correntes da fonte e distribuí-las aos alimentadores dos circuitos a serem ligados. Eles podem ser de cobre ou de alumínio e de fabricação específica ou pré-fabricados. Os de fabricação específica são construídos com a utilização de barras chatas circulares ou tubos de segmento contínuo de cobre ou alumínio não isolado. Depois, são cortados no tamanho correto para a finalidade: a aplica- ção em painéis elétricos. Os barramentos pré-fabricados são construídos por vários segmentos conectáveis, formando várias junções. Normalmente, são protegidos por um invólucro metálico ou por um material plástico rígido e empregados principalmente em circuitos de elevadas corren- tes de carga, conectando o quadro geral de força da subestação aos centros de controle de motores em indústrias. 55 56UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA As normas DIN 43671 e DIN 43670 exibem tabelas com as características das bar- ras de cobre retangulares, redondas ou tubulares e das barras de alumínio retangulares e tubulares, respectivamente. Vamos conhecer um pouco mais cada um dos tipos de barra- mento: • Os barramentos retangulares de cobre são normalmente utilizados em painéis me- tálicos de baixa e média tensão. São dimensionados de acordo com a corrente de carga e os esforços eletrodinâmicos das correntes de curto-circuito. • Se os barramentos de fabricação específica forem pintados, as correntes nominais podem ser acrescidas do fator de multiplicação K = 1,2. Há maior dissipação de calor por intermédio da superfície das barras em função da cor, que é, geralmente, mais clara (tinta da cobertura do barramento). • Os barramentos redondos e maciços de cobre são feitos por barras circulares ma- ciças de cobre de diferentes seções transversais. Eles são destinados, normalmente, às subestações de média tensão, abrigadas ou ao tempo. • Os barramentos tubulares de cobre são constituídos por tubos de cobre de diferen- tes seções circulares e empregados normalmente em subestações de alta tensão, localiza- das em ambientes agressivos, marítimos ou industriais. • Os barramentos pré-fabricados ou dutos de barra são fabricados em cobre ou alu- mínio. As barras são suportadas por isoladores apropriados e contidos em um invólucro, geralmente, fabricado por um material isolante rígido. Os dutos de barra, conhecidos como busway, são fabricados em tamanhos padro- nizados e têm váriosacessórios complementares. O ideal para conhecer todos é fazer a leitura de um catálogo. Apesar das grandes vantagens do busway, ele tem custo elevado em relação aos condutores/condutos. Para tanto, a aplicação dele é recomendada apenas em circuitos com elevada corrente de carga. Outro aspecto importante é o grau de proteção dos painéis elétricos, que são carac- terizados pelos graus de proteção IP. Eles são utilizados em vários dispositivos elétricos. Em instalações elétricas industriais, as grandes cargas vinculadas aos sistemas são os motores elétricos. Por isso, estudaremos o dimensionamento de circuitos motores. É importante lembrar que os motores elétricos, para partirem, precisam vencer a inércia. Desse modo, a corrente de partida do motor é maior que a corrente nominal de funcionamento. Em função da corrente de partida e de outras sobrecorrentes, a corrente de projeto (IB) para o dimensionamento do condutor do ramal terminal para a alimentação do motor será igual a: Em que: INM é a corrente nominal do motor em A. Contudo, outros alguns projetistas não usam o valor de 1,25 à corrente nominal. Eles utilizam o fator de serviço do motor como multiplicador. Isso resulta na seguinte equação: 57UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA Em que: Fs é o fator de serviço do motor. Fica a critério do projetista escolher uma das duas opções para realizar o dimen- sionamento do circuito. Não se esqueça que o condutor escolhido deve ter capacidade de corrente superior à corrente de projeto corrigida pelos fatores de correção de temperatura e de agrupamento. O projeto de circuitos terminais e de distribuição merece algumas considerações: • Quando um motor apresentar mais de uma potência e/ou velocidade, a seção do condutor deve ser dimensionada para a maior corrente. • A NBR 5410 afirma que o dimensionamento dos condutores deve permitir uma que- da de tensão na partida dos motores igual ou inferior a 10% da tensão nominal. • Caso haja partida prolongada e/ou motores que exijam partidas constantes, deve- -se levar em consideração o aquecimento do condutor durante a partida. Outro aspecto importante em relação aos motores elétricos é a potência reativa ne- cessária para a partida. Não somente motores, mas transformadores e fornos a arco tam- bém precisam de grande potência reativa. Em consequência disso, devemos nos atentar à correção do fator de potência. Para adentrarmos nesse assunto, devemos lembrar que a energia reativa compreen- de duas diferentes componentes: • Energia reativa indutiva. • Energia reativa capacitiva. A energia reativa indutiva é consumida por aparelhos que têm bobinas, tais como motores de indução, reatores e transformadores. Esse tipo de carga apresenta fator de potência reativo indutivo. A energia reativa capacitiva pode ser gerada por motores síncronos superexcitados (compensadores síncronos) ou por capacitores. Nela, há o fator de potência dito reativo capacitivo. As instalações industriais são, em grande maioria, consumidoras parciais de energia reativa indutiva e não produzem trabalho útil, pois são as responsáveis pela formação do campo magnético dos aparelhos em uso (principalmente motores e transformadores). O fornecimento da energia reativa normalmente suprida por fonte geradora distante da planta industrial gera perdas de Joule elevadas no sistema de transmissão e de dis- tribuição. Por isso, o ideal é que, na própria edificação, haja uma fonte geradora reativa, aliviando o sistema de distribuição e transmissão. Exemplos de fonte geradora reativa são os bancos de capacitores. O fator de potência é dado pela seguinte relação: Em que: FP : fator de potência da carga. Pat: componente da potência ativa em kW ou múltiplos e submúltiplos. 58UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA Pap: potência aparente ou potência total da carga em kVA ou múltiplos e submúlti- plos. O fator de potência também é conhecido pela designação “ cosq ”, que é o número que representa, a cada instante, o cosseno do ângulo de defasagem entre a corrente e a tensão. Se o circuito for indutivo, consumidor de energia reativa, o fator de potência é dito em atraso. Se o circuito for capacitivo, fornecedor de energia reativa, o fator de potência é dito em avanço, assim como é ilustrado na Figura 1. FIGURA 1 - TRIÂNGULO DE POTÊNCIAS Fonte: Creder (2016, p. 282). Em que: I cosθ: é componente ativo ou em fase da corrente. I senθ: é componente reativo ou em quadratura da corrente. Em um circuito trifásico, as potências ativa e reativa são: Pat = em Watts. Preat = em var. Na Figura 2, é exibido um triângulo de potência. FIGURA 2 - TRIÂNGULO DE POTÊNCIA Fonte: Creder (2016, p. 282). A partir dos triângulos expostos, é possível deduzir várias equações com as relações trigonométricas. Considerando as causas de um baixo fator de potência, podemos listar alguns aspectos: • Motores elétricos de indução operando em vazio ou superdimensionados, pois con- 59UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA somem praticamente a mesma quantidade de energia reativa quando estão operando em vazio ou à plena carga. • Transformadores em vazio ou com pequenas cargas. Nessas condições ou quando superdimensionados, eles poderão consumir uma elevada quantidade de reativos. • Grande número de reatores de baixo fator de potência suprindo lâmpadas de des- carga. • Fornos a arco ou de indução eletromagnética. • Máquinas de solda a transformador. • Equipamentos eletrônicos. • Grande número de motores de pequena potência em operação por longos perío- dos. • Nível de tensão acima do nominal, já que ela tem influência negativa sobre o fator de potência das instalações (principalmente em motores, pois a potência ativa só depende da carga solicitada). Quanto maior for a tensão aplicada nos terminais, maior será a quan- tidade de reativos absorvida. Por que se preocupar em fazer a correção do fator de potência? A legislação atual estabelece as condições para a medição e o faturamento de energia reativa excedente. Esses princípios são fundamentais. Conheça as justificativas a seguir: • Necessidade de liberação da capacidade do sistema elétrico nacional. • Promoção do uso racional de energia. • Redução do consumo de energia reativa indutiva, que provoca sobrecarga no sis- tema das empresas fornecedoras e concessionárias de energia elétrica, principalmente nos períodos em que ele é mais solicitado. • Redução do consumo de energia reativa capacitiva nos períodos de carga leve, o que provoca elevação de tensão no sistema de suprimento, havendo necessidade de investimento na aplicação de equipamentos corretivos e realização de procedimentos ope- racionais que nem sempre são de fácil execução. • Criação de condições para que os custos de expansão do sistema elétrico nacional sejam distribuídos para a sociedade de forma mais justa. De acordo com a legislação vigen- te, estabelecida pela Resolução 414, de 9 de outubro de 2010, e alterada pela Resolução 569, de 23 de julho de 2013, que disciplina os limites do fator de potência, como a aplicação da cobrança pelo excedente de energia reativa excedente e de potência reativa excedente, os intervalos a serem considerados são: • O período de 6 (seis) horas consecutivas, compreendido, a critério da distribuidora, entre as 23h30min e às 6h30min, apenas para os fatores de potência inferiores a 0,92 ca- pacitivo, verificados em cada intervalo de uma hora. • O período diário complementar ao definido anteriormente, ou seja, entre as 6h30min e às 23h30min, apenas para os fatores de potência inferiores a 0,92 indutivo, verificados em cada intervalo de uma hora. Tanto a energia reativa indutiva quanto a energia reativa capacitiva excedente serão medidas e faturadas. O ajuste por baixo fator de potência será realizado por meio do fatura- mento do excedente de energia reativa indutiva consumida pela instalação e do excedente 60UNIDADE3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA de energia reativa capacitiva fornecida à rede da concessionária pela unidade consumidora. O fator de potência deve ser controlado de forma que permaneça dentro do limite de 0,92 indutivo e 0,92 capacitivo. A avaliação é horária durante as 24 horas e em um intervalo de tempo de 18 horas consecutivas para o período de ponta e no intervalo de tempo com- plementar (6 horas) ao período fora de ponta. Esses intervalos devem ser definidos pela concessionária a partir dos períodos de tempo estabelecidos para apuração da energia e da demanda reativas excedentes. De acordo com a legislação, para cada kWh de energia ativa consumida, a conces- sionária permite a utilização de 0,425 kVArh de energia reativa indutiva ou capacitiva, sem acréscimo no faturamento. Na avaliação do fator de potência não são considerados os dias de sábado, domin- gos e feriado. A avaliação do fator de potência pode ser feita de duas formas distintas: • Avaliação horária O fator de potência será calculado pelos valores de energia ativa e reativa medidos a cada intervalo de uma hora, durante o ciclo de faturamento. • Avaliação mensal O fator de potência