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ESCOLA DE ENGENHARIA ELETROMECÂNICA DA BAHIA PROJETOS ELÉTRICOS EDJ 102 Prof. Marise Santos 2011 1ª. Rev. 2 EEEMBA Conteúdo 1. NORMAS, CONCESSIONÁRIAS E SIMBOLOGIA: ................................................................................... 7 1.2 CONCESSIONÁRIAS: ....................................................................................................................... 8 1.3 SIMBOLOGIA: .................................................................................................................................... 8 1.4 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA: ......................................................................................................... 8 2. PROJETOS DE INSTALAÇÕES PREDIAIS:.............................................................................................12 3. PROTEÇÃO E CONTROLE DOS CIRCUITOS .........................................................................................25 3.1 DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DOS CIRCUITOS: ........................................................................25 3.2 DISPOSITIVOS DE CONTROLE DOS CIRCUITOS .........................................................................30 4. LUMINOTÉCNICA .....................................................................................................................................35 5. PROJETOS DE INSTALAÇÕES PARA FORÇA MOTRIZ ........................................................................51 6. PROTEÇÃO CONTRA SURTOS E DESCARGAS ATMOSFÉRICAS ......................................................61 7. PROJETOS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ...................66 8. PROJETO DE PEQUENAS SUBESTAÇÕES ...........................................................................................74 9. ROTEIRO DE UM PROJETO PREDIAL EM BAIXA TENSÃO ..................................................................79 10. ROTEIRO DE UM PROJETO INDUSTRIAL..............................................................................................80 11. ANEXO I - Tabelas ....................................................................................................................................82 12. ANEXO II - Coeficientes de utilização .....................................................................................................100 13. ANEXO III - Símbolos de eletricidade predial ..........................................................................................105 14. ANEXO IV – Simbologia de redes ...........................................................................................................106 15. ANEXO V – Planta de edificação residencial ..........................................................................................113 3 EEEMBA CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 1. NORMAS, SIMBOLOGIA E CONCESSIONÁRIAS 1.1-Símbolos utilizados nos projetos elétricos 2. PROJETO DE INSTALAÇÕES PREDIAIS 2.1-Cargas dos pontos de utilização 2.2-Tomadas de corrente 2.3-Divisão de instalações 2.4-Condutores utilizados 2.5-Quedas de tensão admissíveis 2.6-Dimensionamento de condutores 2.6.1-Critério da queda de tensão admissível 2.6.2-Critério da capacidade de corrente 2.7-Fator de Demanda 2.8-Fator de diversidade 2.9-Sistemas de aterramento 3. PROTEÇÃO E CONTROLE DOS CIRCUITOS 3.1-Dispositivos de proteção dos circuitos 3.1.1-Disjuntores e chaves 3.2-Dispositivos de controle dos circuitos 3.2.1-Interruptores 3.2.2-Comando de iluminação por célula fotoelétrica 3.2.3-Minuteria 3.2.4-Controle de intensidade luminosa de lâmpadas 4. LUMINOTÉCNICA 4.1-Lâmpadas e luminárias 4.2-Grandezas fundamentais da luminotécnica 4.3-Cálculos de iluminação 4.3.1-Método de lúmens 4.3.2-Método das cavidades zonais 4.3.3-Método de ponto a ponto 4.4-Iluminação de ruas 4.4.1-Curvas isolux 5. PROJETO DE INSTALAÇÕES PARA FORÇA MOTRIZ 5.1-Circuitos alimentadores 5.2-Proteção contra sobrecarga e curto-circuito 5.3-Projeto comercial de força motriz 6. PROTEÇÃO CONTRA SURTOS DE ORIGEM ATMOSFÉRICA 6.1-Tipos de pára-raios 6.2-Instalação de pára-raios predial 6.3-Zona de proteção 6.4-Pára-raios valvulares 4 EEEMBA 7. PROJETO DE LINHAS DE DISTRIBUIÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 7.1-Sistemas de distribuição de energia elétrica 7.2-Dimensionamento de condutores 7.3-Centro de carga: localização de transformadores 8. PROJETO DE PEQUENAS SUBESTAÇÕES 8.1-Dimensionamento do transformador 8.2-Dimensionamento de disjuntores e chaves de média tensão 8.3-Dimensionamento do aterramento 8.4-Dimensionamento do barramento 8.5-Quadro de medição, instrumentos de medição 5 EEEMBA BIBLIOGRAFIA: - Instalações Elétricas - Hélio Creder - 15ª Edição – Editora LTC - Manual do Instalador Eletricista – Hélio Creder – 2ª Edição - Editora LTC - Instalações Elétricas Prediais – Geraldo Cavalin e Severino Cervelin – Editora Érica - Instalações Elétricas – Manoel E.M. Negrisoli – Editora Edgard Blucher - Eletrotécnica Geral – Mário Pagliaricci – CEN - Instalações Elétricas Industriais – João Mamede Filho – 2ª Edição – Editora LTC - Como Projetar Sistemas Elétricos – Joseph F. McPartland e autores – Editora McGraw-Hill - Instruções de Serviço da Concessionária Coelba - Manual de Fornecimento da Concessionária Coelba - Manuais e Procedimentos da Concessionária Coelba - Materiais de Divulgação do Procobre e Prysmian - Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica – Resolução ANEEL Nº 456 – 29.11.2000 - NBR-5410 – Segunda Edição 30.09.2004 - Válida a partir de 31.03.2005 6 EEEMBA ESCALA: É a razão entre as dimensões do objeto na sua representação gráfica (desenho) e suas dimensões naturais. É expressa por uma fração que chamamos de escala numérica e sua representação gráfica de escala gráfica. 𝐸 = 𝑑 𝐷 𝑜𝑢 𝑑 𝐷 𝑜𝑢 𝑎𝑖𝑛𝑑𝑎 𝑑: 𝐷 Onde: d = distancia gráfica D = distancia do objeto ou natural E = escala do desenho Escala de REDUÇÃO – Quando as dimensões do objeto são maiores que as do desenho. Assim o numerador é sempre a unidade (base 1 metro) e o denominador o numero de vezes que o objeto será reduzido. Ex.: 1 50 , 1 100 , 1 1000 , 𝑒𝑡𝑐. ou também, 1:50, 1:100, 1:1000, etc. Escala de AMPLIAÇÃO – Quando as dimensões do objeto são menores que as dimensões do desenho. Nesta o numerador corresponde ao número de vezes que será ampliado o objeto e o denominador é sempre a unidade. Ex.: 2 1 , 50 1 , 𝑒𝑡𝑐. ou também, 2:1, 50:1, etc. Exemplos: Escala numérica: 1:200 = 0,005 – cada 5 mm no desenho corresponde a 1 metro no objeto. 1:50 = 0,02 - cada 2 cm no desenho corresponde a 1 metro no objeto. Escala gráfica: Exemplo: 0 2 1 3 7 EEEMBA PROJETO ELÉTRICO: - É a representação gráfica de uma instalação elétrica com os seus detalhes, localização de pontos, trajeto dos condutores, etc.. - Para executar um projeto de instalações elétricas, o projetista precisa de: uma planta baixa e cortes de arquitetura, saber a que se destina, a localização da rede mais próxima. - Pode ser apresentado em papel nos formatos: A0 841 x 1189 mm A1 594 x 841 mm de área útil A2 420 x 594 mm de área útil A3 297 x 420 mm de área útil A4 210 x 297 mm de área útil - Ou em meio digital: AUTOCAD ou MICROSTATION.- Apresenta legenda, notas, memorial descritivo, características técnicas, escala, informações do proprietário, endereço da instalação, data, tipo de instalação, nome e CREA do projetista, etc. 1. NORMAS, CONCESSIONÁRIAS E SIMBOLOGIA: ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, órgão que regulamenta todas as normas técnicas. Basicamente estudaremos: - NBR-5410 (Norma de Instalações elétricas de Baixa tensão predial) Usada para edificações residenciais, comerciais, estruturas de uso público, industrial, de serviços, canteiro de obras, feiras, instalações temporárias, incluindo as edificações pré-fabricadas. Esta norma fixa as condições que devem satisfazer as instalações elétricas, a fim de garantir seu funcionamento adequado, a segurança de pessoas e animais domésticos e a conservação dos bens. Aplicada a instalações elétricas alimentadas sob tensão nominal igual ou inferior a 1000 V em corrente alternada e freqüência inferior a 400 Hz ou a 1500 V em corrente contínua. - NBR-5433 (Norma de Instalações elétricas em rede) Esta norma padroniza as estruturas para redes de distribuição aérea, rural, dos sistemas monofásico, bifásico e trifásico com tensões nominais primárias de 13,8 KV e 34,5 KV a tensões secundárias usuais de distribuição. - NBR-5422 (Projeto de linhas aéreas de transmissão e distribuição de energia elétrica) - NBR-5413 (Iluminação de interiores - Procedimentos) - NBR-5361 (Disjuntores de Baixa Tensão) - NBR-5419 (Proteção de estruturas contra Descargas Atmosféricas) - NBR-5101 (Iluminação Pública) - NBR-6150 (Eletrodutos de PVC rígido – Especificações) - Outras 8 EEEMBA 1.2 CONCESSIONÁRIAS: Empresas que têm a concessão dada pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), para gerar, transmitir e distribuir energia elétrica. Exemplos: 1- Gerar e transportar aos grandes centros na região nordeste do Brasil - CHESF 2- Distribuir no Estado da Bahia – COELBA 3- Gerar e distribuir “uso próprio” – Shopping Iguatemi, Refinaria Landulfo Alves 4- Gerar e distribuir em mercado limitado Pólo Petroquímico – BRASKEN 1.3 SIMBOLOGIA: 1.4 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA: Ponto de Luz incandescente no teto Ponto de Luz incandescente na parede Interruptor Deve ser representado na parte interna de cada dependência, com afastamento de 15 a 20 cm da porta. 100 VA 1 a Número do Circuito Potência de Iluminação Comando do Ponto Uma Seção S Duas Seções S2 Três Seções S3 Paralelo S3W Intermediário S4W 9 EEEMBA Tomadas Devem ser uniformemente espaçadas. Em cozinhas, copas, banheiros, áreas de serviço não devem ser previstas tomadas baixas. Baixa - 30 cm do piso acabado - Média – 1.30 cm do piso acabado - Alta - 2,0- m do piso acabado - Eletrodutos Evitar cruzamento de eletrodutos. O número ideal de circuitos por eletroduto são 3 e no máximo 4. Evitar colocar mais de 5 eletrodutos em um único ponto de luz. São do tipo aço-carbono ou rígido de PVC rosqueável. Dimensionamento do eletroduto: É determinar o tamanho nominal do eletroduto para cada trecho da instalação. Precisa conhecer o número de condutores no eletroduto e a maior seção deles. Embutido no piso Embutido em parede Sobre lage 10 EEEMBA TABELA CÁLCULO 1 DEPENDENCIA DIMENSÕES POTÊNCIA DE ILUMINAÇÃO (VA) TOMADAS DE CORRENTE TOMADAS ESPECIAIS ÁREA (m2) PERÍMETRO (m) QTD. POTÊNCIA (VA) DISCRIMI- NAÇÃO POTÊNCIA (W) TOTAL 11 EEEMBA TABELA CÁLCULO 2 CIRCUITO TENSÃO (V) LOCAL POTÊNCIA CORRENTE (A) f CORRENTE CORRIGIDA SEÇÃO COND. (mm2) PROTEÇÃO Nº TIPO QT. X POT. (VA) TOTAL (VA) TIPO Nº DE PÓLOS CORRENTE NOMINAL 1 2 3 4 5 6 7 8 Distribuição Quadro Distribuição Quadro do Medidor 12 EEEMBA 2. PROJETOS DE INSTALAÇÕES PREDIAIS: Potência Aparente (VA) 𝑃 = 𝑈 𝑉 × 𝐼 𝐴 Potência Aparente (VA) pode ser: 1- POTENCIA ATIVA (W) É a parcela efetivamente transformada em potência: - Mecânica (liqüidificador, motores, etc.) - Térmica (chuveiro, forno, microondas, etc.) - Luminosa ( Iluminação) 2- POTENCIA REATIVA (VAr) É a parcela transformada em campo magnético necessário ao funcionamento de motores, reatores, transformadores, etc. Nos projetos elétricos residenciais são utilizadas as potências aparente e ativa. Como a potência ativa é uma parcela da potência aparente, esta porcentagem chama-se de FATOR DE POTÊNCIA. FATOR DE POTÊNCIA Para iluminação, chuveiro elétrico, fogão elétrico, aquecedor central, torneira elétrica (cargas resistivas) FP = 1 Para tomadas de corrente (cargas não resistivas) FP = 0,8 CARGA INSTALADA: Soma das potências nominais dos equipamentos e iluminação em (KW) de uma unidade consumidora. (ver tabela 1 - Coelba) DEMANDA: É a potência elétrica em (KVA) solicitada por uma unidade consumidora, durante um período de tempo específico. FATOR DE DEMANDA: É a relação entre a demanda máxima e a carga instalada correspondente. Em qualquer instalação elétrica, raramente se utilizam todos os pontos de luz e tomadas ao mesmo tempo. 𝐹𝐷 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 × 100 13 EEEMBA FATOR DE DIVERSIDADE: Em várias unidades de um mesmo conjunto de energia vindo da mesma fonte (transformador, subestação, circuito), há uma diversificação que representa economia. Fator de Diversidade é a relação entre a soma das demandas máximas individuais de um determinado grupo de consumidores e a demanda máxima real de todo o grupo. Ex.: Um conjunto residencial com 100 unidades, cada unidade com demanda de 4.000W e no quadro geral (na entrada do condomínio) 200.000W de demanda. 𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 = 4.000𝑊 × 100 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 200.000 = 𝟐 A partir da potência ativa total, podemos determinar: Tipo de fornecimento (mono, bi ou trifásico) A tensão de alimentação (127/220V, 380/220, etc.) Padrão de entrada A Coelba liga: (ver tabela 8) Até 10.000 W Monofásico De 10.001 a 20.000 W Bifásico De 20.001 a 38.000 W Trifásico Acima 38.001 W até 75 KW Com TC PADRÃO DE ENTRADA – é o conjunto de poste, isolador de roldana, bengala, caixa de medição e haste de terra, feito conforme as normas da concessionária. QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO – é o centro de distribuição de toda a instalação elétrica. Recebe os fios/cabos que vêm do medidor, onde se encontram os dispositivos de proteção e de onde partem os circuitos terminais. Deve ser localizado em local de fácil acesso e o mais próximo possível do medidor (porque são os fios mais caros, evitando assim gastos desnecessários). LEVANTAMENTO DOS PONTOS DE UTILIZAÇÃO: NBR 5410 – SEGUNDA EDIÇÃO - VÁLIDA A PARTIR DE 31.03.2005 Criou-se a subseção de LOCAIS de HABITAÇÃO: Locais utilizados como habitação fixa outemporária, compreendendo as unidades residenciais como um todo e, no caso de hotéis, motéis, flats, apart-hotéis, casas de repouso, condomínios, alojamentos e similares, as acomodações destinadas aos hóspedes, aos internos e a servir de moradia a trabalhadores do estabelecimento. 14 EEEMBA PREVISÃO DE CARGA 1-Geral A carga a considerar para um equipamento de utilização é a POTÊNCIA NOMINAL por ele absorvida, dada pelo fabricante ou calculada a partir da tensão nominal, da corrente nominal e do fator de potência. Nos casos em que for dada a potência nominal fornecida pelo equipamento (potência de saída), e não a absorvida, devem ser considerados o rendimento e o fator de potência. 2- Iluminação Em cada cômodo ou dependência deve ser previsto pelo menos um ponto de luz fixo no teto, comandado por interruptor. Em hotéis, motéis e similares, pode–se substituir o ponto de luz fixo no teto por tomada de corrente, com potência mínima de 100 VA, comanda por interruptor de parede. Admite-se que o ponto de luz fixo no teto seja substituído por ponto na parede em espaços sob escada, depósitos, despensas, lavabos e varandas, desde que sejam de “pequenas dimensões” e onde a colocação do ponto no teto seja de “difícil execução” ou não conveniente. Em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6m², deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA. Em cômodos ou dependências com área superior a 6m² , deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA para os primeiros 6 m², acrescida de 60 VA para cada aumento de 4m² inteiros. Para os aparelhos fixos de iluminação a descarga, a potência nominal a ser considerada deve incluir a potência das lâmpadas, as perdas e o fator de potência dos equipamentos auxiliares. 3- Pontos de tomada Em Halls de serviço, salas de manutenção e salas de equipamentos, tais como casa de máquinas, salas de bombas, barriletes e locais análogos, devem ser previsto no mínimo um ponto de tomada de uso geral. TUG‟s e TUE‟s PONTOS DE TOMADA (Tomada de corrente) Um ponto de tomada pode conter uma ou mais tomadas de corrente. A idéia neste caso é estimular a presença de um número adequado de tomadas de corrente, reduzindo ao máximo a utilização de benjamins e tês. Banheiros – deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada, próximo ao lavatório. Copas, cozinhas, copas-cozinhas, áreas de serviço, cozinha-área de serviço, lavanderias e locais análogos - No mínimo um ponto de tomada para cada 3,5 m, ou fração, de perímetro. A novidade é que acima de bancada da pia devem ser previstas no mínimo duas tomadas de corrente, no mesmo ponto ou em pontos distintos. Varandas – deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada, admitindo-se que este ponto de tomada não seja instalada na própria varanda, mais próximo ao seu acesso, quando: 15 EEEMBA - a varanda, por razões construtivas, não comportar o ponto de tomada - quando sua área for inferior a 2 m² - quando sua profundidade for inferior a 80 cm Salas e Dormitórios – deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada para cada 5 m ou fração de perímetro. (não importa mais a área mínima de 6 m²). Sala de estar – geralmente abriga muitos eletrônicos, portanto, deve-se atentar para a possibilidade de que um ponto de tomada venha a ser usado para alimentação de mais de um equipamento, sendo recomendável equipá-lo. Deixa a cargo do profissional. Demais cômodos: - Área do cômodo ou dependência for igual ou inferior a 2,25 m², deve prever um ponto de tomada posicionado externamente do cômodo e até no máximo 80 cm de sua porta de acesso. - Área do cômodo ou dependência for superior a 2,25 m² e igual ou inferior a 6 m² atribuir um ponto de tomada. - Área do cômodo ou dependência for superior a 6 m², atribuir um ponto de tomada para cada 5 m ou fração de perímetro, devendo esses pontos ser espaçados tão uniformemente quanto possível. POTÊNCIAS ATRIBUIDAS: A potência a ser atribuída a cada ponto de tomada é em função dos equipamentos que ele poderá vir a alimentar e não deve ser inferior aos valores: Banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos, no mínimo 600 VA por ponto de tomada, até três pontos e 100 VA por ponto para os excedentes, considerando-se cada um desses ambientes separadamente. Quando o total de tomadas, no conjunto desses ambientes, for superior a 6 pontos, admite-se que o critério de atribuição de potência seja de no mínimo, 600 VA por ponto de tomada, até dois pontos, e 100 VA por ponto para os excedentes, sempre considerando cada um dos ambientes separadamente. Exemplo: Cozinha 1 – previsão de 5 pontos de tomadas. Considera para esta cozinha uma potência mínima de 600 + 600 + 600 + 100 + 100 = 2.000 VA PORTANTO ATÉ 6 PONTOS Cozinha 2 – previsão de 7 pontos de tomadas. Considera para esta cozinha uma potência mínima de 600 + 600 + 100 + 100 + 100 + 100 + 100 = 1.700 VA Demais cômodos ou dependências – no mínimo um ponto de tomada de 100 VA. Esses valores 600 VA e 100 VA são valores de demandas previstas para pontos de tomadas e não potências instaladas naqueles pontos, até porque quase nunca se conhece exata e previamente a potência dos aparelhos a serem ligados nas tomadas. 