será calculado a partir dos valores de energia ativa e reativa medidos durante o ciclo de faturamento. Será medida apenas a energia reativa indutiva durante o período de 30 dias. Para os consumidores pertencentes ao sistema tarifário convencional, a avaliação do fator de potência, em geral, é feita pelo sistema de avaliação mensal. Como fazer a correção do fator de potência? A correção do fator de potência tem por objetivo especificar a potência reativa necessária para a elevação do fator de potência, com o intuito de evitar a ocorrência de cobrança pela concessionária dos valores referentes aos excedentes de demanda reativa e de consumo reativo, e obter os benefícios adicionais em termos de redução de perdas e de melhoria do perfil de tensão da rede elétrica. Desse modo, colocamos bancos de capacitores (considerando que as cargas são cargas de potência reativa indutiva) em locais estratégicos, a fim de diminuir os problemas causados pelo FP da carga. A localização dos capacitores pode se dar de acordo com as seguintes alternativas: • No lado de alta tensão dos transformadores (tipo centralizado). • Nos barramentos secundários dos transformadores (tipo centralizado). • Nos barramentos secundários em que exista um agrupamento de cargas indutivas (tipo distribuído). • Junto às grandes cargas indutivas (tipo individual). A correção por motores síncronos apenas se mostra em condições de competir eco- nomicamente com os capacitores nas tensões elevadas. Sempre que possível, os capaci- tores devem ser instalados o mais próximo das cargas, para uma otimização da instalação. Um exemplo é conectar capacitores diretamente nos terminais dos motores, para se ter um ganho, visto que se economiza no custo da instalação e nos dispositivos comple- mentares. Uma vantagem da instalação de capacitores para corrigir o fator de potência de 61UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA motores é que ela torna a curva do fator de potência praticamente plana, o que garante um fator de potência constante e próximo de 100% para qualquer carregamento. É possível ter uma variação na ligação dos capacitores em motores. Uma é quando são instalações novas ou já existentes. Em instalações novas, o capacitor pode ser ligado diretamente nos terminais do motor. Quando a instalação é existente, a ligação preferida pode ser entre o relé térmico e o contator. Nos casos em que os capacitores são permanen- temente ligados, é possível conectá-los entre o dispositivo de proteção e o contator. Para que não ocorram sobretensões por autoexcitação após a abertura do contator, a potência dos capacitores não pode ser superior a potência reativa consumida pelo motor em vazio. Como regra básica, a corrente dos capacitores não deve exceder a 90% do valor da corrente de magnetização do motor. Alguns fabricantes de motores e de bancos de capacitores disponibilizam catálogos e manuais para o acoplamento do banco de capacitores. Vale a pena pesquisar e consultar. Outro tipo de ligação é quando os capacitores são vinculados ao secundário do transfor- mador. Nesse tipo de ligação, eles são instalados no barramento secundário por meio de dispositivos de manobra e proteção que permitem desligá-los quando a instalação estiver operando com baixa carga. O tipo de instalação por utilização do fator de demanda permite ao consumidor obter uma considerável redução nos custos em relação à correção feita individualmente junto às cargas. É importante lembrar que devem ser instalados bancos automáticos, a fim de evitar que, ao se desligar um bloco grande de cargas, a carga restante permaneça conectada a um grande banco de capacitores. Esses são os principais aspectos para o estudo de correção do fator de potência. No entanto, o assunto é muito grande. Alguns aspectos são incluídos, como as harmônicas, o dimensionamento de cabos para os capacitores, a proteção para os capacitores e outros temas. Muitos engenheiros são especialistas nesse nicho e fazem grande parte dos portfó- lios com esse tipo de serviço. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA TÓPICO À medida que você avança na elaboração do projeto, é chegado o momento essen- cial para ele se tornar realidade, isto é, para ele ser executado, que é a entrada de serviço. Voltemos ao exemplo da casa de alto padrão. Qual seria o disjuntor de entrada dessa resi- dência? Você sabe especificar a concessionária e a execução da entrada de serviço? Como engenheiro(a) eletricista projetista, você precisa conhecer as normas da con- cessionária que atenderá ao seu cliente e projetar a entrada de serviço de acordo com as normativas dela, independentemente de ser COPEL, ENEL ou CELPE, por exemplo Em relação à entrada de serviço, existem variações de concessionária. Por isso, sem- pre que você for fazer um projeto, o correto é buscar as normas técnicas atualizadas da con- cessionária que você está utilizando, para que não tenha problemas vinculados à aprovação de projetos de entrada de serviço na concessionária, na execução e, posteriormente, na vistoria e na ligação da entrada. Como base, utilizaremos a Norma Técnica Copel (NTC) 901100, que trata do forneci- mento em tensão secundária da Companhia Paranaense de Energia (COPEL). No entanto, caso você faça projetos para outras concessionárias, procure as normas técnicas dela. No decorrer desta unidade, entenderemos o fornecimento de tensão primária. Portanto, fique tranquilo(a), pois trataremos dos dois meios de fornecimento. Para iniciarmos os nossos estudos, devemos ter em mente que, quando falamos de entrada de serviços, estamos nos referindo ao conjunto de materiais, equipamentos e acessórios situados a partir do ponto de conexão com a rede de distribuição até o disjuntor da unidade consumidora. A partir do disjuntor, a instalação exige a aquisição de materiais e a execução é do consumidor. Na Figura 3, podemos observar uma entrada de serviço com medidor em muro frontal e com a saída da caixa embutida ou subterrânea. 62 63UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICASE RAMAL DE ENTRADA FIGURA 3 - MEDIÇÃO EM MURO FRONTAL (SAÍDA EMBUTIDA OU SUBTERRÂNEA) Fonte: Normas (2020, p. 76) A COPEL estabelece alguns critérios para o fornecimento em tensão secundária: • O limite de 75 kW de carga instalada. • As unidades consumidoras com ligação de cargas especiais deverão seguir as orientações específicas da COPEL. • O atendimento a uma unidade consumidora com mais de uma entrada de serviço constitui uma situação excepcional e é necessária consulta prévia à COPEL. A COPEL fornece quatro tipos de fornecimento: • A de dois condutores: 127 V monofásico. • A de três condutores: 254/127 V monofásico 3 fios (área rural). • A de três condutores: 220/127 V bifásico. • A de quatro condutores: 220/127 V trifásico. Com isso, já temos uma base para nos referenciar em relação ao tipo de entrada necessária. Contudo, como escolher o disjuntor correto para a edificação? Neste momento, ingressamos em outro aspecto essencial em projetos elétricos: o cálculo de demanda. De acordo com a NBR 5410, deve-se considerar a possibilidade de não simultanei- dade de funcionamento das cargas (ABNT, 2004). Isso significa que, durante o funciona- mento normal de uma instalação elétrica, é comum perceber que nem todos os equipamen- tos estão ligados ao mesmo tempo. A COPEL fornecia a NTC 841001, que trata do projeto de redes de distribuição urba- na. A normatização fornecia os parâmetros para o cálculo de demanda. Todavia, foi arquiva- da e, hoje, ela atribui a realização do cálculo ao próprio projetista. Diante disso, utilizaremos outra norma técnica de uma concessionária para fazer esse cálculo: trata-se da NTC 04, que abrange o fornecimento de energia elétrica em tensão secundária de distribuição. Ela 64UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA foi produzida pela ENEL e apresenta, no item 13, o critério para o dimensionamento da de- manda. Para edificações individuais ou com agrupamento, a NTC exibe duas situações. As unidades consumidoras seguem requisitos pré-definidos pela concessionária. Assim: • As unidades consumidoras com até 25kW de potência instalada devem seguir dire- tamente os tipos de ligação que a concessionária indica. • As demais unidades consumidoras devem calcular o valor de demanda provável (D), que será apresentado a seguir. Cada uma das demandas a seguir precisa ser calculada com base nas tabelas indi- cadas: Sendo: D = Demanda total da edificação, em kVA. a = Iluminação e tomadas de uso geral, Tabela 1. b1 = Chuveiros elétricos, Tabela 2. b2 = Torneiras elétricas, Tabela 2. b3 = Máquinas de lavar louça, Tabela 2. b4 = Aquecedores de passagem, Tabela 2. b5 = Aquecedores de acumulação, Tabela 2. b6 = Fornos e fogões elétricos, Tabela 4. b7 = Máquinas de secar roupas, Tabela 2. b8 = Fornos de micro-ondas, Tabela 2. c = Aparelhos de ar condicionado, tipo split ou janela, Tabela 3. d = Demanda de força (motores, bombas e máquinas de solda tipo motor-gerador) calcula- da aplicando-se os seguintes fatores de demanda: d.1) Edifícios residenciais de uso coletivo: • Para potência do maior aparelho FD = 0,8. • Para potência dos demais FD = 0,5. d.2) Indústrias e outros: Adotar fator de demanda compatível com o tipo de atividade, determinado de acordo com o ciclo de funcionamento dos motores. É, ainda, passível de aprovação por parte da CELG D e de inteira responsabilidade do projetista. e = Demanda individual das máquinas de solda a transformador conforme indicado a seguir: - 100% da potência do maior aparelho, mais - 70% do referente ao segundo maior aparelho, acrescido de - 40% do terceiro maior aparelho, somado a - 30% do referente aos demais aparelhos. Notas: 1. Não deve ser computada, para efeito de dimensionamento, a potência dos apare- lhos reservas. 65UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA 2. Quando se tratar de máquinas de solda a transformador com ligação V.v invertida, a potência deve ser considerada em dobro para o cálculo da demanda. 3. As ampliações para as cargas previstas ou prováveis devem ser consideradas no cálculo da demanda a ser aplicado no dimensionamento dos condutores e dos eletrodutos, enquanto a medição e a proteção geral precisam ser redimensionadas na época em que a nova carga entrar em operação. 4. No cálculo da demanda de aparelhos fixos de iluminação à descarga, a potência deve ser considerada igual à nominal, levando-se em consideração o fator de potência e as perdas nos auxiliares. 5. Para a demanda de força, pode-se, de maneira alternativa, utilizar as tabelas 1 e 2. TABELA 1 - CARGA MÍNIMA E FATORES DE DEMANDA PARA INSTALAÇÕES DE ILUMINAÇÃO E TOMADAS DE USO GERAL Fonte: Norma ([2022], p. 49). 66UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA Notas 1. As instalações que, devido à natureza, a carga seja utilizada simultaneamente devem ser consideradas com fator de demanda 100%. 2. A previsão de cargas de iluminação e tomadas deve atender às prescrições da ABNT NBR 5410. 3. Não estão considerados os letreiros luminosos e a iluminação de vitrines. * Potência em kW. TABELA 2 - FATORES DE DEMANDA PARA EQUIPAMENTOS DE USO RESIDENCIAL Fonte: Norma ([2022], p. 50). 67UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA TABELA 3 - FATORES DE DEMANDA DE APARELHOS DE AR CONDICIONADO Fonte: Norma ([2022], p. 51). Notas: 1. Quando se tratar de unidade central de condicionamento de ar, deve-se tomar o fator de demanda igual a 100%. 2. A tabela anterior se aplica aos aparelhos de ar condicionado tipo split ou janela. TABELA 4 - FATORES DE DEMANDA DE FORNOS E FOGÕES ELÉTRICOS Fonte: Norma ([2022], p. 52). 68UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA Seguimos com a tabela para demandas individuais de motores elétricos. Eles estão presentes em residências, contudo, em menor número e com potências mais baixas. Em determinados comércios e pequenas indústrias, no entanto, há um número considerável, o que influencia diretamente os cálculos. TABELA 5 - DEMANDAS INDIVIDUAIS - MOTORES MONOFÁSICOS Fonte: Norma ([2022], p. 53). Notas 1. O fator de potência e de rendimento são valores médios referidos a 360 rpm. 2. Exemplo de aplicação da tabela: 2 Motores de 1,0 cv ........................................................ 2 x 0,89 = 1,78 3 Motores de ½ cv .......................................................... 3 x 0,55 = 1,65 1 Motor de 2,0 cv ........................................................... 1 x 1,46 = 1,46 6 = TOTAL DE MOTORES = 4,89 kVA 3. Caso existam motores monofásicos e trifásicos na relação de carga da unidade con- sumidora, a demanda individual deve ser computada considerando a quantidade total de motores. 4. A presente tabela não deve ser aplicada em unidades consumidoras pertencentes às edificações residenciais de uso coletivo. 69UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA TABELA 6 - DEMANDAS INDIVIDUAIS - MOTORES TRIFÁSICOS Fonte: Norma ([2022], p. 54). Notas: 1. O fator de potência e rendimento são valores médios e referidos a 3600 rpm. 2. Exemplo de aplicação da tabela: 3 Motores de 5 cv .................................................................. 3 x 3,93 = 11,79 1 Motor de 3 cv ..................................................................... 1 x 2,55 = 2,55 1 Motor de 2 cv ..................................................................... 1 x 1,68 = 1,68 5 = TOTAL DE MOTORES = 16,02 kVA 3. Caso existam motores monofásicos e trifásicos na relação de carga da unidade consumidora, a demanda individual deve ser computada considerando a quantidade total de motores. 4. A presente tabela não deve ser aplicada em unidades consumidoras pertencentes às edificações residenciais de uso coletivo. Realizada a conta do valor da demanda provável, você pode escolher o tipo de for- 70UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA necimento correto para a edificação. Com isso, basta consultar a NTC da respectiva con- cessionáriapara observar os itens necessários para a construção do padrão de entrada. Agora, estudaremos a alimentação com rede primária. Em São Paulo, a rede primá- ria de distribuição, normalmente, utiliza as tensões de 13,8 e 34,5 kV, e alimentam as uni- dades consumidoras de médio porte, as quais têm carga instalada entre 75 kW e demanda de até 2.500 kW. Para esses clientes, o sistema de tarifação é diferente do sistema de tarifação desti- nado aos clientes atendidos em baixa tensão. Nele, é efetuada a medição do consumo de energia, do fator de potência e da demanda. A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) estabelece, na Resolução Norma- tiva (RN) nº 414, de 2010, as regras de fornecimento de energia e o sistema de tarifação. Há o sistema convencional de medição e o horossazonal, compulsório para clientes com demanda acima de 300 kW. Também existem as tarifas verde e azul. O valor a ser pago na energia elétrica e o da demanda têm variações em razão da disponibilidade de energia. Na tarifação horossazonal, o preço e a demanda são ajustados em função do horá- rio. O horário de ponta é o de 3 horas consecutivas entre 17 às 22 horas em dias úteis; do período seco no ano, entre os meses de maio e novembro; e do período úmido, entre os meses de dezembro e abril. “Subestação” ou “posto primário” é o local em que é realizada a medição do consumo de energia. Ela também é utilizada para a instalação do transformador abaixador de tensão. Existem os postos simplificados com uso de transformador, com potência máxima de 300 kVA, nos quais a proteção é realizada com fusíveis no primário e dispensando o disjuntor primário geral e relés. Nesse caso, a medição é feita em baixa tensão. • O posto primário precisa estar no limite da propriedade com a via pública, em local de fácil acesso ou, no máximo, recuado até o limite do alinhamento da primeira edificação no terreno. • A área ocupada pelo posto primário não deve colidir com nenhuma passagem de tubulação, independentemente de ser de gás, água, esgoto, telefone etc. • As potências nominais dos transformadores geralmente usados nas entradas con- sumidoras são 45, 75, 112, 150, 300, 500, 750 e 1.000 kVA. • A alimentação da bomba de incêndio, quando existir, será independente da prote- ção geral e deve ser alimentada por transformador auxiliar. • Não é permitida a instalação de caixas que contenham painéis de madeira. • Sempre utilizar placa de aviso na porta de acesso, contendo a inserção: Perigo de Morte – Alta-Tensão, e símbolos indicativos desse perigo. • Todos os postos devem ter luvas de borracha isolante (para tensão superior à no- minal do posto), bastão de manobra e estrado de madeira isolado com tapete de borracha. • Todas as massas não destinadas a conduzir corrente devem ser aterradas por meio de condutores de cobre de seção mínima de 25 mm² e interligadas ao condutor de aterra- mento do mesmo tipo de seção. • O(s) transformador(es) de serviço deve(m) utilizar a ligação dos enrolamentos do 71UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA primário em triângulo (delta); e o secundário, em estrela, com neutro aterrado. • Os equipamentos de medição (transformadores de potencial, corrente e medido- res) são dimensionados e fornecidos pela concessionária. • Quando necessária a instalação de capacitores para a correção do fator de potên- cia, a ligação deve ser efetuada na baixa tensão. • O neutro da concessionária deve ser ligado à malha de aterramento. Agora, estudaremos as tarifas para o fornecimento de energia elétrica. O faturamen- to dos consumidores do grupo A é baseado na aplicação de uma tarifação binômia compos- ta por duas grandezas: o consumo (kWh) e demanda (kW). Esse grupo é subdividido em vários subgrupos, distinguidos pelo nível de tensão de fornecimento. Cada um deles exibe valores definidos de tarifa. Para o grupo A, existem dois modelos de tarifação, denominados convencional e horossazonal. A Tabela 7 mostra esse fato. TABELA 7 – SUBGRUPOS E TENSÃO DE FORNECIMENTO Fonte: Nery (2019, p. 389). Já a tarifa convencional carrega uma estrutura diferente. Nela, é aplicado um preço para o componente de consumo e outro para o de demanda. Aplica-se essa estrutura aos consumidores com demanda de potência inferior a 112,5 kVA, em que: • Consumo (R$/MWh): fatura-se o valor total da energia consumida em período apro- ximado de 30 dias. • Demanda (R$/MW): fatura-se o maior valor entre: • Demanda contratada: demanda contratada entre a AES Eletropaulo e o consumi- dor, considerando-se o valor médio em um intervalo de tempo de 15 minutos. • Demanda registrada: máximo valor de demanda, integralizado de 15 minutos du- rante o período de faturamento. A estrutura tarifária horossazonal, também chamada de THS, é composta por dois modelos tarifários, definidos como tarifa azul e tarifa verde. Enquadramento: • Os consumidores atendidos em tensão igual ou superior a 69 kV, independente- mente do valor de demanda, precisam estar enquadrados na tarifa azul. • Os consumidores atendidos em tensão menor a 69 kV (tensão de distribuição pri- mária), com demanda igual ou superior a 300 kW, precisam estar enquadrados na tarifa azul ou verde. 72UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA • Os consumidores supridos em tensão menor a 69 kV (tensão de distribuição primá- ria), com demanda inferior a 300 kW, podem escolher se enquadrar na tarifa azul ou verde, excepcionalmente na tarifa convencional. Os consumidores supridos em tensão menor que 69 kV e enquadrados em THS poderão mudar de opção tarifária, de azul para verde, ou vice-versa, desde que a opção anterior tenha sido feita por um período maior que de 12 meses consecutivos e completos de faturamento. Também existem as tarifas diferenciadas. Nessa modalidade horossazonal, o preço de fornecimento de energia é diferenciado, em função do horário e do período do ano de utilização. • Horário de ponta (P): composto por três horas consecutivas e definidas pelo con- cessionário de acordo com as características do sistema elétrico. Situado no intervalo com- preendido diariamente entre 17 e 22 horas, exceto sábados e domingos. Confirmar os horários com a concessionária. • Horário fora de ponta (FP): composto pelas 21 horas diárias complementares ao horário de ponta. Sábados e domingos são considerados horários fora de ponta. • Período úmido (U): período de cinco meses consecutivos, compreendendo os for- necimentos abrangidos pelas leituras de dezembro de um ano a abril do ano seguinte. As demais tarifas de energia e componentes tarifárias podem ser consultadas direta- mente na concessionária, uma vez que podem ocorrer variações na data da consulta, além de mudanças nas bandeiras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 TELEFONIA TÓPICO No Brasil, existiam algumas Normas Técnicas Brasileiras (NBR) específicas para as redes telefônicas internas em prédios, como a 13300, a 13301, a 13727 e a 13726. No en- tanto, essas normas foram canceladas e, hoje, trabalhamos com a ABNT NBR 14565:2019, que trata do cabeamento estruturado para edifícios comerciais. Por isso, compreenderemos a infraestrutura das instalações de lógica e conhecere- mos as definições de cabeamento estruturado. Você já sabe que o setor de comunicaçãovem se desenvolvendo rapidamente nos últimos anos. Desse modo, um estudo recorrente sobre o assunto é essencial, caso você queira trabalhar na área. Neste momento, utilizaremos, como base, um manual da Telebrás, a fim de saber como é realizada a distribuição dos sistemas de telefonia em um edifício. Apesar de antigo, o sistema é utilizado até hoje, embora a rede de comunicação seja estatal. A seguir, são apresentadas algumas definições que serão essenciais para a sequência de nossos estudos: • Bloco terminal: é o bloco de material isolante usado para a conexão de cabos e fios telefônicos. • Caixa: representa as partes da tubulação que têm condição de possibilitar a pas- sagem, emenda ou terminação de cabos e fios telefônicos. • Caixa de distribuição: é a caixa da tubulação primária, que dá passagem aos ca- bos e aos fios telefônicos, e abriga os blocos terminais. • Ponto Terminal da Rede (PTR): é a caixa onde são terminados e interligados os cabos da rede externa da concessionária e os cabos intensos do edifício. • Caixa de entrada do edifício: é a caixa subterrânea posicionada na frente do edifício, com alinhamento predial, para a entrada do cabo subterrâneo da rede externa da concessionária. • Caixa de passagem: caixa usada para limitar o comprimento da tubulação, elimi- nar curvas e facilitar o puxamento de cabos e fios telefônicos. 