16 EEEMBA Aquecimento elétrico de água – a conexão do aquecedor elétrico de água ao ponto de utilização deve ser direta, sem uso de tomada de corrente. DIVISÃO DA INSTALAÇÃO: Toda instalação deve ser dividida em vários circuitos para limitar defeitos, facilitar a verificação, manutenção e evitar perigos. Os critérios estabelecidos pela NBR-5410 prevêem: - Ponto de utilização para atender equipamento com corrente nominal superior a 10 A, deve ter circuito independente. - Os pontos de tomadas de cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos, devem ser atendidos por circuitos exclusivamente destinados à alimentação de tomadas desses locais. A norma não determina que cada área destas tenha que ter um circuito só para si, ficando a critério do projetista. A regra tem como objetivo não misturar circuitos de pontos de tomadas dessas áreas com os de outros cômodos: salas, dormitórios, banheiros. - Tem que ter no mínimo dois circuitos de tomadas. - O número mínimo de circuitos é três. - Deve ser previsto circuitos terminais separados para iluminação e tomadas. - Em locais de habitação, admite-se como exceção, que pontos de iluminação e tomadas possam pertencer ao mesmo circuito (exceto nas áreas de cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos) observando as seguintes condições: A corrente de projeto (IB) do circuito comum (iluminação + tomadas) não seja superior a 16 A. Os pontos de iluminação não sejam alimentados totalmente por um só circuito, caso este circuito seja comum (iluminação + tomadas). Os pontos de tomadas (áreas de cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos), não sejam alimentados em sua totalidade por um só circuito, caso este circuito seja comum (iluminação + tomadas). - Circuitos independentes devem ser previstos para os aparelhos de potência igual ou superior a 1.500 VA ou aparelhos de ar condicionado, podendo ser alimentados 1 ou mais aparelhos do mesmo tipo num só circuito. - As proteções dos circuitos de aquecimento ou condicionamento de ar podem ser agrupados no mesmo quadro de distribuição ou num quadro separado. - Quando é utilizado o mesmo circuito para vários aparelhos de ar condicionado, deve ter uma proteção geral e uma para cada aparelho junto ao aparelho. - Circuitos independentes, exclusivos para Tomadas de correnteespeciais (fixa). 17 EEEMBA - Cada circuito deverá ter seu próprio condutor neutro. - Em residenciais – um circuito para cada 60 m ou fração. - Em lojas e escritórios – um circuito para cada 50 m ou fração. - Cada circuito tenha no máximo 2.500 VA (127V) e 4.300 VA (220V). - Nos casos de circuitos polifásicos não colocar o circuito do chuveiro na mesma fase dos circuitos de iluminação, a fim de evitar quedas de tensão. CONDUTORES UTILIZADOS: São de cobre ou alumínio com isolamento em PVC (cloreto de polivinila), EPR (borracha etileno-propileno) ou XLPE (polietileno-reticulado). Após conhecer a potência dos pontos de utilização, devemos calcular a corrente e escolher a bitola do condutor. A NBR-5410 prevê a seção mínima dos condutores, a seção do condutor neutro e a seção mínima do condutor de proteção, como também a escolha do tipo de condutor em função do tipo da instalação e maneira de instalar. Devemos calcular a corrente por capacidade de condução de corrente e também pelo critério de queda de tensão. O condutor a ser escolhido deverá ser sempre o de maior seção. Cores: Condutor fase: preto, branco, vermelho ou cinza Condutor neutro: azul-claro Condutor de proteção: verde ou verde e marelo Condutor retorno: preto Os fabricantes de condutores fornecem suas respectivas tabelas de capacidade de condução de corrente. REPRESENTAÇÃO DOS CONDUTORES: ESQUEMAS DE CONDUTORES VIVOS: O número de condutores a considerar num circuito é o dos condutores efetivamente percorridos por correntes. a) Circuitos de corrente alternada - circuito trifásico sem neutro = 3 condutores carregados - circuito trifásico com neutro = 4 condutores carregados - circuito monofásico a 2 condutores = 2 condutores carregados FASE NEUTRO RETORNO PROTEÇÃO (TERRA) 18 EEEMBA - circuito monofásico a 3 condutores = 3 condutores carregados - circuito bifásico a 2 condutores = 2 condutores carregados - circuito bifásico a 3 condutores = 3 condutores carregados b) Circuitos de corrente contínua: 2 ou 3 condutores OBSERVAÇÕES: 1- Quando um circuito trifásico com neutro as correntes são consideradas equilibradas, o condutor neutro não deve ser considerado. 2- Quando for prevista a circulação de corrente harmônica no condutor neutro de um circuito trifásico, este condutor será sempre computado, tendo-se, portanto, quatro condutores carregados. 3- Os condutores utilizados como condutores de proteção não são considerados; os condutores PEN são considerados neutros. 4- O condutor neutro não pode ser comum a mais de um circuito QUEDA DE TENSÃO ADMISSÍVEL: Os aparelhos de utilização de energia elétrica são projetados para trabalharem a determinadas tensões, com uma pequena tolerância. A NBR-5410 admite queda de tensão: a) Para instalações alimentadas por ramal de baixa tensão, a partir da rede de distribuição. - Iluminação – 4% Outras utilizações – 4% 𝑒 % = 𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 − 𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 × 100 19 EEEMBA c) Para instalações alimentadas diretamente por SE, a partir de uma instalação de alta tensão ou que possua fonte própria. - Iluminação – 7% Outras utilizações – 7% Em qualquer um dos casos, a queda de tensão parcial de iluminação deve ser igual ou inferior a 2%. DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES PELO CRITÉRIO QUEDA DE TENSÃO Para circuitos monofásicos com FP = 1 Onde: S = Seção do condutor em mm p = Potência consumida em W = Resistividade do cobre = 1 (ohms × mm 2 58 (m) Alumínio = 1 ( ohms × mm 2 32 (m) L = Comprimento em metros e% = Queda de tensão percentual U = Tensão 110 V ou 220 V Ver tabelas 16 e 17 Nos circuitos trifásicos equilibrados, usa-se tabela desde que multiplique as distancias por 0,57 (√3/3) 𝑆 = 2𝜌 1 𝑒% × 𝑈2 × (𝑝1 × 𝐿1 × 𝑝2 × 𝐿2 + ⋯ ) 20 EEEMBA Nos circuitos bifásicos ou trifásicos, divide-se a carga pelo número de fases e aplica-se a tabela. A queda de tensão nos circuitos terminais pode ser obtida na expressão: Onde: ∆U = Queda de tensão em V/A . Km ∆U = Queda de tensão em V L = Distancia do quadro de distribuição à carga em Km I = Corrente de projeto em A DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES PELO CRITÉRIO DE CAPACIDADE DE CORRENTE (AMPACIDADE) Fórmula que fornece a corrente em ámperes em função da tensão, da potência e do fator de potência. Onde: I = Corrente na linha em ámperes (exceto neutro) P = Potência em W U = Tensão em fase-neutro (F-N) e se não há neutro, entre fase-fase (F-F) K = 1 - para circuitos corrente contínua ou monofásicos a 2 fios K = 1,73 - para circuitos trifásicos a 3 fios ∆𝑈 = ∆𝑈 (2% 𝑑𝑒 127𝑉) 𝐿 𝑘𝑚 × 𝐼(𝐴) 𝐼 = 𝑃 𝐾 × 𝑈 × 𝐹𝑃 21 EEEMBA K = 2 - para circuitos trifásicos 2 fases e neutro K = 3 - para circuitos trifásicos a 4 fios Ver tabela 13 1ª ETAPA: Corrigir o valor da corrente calculada pelo fator de agrupamento a que este circuito está submetido. O fator de agrupamento deve ser aplicado para evitar um aquecimento excessivo dos fios, quando se agruparem vários circuitos num mesmo eletroduto. (Ver tabela 3) 2ª ETAPA: Comparar o valor da corrente corrigida de cada circuito com a capacidade de corrente para fios de cobre. Verificar qual o valor da seção mínima em função do tipo de circuito. Comparar a seção adequada e a seção mínima. Prevalece sempre o de maior seção. ATERRAMENTO Nos sistemas elétricos quando designamos as tensões, geralmente elas são referidas à terra. A terra representa um ponto de referência ou seja um ponto de potencial ZERO, ao qual todas as outras tensões são referidas. Portanto, a superfície da terra é o caminho natural de escoamento de cargas elétricas indesejáveis. Objetivos do aterramento: - Proteger as pessoas e o patrimônio contra um curto circuito na instalação. - Oferecer um caminho seguro, controlado e de baixa impedância em direção à terra para as correntes induzidas por descargas atmosféricas (raios, relâmpagos). Tipos de aterramento: - Funcional – consiste na ligação à terra de um dos condutores (geralmente o neutro). - De proteção – consiste na ligação à terra das massas e dos elementos condutores estranhos às instalações, visando proteção contra choques por contato direto. O eletrodo de terra é normalmente de cobre e deve ter dimensão mínima (Coelba = 2,40 m), de acordo com o ramal de entrada. O valor da resistência do eletrodo de terra fica na ordem de 5 a 20 Ω (Coelba) e não deve ultrapassar 25 Ω (NBR-5410). Na Coelba, potência instalada igual ou superior a 1.000 KVA é obrigatória a apresentação de projeto completo de aterramento. Em prédios, no ponto de alimentação de energia deverá ter um eletrodo de terra para ligação do condutor de proteção (PE). Chuveiros elétricos devem ser obrigatoriamente ligados à terra. 22 EEEMBA Componentes: - Eletrodo de aterramento – constitui a parte colocada em contato com o solo, com o objetivo de dispersar a corrente (haste, em anel ou malha). - Condutor de aterramento – que liga o eletrodo de aterramento ao terminal de aterramento principal. - Condutor de equipotencialidade principal – são os que ligam ou interligam as canalizações metálicas não elétricas de abastecimento do prédio (água, gás, ar condicionado, etc.) e os elementos metálicos acessíveis da construção. - Condutor de equipotencialidade suplementar – que interligam massas e/ou elementos condutores estranhos à ligação. - Condutor de proteçãoprincipal – são ligados diretamente ou através de terminais de aterramento, os condutores de proteção das massas, condutor de aterramento e eventualmente condutores de equipotencialidade. - Condutor de proteção das massas – acompanha os circuitos terminais promovendo o aterramento das massas dos equipamentos de utilização. - Terminal de aterramento principal – que reúne o condutor de aterramento, o de proteção principal e condutor de equipotencialidade principal. No caso de haste, a parte superior deve situar-se numa profundidade mínima de 50 cm. No caso de malha, as distancias entre as hastes fica entre 6 a 7 vezes o comprimento e as hastes devem ser interligadas através de condutores de cobre ou aço cobreado de bitola no mínimo 35 mm². A caixa de inspeção em alvenaria, com paredes internas rebocadas, tampa de inspeção, dimensões internas mínimas 30 cm x 20 cm, opcionalmente pode ser utilizada manilha de barro de área equivalente. No fundo deve conter brita e deve ser localizada fora dos cubículos dos equipamentos. Os condutores de aterramento devem ser contínuos, isto é, não deve ter em série nenhuma parte metálica da instalação. Os condutores de aterramento devem ser protegidos em sua descida (ao longo de paredes ou postes) por eletrodutos PVC rígido e nunca por produtos metálicos. A ligação entre pára-raios e o sistema de aterramento deve ser feita através de solda do tipo Exotérmica. Os eletrodos devem ser enterrados e efetuada a medição da terra. Cada terreno tem uma resistência diferente. Os terrenos mais úmidos são os que dão melhor terra. Os terrenos pedregosos/rochosos são os piores. Valores médios para resistividade do solo: - solos aráveis férteis, aterros compactados úmidos = 50 ohms-metro - solos aráveis pouco férteis, saibro, aterro grosseiro = 500 ohms-metro - solos pedregosos nús, areia seca, rochas impermeáveis = 3.000 ohms-metro Os eletrodos de terra mais usados: - barra de cooperweld de ¾ de polegadas x 2 m de comprimento - cano de aço galvanizado de 2 polegadas x 3 m de comprimento - cabo de cobre de bitola 35 mm² enterrado na horizontal e a 0,6 m de profundidade 23 EEEMBA Caso a resistência de 10 ohms não seja atingida só com um eletrodo, acrescenta-se eletrodos até que alcance o valor desejado. SISTEMAS DE ATERRAMENTO Primeira letra – situação da alimentação em relação à terra. - T = um ponto diretamente aterrado - I = isolação de todas as partes vivas em relação à terra Segunda letra – situação das massas em relação à terra. - T = massas diretamente aterradas, independentemente do aterramento eventual de um ponto de alimentação - N = massas ligadas diretamente ao ponto de alimentação aterrado (em CA este ponto é neutro) Outras letras eventuais – disposição do condutor neutro e do condutor de proteção. - S = funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores distintos - C = funções do neutro e de proteção combinadas em um único condutor (PEN) Conforme a maneira como o sistema é aterrado e qual o dispositivo de proteção utilizado, há 3 esquemas de aterramento em BT. Sistema TN – o neutro da fonte é ligado diretamente à terra, estando as massas da instalação ligadas a esse ponto por meio de condutores metálicos. Pode ser: - TN-S o condutor neutro e de proteção são separados (distintos) - TN-C o condutor neutro e de proteção são combinados em um único condutor por todo o sistema. - TNC-S o condutor neutro e de proteção são combinados em um único condutor numa parte do sistema. No Brasil, é usado mais esse esquema TN. Até a entrada é do tipo TN-C, aí o neutro é aterrado e segue para o interior da instalação separado do condutor de proteção (TN-S). No caso da perda do neutro da Coelba (um caminhão romper, por exemplo), o sistema é convertido em TT. Por isso, devemos utilizar DR para garantir a proteção das pessoas. Sistema TT – o neutro da fonte é ligado diretamente à terra, estando as massas da instalação ligadas a um eletrodo de aterramento independente do eletrodo da fonte. Sistema IT – não há ponto de alimentação diretamente aterrado, estando as massas aterradas. O aterramento da fonte é realizado através da inserção de uma impedância de valor elevado (resistência ou indutância) com isso, limita-se a corrente de falta a um valor desejado de forma a não permitir que uma primeira falta de energia desligue o sistema. Deve ser utilizados dispositivos que monitorem a isolação dos condutores. 24 EEEMBA Este sistema é restrito aos casos onde uma primeira falha não pode desligar imediatamente a alimentação interrompendo o processo. Ex. sala de cirurgia, alguns processos metalúrgicos, etc. DIMENSIONAMENTO DA PROTEÇÃO Cada circuito terminal é ligado a um dispositivo de proteção. Para a escolha do tipo de proteção adequada a cada circuito, a NBR-5410 recomenda: A utilização de proteção DR (Disjuntor Diferencial Residual) para: - Tomadas de corrente em cozinhas, lavanderias, locais com piso e/ou revestimentos não isolantes e áreas externas. - Tomadas de corrente que embora instaladas em áreas internas, possam alimentar equipamento de uso em áreas externas. - Aparelhos de iluminação instalados em áreas externas. 25 EEEMBA A NBR-5410 exige: A utilização de DR em: - Instalações alimentadas por rede de distribuição em BT, onde não puder ser garantida a integridade do condutor PEN (proteção + neutro). - Em circuitos de tomadas de corrente em banheiros. Na proteção com DR deve-se tomar cuidado com o tipo do aparelho a ser instalado: Chuveiros, torneiras elétricas e aquecedores de passagem com carcaça metálica e resistência nua apresentam fugas de corrente muito elevadas, que não permitem que o DR fique ligado. Isto significa que estes aparelhos representam um risco à segurança das pessoas, devendo ser substituídos por outros com carcaça plástica ou com resistência blindada. Podemos optar por DR ou interruptor DR na proteção geral (quadro de distribuição ou quadro medidor), a proteção de todos os circuitos terminais tem que ser disjuntor termomagnético (DTM). Dimensionar a proteção é determinar o valor da corrente nominal do disjuntor, de tal forma que se garanta que os fios da instalação não sofram danos por aquecimento excessivo, provocado por sobrecarga ou curto- circuito. A corrente nominal do disjuntor é o valor padronizado por norma para a sua fabricação, portanto para dimensionar a proteção dos circuitos, precisamos conhecer a seção dos condutores e o número de circuitos que estão agrupados a ele. 3. PROTEÇÃO E CONTROLE DOS CIRCUITOS 3.1 DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DOS CIRCUITOS: Os condutores e equipamentos são freqüentemente, solicitados por corrente e tensões acima dos valores previstos para operação ou os quais foram projetados. Normalmente estas solicitações vêm em forma de sobrecargas, corrente de curto-circuito, sobretensões e subtensões. Todas estas grandezas anormais devem ser limitadas no tempo de duração e módulo. Portanto, os dispositivos de proteção devem permitir o desligamento dos circuitos nesses casos. 1- FUSÍVEIS São dispositivos construídos de um material capaz de fundir quando através dele circula uma corrente acima dos valores estabelecidos. Normalmente utilizam-se fusíveis feitos de ligas de chumbo, que é um material de baixo ponto de fusão. 26 EEEMBA TIPOS: a) Tipo Rolha Apresentam corpo de porcelana, elemento fusível de liga de Sn-Pb (estanho-chumbo), janela vedada por uma lâmina de mica que detém o material no instante da fusão. São construídos para corrente de fusão de 6 a 30 A. Tem baixa corrente de ruptura e corrente de fusão pouco precisa b) Tipo VirolaApresenta corpo de fibra, elemento fusível de liga Sn-Pb, seus vazios são preenchidos com areia de quartzo cuja finalidade é expulsar o ar a fim de diminuir a onda de choque. São construídos para correntes de 5 a 60 A. Tem baixo valor de corrente de ruptura e corrente de fusão imprecisa. c) Tipo Faca Apresenta corrente de fusão de 60 a 600 A e são análogos ao tipo de cartucho. d) Tipo Diazed Apresenta maior precisão no valor da corrente de fusão, são do tipo instantâneo ou retardado, possue elevado valor de corrente de ruptura, preço elevado, dimensões reduzidas, valores de corrente de fusão entre 2 e 100 A. E quando o elo for interrompido, um indicador acusa que foi acionado. CARACTERÍSTICAS: - Baixa confiabilidade - Baixo preço - O valor da corrente de fusão depende das condições ambientais (temperatura e ventilação) 27 EEEMBA - Geralmente são lentos Um fusível é caracterizado por dois valores de corrente: - Corrente de fusão – mínimo valor de corrente suficiente para provocar a fusão - Corrente de ruptura - máxima corrente a qual o fusível é capaz de interromper Os fusíveis operam dentro de suas características próprias de tempo x corrente. Se, por exemplo, possuímos numa instalação um fusível de 15 A, isto significa que podem circular correntes até este valor. Se, por qualquer anomalia, esta corrente for aumentada rapidamente, o fusível se queimará, evitando um curto-circuito na instalação e a possibilidade de incêndio. Esta é a razão pela qual os fusíveis jamais devem ser substituídos por outro material (moedas, fios mais grossos, etc.) e sim por outro de mesma capacidade. A ABNT estabelece que para proteção dos condutores, o fusível corretamente especificado deverá ter um valor no máximo igual à capacidade de corrente do condutor. Ex.: Se estamos usando o fio 1,5 mm, cuja capacidade de corrente em eletrodutos é de 15 A, o fusível máximo a ser aplicado no circuito é de 15 A; para o fio de 2,5 mm, será de 20 A; para o fio de 4 mm, será de 30 A e assim por diante. Conforme o emprego dos fusíveis, podemos ter uma instalação de fusíveis rápidos e fusíveis de ação retardada, ou seja, que leva certo tempo para se fundirem. Em certas aplicações como, por exemplo, instalação de motores, a corrente de partida pode ser muito elevada durante poucos segundos, decaindo logo depois. Portanto um fusível dimensionado para a corrente de partida não ofereceria a proteção adequada. CURVAS DE DESLIGAMENTO: Temos dois tipos de fusíveis da marca Diazed, sendo um deles rápido e outro retardado, ambos de 20 A . Vemos: Que o fusível A, para 40 A fundirá em 1 segundo e o fusível B em 5 segundos. Que o fusível A, para 100 A fundirá em 0,1 segundo e o fusível B em 1 segundo. Que o fusível A, para 200 A fundirá em 0,001 segundo e o fusível B em 0,1 segundo. 28 EEEMBA DISJUNTORES E CHAVES São dispositivos de proteção largamente usados nas instalações, agindo de modo diferente do fusível. - quando há uma sobrecarga, produz-se aquecimento em uma lâmina bimetálica, desligando-se o disjuntor; - quando há um curto-circuito, age um dispositivo magnético, operando instantaneamente o disjuntor. Os disjuntores têm sobre os fusíveis a vantagem de não necessitarem de substituição quando disparam, e sim apenas de um religamento, como se fossem um interruptor. Se o defeito permanecer, o disjuntor desarmará novamente, neste caso não deverá mais ser rearmado, deverá procurar a causa do defeito. A escolha adequada do disjuntor: - - A corrente máxima do circuito a proteger deve estar a 80% de sua capacidade nominal. Ex: Disjuntores de 15 A devem ser usados para circuitos de, no máximo, 12 A. Disjuntores de 20 A devem ser usados para circuitos de, no máximo, 16 A. Os disjuntores devem também ser especificados de acordo com suas curvas de desligamento. Temos uma curva corrente x tempo de um disjuntor monopolar. A sua corrente nominal (In) é de 16 A porque não desliga para esta corrente. TIPOS: - Termomagnéticos (DTM) - DR (Diferencial Residual) - Em caixa moldada para correntes nominais de 5 a 100 A 29 EEEMBA - Disjuntor Unipolar (QUICKLAG) - Disjuntor Tripolar (NOFUSE) - Disjuntor de potência DISJUNTOR TERMOMAGNÉTICO (DTM) - Oferece proteção aos fios do circuito desligando automáticamente quando ocorre uma sobrecorrente provocada por um curto circuito ou sobrecarga. - Permite manobra manual operando como interruptor. - Somente devem ser ligados aos condutores fase dos circuitos. - Secciona somente o circuito necessário. DISJUNTOR DR (DIFERENCIAL RESIDUAL) - É um dispositivo constituído de um disjuntor termomagnético acoplado a um diferencial residual. Conjuga duas funções: a) Protege os fios dos circuitos contra sobrecarga e curto circuito b) Protege as pessoas contra choques elétricos provocados por contato direto ou indireto - Devem ser ligados aos condutores fase e neutro dos circuitos, sendo que o neutro não pode ser aterrado após o DR Disjuntores mono, bi e trifásicos muito usados em instalações prediais Há disjuntores para grandes instalações que, pela alta potência do circuito a interromper, possuem dispositivos desligadores imersos em óleo, para poderem apagar com rapidez os arcos elétricos que se formam por ocasião do desligamento do circuito, chamados de disjuntor de potência. Estes disjuntores estão sempre associados a relés, sem os quais não passariam de simples chaves com alto poder de interrupção. Os mais conhecidos: disjuntores a grande volume de óleo; disjuntores a pequeno volume de óleo e a hexafluoreto de enxofre (SF6). 3-CHAVES DE FACA COM PORTAS FUSÍVEIS São dispositivos de proteção e interrupção simultânea de circuitos com 1, 2 ou 3 pólos. 30 EEEMBA Deve instalar de modo que o peso das lâminas não tendam a fechá-las e os fusíveis fiquem sempre do lado da carga. Deverão ser instalados sempre em locais protegidos com portas para evitar o contato acidental em suas partes vivas. 3.2 DISPOSITIVOS DE CONTROLE DOS CIRCUITOS 1. INTERRUPTORES Os interruptores são os dispositivos de controle dos circuitos de iluminação. Os interruptores devem ter capacidade suficiente, em ampères, para suportar por tempo indeterminado as correntes que transportam. Por exemplo, um interruptor de 5 A deverá ser escolhido até a seguinte carga em 110 V: 𝑃 = 110 × 5 = 550 𝑊 Ou seja, podemos interromper 5 lâmpadas de 100 W ou 9 lâmpadas de 60 W ou ainda 13 lâmpadas de 40 W, todas incandescentes. Para lâmpada fluorescente, pelo fato de haver corrente reativa, a ABNT especifica que a capacidade em ampères do interruptor seja no mínimo o dobro. No exemplo anterior, utilizando lâmpadas fluorescentes, a carga máxima a interromper deverá ser de 225 W, ou seja, 5 lâmpadas de 40 W ou 11 lâmpadas de 20 W. Os interruptores unipolares, paralelos ou intermediários, devem interromper unicamente o condutor-fase e nunca o neutro. Isso possibilita reparar e substituir lâmpadas sem risco de choque, basta desligar o interruptor. 31 EEEMBA TIPOS: a) Interruptores Comuns b) Interruptores Three-Way ( ou paralelo) É um interruptor de 3 caminhos para a corrente. O aspecto externo é semelhante aos outros interruptores, mas as ligações que permite são diferentes. São muito utilizados em escadas de prédios, onde ao subir ou descer, a pessoa acende a luz e, quando atinge o outro pavimento, pode apagá-la. c) Interruptor Four-Way (S4w) ou intermediário Utilizado para comandar o circuito em vários pontos diferentes, porque seu esquema são 2 condutores de entrada e 2 de saída ou seja, exige interruptores three-way tanto junto à fonte quanto junto à lâmpada. d)Interruptor controlador de luz ou variador 32 EEEMBA Utilizado para controlar o iluminamento das lâmpadas, desde a intensidade máxima até o apagamento completo. Só aplicados para lâmpadas incandescentes. Podem ser do tipo potenciômetro ou dimmer. e) Interruptores temporizados São interruptores que acendem a um leve toque e apagam depois de certo tempo, resultando em economia de energia. Substituem, com vantagem, as minuterias porque podem ser instalados nos halls dos andares do edifício, próximo a elevadores, permite instalação em caixas comuns de 4 x 2” e possuem um indicador luminoso para serem facilmente localizados na escuridão. 33 EEEMBA f) Pulsadores São interruptores usados quando se deseja somente um ”pulso” de energia. Exemplo: campanhia, cigarras, sirenes de alarme, etc. g) Interruptores remotos São interruptores capazes de apagar e acender lâmpadas incandescentes ou fluorescentes a distância, também pode variar a intensidade das lâmpadas incandescentes como o dimmer. 34 EEEMBA 2. MINUTERIAS São dispositivos que controlam o desligamento dos circuitos mediante um certo intervalo de tempo. São de amplo emprego em edifícios onde, após as 22 horas, diminui o fluxo de pessoas no prédio; deste modo, economiza energia. Há tipos de minuterias com contatos de mercúrio, mecanismo de relógio e outros em que o mecanismo de relojoaria é substituído por motor elétrico. 3. COMANDO DE ILUMINAÇÃO POR CÉLULAS FOTOELÉTRICAS Em circuitos de iluminação de exteriores (ruas, caixas d‟água, pátios, etc.) é comum o comando de ligação e desligamento ser automático por elementos fotossensíveis. Estes dispositivos são muito úteis porque eliminam o fio-piloto para o comando das lâmpadas, bem como o operador para apagar e acender. 4. CONTROLE DA INTENSIDADE LUMINOSA DA LÂMPADA Para iluminação incandescente podemos usar 2 recursos: intercalando um reostato ao circuito ou utilizando equipamento eletrônico (dimmer). Para iluminação fluorescente podemos usar por meio de circuito eletrônico (dimmer) e por meio de circuito com reatância variável. 35 EEEMBA 5. CONTACTORES E CHAVES MAGNÉTICAS Os circuitos de força são normalmente comandados por chaves magnéticas que, além de comandar o desligamento e a parada, servem como proteção contra sobrecargas e curtos-circuitos. Nas chaves magnéticas há 2 circuitos básicos: circuito de controle e circuito de força. O circuito de controle age com pequenas correntes, apenas o suficiente para que a bobina feche e abra os contatos principais. É operado por botoeiras, chaves-bóia, pressostato, termostatos, etc. Para a escolha de uma chave magnética, devemos levar em conta os seguintes itens: potência, tensão da rede, freqüência e regulagem do elemento térmico. 4. LUMINOTÉCNICA As lâmpadas fornecem a energia luminosa que lhes é inerente com auxílio das luminárias, que são os seus sustentáculos, através dos quais se obtêm melhor rendimento luminoso, melhor proteção contra as intempéries, ligação à rede, além do aspecto visual agradável e estético. Basicamente as lâmpadas usadas em luminárias pertencem a um dos dois tipos: Incandescente e Descargas. 1 - LÂMPADAS INCADESCENTES Produz energia luminosa a partir da incandescência de um filamento de tungstênio, o material que mais se adaptou às elevadas temperaturas verificadas no interior das lâmpadas onde existe vácuo ou um gás inerte (nitrogênio e argônio). As partes principais de uma lâmpada incandescente são: base, bulbo e filamento. As bases podem ser do tipo rosca (E), pino (T) ou baioneta (B), cada qual com finalidades específicas. Os bulbos podem ser do tipo globular comum, pêra, parabólico, etc. Há lâmpadas infravermelhas, germicidas, incandescente espalhadas (comptalux, facho médio, bulbo prateado, etc.), lâmpadas de luz negra, lâmpadas Quartzo-Halógenas (Dicróicas), etc. 36 EEEMBA 2- LÂMPADAS DE DESCARGA Baseia-se na condução de corrente elétrica em um meio gasoso, quando em seus eletrodos se forma uma tensão elevada capaz de vencer a rigidez dielétrica do meio. Os meios gasosos mais utilizados são o vapor de mercúrio, o argônio ou o vapor de sódio (alta e baixa pressão). TIPOS: a) LÂMPADAS FLUORESCENTES Por ter ótimo desempenho, são mais indicadas para iluminação de interiores, como escritórios, lojas, indústrias. É uma lâmpada que não permite o destaque perfeito das cores, exceto a lâmpada branca fria ou morna que permite uma razoável visualização do espectro de cores. Em residências podem ser usadas em cozinhas, banheiros, garagens, etc. Dentre as lâmpadas fluorescentes a que tem grande aplicação em escritórios, mercados, lojas, por sua alta eficiência luminosa, é a do tipo HO (hig. output), que é indicada por razões de economia. Os equipamentos auxiliares das lâmpadas fluorescentes são o reator e o starter. Os reatores podem ser simples ou duplos, de alto ou baixo fator de potência, e aumentam a carga das lâmpadas em cerca de 25%. 37 EEEMBA b) LÂMPADAS À VAPOR DE MERCÚRIO Estas lâmpadas não possuem starter, a partida é dada por meio de um resistor. O tempo de partida de uma lâmpada a vapor de mercúrio é de aproximadamente oito minutos, enquanto que uma lâmpada fluorescente comum é de poucos segundos. É utilizada em larga escala na iluminação de ruas, jardins, postos de gasolina, em galpões de pé direito alto, etc., por sua vida longa e alta eficiência. Potências que normalmente são fabricadas: 100, 175, 250, 400, 700 e 1.000W Quanto a cor emitida podem ser: Clara – para aplicação em que não haja necessidade de destinguir detalhe (ruas, posto de gasolina, etc.). Seu aspecto é azul-esverdeado. Corrigida – para aplicações industriais e comerciais, quando há necessidade de corrigir a cor. O bulbo externo é recoberto com pintura fluorescente (phosphor). c) LÂMPADAS MISTAS Estas lâmpadas, ao mesmo tempo incandescentes e a vapor de mercúrio, são constituídas de um tubo de descarga de mercúrio, ligado em série com um filamento de tungstênio. Este filamento além de funcionar como fonte de luz, age como resistência, limitando a corrente da lâmpada. Têm duas grandes vantagens sobre as lâmpadas a vapor de mercúrio comum: não necessitam de reator e podem ser usadas simplesmente em substituição à lâmpada incandescente. É aplicada em iluminação de ruas, jardins, armazéns, garagens, postos de gasolina, etc. Sua cor é branca azulada e agradável à vista. 38 EEEMBA d) LÂMPADAS A VAPOR DE SÓDIO DE ALTA PRESSÃO São as lâmpadas que apresentam a melhor eficiência luminosa, por isso, para o mesmo nível de iluminamento podemos economizar mais energia do que em qualquer outro tipo. Apresentam o aspecto de luz branco-dourada, porém permitem a visualização de todas as cores, porque produzem todo o espectro. São utilizadas na iluminação de ruas, áreas externas, indústrias cobertas, etc.. Têm alta eficiência luminosa, possuem vida longa, baixa depreciação do fluxo luminoso e operação estável. e) LÂMPADAS A VAPOR METÁLICO DE ALTA PRESSÃO São adequadas para aplicação em áreas externas e internas. Possuem alta eficiência, alto índice de reprodução de cor, baixa depreciação, vida longa e alta confiabilidade. f) LÂMPADAS PL É uma lâmpada fluorescente compacta, possui starter incorporada à sua base, o que permite substituir lâmpadas incandescentes facilmente. Possuem durabilidade em torno de 10 vezes mais que as incandescentes, além de ser 80% mais econômica. É ideal para residências e lojas comerciais. g) LÂMPADAS FLUORESCENTES CIRCLINE São fluorescentes circulares, empregadas em aplicações domésticas, como em cozinhas e banheiros, onde sedeseja iluminação uniforme e com bom nível. Projetadas para circuitos de partida rápida, mas operam também em circuitos com starter. 39 EEEMBA O diodo emissor de luz também é conhecido pela sigla em inglês LED (Light Emitting Diode). Sua funcionalidade básica é a emissão de luz em locais e instrumentos onde se torna mais conveniente a sua utilização no lugar de uma lâmpada. Especialmente utilizado em produtos de microeletrônica como sinalizador de avisos, também pode ser encontrado em tamanho maior, como em alguns modelos de semáforos. Também é muito utilizado em painéis de led, cortinas de led e pistas de led. TABELA COMPARATIVA ENTRE OS DIVERSOS TIPOS DE LÂMPADAS Faixa Potência Pos. Útil Lâmpada Incandescente Aplicação Interno Externo Residenc. Comercial Industrial Áreas Comuns Vias Públicas Estacio nament. Jardins Fachada Monum. Área Esporte Comuns - uso geral 15 – 100 W Univ X Comuns - decorativa 15 – 60 W Univ X Comuns - dirigida 40 – 100 W Univ X Comuns - específica 60 –200 W Univ X X X X X Halógenas uso geral 300 – 2.000 W Univ X X X X X Halógenas decorativa 15 – 60 W Univ X Halógenas dirigida 20 – 150 W Univ X Halógenas específica 40 – 250 W Univ X X X X X X Dicróicas 50 W Univ X Faixa Potência Pos. Útil Lâmpada de Descarga Aplicação Interno Externo Residenc. Comercial Industrial Áreas Comuns Vias Públicas Estacio nament. Jardins Fachada Monum. Área Esporte Fluorescente 15 – 110 W Univ X PL 5 – 23 W Univ X Vapor de Mercúrio 80 – 1.000 W Univ X X X X X X Vapor Metálico 400 – 2.000 W Restr. X X Luz Mista 125 – 500 W Restr. X X X X X Vapor de Sódio 70 – 1.000 W Univ X X X X Lâmpada de LED (Diodo emissor de luz) 40 EEEMBA TABELA VIDA ÚTIL E O RENDIMENTO EM LÚMEN Vida útil (horas) Rendimento (lm/W) Incandescente 1.000 a 6.000 10 a 20 Fluorescente 7.500 a 12.000 43 a 84 Vapor de Mercúrio 12.000 a 24.000 44 a 63 Vapor Metálico 10.000 a 20.000 69 a 115 Luz Mista 6.000 a 8.000 17 a 25 Vapor de Sódio 12.000 a 16.000 75 a 105 Sódio de Alta Pressão Acima de 24.000 68 a 140 GRANDEZAS E FUNDAMENTOS DA LUMINOTÉCNICA Para que possamos fazer os cálculos luminotécnicos, devemos conhecer as grandezas fundamentais. a) LUZ É o aspecto da energia radiante que um observador humano constata pela sensação visual, determinado pelo estímulo da retina ocular. A faixa de radiação percebível pelo olho humano fica entre os comprimentos de onda 3.800 a 7.600 Å (angstroms). b) COR A cor da luz é determinada pelo comprimento de onda. A luz violeta é a de menor comprimento de onda visível do espectro. A luz vermelha é a de maior comprimento de onda visível. O amarelo é a cor que dá maior sensibilidade visual. c) INTENSIDADE LUMINOSA – Candela (cd) É definida como a intensidade luminosa baseada na luminância do corpo negro na temperatura de solidificação da platina. d) FLUXO LUMINOSO – Lúmen (lm) O fluxo luminoso que uma fonte de uma vela colocada no centro de uma esfera de 1 m de raio irradia através de uma abertura de 1 m na sua superfície. e) LUMINÂNCIA – cd/m2 É a luminância, em uma determinada direção, de uma fonte de área emissiva igual a 1 m, com intensidade luminosa, na mesma direção de 1 candela. f) QUANTIDADE DE LUZ – lm/s É a quantidade de luz, durante 1 segundo, de um fluxo uniforme e igual a 1 lm. g) EMITÂNCIA LUMINOSA – lm/m2 É a emitância luminosa de um fonte superficial que emite o fluxo de 1 lm por m de área. h) EFICIÊNCIA LUMINOSA – lm/W É a eficiência luminosa de uma fonte que dissipa 1 w para cada lúmen emitido. 41 EEEMBA i) CURVA DE DISTRIBUIÇÃO LUMINOSA É a maneira pela qual os fabricantes de luminárias representam a distribuição da intensidade luminosa nas diferentes direções. j) ILUMINÂNCIA – lux (lx) OU ILUMINAMENTO É o fluxo recebido por metro quadrado em uma superfície. MÉTODOS DE CÁLCULO DE ILUMINAÇÃO Pode-se determinar o número de luminárias necessárias para produzir determinado iluminamento das seguintes maneiras: 1- CARGA POR METRO QUADRADO Este processo é um tanto impreciso, pois nos cálculos não se consideram certos fatores muito importantes. Só deve ser usado em locais que dispensem cálculos aprimorados. Exemplo: Salas 20 W/m2 Quartos 15 W/m2 Banheiros 10 W/m2 Cozinhas 10 W/m2 Depósitos 5 W/m2 Lojas 30 W/m2 Obs.: estes valores se aplicam à iluminação incandescente Queremos iluminar uma casa com sala, três quartos, banheiro e cozinha. Qual a carga elétrica para iluminação, se as dimensões são as seguintes: Sala: 20 m2 Quartos: 12 m2 Banheiro: 6 m2 Cozinha: 12 m2 Solução: Sala - 20 x 20 = 400 W Quartos - 3 x 12 x 15 = 540 W Banheiro - 6 x 10 = 60 W Cozinha - 12 x 10 = 120 W 1.120 W As lâmpadas empregadas poderão ser as seguintes: Sala – 2 lâmpadas de 200 W no teto ou 4 abajures de 100 W 𝑙𝑢𝑥 = 𝑙ú𝑚𝑒𝑛 𝑚2 42 EEEMBA Quartos – 1 lâmpada de 100 W no teto e 2 abajures de 40 W Banheiro – 1 lâmpada de 60 W Cozinha – 1 lâmpada de 150 W 2- MÉTODO DOS LÚMENS Iluminação direta – é aquela em que a luminária irradia luz diretamente sobre o plano de trabalho. Iluminação indireta – é aquela em que a luz é lançada sobre o teto ou paredes, e destes indiretamente sobre o plano de trabalho. Iluminação semidireta – é aquela em que parte da luz é lançada diretamente sobre a superfície e parte sobre o teto ou parede. Difusores - são os anteparos colocados nas luminárias para distribuírem melhor a luz, sem ofuscar a vista. 1ª ETAPA Seleção da Iluminância ou nível de iluminamento desejado (E). As iluminâncias médias recomendadas pela NBR-5413 (ver tabelas 27 e 28) Para se determinar a iluminância, verifica-se o valor relativo ao tipo de atividade (superior, médio ou inferior). A seleção da iluminância específica é feita de acordo com os “pesos”, do seguinte modo: Analisar as características da tarefa e do observador; Somar os três valores encontrados, algebricamente; Quando o valor total for – 2 ou – 3, usar a iluminância de valor inferior. Quando o valor total for + 2 ou + 3, usar o valor superior; Nos outros casos usar a faixa média. Usar a tabela Fatores Determinantes da Iluminância adequada 2ª ETAPA Determinação do Índice do Local (K) Este índice relaciona as dimensões do recinto, comprimento, largura e altura de montagem, ou seja, altura da luminária em relação ao plano de trabalho de acordo com o tipo de iluminação. Onde: c = comprimento do local l = largura do local hm = altura de montagem da luminária (distância da fonte de luz ao plano de trabalho) 𝐾 = 𝑐 × 𝑙 ℎ𝑚 (𝑐 + 𝑙) 43 EEEMBA 3ª ETAPA Escolha da luminária Esta etapa depende de diversos fatores, tais como: objetivo da instalação (comercial, industrial, domiciliar, etc.), fatores econômicos, razões de decoração, facilidade de manutenção, etc. Torna-se indispensável a consulta de catálogos dos fabricantes. 4ª ETAPA Determinação do Coeficiente de Utilização (u) É o fator que relaciona o fluxo total inicial emitido e o fluxo real recebido no plano de trabalho. Este fator depende do tipo de iluminação, da cor do teto, das paredes e do piso, das dimensões do recinto e da luminária escolhida. Utiliza a tabela de refletância. ÍNDICE REFLEXÃO SIGNIFICADO 1 10% Superfície escura 3 30% Superfície média 5 50% Superfície clara 7 70% Superfíciebranca Exemplo: A refletância 571 significa: o teto tem superfície clara, a parede branca e o piso escuro. 5ª ETAPA Determinação do Fator de Depreciação (d) Relaciona o fluxo inicial emitido e o fluxo emitido ao fim de um período de manutenção, ou seja, quando as lâmpadas serão substituídas. Este fator depende do tipo de ambiente: sujo, médio ou limpo. Pode-se tomar como valores médios: d = 0,60 – 0,70 TIPO DE AMBIENTE PERÍODO DE MANUTENÇÃO (h) 2.500 5.000 7.500 Limpo 0,95 0,91 0,88 Normal 0,91 0,85 0,80 Sujo 0,80 0,66 0,57 6ª ETAPA Fluxo Total () É o fluxo médio para todo o ambiente a ser iluminado. Φ = 𝑆 × 𝐸 𝑢 × 𝑑 44 EEEMBA Onde: = Fluxo total em lúmens S = Área em metros quadrados E = Iluminância em luxes u = Fator de utilização d = Fator de depreciação 7ª ETAPA Número de luminárias (n) Onde: n = número de luminárias = fluxo total ω = fluxo emitido pela luminária em lúmens 8ª ETAPA Disposição das luminárias Devem-se observar os seguintes princípios: - a distância da luminária à parede deve ser, no máximo, a metade da distância entre luminárias; - o espaçamento máximo entre as luminárias deve ser igual à altura de montagem, para haver uniformidade na distribuição de luz. 3- MÉTODO DAS CAVIDADES ZONAIS Este método de cálculo de iluminação se baseia na “teoria de transferência de fluxo” e só se justifica quando aplicado a instalação de alto padrão técnico. Um recinto a iluminar é constituído por paredes, teto e chão, que atuam como superfícies refletoras do fluxo emitido pela fonte luminosa; estas superfícies recebem o nome de cavidades zonais. - cavidade do teto (CT) - cavidade do recinto (CR) - cavidade do chão (CC) Onde: RCR = razão da cavidade do recinto (a depender do que se está calculando, substituir a letra: T, R ou C) hR = altura da cavidade do recinto em metros c = comprimento do recinto em metros l = largura do recinto em metros Caso o recinto tenha forma irregular: 𝑛 = 𝜔 𝑅𝐶𝑅 = 5 ℎ𝑅 (𝑐 + 𝑙) 𝑐 + 𝑙 45 EEEMBA Aplicável à cavidade do teto, do recinto e do chão Para este método é preciso conhecer fatores parciais que são computados para fornecer o Fator de Perdas de Luz (FPL), são eles: - Temperatura Ambiente (TA); - Voltagem de Serviço (VS); - Fator de Reator (FR); - Fator de depreciação da superfície da luminária (FSL); - Fator de depreciação devido à sujeira (FDS) 4- MÉTODO DE PONTO POR PONTO Baseia-se na quantidade de luz que incidirá em determinado ponto da área. É necessário o conhecimento da distribuição da luz de diferentes fontes: - Fonte Puntiforme - Fonte Linear Infinita - Fonte Superficial da Área Infinita - Feixe Paralelo de Luz Onde: Ep = iluminamento em P em lúmens por metro quadrado (lux) I(𝜐) = intensidade luminosa da fonte na direção de P em candelas D = distância do centro da fonte de luz ao ponto P em metros 𝜐 = ângulo entre a vertical à superfície receptora e D LUMINÁRIAS Denomina-se luminária ao conjunto de lâmpadas, difusores, calhas, dispositivos de fixação, reatores, receptáculos, etc. As luminárias podem ser destinadas a lâmpadas incandescentes, fluorescentes, mistas, a vapor de mercúrio, a vapor de sódio. Para cada aplicação existem tipos adequados de luminárias, devendo o projetista de iluminação escolher por meio de dados do fabricante a iluminária que mais se adapte ao local, à estética, que apresente melhor rendimento e as condições econômicas do investidor. Os difusores das lâmpadas são os acabamentos externos e se destinam a “difundir” a luz, ou seja, diluir de tal maneira o fluxo luminoso que o ofuscamento seja evitado. Nos cálculos de iluminação, uma vez determinado o número de luminárias, será importante para o projetista saber o tipo de difusor que será usado, pois em alguns casos será necessário aumentar o número de pontos luminosos. 𝑅𝐶𝑅 = 2,5 × 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 × (𝑝𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒) á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝐸𝑝 = 𝐼 (𝜐) 𝐷2 cos 𝜐 (ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙) 𝐸𝑝 = 𝐼 (𝜐) 𝐷2 𝑠𝑒𝑛 𝜐(𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙) 46 EEEMBA ILUMINAÇÃO DE RUAS A iluminação de ruas, em especial ruas de grande tráfego de veículos e pedestres, merece um estudo luminotécnico apurado, no qual são considerados vários fatores. 1- CURVAS DE ISOLUX Já aprendemos o significado do nível de iluminamento ou iluminância (E) em lux, ou seja, o quociente do fluxo luminoso, recebido no plano de trabalho, dividido pela área considerada. Chamam-se curvas de isolux, as curvas que representam para uma mesma luminária, os pontos que possuem o mesmo iluminamento. As curvas isolux da figura abaixo representam no plano da rua para cada 1.000 lumens de fluxo emitido pela luminária em percentual do nível de iluminamento máximo. Assim, para um ponto P qualquer, temos que o nível é de 20% do nível máximo. Os valores h representam a altura de montagem da luminária. Exemplo: Queremos saber qual o iluminamento que será obtido num ponto P da figura abaixo, utilizando-se uma luminária a 10 m de altura, com lâmpada HPL-N 400 da Philips. 47 EEEMBA Dados do Fabricante: Fluxo da lâmpada HPL-N 400 - = 23.000 lumens Iluminamento máximo: 𝐸𝑚𝑎𝑥 = 0,128 × Ф ℎ2 𝐸𝑚𝑎𝑥 = 0,128 × 23.000 100 = 28,4 𝑙𝑢𝑥𝑒𝑠 O iluminamento em P será: 𝐸 = 0,20 × 𝐸𝑚𝑎𝑥 = 0,20 × 28,4 = 5,6 𝑙𝑢𝑥𝑒𝑠 2. NÍVEL MÉDIO DE ILUMINAMENTO NA RUA E NA CALÇADA Nos cálculos de iluminação de ruas e calçadas, nos interessamos pelos níveis médios e não pela iluminação em um ponto. Deste modo, precisamos conhecer o fator ou o coeficiente de iluminação para a calçada e para a rua, em função da altura de montagem h da luminária. O coeficiente de utilização na figura abaixo representa a percentagem do fluxo da lâmpada que a luminária emite a uma determinada faixa do solo, produzindo um iluminamento E. Calculando a iluminação na rua: Calculando a iluminação na calçada: 𝐸𝑟 = Φ × 𝑈𝑟 𝑆 × 𝐿 𝐸𝑐 = Φ × 𝑈𝑐 𝑆 × 𝑒 48 EEEMBA Onde: Er = iluminação na rua em luxes = fluxo da lâmpada em lumens Ur = fator de utilização do lado da rua S = espaçamento entre postes em metros L = largura da rua em metros Ec = iluminação na calçada em luxes e = largura da calçada Uc = fator de utilização do lado da calçada Exemplo: Desejamos saber, utilizando luminária a 10 metros de altura com lâmpada HPL-N 400 da Philips, quais os níveis médios de iluminamento do lado da rua e do lado da calçada, sabendo que a largura da rua é de 10 m, a largura da calçada é de 5 m e o espaçamento entre postes é de 25 m. Pelo gráfico temos: Ur = 0,24 e Uc = 0,12 A iluminação do lado da rua será: A iluminação do lado da calçada será: 𝐸𝑟 = 23.000 × 0,24 25 × 10 = 22 𝑙𝑢𝑥𝑒𝑠 𝐸𝑐 = 23.000 × 0,12 25 × 5 = 22 𝑙𝑢𝑥𝑒𝑠 49 EEEMBA ILUMINAÇÃO DE QUADRAS DE ESPORTE 1- CAMPOS DE FUTEBOL A iluminação dos campos de futebol, para fins recreativos ou de treinamento, pode ser feita de modo razoável utilizando-se seis postes com 15 m de altura cada um, afastados 5 m do campo. Em cada poste serão montadas oito luminárias NLH-476, da Philips ou similar, com lâmpadas a vapor de mercúrio do tipo HPL-N 700, tensão de 220 V e reator. Para o fornecimento de energia elétrica poderemos usar um quadro com disjuntor geral de 80 A e mais seis disjuntores de 25 A, sendo que cada poste representa um circuito trifásico. A fiaçãode cada circuito será, no mínimo, 4 mm2, dependendo da distância de cada poste ao quadro. QUADRO DE CARGAS Circuito Lâmpada HPL-N 700 W Reator 29 W Total Watts Fio Disjuntor A 1 8 8 5.832 4 mm2 25 2 8 8 5.832 4 mm2 25 3 8 8 5.832 4 mm2 25 4 8 8 5.832 4 mm2 25 5 8 8 5.832 4 mm2 25 6 8 8 5.832 4 mm2 25 Soma 48 48 34.992 16 mm2 80 50 EEEMBA O cabo da alimentação do quadro será 16 mm2. 2- QUADRAS DE BASQUETE AO TEMPO Para iluminação de quadras de basquete com fins recreativos e abertas (ao tempo), podemos utilizar 3 tipos diferentes de luminárias e lâmpadas, montadas em 4 postes de 10 m de altura. 1ª opção: 3 projetores NVF-478 Philips ou similar com lâmpadas halógenas HA-1.000 por poste 2ª opção: 3 projetores NVF-480 Philips ou similar com lâmpadas HPI/T 375 por poste 3ª opção: 3 projetores HLF-427 Philips ou similar com lâmpadas HPI/T 375 por poste Se a quadra se destina a fins competitivos, o número adequado de projetores será de 6 por poste. 3- QUADRAS DE TÊNIS AO TEMPO Pode-se utilizar 4 postes de 12 m de altura, usando lâmpadas halógenas HA-1.000, 3 projetores HLF-427 ou NVF-478 por poste, o que dá uma carga elétrica de 12 KW. Para fins competitivos, podemos usar os mesmos projetores, porém em número de 6 por poste, o que representa uma carga elétrica de 24 KW. 51 EEEMBA 4- GINÁSIO DE ESPORTES Para ginásios cobertos destinados à prática de futebol de salão, basquete ou vôlei, pode ser utilizada a disposição de luminárias, montadas de 10 a 12 m de altura e fixadas na estrutura de cobertura. As luminárias indicadas são de alumínio anodizado tipo HDK 462, com equipamento auxiliar incorporado, ou HDK 458, com equipamento auxiliar, colocada em outro local, ambas utilizando lâmpadas a vapor de mercúrio HLP-N de 400 W. Deve ser prevista uma tela de proteção para as lâmpadas. 5. PROJETOS DE INSTALAÇÕES PARA FORÇA MOTRIZ Os circuitos de distribuição para instalações de motores, aquecimento, solda elétrica ou equipamentos industriais diversos deverão ser separados dos circuitos de iluminação, podendo os circuitos alimentadores ser comuns. 1- INSTALAÇÕES DE MOTORES A potência mecânica no eixo de motores é expressa em hp (horse-power) ou cv (cavalo-vapor). A potência elétrica de entrada é igual aos hp ou cv do motor divididos pelo rendimento, que é da ordem de 80% para os motores médios e ainda maior para os grandes motores. Cálculo da corrente nominal do motor: 𝐼 = ℎ𝑝∗ × 746 𝑈 × cos 𝜑 × 𝜂 𝐼 = 𝑐𝑣∗∗ × 736 𝑈 × cos 𝜑 × 𝜂 52 EEEMBA Onde: U = volts entre fases cos = fator de potência = rendimento Se o motor for trifásico, aparece o fator 3 no denominador * PkW = PHP x 0,746 ** PkW = PCV x 0,736 CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES: A) Corrente contínua, que de acordo com o campo, podem ser: - Motor Shunt (paralelo) - Motor série B) Corrente alternada, que de acordo com a rotação, podem ser: - Síncronos – acompanham a velocidade síncrona - Assíncronos (de indução) – giram abaixo do sincronismo - Diassíncronos – giram ora abaixo, ora acima do sincronismo APLICAÇÃO DOS MOTORES: a) Contínua – são aplicados em locais em que a fonte de suprimento de energia elétrica é a corrente de corrente contínua (bondes, ônibus, trens, etc.), especialmente os motores-série pelas vantagens que oferece. b) Alternada – são os mais encontrados, por ser de corrente alternada a quase totalidade das fontes de suprimento (concessionárias). Para potências pequenas e médias e em aplicações em que não haja variação da velocidade, é quase exclusivo uso do motor assíncrono (de indução), por ser mais robusto, de fácil fabricação e menor custo (ventiladores, compressores, elevadores, bombas, etc.) – Motor em gaiola. Para grandes potências, usam-se mais freqüentemente os motores síncronos. Os motores Diassíncronos, também chamados de universais, funcionam com corrente contínua ou alternada. Sua melhor aplicação é nos aparelhos domésticos. IDENTIFICAÇÃO DOS MOTORES: Os motores elétricos possuem uma placa identificadora colocada pelo fabricante, a qual pelas normas, deve ser fixada em locais de fácil acesso. Dados: marca comercial e tipo, modelo, número, tensão nominal, número de fases, tipo de corrente (contínua ou alternada), freqüência, potência nominal, corrente nominal, rotação nominal, regime de trabalho, número de carcaça (frame), aquecimento permissível ou classe de isolação, letra-código, fator de serviço. 53 EEEMBA FATOR DE SERVIÇO (FS) É o fator pelo qual pode ser multiplicado a potência nominal, sem aquecimento prejudicial, porém com queda do fator de potência e do rendimento. O fator de serviço é aplicado a motores de uso não permanente. Deve ser considerado no dimensionamento dos condutores. Exemplo: Um motor de 15 cv (1 KW) com corrente nominal de 40 A, o fator de serviço 1,25 poderá sofrer a seguinte sobrecarga: 1,25 x 40 = 50 A ou 1,25 x 15 = 18,75 cv (13,98 KW). CDF = Centro de Distribuição de Força PA = Proteção do Alimentador PR = Proteção do Ramal S = Separadora PM = Proteção do motor CM = Controle do Motor M = Motor CS = Controle Secundário RP = Reostato de Partida CDF PA ALIMENTADOR M PR S PM CM CS RP M PR S PM CM CS RP RAMAIS 1 - Alimentação Linear Comum Este esquema é usado quando os motores são dispostos linearmente no terreno e suas potencias são próximas. M M M CDF RAMAL 2 - Alimentação Radial Individual Este esquema é usado quando as posições dos motores no terreno são muito afastadas ou quando as potências são muito diferentes. 54 EEEMBA CDF S S ALIMENTADOR PM PM 3- Alimentação linear com ramais curtos M M Usado quando os ramais podem ser curtos (menores que 8 metros). Sob certas condições, pode-se suprimir a proteção do ramal. CDF M M PA S S PM PM 4- Alimentação Linear sem Ramal de Motor Usado quando os motores ficam junto ao alimentador. Não há necessidade de proteção do ramal. 55 EEEMBA CIRCUITOS ALIMENTADORES 1- Dimensionamento pela Capacidade de Corrente O limite de condução de corrente dos circuitos alimentadores de motores elétricos, não deverá ser menor que 125% da corrente nominal do maior motor mais a soma das correntes nominais dos motores restantes servido pelo alimentador. 2- Dimensionamento pela Queda de Tensão Pela NBR-5410, a queda de tensão admissível para circuitos de força é de 5%. Sendo que 4% podem ser perdidas nos alimentadores e 1% nos ramais. a) Para circuitos monofásicos ou para corrente contínua b) Para circuitos trifásicos Onde: S = seção em mm2 I = corrente aparente u = queda de tensão absoluta ℓ = comprimento (m) = somatório 𝐼 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟 ≥ 1,25 𝐼𝑛 𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 + Σ 𝐼𝑛 (𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠) 𝑆 = 2𝜌 Σ 𝐼 ℓ 𝑢 𝑆 = √3 𝜌 Σ 𝐼 ℓ 𝑢 M M CDL Proteção Liquidificador Ventilador Ferro de passar Lâmpada 5 - Alimentação de Pequenos Motores no Circuito de Luz 56 EEEMBA PROTEÇÃO DOS CIRCUITOS ALIMENTADORES CONTRA CURTO-CIRCUITOS A capacidade nominal dos dispositivos de proteção dos circuitos alimentadores de motores,
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