73 74UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA • Caixa subterrânea: caixa de alvenaria ou concreto instalada sob o solo, com di- mensões necessárias, a fim de permitir a instalação e a emenda de cabos e fios telefônicos subterrâneos. • Caixa de saída: é a caixa designada a dar passagem ou permitir a saída de fios de distribuição conectados aos aparelhos telefônicos. • Canaleta: trata-se de um conduto metálico rígido e de seção retangular que subs- titui a tubulação convencional em sistemas de distribuição no piso. • Cubículo: tipo especial de caixa de grande porte que pode servir como caixa de distribuição geral, de distribuição ou de passagem. • Malha de piso: sistema de distribuição em que os pontos telefônicos são atendidos por um conjunto de tubulações ou canaletas interligadas a uma caixa de distribuição. • Poço de elevação: tipo especial de prumada de seção retangular que possibilita a instalação de cabos de grande capacidade. • Ponto telefônico: previsão de demanda de um telefone principal ou de qualquer serviço que utilize pares físicos de um edifício. • PRUMADA: tubulação vertical que se constitui na espinha dorsal da tubulação te- lefônica do edifício e que corresponde, usualmente, à tubulação primária. • Sala do distribuidor geral: compartimento apropriado e reservado ao uso exclusi- vo da concessionária, que substitui a caixa de distribuição geral em alguns casos. • Tubulação de entrada: parte da tubulação que permite a entrada do cabo da rede externa da concessionária e que termina na caixa de distribuição geral. Quando subterrâ- nea, abrange a caixa de entrada do edifício. • Tubulação primária: parte da tubulação que abrange a caixa de distribuição geral, as caixas de distribuição e as tubulações que as interligam. • Tubulação secundária: parte da tubulação que abrange as caixas de saída e as tubulações que as interligam às caixas de distribuição. • Tubulação telefônica: termo genérico utilizado para designar o conjunto de tubula- ções destinadas aos serviços de telecomunicação de um edifício. As tubulações telefônicas em edifícios são divididas em três partes: • Tubulação de entrada: é a parte da tubulação que dá entrada ao cabo da rede externa, compreendida entre a caixa de distribuição geral e o ponto terminal de rede. • Tubulação primária: é a parte da tubulação que compreende a caixa de distribui- ção geral, as caixas de distribuição e as tubulações que as interligam. • Tubulação secundária: é a parte da tubulação que abrange as caixas de saída e as tubulações que as interligam às caixas de distribuição. 75UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA FIGURA 4 - CORTE ESQUEMÁTICO Fonte: Creder (2016, p. 463). A Figura 4 apresenta um corte esquemático de um edifício com os componentes. Em edifícios de grande porte, com um grande número de pontos telefônicos, a tubulação da prumada precisa ser substituída por um poço de elevação, que é basicamente uma série de cubículos alinhados e dispostos verticalmente, interligados por meio de uma abertura na laje. Os projetos de tubulação telefônica objetivam dimensionar e localizar o trajeto dentro do edifício das tubulações de entrada, primária e secundária. O critério básico utilizado para o dimensionamento das tubulações é o número de pontos telefônicos previstos para o edi- fício ou para qualquer uma das partes. Em função disso, existem algumas recomendações que podem ser seguidas como critérios na elaboração de projetos de tubulação. As tubulações telefônicas são dimensionadas em função do número de pontos tele- fônicos previstos para o edifício, acumulados em cada uma das partes. Cada ponto telefôni- 76UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA co corresponde à demanda de um telefone principal ou de qualquer outro serviço que use pares físicos e que é conectado à rede, não estando incluídas nessa previsão as extensões dos telefones ou dos serviços principais. Os critérios para a previsão do número de pontos telefônicos são fixados em função do tipo de edificação e do uso a que se destinam. Assim: • Residências ou apartamentos: • De até 2 quartos — 1 ponto telefônico. • De 3 quartos — 2 pontos telefônicos. • De 4 ou mais quartos — 3 pontos telefônicos. • Lojas: 1 ponto telefônico/50 m2 . • Escritórios: 1 ponto telefônico/10 m2 . • Indústrias: • Área de escritórios: 1 ponto telefônico/10 m2. • Área de produção: estudos especiais, a critério do proprietário. • Cinemas, teatros, supermercados, depósitos, armazéns, hotéis e outros: estudos espe- ciais em conjunto com a concessionária, respeitando os limites estabelecidos nos critérios anteriores. Já os critérios para a determinação do número de caixas de saída previsto para cerrar parte de um edifício devem corresponder ao número de pontos telefônicos mais as extensões necessárias para aquela parte do prédio. O número de caixas de saída e a localização delas devem ser determinados de acor- do com os seguintes critérios: • Residências ou apartamentos: prever, no mínimo, uma caixa de saída na sala, na copa ou cozinha e nos quartos. Regras gerais devem ser observadas na localização dessas caixas de saída: • Sala: a caixa de saída deve ficar, de preferência, no hall de entrada, se houver e, sempre que possível, próximo à cozinha. As caixas previstas devem ser localizadas na pa- rede, a 30 cm do piso. • Quartos: se for conhecida a provável posição das cabeceiras das camas, as caixas de saída devem ser localizadas ao lado dessa posição, na parede, a 30 cm do piso. • Cozinha: a caixa de saída deve ser localizada a 1,50 m do piso (caixa para telefone de parede) e não deve permanecer nos locais em que provavelmente serão instalados o fogão, a geladeira, a pia ou os armários. • Lojas: as caixas de saída devem ser projetadas nos locais em que estão previstos os bal- cões, as caixas registradoras, as empacotadeiras e as mesas de trabalho, evitando-se as paredes em que estão previstas prateleiras ou vitrines. • Escritórios: • Em áreas em que estão previstas até 10 (dez) caixas de saída, elas devem ser distribuídas de modo equidistante, ao longo das paredes, a 30 cm do piso. • Em áreas em que estão previstas mais de 10 (dez) caixas de saída, devem ser projetadas caixas de saída no piso, de modo a distribuir uniformemente as caixas previstas 77UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA dentro da área a ser atendida. Nesse caso, é necessário projetar uma malha de piso com tubulação convencional ou canaleta. • Indústrias, cinemas, teatros, supermercados, depósitos, armazéns,hotéis e outros: estudos especiais. Lembre-se de que as informações expressas eram as recomendações da Telebrás. Para residências, elas já não são muito usuais, devido à redução drástica do número de telefones fixos em residências. No entanto, em comércios e indústrias, a recomendação é realmente válida, tendo em vista que, além das redes sem fio, a rede de telefonia fixa é necessária. Você sabe qual é a importância do projeto elétrico? Ele é imprescindível em uma obra. Ajustado às necessidades de cada projeto, ele é criado visando a segurança das instalações, a economia de recursos, o dimensionamento correto e personalizado para as necessidades que cada edificação apresenta e a previsão de consumo para o melhor rendimento. Fonte: O Autor (2023). Você já ouviu falar sobre BIM? BIM, que significa Modelagem/Modelação da Informação da Construção ou Modelo da Informação da Construção, é um modelo virtual que não é constituído apenas por geometria e texturas para efeito de visualização, mas contém várias informações sobre cada item do projeto. CONSIDERAÇÕES FINAIS UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA Agora, estudante, você já sabe as premissas de um projeto elétrico, o que deve apresentar quando pensar em um projeto, seja ele residencial ou industrial, sabe quais são as principais normas técnicas às quais deve ficar atento durante a elaboração e tem uma visão global do nosso sistema. Não deixe de escutar nosso podcast e aprofundar os seus estudos com a nossa indicação. O mundo que envolve projetos elétricos é vasto, então você precisa se aprofundar o máximo possível para atender às normas técnicas e às exi- gências de mercado. Essas exigências não são complexas pelo ponto de vista de projeto e dimensio- namento, porém, caso não sejam previstas na fase de projeto, podem gerar gastos não previstos e soluções não agradáveis, do ponto de vista estético, para o empreendimento. Além disso, temos, a partir de agora, conhecimento básico para montar um roteiro de projeto elétrico, seja ele residencial, industrial ou telefonia. Você sabe quais são os principais pontos a se levar em consideração no momento de elaborar um projeto elétrico. Lembre-se de que o ideal é que você monte um roteiro próprio no momento de elaborar um projeto, levando em consideração as necessidades específicas do cliente, buscando o melhor custo benefício para ele. 78 LEITURA COMPLEMENTAR UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA O artigo “Utilização Do Software Autocad Para O Ensino De Instalações Elétricas Residenciais” descreve a realização de uma instalação elétrica residencial, utilizando-se do software AutoCad. Os principais pontos do projeto são: Planta baixa de toda a residência; Inserção dos componentes elétricos e eletrodutos; Quadro de cargas; Diagrama unifilar; Lista de materiais e legenda. As normas técnicas de instalações elétricas residenciais em baixa tensão foram aplicadas, segundo a NBR 5410 e 5444. Fonte: MATOS, Wendler Luis Nogueira; LEMOS, Jaíne Feijão; ODATE, Amanda Midori Pantoja; SILVA, Orlando Fonseca. Anais do I CoBICET - Trabalho completo Congresso Brasileiro Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia, 2020. Disponível em: https://www.researchgate.net/profile/Wendler-Matos/publica- tion/344430560_Utilizacao_do_Software_AutoCad_para_Ensino_de_Instalacoes_Eletricas_Residenciais/ links/5fe9e35e92851c13fecc2d47/Utilizacao-do-Software-AutoCad-para-Ensino-de-Instalacoes-Eletricas-Re- sidenciais.pdf. Acesso em: 03 mar. 2023. 79 https://www.researchgate.net/profile/Wendler-Matos/publication/344430560_Utilizacao_do_Software_AutoCad_para_Ensino_de_Instalacoes_Eletricas_Residenciais/links/5fe9e35e92851c13fecc2d47/Utilizacao-do-Software-AutoCad-para-Ensino-de-Instalacoes-Eletricas-Residenciais.pdf https://www.researchgate.net/profile/Wendler-Matos/publication/344430560_Utilizacao_do_Software_AutoCad_para_Ensino_de_Instalacoes_Eletricas_Residenciais/links/5fe9e35e92851c13fecc2d47/Utilizacao-do-Software-AutoCad-para-Ensino-de-Instalacoes-Eletricas-Residenciais.pdf https://www.researchgate.net/profile/Wendler-Matos/publication/344430560_Utilizacao_do_Software_AutoCad_para_Ensino_de_Instalacoes_Eletricas_Residenciais/links/5fe9e35e92851c13fecc2d47/Utilizacao-do-Software-AutoCad-para-Ensino-de-Instalacoes-Eletricas-Residenciais.pdf https://www.researchgate.net/profile/Wendler-Matos/publication/344430560_Utilizacao_do_Software_AutoCad_para_Ensino_de_Instalacoes_Eletricas_Residenciais/links/5fe9e35e92851c13fecc2d47/Utilizacao-do-Software-AutoCad-para-Ensino-de-Instalacoes-Eletricas-Residenciais.pdf MATERIAL COMPLEMENTAR UNIDADE 3 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E RAMAL DE ENTRADA LIVRO Título: Projetos de instalações elétricas prediais Autor: Domingos Leite Lima Filho. Editora: Érica. Sinopse: A obra fornece, em linguagem acessível, exemplos aplicados, normas e subsídios teóricos e práticos voltados para o projeto de instalações elétricas prediais. É indicado a estudantes de cursos técnicos de nível médio e superiores de tecnologia e de engenharia, como também profissionais da área no desenvolvimento de suas atividades. Apresenta conceitos básicos, normas (como a NBR 5410), desenhos de instalação e roteiro de trabalho do projetista, definição e localização de pontos e cargas elétricas, cálculo de demanda, divisão de circuitos, dimensionamento de condutores, tubulações, dispositivos de comando e proteção, aterramento, entrada de energia, proteção contra descargas atmosféricas e projeto de instalações telefônicas. FILME/VÍDEO Título: A batalha das correntes Ano: 2019. Sinopse: Ambientado no final do século XIX, a Guerra das Correntes, que foi uma disputa entre Thomas Edison (Benedict Cumberbatch) e George Westinghouse (Michael Shannon) so- bre como deveria ser feita a distribuição da eletricidade. Edison fez uma campanha pela utilização da corrente contínua para isso, enquanto Westinghouse defendia a corrente alternada. 80 https://www.amazon.com.br/s/ref=dp_byline_sr_book_1?ie=UTF8&field-author=Domingos+Leite+Lima+Filho&text=Domingos+Leite+Lima+Filho&sort=relevancerank&search-alias=stripbooks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos • Sistema SPDA e segurança em instalações; • Sistemas de proteção. Objetivos da Aprendizagem • Estudar a segurança em instalações elétricas; • Compreender o dimensionamento de proteção de sistemas de aterramento; • Estabelecer a importância dos dispositivos de proteção, como DR e DPS. 4 UNIDADEUNIDADE PROTEÇÃO PARA PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES INSTALAÇÕES ELÉTRICASELÉTRICAS Professor Me. Lucas Delapria Dias dos Santos INTRODUÇÃO Sabemos que as descargas atmosféricas têm uma grande quantidade de energia e que elas podem causar grandes perturbações nas redes de transmissão e distribuição de energia elétrica, além de danos materiais e do risco a que pessoas e animais ficam sujeitos. Em função disso, compreenderemos esse fenômeno. As descargas atmosféricas in- duzem surtos de tensão que podem chegar a centenas de kV. Por isso, as redes aéreas de transmissão, as edificações e aspartes estruturais de subestações devem ser protegidas com SPDA. Nesta Unidade, estudaremos os tipos de dispositivos de proteção, como DR e DPS, além de aprofundar os nossos conhecimentos em SPDA, segurança nas instalações elétri- cas; dimensionamento da proteção; sistemas de aterramento; o choque elétrico; proteção contra choque elétrico. UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 82 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1SISTEMA SPDA E SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES TÓPICO SPDA é o sistema de proteção contra descargas atmosféricas. Ele é normatizado segundo a NBR 5419:2015 em quatro partes. Cada uma abrange um tópico específico. As partes 1 a 4 tratam dos seguintes temas: princípios gerais, gerenciamento de risco, danos físicos à estrutura e os perigos à vida, e sistemas elétricos e eletrônicos internos na estru- tura, respectivamente. Várias teorias foram desenvolvidas para explicar o fenômeno dos raios. Atualmente, sabe-se que a fricção entre as partículas de água que formam as nuvens, provocada pelos ventos ascendentes de forte intensidade, dá origem a uma grande quantidade de cargas elétricas. De maneira experimental, na maioria dos fenômenos atmosféricos, as cargas elé- tricas positivas se localizam na parte superior da nuvem e as cargas elétricas negativas se posicionam na parte inferior, o que gera uma migração de cargas positivas na superfície da Terra. Isso faz com que as nuvens tenham uma característica bipolar. Como se pode deduzir, a concentração de cargas elétricas positivas e negativas em determinada região faz emergir uma diferença de potencial entre a Terra e a nuvem. No entanto, o ar tem certa rigidez dielétrica, que depende de certas condições ambientais. O aumento dessa diferença de potencial, que é chamada de “gradiente de tensão”, tem con- dição de atingir um valor que ultrapasse a rigidez dielétrica do ar entre a nuvem e a Terra, fazendo com que as cargas elétricas migrem na direção da Terra em um trajeto tortuoso e cheio de ramificações conhecido como “descargas atmosféricas descendentes”. Elas são caracterizadas por um líder descendente da nuvem para a Terra. É de, aproximadamente, 1 kV/ mm o valor do gradiente de tensão ao qual a rigidez dielétrica do ar é rompida. A ionização do caminho seguido pela descarga descendente que mais se aproxima do solo, também conhecida como “descarga piloto”, proporciona condições favoráveis de condutibilidade do ar ambiente. Ao manter elevado o gradiente de tensão na região entre a nuvem e a Terra, surge, em função da aproximação do solo, em uma das ramificações da descarga piloto, uma descarga ascendente, formada por cargas elétricas positivas, deno- 83 84UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS minada “descarga ascendente”, de retorno da Terra à nuvem, originando-se em seguida à descarga principal no sentido da nuvem para a Terra, de grande intensidade, responsável pelo fenômeno conhecido como “trovão”, que é o deslocamento da massa de ar circundan- te ao caminhamento do raio em função da elevação de temperatura e, consequentemente, do aumento repentino do volume. função da elevação de temperatura e, consequentemente, do aumento repentino do volume. Se as nuvens acumulam grande quantidade de cargas elétricas que não foram neutralizadas pela descarga principal, são iniciadas as chamadas descargas reflexas ou múltiplas, com características semelhantes à descarga principal. A Figura 1 é uma foto de uma descarga atmosférica. As descargas reflexas podem acontecer várias vezes, depois de cessada a descarga principal. FIGURA 1 - DESCARGAS ATMOSFÉRICAS MÚLTIPLAS Fonte: Mamede (2017, p. 858). Segundo a NBR 5419:2015, as probabilidades de ocorrência de valores de pico das descargas atmosféricas são: • 95 % ≤ 5 kA. • 80 % ≤ 20 kA. • 60 % ≤ 30 kA. • 20 % ≤ 60 kA. • 10 % ≤ 80 kA. Foi comprovado que a corrente de descarga tem uma única polaridade, ou seja, uma só direção. Uma onda típica de descarga atmosférica foi determinada para efeito de estu- dos específicos. A Figura 2 mostra o perfil dessa onda em função do tempo. 85UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS FIGURA 2 - FORMATO CARACTERÍSTICO DE UMA ONDA DE DESCARGA ATMOSFÉRICA Fonte: Mamede (2017, p. 859). A onda de tensão característica foi normalizada para valores de T1 = 50μs e T2 = 1,5μs, normalmente conhecida como onda de 1,2 × 50μs. Já a onda característica da cor- rente de descarga foi normalizada para T1 = 20μs e T2 = 8μs, também conhecida como onda de 8 × 20μs. Conhecer a forma da onda, os valores típicos de tensão e tempo, e os percentuais de ocorrência fornece condição para a realização de estudos destinados ao dimensiona- mento de para-raios de proteção contra sobretensões nas linhas e redes elétricas e dos para-raios de haste, destinados à proteção de construções prediais e instalações em geral. Agora, conheceremos os métodos de análise dos componentes de risco. O risco é um valor que, a partir dele, é possível determinar uma provável perda anual média de vidas e bens, por exemplo, quando se projeta um sistema de descarga atmosférica para proteção de determinada estrutura. Quando falamos em risco, estamos tratando dos danos e das perdas resultados de uma descarga atmosférica que atinge uma estrutura (edificação, por exemplo), uma linha de energia, de sinal ou áreas próximas à estrutura. A NBR 5419-2: 2015 codifica as fontes, os tipos de danos e as perdas para identificação ao longo do processo de cálculo para a definição da necessidade, ou não, de implementação de medidas de proteção da estrutura. O primeiro aspecto são as fontes de danos, que têm origem na corrente gerada por uma descarga atmosférica. A severidade do dano está conectada ao ponto de impacto da descarga. • S1: descarga atmosférica que atinge a estrutura. • S2: descarga atmosférica que atinge áreas próximas à estrutura. • S3: descarga atmosférica que atinge a linha de energia elétrica, linha telefônica e cabo de internet. • S4: descarga atmosférica que atinge as proximidades da linha de energia elétrica, linha telefônica e cabo de internet. Também temos os tipos de danos. Eles estão conectados ao tipo de construção (edificação em concreto armado, edificação em estrutura de aço etc.), ao tipo de serviço executado no interior e às medidas de proteção existentes (DPS coordenados). 86UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Os riscos a serem considerados são: • D1: ferimentos a seres vivos por choque elétrico. • D2: danos físicos. • D3: falhas de sistemas eletroeletrônicos. Temos os tipos de perdas: • L1: ferimentos a seres vivos por choque elétrico. • L2: perda de serviço público. • L3: perda de patrimônio cultural. • L4: perdas de valores econômicos (estrutura, os bens nela contidos e perda de atividade desenvolvida na edificação) Para avaliação dos riscos a que ficam submetidas as estruturas diante de eventos decorrentes de descargas atmosféricas, temos as seguintes questões a serem considera- das: • R1: risco de perda de vida humana, incluindo ferimentos. • R2: risco de perda de serviço público. • R3: risco de perda de patrimônio cultural (museus, monumentos históricos etc.). • R4: risco de perda de valores econômicos. Os Sistemas de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA) sãoprojetados para receber as descargas atmosféricas que atingem diretamente a parte superior da es- trutura ou as laterais. Eles permitem que a corrente elétrica flua para a terra sem gerar perigos à vida e ao patrimônio por centelhamento e efeitos térmicos e mecânicos danosos à estrutura Os SPDA podem ser projetados e construídos utilizando materiais condutores natu- rais (são partes integrantes da estrutura e que não podem ser alteradas), como armaduras de pilares e fundação, ou materiais condutores não naturais, (não integram a estrutura, como cabos de cobre, alumínio, aço, aço cobreado e outros), que são instalados, com a finalidade única de proteger a estrutura contra descargas atmosféricas. Os sistemas de proteção contra descargas atmosféricas são feitos por três subsis- temas intimamente interligados: o subsistema de captação, o subsistema de descida e o subsistema de aterramento. Os subsistemas de captação são os elementos condutores normalmente expostos e localizados na parte mais elevada da edificação. Eles são os responsáveis pelo contato direto com as descargas atmosféricas. Os captores podem ser classificados segundo a natureza construtiva: • Captores naturais: constituídos por elementos condutores expostos, geralmente, partes da edificação que se deseja proteger. As coberturas metálicas das estruturas são exemplos de captores naturais. • Captores não naturais: constituídos por elementos condutores expostos e instalados sobre a cobertura e a lateral das edificações, a fim de estabelecer o contato direto com as descargas atmosféricas. Cabos de cobre nu e barras chatas de alumínio são exemplos de captores não naturais. 87UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Os subsistemas de descida são formados por elementos condutores expostos, ou não, que permitem a continuidade elétrica entre os captores e o subsistema de aterramen- to. Eles também podem ser classificados como naturais ou não naturais. • Subsistemas de descida naturais: são elementos condutores, partes integrantes da edi- ficação de natureza condutiva que têm a condição de conduzir correntes para o subsistema de aterramento. Exemplo: armaduras de aço interligadas aos pilares da estrutura. • Subsistemas de descida não naturais: são elementos condutores expostos, ou não, para a condução ao subsistema de aterramento da edificação. Exemplos: barra chata de alumínio e cabos de cobre nu instalados nas laterais das edifica- ções. Por sua vez, os subsistemas de aterramento são elementos condutores enterrados ou embutidos nas fundações das edificações. Eles são os responsáveis pela dispersão das correntes elétricas no solo. Também podem ser classificados como: • Subsistemas de aterramento naturais: são elementos metálicos embutidos nas fundações das edificações e parte integrante delas. Exemplos de subsistemas de aterra- mento são as armações das fundações de concreto armado das edificações, as armações das bases de torre de aerogeradores, as estruturas de concreto armado enterradas e ou- tros meios equivalentes. • Subsistemas de aterramento não naturais: são elementos condutores enterrados horizontal ou verticalmente, com o objetivo de dispersar as correntes elétricas no solo. Exemplos: condutores de cobre nu enterrados e hastes cobreadas. Os materiais utilizados nos sistemas de SPDA são: • Cobre: maciço ou encordoado. É utilizado como cobertura. • Aço galvanizado a quente: maciço ou encordoado. • Aço inoxidável: maciço ou encordoado. • Aço cobreado: maciço ou encordoado. • Alumínio: maciço ou encordoado Esses materiais, normalmente, podem ser instalados em vários tipos de ambientes. Contudo, é necessário cuidado durante a instalação para evitar problemas de correção e destruição por meio galvânico. Conheceremos mais um elemento relativo aos sistemas de proteção contra descar- gas atmosféricas: as ligações equipotenciais. Elas são utilizadas para equalizar todos os potenciais elétricos no interior de uma edificação, evitando choques elétricos, incêndios e explosões. O SPDA deve ser conectado aos demais sistemas de aterramento e obedecer a algumas regras básicas: • A equipotencialização dos SPDA externos isolados deve ser realizada ao nível do solo. • A equipotencialização dos SPDA externos não isolados deve ser realizada na base da estrutura ao nível do solo. • Os condutores de ligação equipotencial devem ser conectados a uma barra de ligação equipotencial instalada no subsolo ou próxima ao nível do solo ou, ainda, próximo ao qua- dro geral de BT, de forma a proporcionar fácil acesso. 88UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS • Os condutores de equipotencialização devem ser retilíneos e de menor comprimento pos- sível. • Em grandes estruturas, deve ser instalada mais de uma barra de ligação equipotencial devidamente interligada. • A cada intervalo não superior a 20 m, deve existir uma ligação equipotencial (BEL) para estruturas com mais de 20m de altura. • As barras de ligação equipotencial local BEL (barramento de equipotencialização local) devem ser conectadas ao anel horizontal que interligam os condutores de descida. • O barramento de equipotencialização principal BEP (barramento de equipotencialização) deve ser ligado ao subsistema de aterramento. • Todos os condutores não vivos dos sistemas elétricos e dos equipamentos de tecnologia da informação devem ser direta ou indiretamente conectados à ligação equipotencial. • As luvas isolantes inseridas nas canalizações de gás ou de água devem ser curtocircui- tadas. • A seção do condutor em aço inoxidável como condutor equipotencial deve ser igual à do aço galvanizado a fogo. • Em uma mesma edificação, é preciso projetar um só sistema de aterramento, no qual, por meio de ligações equipotenciais, seriam conectadas todas as partes da instalação que obrigatoriamente devessem ser conectadas à terra. • As interligações equipotenciais podem ser realizadas pelos seguintes meios: • Direto: utilizar condutores de ligação não naturais. Neles, a continuidade elétrica não pode ser garantida pelas ligações naturais. • Indireto: utilizar dispositivos de proteção contra surtos (DPS) quando não for possí- vel executar a ligação direta por meio de condutores não naturais ou utilizar centelhadores quando a ligação direta não for permitida. • Quando não for possível ou aceitável uma ligação direta de equipotencialização, é preciso utilizar um DPS que apresente as seguintes características técnicas: • A corrente de impulso deve ser igual ou superior à corrente de descarga atmosféri- ca que flui do SPDA externo aos elementos metálicos interligados. • A tensão de impulso disruptiva nominal deve ser inferior ao nível de impulso supor- tável entre as partes. • Os condutores vivos dos sistemas internos que não sejam blindados, nem estejam instalados no interior de eletrodutos devem ter equipotencialização ao BEP por meio de um DPS. • Os condutores vivos devem ser ligados ao BEP ou ao BEL somente pelo DPS. • Os condutores PE e PEN de um sistema TN devem ser conectados diretamente ao BEP ou ao BEL. • A união dos segmentos das tubulações metálicas de água, gás, ar comprimido e óleo que contenham anéis isolantes intercalados deve ser interligada por condutores ou DPS dedicados a essa utilização. Agora, estudaremos os métodos de proteção contra descargas atmosféricas. Exis- tem três métodos de proteção contra descargas atmosféricas definidos pela NBR 5419- 89UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 3:2015: I. Método do ângulo de proteção. II. II. Método das malhas. III. III. Método da esfera rolante. A norma apresenta uma variação no ângulo de proteção em função da altura da es- trutura e da classe do sistema (SPDA). O raio da esfera rolante também sofre modificação em função da classe do SPDA, como veremos a seguir. O método do ângulo de proteção conhecido como método de Franklin é baseado na definição do volume de proteção propiciado porum cone. Nele, o ângulo da geratriz com a vertical se dá em função do nível de proteção e da altura da construção. A Figura 3 exibe o volume de proteção provido pelo mastro do para-raios. FIGURA 3 - VOLUME DE PROTEÇÃO PROVIDO PELO MASTRO DO PARA-RAIOS Fonte: Mamede (2017, p. 913). Utilizando a propriedade das pontas metálicas de propiciar o escoamento das car- gas elétricas para a atmosfera, chamado poder das pontas, Frankli concebeu e instalou um dispositivo que desempenha essa função, denominado “para-raios” Nosso segundo método é o método das malhas ou método de Faraday, que método corresponde ao envolver a estrutura com uma malha captora de condutores elétricos nus. As distâncias entre os captores dependem do nível de proteção. Esse método é indicado para edificações com uma grande área horizontal, visto que seriam necessários vários captores do tipo haste, aumentando demasiadamente o custo da obra. A metodologia é baseada na teoria em que o campo eletromagnético é nulo no inte- rior de uma estrutura metálica ou envolvida por uma superfície metálica ou por uma malha metálica. Nosso último método é o método da esfera rolante ou método eletrogeométrico. O 90UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS princípio é delimitar o volume de proteção dos captores de um sistema SPDA, seja de has- tes, seja de condutores nus, ao rolar a esfera fictícia sobre o solo e o sistema de proteção. Dessa maneira, a região em que ela não toca forma a zona protegida. Em outras palavras, a zona protegida é definida como a região em que a esfera rolante não consegue tocar, exceto nos captores. A Figura 4 mostra essa área. FIGURA 4 - APLICAÇÃO DO MÉTODO DA ESFERA ROLANTE EM UMA SUPERFÍCIE IRREGULAR Fonte: Mamede (2017, p. 924). Poderíamos dedicar um livro todo para falar dos sistemas de proteção contra as des- cargas atmosféricas. Todavia, essa é uma base para que você saiba identificar um sistema e tenha noção dos pontos essenciais em um gerenciamento de risco. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 SISTEMAS DE PROTEÇÃO TÓPICO Um dos pontos críticos de uma instalação é o sistema de proteção, tanto para a estrutura quanto para os usuários. Isso aumenta a vida útil dos condutores, protege toda a infraestrutura da edificação, caso ocorra um curto-circuito que possa levar a um incêndio, e protege os usuários contra as correntes de fuga. A NBR 5410/2004 exibe as medidas de proteção destinadas a garantir a segurança de pessoas, animais e bens contra os perigos e danos que possam ser resultado das ins- talações elétricas em condições previstas. A norma trata de: A NBR 5410/2004 exibe as medidas de proteção destinadas a garantir a segurança de pessoas, animais e bens contra os perigos e danos que possam ser resultado das ins- talações elétricas em condições previstas. A norma trata de: e) Proteção contra os choques elétricos. f) Proteção contra efeitos térmicos. g) Proteção contra sobrecorrentes. h) Proteção contra sobretensões. Caso não sejam seguidas as orientações da norma, o uso das instalações pode gerar danos ao patrimônio e aos usuários do sistema. Um risco que poderia ser diminuído ou extinto com um valor baixo de investimento. Iniciaremos os nossos estudos focando na proteção contra efeitos térmicos, visto que são mais simples de serem entendidos. O aquecimento dos cabos resultante de sobrecorrentes (corrente acima do previsto), nos equipamentos, gera uma deterioração acelerada dos componentes (principalmente a isolação dos cabos) em função das temperaturas de solicitação eletromecânicas excessi- vas, diminuindo a vida útil dos componentes. Em condições de operação normal, não devem existir riscos às pessoas e aos ani- mais resultantes de: 91 92UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS • Sobrecarga: sobrecorrente no circuito sem que haja falta elétrica, gerada pela quantidade de carga (potência) acima da projetada para o circuito. Ela é 10 vezes menor que a corrente de projeto, com tensão nominal constante. • Curto-circuito: sobrecorrente resultante de uma falta originada pelo contato de dois condutores de potencial elétrico diferente com uma impedância desprezível. É, pelo menos, 10 vezes maior que a corrente de projeto, podendo chegar a valores muitos maio- res que a corrente de projeto, com tensão tendendo a zero. Devemos nos lembrar de que, considerando a proteção contra as sobrecorrentes em instalações elétricas, estamos protegendo os condutores, e não os aparelhos que estão ligados a ele ou as pessoas que possam estar utilizando os aparelhos. Quando utilizamos dois condutores em paralelo, segundo a NBR 5410/2004, a pro- teção dos cabos deve ser feita com base em duas situações: • Se forem apenas dois condutores em paralelo, basta um dispositivo na origem de cada condutor em paralelo. • Se forem mais de dois condutores em paralelo, deve ser previsto um dispositivo em cada extremidade de cada condutor em paralelo Agora, iniciaremos o estudo de um dos dispositivos de proteção: os fusíveis. Os fusí- veis são constituídos por um condutor de seção reduzida (elo fusível) e montados em uma base de material isolante. Quando há uma corrente elevada, o elo fusível fundirá, parando de conduzir corrente elétrica antes que ocorra algum dano à instalação. A NBR IEC 60.269-1, que trata dos dispositivos fusíveis de baixa tensão, foi cance- lada em 2012. Como não existe outra NBR para substituí-la, ela ainda será utilizada. Pode- mos citar quatro características essenciais aos fusíveis. • Corrente nominal. • Corrente de ruptura. • Corrente convencional de atuação. • Curva característica. Em função do tempo de atuação, podemos classificar esses dispositivos em rápidos ou retardados. Normalmente, os retardados são utilizados em proteção de motores, devido à corrente de partida. Há quatro tipos de fusíveis no mercado. Conheceremos cada um deles. • Tipo rolha: montado em um corpo de porcelana com os contatos realizados por meio da rosca de fixação ao soquete e de um terminal na parte inferior. É encontrado no mercado para correntes nominais de 6 a 30 A, sendo o valor nominal de pouca precisão. Apresenta baixos valores de corrente de ruptura. Em detrimento das próprias característi- cas, é pouco confiável. No entanto, em virtude do baixo custo, ainda é extremamente utili- zado em instalações residenciais. • Tipo cartucho: montado em um invólucro cilíndrico de papelão ou fibra, com termi- nais de cobre tipo faca ou virola. É encontrado no mercado para correntes nominais de 5 a 60 A, com terminais tipo virola, e de 60 a 600 A, com terminais tipo faca. Como os soquetes servem para vários valores, pode ocorrer a troca do fusível por um de capacidade maior, colocando as instalações em risco. 93UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS • Tipo diazed: construído em um corpo de porcelana cilíndrico fechado nas extremi- dades por tampas metálicas, onde é feito o contato com a base. O contato inferior se aloja em um encaixe calibrado, de modo que uma base não se presta para a instalação de outros fusíveis de valores nominais diferentes. São encontrados fusíveis diazed de 2 a 100 A de corrente nominal. Apresentam correntes de rupturas elevadas, da ordem de 100 kA. São construídos nas versões rápida e retardada. Em virtude doalto custo, se comparados aos tipos rolha e cartucho, são empregados em instalações nas quais se exige melhor confiabi- lidade e em proteção de motores, em sua versão retardada. • Tipo NH: montado em um corpo de porcelana ou esteatite, com seção quadrada ou retangular, com bordas arredondadas e terminais tipo faca. Tem indicador de fusão, como o diazed, e os de maiores valores nominais têm um ressalto em forma de T para a utilização de saca-fusível, pois as facas entram sob pressão nas bases. Apresenta valores de corren- tes nominais bastante precisos. Encontrado no mercado de 6 a 1.250 A. Também tem alta capacidade de ruptura, normalmente, igual a 100 kA. Em virtude do custo elevado, destina- -se principalmente à proteção de sistemas industriais, nos quais as correntes nominais e de curto-circuito são elevadas. Devemos ressaltar que, em função da característica de fusão versus tempo, os fusí- veis são preferencialmente indicados para proteção contra curtos-circuitos. Não são reco- mendados para proteção contra sobrecargas. Para elas, o indicado é o uso de disjuntores (ou contatores com rele térmico para motores). Focando no uso em motores, devemos ressaltar que os fusíveis são unipolares e podem ocasionar danos, caso o circuito não tenha dispositivos de proteção contra falta de fase. Não é possível efetuar manobras de seccionamento com eles, que devem ser substi- tuídos logo após a atuação. Todavia, apresentam um custo relativamente baixo. A NBR IEC 60.269-1 classifica os fusíveis em: gG, gM e aM, com as seguintes ca- racterísticas: • gG: para proteção de circuitos contra correntes de sobrecarga e de curto-circuito, para uso doméstico, com corrente nominal de até 100 A. • gM e aM: para proteção contra curto-circuito (mais comum em motores). A proteção contra sobrecargas é efetuada com um relé térmico associado ao comando de um contator. Essa nomenclatura de classificação é dada em função da aplicação. A IEC utiliza a montagem com duas letras. A primeira letra denomina a faixa de interrupção, ou seja, em que tipo de sobrecorrente o fusível atuará. São elas: g: atuação para sobrecarga e curto. a: atuação apenas para curto-circuito. A segunda letra denomina a categoria de utilização para o tipo de equipamento a ser protegido. São elas: L/G: proteção de cabos e uso geral. M: proteção de motores. R: proteção de circuitos com semicondutores. Dessa forma, obtêm-se as montagens dos principais fusíveis utilizados no mercado: 94UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS • gL/gG: fusível para proteção de cabos e uso geral (atuação para sobrecarga e curto). Essa curva é denominada erroneamente de “retardada”. • aM: fusível para proteção de motores. Nunca se sabe se essa curva pode ser cha- mada de “rápida” ou “retardada”. • aR: fusível para proteção de semicondutores. Pode ser chamada de “ultrarrápida” por não criar conflito com outras curvas. Agora, estudaremos o segundo equipamento de proteção, conhecidos como disjun- tores termomagnéticos. Eles são dispositivos de seccionamento e proteção contra sobre- cargas e curtos-circuitos. As funções básicas dos disjuntores são: • Operação manual de seccionamento (chaveamento) para abertura e fechamento do circuito por meio de alavanca. • Abertura automática de circuito sob condições de sobrecarga mantida e curto-cir- cuito. Os disjuntores têm o número de contatos igual ao número de polos, sendo um mo- nofásico, um contato, bifásico dois e trifásico três. Não se deve utilizar dois disjuntores uni- polares para um circuito bifásico ou situação semelhante, pois os contatos não se abrirão simultaneamente, o que gera falta de segurança e até queima de equipamentos. Vamos, agora, estudar os dispositivos de proteção residual, que são os respon- sáveis pela proteção de pessoas e animais. Para entender o funcionamento deles, uma corrente DR corresponde à soma algébrica dos valores instantâneos das correntes que percorrem todos os condutores vivos de um circuito em um dado ponto de uma instalação elétrica. A existência de uma corrente residual para a terra indica que há uma falha de isola- ção entre um condutor vivo e a carcaça, ou a terra, e o DR deve desligar o circuito quando isso acontece. Especificações: Existem dois tipos de dispositivo DR 1. Disjuntor DR (DDR): possui elevada capacidade de interrupção, podendo ga- rantir, de maneira conjunta, a proteção contra subcorrentes (sobrecarga e curto-circuito) e contra os contatos indiretos dentro de valores especificados. 2. Interruptor DR (IDR): possui pequena capacidade de interrupção, sendo o mais utilizado para a proteção contra os contatos indiretos dentro de valores especificados. Deve ser utilizado com dispositivo de proteção à sobrecorrente, instalada a montante do disposi- tivo DR, com corrente nominal inferior ou igual à do IDR. Independentemente do tipo de dispositivo DR, ele deve ser caracterizado, ainda, pelos seguintes valores: • Corrente nominal: INDR (A). • Corrente diferencial-residual nominal de atuação: I∆N (mA ou A). • Tensão nominal VN (V). • Número de polos (condutores vivos). 95UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS A principal aplicação dos dispositivos DR é a proteção contra os contatos indiretos. Quando utilizados os de alta sensibilidade, confere-se também proteção adicional contra os contatos diretos. Em virtude da sensibilidade de atuação (mA), torna-se, de certa forma, bom vigilante de isolação dos circuitos em relação à terra. A NBR 5.410/2004 estabelece que qualquer esquema de aterramento deve ser obje- to de proteção complementar contra contatos diretos por dispositivos a corrente DR (dispo- sitivos DR) de alta sensibilidade, isto é, com corrente diferencial-residual nominal (I∆N) igual ou inferior a 30 mA: a) os circuitos que sirvam a pontos situados em locais contendo banheira ou chu- veiro; b) os circuitos que alimentam tomadas de corrente situadas em áreas externas à edificação; c) os circuitos de tomadas de corrente situadas em áreas internas que possam vir a alimentar equipamentos no exterior; d) os circuitos de tomadas de corrente de cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e, no geral, de todo local interno molhado em uso nor- mal ou sujeito a lavagens (ABNT, 1997, p. 22). Os dispositivos DR são dimensionados por dois parâmetros: a corrente nominal e a sensibilidade (IDN). Para as aplicações que protegem os seres vivos é IDN = 30 mA. Outros valores de sensibilidade I m N - 300 A não se destinam à proteção contra cho- ques elétricos (contatos diretos ou indiretos), mas apenas à proteção patrimonial (redução dos riscos de incêndios, por exemplo). Devemos estar atentos também ao tipo de DR, visto que não são todos os circuitos percorridos por correntes idealmente senoidais e que DR devem estar corretamente espe- cificados, a fim de fazer a proteção. Os tipos são: • Tipo AC: correntes residuais alternadas. • Tipo A: correntes residuais alternadas e contínuas pulsantes. • Tipo B: correntes residuais alternadas, contínuas pulsantes e contínuas puras. Agora, estudaremos o nosso último dispositivo de proteção, o responsável por fazer a proteção contra sobretensões, os DPS. A NBR 5410/2004 defende que as pessoas, os animais e os bens devem ser pro- tegidos contra as consequências prejudiciais de ocorrências que possam resultar em so- bretensões, como faltas entre partes vivas de circuitos sob diferentes tensões, fenômenos atmosféricos e manobras: [...] quando equipotencial idade não é o suficiente para impedir o aparecimento de tensões de contato perigosas, entra em ação o recurso do seccionamento automáti- co, provocando o desligamento do circuito em que se manifesta a tensão de contato perigosa (ABNT, 2004, p. 36). As instalações que são alimentadas por linha total ou parcialmente aéreas e que se situam em regiões de influências externas AQ2 devem ser providas de proteção contra sobretensões transitórias. Os dispositivos deproteção contra sobretensões (DPS) devem ser instalados no ponto de entrada da linha elétrica na edificação ou no quadro de distribuição principal o 96UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS mais próximo possível do ponto de entrada e serão dispostos, no mínimo, como mostra a Figura 5. Se forem necessários DPS adicionais, além dos postes na entrada, observar a mesma disposição para ligações. FIGURA 5 - ESQUEMA DE CONEXÃO DOS DPS NO PONTO DE ENTRADA DA LINHA DE ENERGIA OU NO QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO PRINCIPAL DA EDIFICAÇÃO BARRAMENTO DE EQUIPOTENCIALIZAÇÃO PRINCIPAL (BEP) Fonte: ABNT (2004, p. 131). 97UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS A NBR 5410 apresenta as seguintes notas acerca do esquema: a. A ligação ao BEP ou à barra PE depende de onde, exatamente, os DPS serão instalados e de como o BEP é implementado, na prática. Assim, a ligação será no BEP quando: - o BEP se situar a montante do quadro de distribuição principal (com o BEP loca-lizado, como deve ser, nas proximidades imediatas do ponto de entrada da linha na edificação) e os DPS forem instalados, então, junto ao BEP, e não no quadro; ou - os DPS forem instalados no quadro de distribuição principal da edifica- ção e a barra PE do quadro acumular a função de BEP Por consequência, a ligação será na barra PE, propriamente dita, quando os DPS forem instalados no quadro de distribuição e a barra PE do quadro não acumular a função de BEP. b. A hipótese configura um esquema que entra TN C e que prossegue instalação adentro TN C, ou que entra TN C e, em seguida, passa a TN S (aliás, como requer a regra geral do item 5.4.3.6 da NBR 5.410/2004). O neutro de entrada, necessa- riamente PEN, deve ser aterrado no BEP, direta ou indiretamente. A passagem do esquema TN C a TN S, com a separação do condutor PEN de chegada em con- dutores neutro e PE, seria feita no quadro de distribuição principal (globalmente, o esquema é TN-C-S). c. A hipótese configura três possibilidades de esquema de aterramento: TT (com neutro), IT com neutro e linha que entra na edificação já em esquema TN S. d. Há situações em que um dos dois esquemas se torna obrigatório. Em seu di- mensionamento, a tensão máxima de operação contínua (Uc), do DPS, deve ser igual ou superior aos valores indicados pelo Valor mínimo de Uc exigível do DPS, em função do esquema de aterramento, na qual U0 é a tensão nominal entre fase e neutro; e U, a tensão entre fases (ABNT, 2004, p. 131). A distância entre o DPS e a barra de equipotencial principal deve ser a menor pos- sível, inferior a 0,50 m. A seção do condutor das ligações DPS-PE, caso existam DPS ins- talados no ponto de entrada da linha elétrica na edificação ou nas proximidades, deve ter seção, no mínimo, de 4 mm2, em cobre ou equivalente. Quando esse DPS for destinado à proteção contra sobretensões provocadas por descargas atmosféricas diretas sobre a edi- ficação ou em proximidades, a seção nominal do condutor das ligações DPS-PE deve ser de, no mínimo, 16 mm2, em cobre ou equivalente. As concessionárias de distribuição de energia já estão com sugestão de padrões de entrada que incluem a instalação dos DPS, uma vez que, geralmente, as entradas coletivas estarão antes das caixas dos aparelhos de medição. Os DPS são fabricados a partir de centelhadores, varistores, diodos ou uma combinação de dois ou três desses elementos. Em função disso, temos três tipos: • DPS tipo I: DPS cujo projeto possibilita desviar correntes de impulso causadas por descargas atmosféricas diretas na instalação. É instalado na entrada da instalação. • DPS tipo II: DPS cujo projeto possibilita desviar correntes de surto causadas por descargas atmosféricas indiretas ou surtos de manobra. É instalado em quadros de distri- buição. • DPS tipo III: DPS cujo projeto possibilita desviar correntes de surto causadas por eventos internos à instalação, incluindo a atuação de DPS tipo I e II. É instalado nas toma- das. Especificação do DPS: os DPS são instalados entre o condutor de fase e o terminal de aterramento da instalação. Portanto, a tensão nominal do DPS deverá ser a tensão fa- se-terra do sistema. 98UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Para redes 220/127 V, DPS 175 V, redes 380/220 V, DPS 280 V e redes 440/254 V, DPS 320 V. Para especificar um dispositivo de proteção contra surtos (DPS), é necessário determinar o tipo, a tensão nominal e a corrente de impulso para um DPS tipo I. Os valores mais utilizados são 5 0KA (10 μS/350 μS), 33 KA (10 μS/350 μS) e 25 KA (10 μS/350 μS). O DPS tipo II, em quadros de distribuição de casas, fábricas ou com corrente nominal de descarga de 20 KA (8 μS/20 μS) e corrente máxima de 4 KA (20 μS) e em apartamentos ou salas comerciais, correntes nominais de descarga de 10 KA (8 μS/20 μS) e corrente máxima de 20 KA (8 μS/20 μS). Agora, estudante, você conhece o que a NBR 5410 explica sobre os dispositivos de proteção. Esse conhecimento é imprescindível para todos aqueles que trabalham com pro- jetos e execução de obras, pois, caso ocorra um problema, um dano, seja ao usuário, seja às instalações, pela falta desses dispositivos, a responsabilidade será sua. A norma NBR 5410, estabelece as condições a que devem satisfazer as instalações elétricas de baixa tensão, a fim de garantir a segurança de pessoas e animais, o funcionamento adequado da instalação e a conservação dos bens (NBR 5410, 2004). Um dos primeiros aspectos a serem definidos na escolha dos quadros elétricos é se eles serão de sobrepor ou embutidos na parede. Essa escolha se dá principalmente pela arquitetura da edificação. Em residências, o comum é a utilização de quadros de embutir. Por sua vez, em grandes comércios e indústrias, o uso de quadros de sobrepor é o mais comum, em função da facilidade para novas infraestruturas. O tamanho do quadro é dado em função da necessidade de circuitos no interior. Desse modo, a definição do tamanho do quadro é uma das últimas partes de um projeto. No mercado, é comum procurar quadros elétricos em função do número de posições que eles podem abrigar. Para conhecê-los melhor, analisar o catálogo de algum fabricante, certamente, te ajudará muito. Fonte: MAMEDE FILHO, J. Instalações Elétricas Industriais: de acordo com a norma brasileira NBR 5419:2015. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017. CONSIDERAÇÕES FINAIS UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Nesta unidade, estudamos a fundo a norma NBR 5410. Vimos que ela explica sobre os dispositivos de proteção. Esse conhecimento é imprescindível para todos aqueles que trabalham com projetos e execução de obras, pois, caso ocorra um problema, um dano, seja ao usuário, seja às instalações, pela falta desses dispositivos, a responsabilidade será sua. Outro ponto importante da NBR 5410, trata-se do dimensionamento de condutores e condutos. Esse conhecimento é imprescindível a todos aqueles que trabalham com eletro- técnica. Você, como engenheiro(a) projetista, deve saber fazer o dimensionamento de cada ponto da instalação elétrica. Logo, dimensionar os condutores é uma parte fundamental, já que você garante a qualidade, a segurança e a vida útil das instalações. Por fim, vimos também que a NBR 5410 explica sobre os dispositivos de proteção. Esse conhecimento é imprescindível para todos aqueles que trabalham com projetos e execução de obras, pois, caso ocorra um problema, um dano, seja ao usuário, seja às ins- talações, pela falta desses dispositivos, a responsabilidade será sua. 99 LEITURA COMPLEMENTAR UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Caro (a) estudante, como dica de leitura complementar, indicamos o artigo “Insta- lações elétricas, construção de uma rede elétrica dimensionada”. Este estudo científico analisa a importância de uma instalação elétrica dimensionada na construção civil. Por se tratar de uma parte da construção que atribui vários riscos e consequências relevantes se faz necessário o estudoreferente de tal forma. O objetivo deste artigo é demonstrar o risco de uma instalação antiga e sem dimensionamento correto, com isso atribuindo uma nova instalação dimensionada dentro de todas as normas, eficiente sem riscos ou problemas causados por atos de projetos com procedimentos incorretos. Para ler mais sobre, acesse o link: 192.100.247.84/bitstream/prefix/1263/1/Leandro%20Francisco%20Pereira%20Borges.pdf 100 MATERIAL COMPLEMENTAR UNIDADE 4 PROTEÇÃO PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS LIVRO Título: Manual de projetos elétricos Autor: Clovis S. Machado. Editora: Biblioteca24horas. Sinopse: Informações técnicas que geralmente são encon- tradas em diversas fontes de consulta e destina-se a orientar os projetistas de instalações elétricas, reunidas em um único volume. Métodos de cálculos, com exemplos típicos e de fácil acompanhamento, são abordados passo a passo, de forma a orientar o projetista envolvido na elaboração de um projeto de instalações elétricas industriais; fusíveis; tabelas para dimen- sionamentos de eletrodutos; Método de seleção de disjuntores; Exemplo de memória de cálculo de Iluminação; Exemplo de memória de cálculo de queda de tensão em circuitos de ilumi- nação e Simbologia recomendada por várias Normas Técnicas. FILME/VÍDEO Título: Documentário Geração de Energia Ano: 2016. Sinopse: Entre documentário e animação, o vídeo aponta cami- nhos para que o Brasil seja autossuficiente no setor energético e, ao mesmo tempo, proteja o meio ambiente. Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=ewm8k- --479s 101 https://www.amazon.com.br/s/ref=dp_byline_sr_book_1?ie=UTF8&field-author=Clovis+S.+Machado&text=Clovis+S.+Machado&sort=relevancerank&search-alias=stripbooks REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT. NBR 5410: instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro: ABNT, 2004. ABNT. NBR 5413: iluminação de interiores. Rio de Janeiro: ABNT, 1992. ABNT. NBR 5461: iluminação: terminologia. Rio de Janeiro: ABNT, 1998. ABNT. NBR ISO/CIE 8995: iluminação de ambientes de trabalho. Rio de Janeiro: ABNT, 2013. ALEXANDER, C.; SADIKU, M. Fundamentos de Circuitos Elétricos. Nova York: McGraw- -Hill Education, 2009. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT. NBR 5410: instalações elé- tricas de baixa tensão. Rio de Janeiro: ABNT, 2004. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT. NBR 5413: iluminação de interiores. Rio de Janeiro: ABNT, 1992. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT. NBR 5461: iluminação: ter- minologia. Rio de Janeiro: ABNT, 1998. BRASIL. NR 10 — Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade. Diário Oficial da União, 6 jul. 1978. Disponível em: www.guiatrabalhista.com.br/legislacao/nr/nr10.htm. Acesso em: 10 out. 2022. COTRIM, A. A. M. B. Instalações Elétricas. 4. Ed. São Paulo: Prentice Hall, 2003. CREDER, H. Instalações elétricas. Rio de Janeiro: LTC, 2016. MAMEDE FILHO, J. Instalações Elétricas Industriais: de acordo com a norma brasileira NBR 5419:2015. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017. 102 MAMEDE FILHO, J. Instalações Elétricas Industriais: de acordo com a norma brasileira NBR 5419:2015. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017. NERY, N. Instalações elétricas: princípios e aplicações. 3. ed. São Paulo: Érica, 2019. NORMAS técnicas COPEL. Fornecimento em tensão secundária de distribuição. NTC 901100. Curitiba: COPEL, 2020. PARANÁ. NPT 018: iluminação de emergência. [S.l.]: Corpo de Bombeiros BM/7, 2014. Disponível em: https://www.bombeiros.pr.gov.br/sites/bombeiros/arquivos_restritos/files/ documento/2018-12/ NPT_018.pdf. Acesso em: 10 out. 2022. 103 CONCLUSÃO GERAL Agora, estudante, com a finalização desta disciplina, você tem o conhecimento bási- co para montar um roteiro de projeto elétrico, seja ele residencial ou industrial. Você sabe quais são os principais pontos a se levar em consideração no momento de elaborar um projeto elétrico. Lembre-se de que o ideal é que você monte um roteiro próprio no momento de elaborar um projeto, levando em consideração as necessidades específicas do cliente, buscando o melhor custo benefício para ele. Neste ponto de nossa jornada, você já sabe as premissas de um projeto elétrico, o que deve apresentar quando pensar em um projeto, seja ele residencial ou industrial, sabe quais são as principais normas técnicas às quais deve ficar atento durante a elaboração e tem uma visão global do nosso sistema. Aplicando os conhecimentos adquiridos em nossas aulas teóricas e práticas, esta- remos garantindo a qualidade e a segurança do projeto. É importante ressaltar que mesmo realizando a leitura do nosso material didático, estudar as normas é imprescindível para a realização de um projeto de qualidade e dentro dos padrões. Como vimos, a NBR 5410 é e será o nosso guia, portanto, consulte esta normativa sempre que for realizar o dimensiona- mento de condutores e condutos. Esse conhecimento é fundamental a todos aqueles que trabalham ou desejam trabalhar com eletrotécnica. Por fim, outro conhecimento adquirido e que vale a pena ressaltar, é em relação ao dimensionamento de cada ponto da instalação elétrica, garantindo a qualidade, a segurança e a vida útil das instalações. Como engenheiro (a) projetista ou como engenheiro (a) de obras, deve saber integrar todos esses conhecimentos, a fim de gerar e implementar sempre as melhores soluções, ou seja, o melhor custo benefício, nessas situações, garante a qualidade do sistema elétrico brasileiro, com instalações confiáveis e seguras, tanto para os usuários como para os trabalhadores. Até breve! 104 ENDEREÇO MEGAPOLO SEDE Praça Brasil , 250 - Centro CEP 87702 - 320 Paranavaí - PR - Brasil TELEFONE (44) 3045 - 9898 Shutterstock Site UniFatecie 3: