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Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 1 Prof. Cléoton Queiroz Versão revisada 2.0 2016 Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 2 Sumário 1. Sistema elétrico de potência - sep 3 Geração 3 Transmissão 8 Distribuição 8 2. Conceitos básicos e formulas para desenvolvimento de projeto elétrico 8 8 Tensão elétrica 9 Corrente elétrica 9 Resistencia elétrica 9 Circuitos em serie, paralelos e circuitos mistos. 10 Potencia elétrica 10 3. Componentes das instalações elétricas 14 Quadro geral de distribuição (QGD) 14 Disjuntor Termomagnético (DTM) 14 Disjuntor Diferencial Residual (DR) 15 Disjuntor de Proteção contra Surto (DPS) 15 4. Tipos de fornecimentos de energia elétrica 16 5. Simbologia padronizada para instalações elétrica 17 6. Diagramas elétricos 23 7. Comando de iluminação e tomada 27 Desenvolvimento do projeto de instalações elétricas passo a passo 29 1. Aquisição da planta baixa 30 2. Escolha dos locais para instalação dos pontos de iluminação 30 3. Calculo da área de cada cômodo e potencia dos circuitos de iluminação 31 4. Escolha dos locais para instalação dos interruptores na planta baixa 31 5. Levantamento de carga para pontos de tomadas de uso geral (TUG) e independente (TUE) 31 6. Escolha do local para instalação do QGD 33 7. Dimensionamento dos condutores 34 8. Dimensionamento dos eletrodutos 39 9. Divisão dos circuitos para elaboração do projeto 41 10. Dimensionamento do dispositivo de proteção 41 11. Quadro de distribuição de cargas 42 12. Dimensionamento do alimentador 43 13. Dimensionamento extra: pontos de antena de TV, telefone e interfone 45 14. Diagrama unifilar 45 15. Diagrama bifilar 46 16. Projeto finalizado 47 Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 3 1. SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA Você já parou para pensar de que forma a eletricidade chega às tomadas de sua casa? Um Sistema Elétrico de Potência, SEP, pode ser definido como o conjunto de equipamentos e instalações para a geração e transmissão de grandes blocos de energia. Entre o local da geração de energia e o seu consumo. Dividido em 3 subsistemas: Geração, Transmissão, Distribuição. Normas A NBR 5410:2004 – Instalações Elétricas em Baixa Tensão, baseada na norma internacional IEC 60364, é a norma aplicada a todas as instalações cuja tensão nominal é menor ou igual a 1000VCA ou 1500VCC. GERAÇÃO Geração de energia nuclear Baseada na fissão de átomos de um determinado elemento químicos: urânio e ou plutônio; as usinas nucleares são cercadas de polêmica e protestos vindas de diversas correntes da sociedade, devido ao risco, sempre presente, deste tipo de energia escapar ao controle dos operadores e causar destruição e morte às áreas vizinhas. As tragédias Chernobyl, na Ucrânia (antiga União Soviética) e mais recentemente o ocorrido na usina de Fukushima, cidade japonesa ficaram registradas na historia. Vantagens Não libera gases “efeito estufa”; Exigência de pequena área para construção da usina; Grande disponibilidade do combustível; Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 4 Pequena quantidade de resíduos; Independência de fatores climáticos (ventos; chuvas) Desvantagens O lixo nuclear radioativo deve ser armazenado em locais seguros e isolados; Risco de acidentes nucleares; Problemas ambientais, devido ao aquecimento de ecossistemas aquáticos pela água de resfriamento dos reatores. Energia solar A energia solar é a energia eletromagnética cuja fonte é o sol. Ela pode ser transformada em energia térmica ou elétrica e aplicada em diversos usos. As duas principais formas de aproveitamento da energia solar são a geração de energia elétrica e o aquecimento solar de água. Para a produção de energia elétrica são usados dois sistemas: o heliotérmico, em que a irradiação é convertida primeiramente em energia térmica e posteriormente em elétrica; e o fotovoltaico, em que a irradiação solar é convertida diretamente em energia elétrica. Os coletores solares são equipamentos que captam a radiação solar e a convertem em calor, transferindo este calor para um fluido (ar, água, ou sal). Os coletores possuem uma superfície refletora, que direciona a radiação direta a um foco, onde está localizado um receptor. Uma vez tendo absorvido o calor, o fluido escoa pelo receptor que aquece a agua e a transforma em vapor, o vapor em alta pressão gira uma turbina conectada a um eixo do gerador convertendo energia mecânica em magnética e esta em elétrica. Outra forma de utilizar do sol é através de painel fotovoltaico que é constituído por células fotovoltaicas (ou células solares) são feitas a partir de materiais semicondutores (normalmente o silício). Quando a célula é exposta à luz, parte dos elétrons do material iluminado absorve fótons (partículas de energia presentes na luz solar). Os elétrons livres são transportados pelo semicondutor até serem puxados por um campo elétrico. Este campo elétrico é formado na área de junção dos materiais, por uma diferença de potencial elétrico existente entre esses materiais Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 5 semicondutores. Os elétrons livres são levados para fora da célula solar e ficam disponíveis para serem usados na forma de energia elétrica. Vantagens Energia renovável, inesgotável. Baixo impacto ambiental, Manutenção mínima. Ocupa pequena área; A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, Podem ser instalada próximo ao centro de consumo Desvantagens Baixa eficiência nas formas de armazenamento Baixo rendimento, 15% em media. Não pode ser produzida 24h por dia. Possui alto custo para implantação. Dependência climática. Um sistema de energia solar fotovoltaico é um sistema capaz de gerar energia elétrica através da radiação solar. Existem dois tipos básicos de sistemas fotovoltaicos: Sistemas Isolados (Off-grid) e Sistemas Conectados à Rede (Grid-tie). Os Sistemas Isolados são utilizados em locais remotos ou onde o custo de se conectar a rede elétrica é elevado. São utilizados em casas de campo, refúgios, iluminação, telecomunicações, bombeio de água, etc. Já os Sistemas Conectados à rede, substituem ou complementam a energia elétrica convencional disponível na rede elétrica. Enquanto um sistema isolado necessita de baterias e controladores de carga, sistemas conectados à rede funcionam somente com painéis e inversores, já que não precisam armazenar energia. Energia eólica Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 6 Grandes turbinas colocadas em lugares com muito vento. Essas turbinas têm a forma de um cata-vento ou um moinho que produz com o movimento da hélice um campo magnético na turbina. Esse movimento, através de um gerador, produz energia elétrica. Precisam agrupar-se em parques eólicos, concentrações de aero gerador, necessário para que a produçãode energia se torne rentável, mas podem ser usados isoladamente, para alimentar localidades remotas e distantes da rede de transmissão. Vantagens Energia renovável, inesgotável. Manutenção mínima. Ocupa área remota; Podem ser instaladas em fazendas juntamente com a criação de gado e agricultura; Não emite gases poluentes e não geram resíduos; Desvantagens Causa impacto ambiental e visual; Pode afetar o comportamento habitual de migração das aves. Dependência climática. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 7 Geração de energia hidroelétrica No Brasil, 80% da geração de energia elétrica é proveniente de fontes hídricas, 11% de termoelétricas e o restante por outros processos. A partir da usina, a energia é transformada em subestação, elevados níveis de tensão (69/88/138/240/440kV) e transportada em corrente alternada através de cabos elétricos, até as subestações rebaixadoras, delimitado a fase de transmissão. Vantagens Energia renovável, inesgotável. Manutenção mínima. Utilização do subproduto “agua” para o consumo e agricultura; Baixo custo de geração; “Não emite gases poluentes e não geram resíduos”; Barragens e rios são usados para navegação; Grande potencia de geração; Desvantagens Causa impacto ambiental; Pode afetar o deslocamento de animais de seus habitas naturais; Deslocamento de povos indígenas para outras localidades; Ocupa área muito grande. Elevado custo para a implantação; Termoelétricas e Biomassa A usina termoelétrica é uma instalação industrial que produz energia a partir do calor gerado pela queima de combustíveis fósseis (como carvão mineral, óleo, gás, entre outros). Essas usinas funcionam da seguinte maneira: a queima de substancias derivadas do petróleo ou biomassa aquece uma caldeira com água, essa água será transformada em vapor, cuja força irá movimentar as pás de uma turbina que por sua vez movimentará um gerador. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 8 TRANSMISSÃO Linha de Transmissão de Energia Elétrica Destinados a transportar a energia elétrica desde a fase de geração até a fase de distribuição, Abrangendo processos de elevação e rebaixamento de tensão elétrica, realizados em subestações próximas aos centros de consumo. Essa energia é transmitida em corrente alternada (60 Hz) em elevadas tensões (138 a 500 kV). Os elevados potenciais de transmissão se justificam para evitar as perdas por aquecimento e redução no custo de condutores e métodos de transmissão da energia, com o emprego de cabos com menor bitola ao longo das imensas extensões a serem transpostas, que ligam os geradores aos centros consumidores. DISTRIBUIÇÃO Distribuição de Energia Elétrica É o segmento do setor elétrico que compreende os potenciais após a transmissão, indo das subestações de distribuição entregando energia elétrica aos clientes. A distribuição de energia elétrica aos clientes é realizada nos potenciais: Médios clientes abastecidos por tensão de 11,9 kV / 13,8 kV / 23 kV; Clientes residenciais, comerciais e industriais até a potência de 75 kVA (o abastecimento de energia é realizado no potencial de 127, 220 e 380 Volts); Exercícios de revisão 01 - Anexo 2. CONCEITOS BÁSICOS E FORMULAS PARA DESENVOLVIMENTO DE PROJETO ELETRICO Tensão elétrica A tensão elétrica é uma diferença de potencial elétrico entre dois pontos ou (D.D.P). É a força necessária para movimentos os elétrons e criar assim uma corrente elétrica. Esta diferença de potencial pode representar uma fonte de energia (uma força eletromotriz) ou mesmo uma perda de energia ou armazenamento (queda de tensão). Unidade de medida Volt (V). Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 9 Corrente elétrica A corrente elétrica é um fluxo de elétrons que circula por um condutor quando entre suas extremidades houver uma diferença de potencial. Movimento 0rdenado de elétrons. Unidade de medida Amperes (A). Tensão continua x Tensão alternada A tensão e corrente contínua é aquela que durante um intervalo de tempo determinado, não varia de intensidade. As fontes mais comuns de tensão e corrente contínua são as baterias, pilhas, dínamos (gerador de C.C.) e os retificadores eletrônicos. A corrente contínua é muitas vezes abreviada por CC ou DC (do inglês, direct current). É definida tensão alternada como a que varia ao longo do tempo, a corrente que não só varia de sentido, mas também em sua intensidade ao longo do tempo. A corrente alternada, possui uma oscilação que se repete de maneira constante, em intervalos de tempo regulares. Esta variação é chamada de período. A este tipo de corrente damos o nome de corrente alternada, abreviada por CA ou AC. (do inglês, alternate current). Simbologia de corrente alternada E corrente continua Resistência Elétrica É a dificuldade com que a corrente elétrica atravessa um condutor. Unidade de medida Ohm (Ω). Qual chuveiro que gasta menos energia sendo da mesma potencia? Um chuveiro ligado em 220V ou um chuveiro ligado em 127V Resposta: os dois gastam a mesma quantidade de energia. O consumo esta relacionado com a potencia do chuveiro. Se as potencias forem iguais o consumo será igual. O medidor faz a medição em kWh/mês, ou seja, potencia consumida em horas durante 30 dias. A economia está na compra de cabos de diâmetro menor quando alimentados por uma tensão de 220V. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 10 Associação de resistência Na associação em serie a tensão é dividida entre as resistências e a corrente é mantida a mesma. “Divisor de tensão” Na associação em paralelo a corrente é dividida entre as resistências e a tensão é mantida a mesma. “Divisor de corrente”. Relações entre corrente, Tensão e resistência Condutor x Isolante Condutor é todo material que permite a mobilidade fácil dos elétrons, sendo os melhores condutores os metais. Ex: Ferro, alumínio, aço, zinco; Isolante é todo material que não permite mobilidade dos elétrons. Ex: madeira, vidro, borracha, plástico. Potência Elétrica É uma grandeza física que mede a energia que está sendo transformada na unidade de tempo, É o trabalho realizado por uma determinada máquina em uma unidade de tempo. Unidade de medida Watt (W). Outras unidades: HP = 746W que significa horsepower CV = 736W que significa cavalo vapor . Relações entre corrente, tensão e potencia. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 11 Triangulo de potencia Definições Potência Ativa (kW): É a que realmente produz trabalho útil; Energia Ativa (kWh): Uso da potência ativa num intervalo de tempo; Potência Reativa (kvar): Indutiva - É a usada para criar o campo eletromagnético das cargas indutivas como motores de indução; Capacitiva - É a usada para aumentar a tensão das cargas capacitivas como fontes chaveadas e reatores eletrônicos; Resistiva - É a usada em cargas resistivas como lâmpadas incandescentes; fp=1 Potência Aparente (kVA):Soma vetorial das potências ativa e reativa, ou seja, é a potência total absorvida pela instalação. Fator de Potência (fp): Razão entre Potência Ativa e Potência Aparente, não deve ser inferior a 0,92. Nos projetos de instalações elétricas residenciais, os cálculos efetuados são baseados na potência aparente e na potência ativa. Portanto, é importante conhecer a relação entre elas para se entender o que é fator de potência. Em projetos de instalações residenciais, aplicam-se os seguintes valores de fator de potência para saber quanto da potência aparente foi transformado em potência ativa: FP = 1,00 - para iluminação incandescente FP = 0,95 - para o circuito de distribuição FP = 0,80 - para pontos de tomada e circuitos independentes FP = 0,92 - fator de potencia mínimo para circuitos indutivos e capacitivos imposto pela CEMIG. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 12 Exemplo 1: - Potência aparente de pontos de tomada e circuitos independentes = 8.000 VA, Fator de potência utilizado = 0,80 Potência ativa de pontos de tomada e circuitos independentes 8.000 VA x 0,80 = 6.400 W Exemplo 2: Potência ativa do circuito de distribuição = 9.500 W Fator de potência utilizado = 0,95 Potência aparente do circuito de distribuição 9.500 W ÷ 0,95 = 10.000 VA Calculo de consumo kWh/mês Consumo kWh/mês = nº de equipamentos x potencia do equipamento (W) x horas/dia x dias/mês 1000 Exercícios 01 Calcule o consumo mensal de energia elétrica (KWh/mês) e valor da conta (R$) de uma residência que possui os seguintes eletrodomésticos: Dado (constante tarifação Cemig 0,775). QUANT. EQUIPAMENTO TEMPO DE USO POTENCIA CONSUMO Kwh/mês 6 Lâmpadas Led 6h por dia 7 W 1 TV LED 40“ 4h por dia 150 W 1 DVD 4h por dia 9 W 1 Micro System 2h por dia 30 W 1 Notebook 3h por dia 63 W 1 Refrigerador 240 L 10h por dia 120 W 1 Liquidificador 2 min por dia 600 W 1 Microondas 20L 12 min por dia 800 W 1 Climatizador 10h por dia 75 W 1 Motor bomba 1h por dia 2 CV CONSUMO TOTAL KWh/mês Exercícios 02 Em uma instalação elétrica o wattímetro indica um potencia de 8KW e o vármetro indica uma potencia de 6Kvar. Calcule o fp, o ângulo φ e a potencia aparente. Exercícios 03 Calcule o fator de potencia e a potencia aparente de uma instalação 3φ se: V= 220 volts I= 105 A P= 20 KW Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 13 Exercícios 04 Calcule a resistência equivalente, a corrente total e a potencia do circuito. Exercícios 05 Calcule a resistência equivalente, a corrente registrada no amperímetro e a potencia do circuito. Exercícios 06 (F.M. Itajubá-MG) Abaixo temos esquematizada uma associação de resistências. Qual é o valor da resistência equivalente entre os pontos A e B e a tensão sobre R4? Exercícios 07 Calcule as potencias ativa, aparente, reativa e triangulo de potencia de cada carga Considerar 03 tipos de cargas: Iluminação de 50 KVA, lâmpadas incandescentes, “FP = 1” Motor de indução de 180HP, 3Ø, FP=0,85 indutivo e rendimento 90% Motor Síncrono 95KW, 3Ø, FP=0,80 capacitivo e rendimento 95% Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 14 3. COMPONENTES DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Quadro Geral de Distribuição – QGD É um equipamento elétrico destinado a receber energia elétrica de uma ou mais fontes de alimentação e distribui-las a um ou mais circuitos. Destinado a abrigar um ou mais dispositivos de proteção e/ou manobra e a conexão de condutores elétricos interligados a eles, a fim de distribuir a energia elétrica aos diversos circuitos. Devem ser previstos espaços para ampliações futuras em quadros de distribuições. Tabela com quantidade de circuitos e espaços reservas: Disjuntores: Dispositivos de manobras e proteção, capazes de: estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito; Estabelecer, conduzir por tempo especificado e interromper correntes em condições anormais do circuito. Operam com disparadores que podem ser térmicos, eletromagnéticos e eletrônicos; Os térmicos atuam na ocorrência de sobrecarga moderada. Funcionam pela dilatação desigual de suas lâminas; Os magnéticos possuem uma bobina que atrai uma peça articulada quando a corrente atinge um determinado valor; Escolha do disjuntor: As seguintes informações devem ser fornecidas pelo fabricante: Tipo (modelo) do disjuntor; Características nominais - tensão nominal em Vca; - nível de isolamento; -curvas características (tempo x corrente) - corrente nominal; - frequência nominal; -capacidade de corrente em curto-circuito; - capacidade de interrupção em curto- circuito; - ciclo de operação. Dispositivo diferencial- Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 15 residual (DR) Equipamentos de seccionamento mecânico destinado à abertura dos contatos quando ocorre corrente de fuga a terra; Sua finalidade é proteger vidas humanas contra choques elétricos (corrente s ≤ 30 mA); Não protege o circuito contra sobre correntes ou curtos-circuitos; Necessita da conexão com o neutro. Locais que devem possuir o dispositivo DR: Circuitos de banheiros ou chuveiros; Circuitos de tomadas externas; Circuitos de utilização residencial (cozinha, copa...); Circuitos em edificações não residenciais com tomadas que sirva cozinha, copa, lavanderias, áreas de serviço, garagens e áreas internas molhadas. Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS) Protege equipamentos contra surtos energéticos, provocados por descargas atmosfera, direcionando o surto energético a terra. Deve ser instalado antes do DR. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 16 4. TIPO DE FORNECIMENTO A ND-5.1 define que são atendidos em baixa tensão (127V/220V) aqueles consumidores que apresentarem carga (potência total) instalada igual ou inferior a 75kW, ressalvados os casos indicados no Capítulo 1 - item 5.1 da Norma em questão. 4.1. Classificação das Unidades Consumidoras 4.1.1 Tipo A: Fornecimento de energia a 2 fios (Fase -Neutro) Abrange as unidades consumidoras urbanas ou rurais atendidas por redes de distribuição secundárias trifásicas (127V/220V) ou redes de distribuição secundárias bifásicas (127/254V), com carga instalada até 10kW e da qual não constem: a) motores monofásicos com potência nominal superior a 2 cv; 4.1.2 Tipo B: Fornecimento de energia a 3 fios (2 Condutores Fase -Neutro) Abrange as unidades consumidoras situadas em áreas urbanas ou rurais atendidas por redes de distribuição secundárias trifásicas (127/220V) ou redes de distribuição secundárias bifásicas (127/254V), que não se enquadram no fornecimento tipo A, com carga instalada até 15kW e da qual não constem: a) os aparelhos vetados ao fornecimento tipo A, se alimentados em 127V; b) motores monofásicos com potência nominal superior a 5 cv, alimentados em 220V; 4.1.3 Tipo C: Fornecimento de energia a 4 fios (3 Condutores Fase -Neutro) Abrange as unidadesconsumidoras urbanas ou rurais a serem atendidas por redes de distribuição secundárias trifásicas (127/220V), com carga instalada entre 15,1 kW a 75,0kW, que não se enquadram nos fornecimentos tipo A e B e da qual não constem: a) os aparelhos vetados aos fornecimentos tipo A, se alimentados em 127V; b) motores monofásicos com potência nominal superior a 5cv, alimentados em 220V; c) motores de indução trifásicos com potência nominal superior a 15cv. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 17 As indicações das normas NBR 5410:2004, ND-5.1 e ND-5.2 que se aplicam às instalações elétricas prediais estão descritas a seguir. Carga Instalada A carga instalada é determinada a partir do somatório das potências nominais dos aparelhos, dos equipamentos elétricos e das lâmpadas existentes nas instalações. O tipo de fornecimento define o número de fases que irão alimentar a instalação elétrica. Está relacionado com a carga instalada. A determinação do tipo de fornecimento, para o caso de Minas Gerais, deve ser feito de acordo com as normas da CEMIG, ND- 5.1 e ND- 5.2. Esta última esta associada à primeira e será utilizada posteriormente, para realização do projeto de edificações coletivas. Padrão de entrada É a instalação compreendendo o ramal de entrada, poste ou pontalete particular, caixas, dispositivo de proteção, aterramento e ferragens, de responsabilidade do consumidor, preparada de forma a permitir a ligação da unidade consumidora à rede da Cemig Ponto de Entrega É o ponto até o qual a Cemig se obriga a fornecer energia elétrica, com participação nos investimentos necessários, bem como, responsabilizando-se pela execução dos serviços de operação e de manutenção do sistema, não sendo necessariamente o ponto de medição. Portanto é o ponto de conexão do sistema elétrico da Cemig (ramal de ligação) com as instalações elétricas da unidade consumidora (ramal de entrada). Ramal de Entrada É o conjunto de condutores e acessórios instalados pelos consumidores entre o ponto de entrega e a proteção geral ou quadro de distribuição geral (QDG). Ramal de Ligação É o conjunto de condutores e acessórios instalados pela Cemig entre o ponto de derivação da rede secundária e o ponto de entrega. 5. SIMBOLOGIA PADRONIZADA PARA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS A norma NBR 5444:1989 regulamenta a simbologia padronizada. Ela divide a representação dos componentes nas seguintes categorias: A – dutos de distribuição; B – quadros de distribuição; C – interruptores; D – luminárias, refletores e lâmpadas; E – tomadas e F – motores e transformadores. Os símbolos dos diagramas multifilares são utilizados somente para representação de esquemas elementares para demonstração ou experiências em laboratório. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 18 Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 19 Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 20 Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 21 Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 22 Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 23 Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 24 6. DIAGRAMAS ELÉTRICOS PREDIAIS 6.1. Diagrama multifilar Este diagrama representa todo o sistema elétrico, em seus detalhes, com todos os condutores. Cada traço é um fio que será utilizado na ligação dos componentes. A larga aplicação deste tipo de representação em projetos da área de comandos elétricos e automação industrial não impedem seu uso para representar circuitos simples como os utilizados em instalações prediais. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 25 Sempre que for representado um símbolo, este estará instalado em uma caixa de passagem, quer seja no teto ou parede, e os condutores sempre estarão passando por dentro dos eletrodutos, os quais sempre terão origem de um Quadro de Distribuição (QD). Em um projeto, se a sua representação fosse feita na forma multifilar, cada condutor seria representado por um traço, saindo do QD e chegando ao seu destino. Como observamos na figura acima, seria impossível representar um projeto na forma multifilar, pois seriam tantos os traços, que dificultariam a sua interpretação. 6.2. Diagrama Unifilar O diagrama unifilar representa um sistema elétrico simplificado que identifica o número de condutores e representa seus trajetos por um único traço. Geralmente, representa a posição física dos componentes da instalação, porém não representa com clareza o funcionamento e sequência funcional dos circuitos. Na figura a seguir, temos um esquema de um circuito elétrico composto de interruptor simples, tomada, lâmpadas incandescentes, redes de eletrodutos e fiação, todos representados na forma unifilar. Nos projetos elétricos representados em planta baixa, utiliza-se o diagrama unifilar devido à facilidade de interpretação do posicionamento dos componentes e das ligações entre caixas de passagem através de eletrodutos. 6.3. Diagrama Funcional Apresenta todo o sistema elétrico e permite interpretar, com clareza e rapidez, o funcionamento ou sequência funcional dos circuitos. Não se preocupa com a posição física dos componentes da instalação, pois os caminhos das correntes são representados por meio de retas, sem cruzamento ou inclinação na vertical ou horizontal. Neste esquema, mostra-se o equipamento exatamente como ele é encontrado à venda no mercado, ou como ele é industrialmente fabricado. Nota: Os elementos de circuito contidos em um diagrama elétrico devem sempre ser representados em seu estado normal (desligado). Através das figuras a seguir é possível fazer um comparativo entre os tipos de Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 26 representação apresentados. Todos os esquemas representam o mesmo circuito: Lâmpada incandescente comandada por interruptor conjugado com tomada. Exemplos 7. COMANDOS DE ILUMINAÇÃO E TOMADAS 7.1. Comando Simples Um único interruptor acionando um ou mais pontos de luz. Deve-se observar a corrente máxima suportada pelo interruptor para o acionamento de mais de um ponto. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 27 7.2. Comando Simples Com Duas Lâmpadas Um interruptor acionando dois conjuntos de um ou mais pontos de luz. Deve-se observar a corrente máxima suportada pelos interruptores para acionamento de váriospontos. 7.3. Comando Three-Way (Paralelo) Comando que utiliza dois interruptores de modo a acionar um ponto ou conjunto de pontos de locais distintos. Usualmente utilizado em escadas, corredores de tamanho médio, salas compridas, etc. Deve-se atentar ao fato de que este tipo de comando é feito utilizando-se interruptores específicos. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 28 7.4. Comando Four-Way O comando four-way é utilizado de maneira similar ao three-way. Entretanto, é possível acionar um mesmo ponto ou um conjunto de pontos de luz a partir de n locais. A configuração para este circuito de comando utiliza 2 interruptores three-way e n interruptores four-way. 7.5. Comando De Tomadas Monofásicas De Uso Geral (Tug) E Especifico (Tues) Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 29 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS PASSO A PASSO Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 30 1. Aquisição da planta baixa – Prancha 01 Tamanho A1 2. Escolha dos locais para instalação dos pontos de iluminação Recomendações da norma NBR 5410 para o levantamento da carga de iluminação Condições para estabelecer a quantidade mínima de pontos de luz: Prever pelo menos um ponto de luz no teto, comandado por um interruptor de parede; Nas áreas externas, a determinação da quantidade de pontos de luz fica a critério do instalador; Arandelas no banheiro devem estar distantes, no mínimo, 60 cm do limite do box ou da banheira, para evitar o risco de acidentes com choques elétricos. Simbologia utilizada Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 31 Condições para estabelecer a potência mínima de iluminação A carga de iluminação é feita em função da área do cômodo da residência. Em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m 2 , deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA; Em cômodo ou dependências com área superior a 6 m 2 , deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA para os primeiros 6 m 2 , acrescida de 60 (VA) para cada aumento de 4 m 2 inteiros. NOTA: Os valores apurados correspondem à potência destinada à iluminação para efeito de dimensionamento dos circuitos, e não necessariamente à potência nominal das lâmpadas. O número de pontos de luz deve ser tal que haja uma distribuição uniforme em cada cômodo, devendo, para destaques específicos, pontos de luz complementares. 3. Calculo da área de cada cômodo e potencia dos circuitos de iluminação 4. Escolha dos locais para instalação dos interruptores na planta baixa 5. Recomendações da norma NBR 5410 para o levantamento da carga de pontos de tomada e circuitos independentes As tomadas são caracterizadas como: de uso geral, TUG’s ou de uso específico, TUE’s. Entende-se por tomada de uso específico aquelas utilizadas para alimentar equipamentos cuja corrente nominal é superior a 10A. Segundo a NBR 5410, “todo ponto de utilização previsto para alimentar, de modo exclusivo ou virtualmente dedicado, equipamento com corrente nominal superior a 10A deve constituir um circuito independente”. O projeto deve prever o número, a localização e o tipo das TUE’s em função do layout da instalação e das necessidades do usuário. Tais tomadas devem estar no máximo a 1,50m de distância do aparelho. 5.1 Condições para estabelecer a quantidade mínima de pontos de tomada: A previsão do número e da carga das demais tomadas, TUG’s, deverá ser determinada de acordo com o esquema a seguir: Nº Dependência Dimensões (C x L) Dimensões Área (m 2 ) 6m2 4m2 4m2 Potência de Iluminação (VA) 1 Cozinha 2,9 2,8 8,1 100 0 0 100 2 Área de serviço 1 2,8 2,8 100 0 0 100 3 Sala de jantar 4 2,8 11,2 100 60 0 160 4 Sala de estar 4,1 4 16,4 100 60 60 220 5 Dormitório 1 5 3 15 100 60 60 220 6 Dormitório 2 3 3,2 9,6 100 0 0 100 7 Dormitório 3 3 3,2 9,6 100 0 0 100 8 Circulação 4,4 1,1 4,8 100 0 0 100 9 Varanda 1 4 4,0 100 0 0 100 10 WC 1 4 1,4 5,6 100 0 0 100 11 WC 2 4 1,4 5,6 100 0 0 100 Total 92,8 1400 Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 32 5.2 A potência de cada ponto de TUG depende do cômodo no qual ela se encontra. Dessa forma, tal potência é função dos equipamentos que ele poderá vir a alimentar e não deve ser inferior aos seguintes valores: Em banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos, no mínimo 600VA por ponto de tomada, até três pontos, e 100VA por ponto para os excedentes, considerando-se cada um desses ambientes separadamente; Nos demais cômodos ou dependências, no mínimo 100VA por ponto de tomada. Em banheiros, essencialmente, é necessária a observação de distâncias seguras entre os pontos de tomada e “áreas molhadas” como boxes de chuveiro e banheiras. No Volume 0, somente é admitida uma tensão máxima de 12V, sendo que essa fonte deve ser instalada fora do Volume 0. Nenhum dispositivo de proteção, comando ou seccionamento pode ser instalado nos Volumes 0, 1, e 2. Desta forma, quaisquer tomadas, Local Área (m 2) Quantidade mínima Potência Observações mínima(VA) Recomendações da norma NBR 5410 para o levantamento da carga de pontos de tomadas e circuitos independentes Condições para estabelecer a quantidade mínima de pontos de tomada: Quando a área do cômodo ou da dependência for igual ou inferior a 2,25 m2, adminite-se que esse ponto seja posicionado externamente ao cômodo ou à dependência, no máximo a 80 cm da porta de acesso. Demais dependências Qualquer 1 ponto de de tomada para cada 5 m, ou perímetro, se a área da dependência for superior a 6 m2, devendo esses pontos ser espaçados tão uniformes quanto possível. 100 Varanda 100 Admite-se que o ponto de tomada seja instalado proximo ao seu ponto de ascesso quando não for possivel ser instalado no local. QualquerSalas e e dormitórios 1 para cada 5 m ou fração de perímetro, espaçadas tão uniformes quanto possivel 100 No caso de salas de estar é possivel que um ponto de tomada seja usado para alimentação de mais de um equipamento. Por isso é recomendavel equipá-las com a quantidade de tomadas necessárias 600 A uma distância de no mínimo60 cm da banheira ou do box. Se houver mais de uma tomada, a potencia minima será de 600 VA por tomada Qualquer Qualquer 1 1 para cada 3,5 m ou fração de perímetro 600 VA por ponto de tomada, até 3 pontos, e 100 VA por ponto adicional Acimade cada bancada deve haver no minimo dois pontos de tomadas de corrente, no memo ponto ou em pontos distintos Banheiros ( com banheira e/ou chuveiro) Cozinha, copa, copa cozinha, area de serviço, lavanderia e locais similares 1 junto ao lavatorioQualquer Quantidade Potência (VA) Quantidade Discriminação Potência (W) 1 cozinha 2,9 2,8 11,40 4 4 1900 1 microondas 1500 2 area de serviço 1 2,8 7,60 2 2 1200 1 3 Sala de jantar 4 2,8 13,60 3 3 300 4 sala de estar 4,1 4 16,20 4 4 400 5 dormitório 1 5 3 16,00 3 3 300 1 arcondic. 1400 6 dormitório 2 3 3,2 12,40 3 3 300 7 dormitório 3 3 3,2 12,40 3 3 300 8 circulação 4,4 1,1 11,00 3 3 300 9 varanda 1 4 10,00 1 1 100 10 wc 1 4 1,4 10,80 1 1 600 1 chuveiro 4500 11 wc 2 4 1,4 10,80 1 1 600 1 chuveiro 4500 Total 28 6300 5 11900 Nº do circuito Perímetro (m)(C x L) Dimensões TUG (Projeto) Quantidade Mínima TUE (Projeto) Dependência Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 33 excetuando-se a TUE do chuveiro, devem ser colocadas no Volume 3. O mesmo é válido para comandos de iluminação (interruptores). Os equipamentos de iluminação instalados nestes locais devem ser especialmente projetados para esse uso, de forma que, quando instalados não permitam que o excesso de umidade se acumule em condutores, porta-lâmpada (receptáculo) ou em outras partes elétricas. 5.3 Escolha dos locais para instalação das tomadas Segundo o item 9.5.3 da NBR 5410:2004, os circuitos de iluminação e tomadas devem ser distintos, salvos os casos em que a corrente do circuito comum a iluminação e tomadas seja inferior a 16A e que este não seja o único circuito de tomadas e/ou iluminação de toda a instalação. Desta forma, adota-se o critério de separação integral de circuitos de luz e força. Além disso, a separação destes circuitos promove uma melhoria no que diz respeito à “alimentação a outras partes da instalação quando do defeito de um circuito”. 5.4 Simbologia utilizada para tomadas É recomendada a previsão de circuitos independentes para cargas com mais de 10A (TUEs). É obrigatório que os pontos de tomada de cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos devem ser atendidos por circuitos exclusivamente destinados à alimentação de tomadas desses locais. A mínima potência dos circuitos deve ser de, aproximadamente, 1270VA (10A) e a potência máxima dos circuitos deve ser de cerca de 2540VA (20A). 6. Escolha do melhor local para instalação do QGD Observar as normas ABNT 5410 Quantidade mínima de circuito Local mais próximo das cargas elevadas 7. Dimensionamento dos condutores de cada circuito Em circuitos residenciais, os condutores fase e neutro devem possuir a mesma bitola. Em instalações residenciais e/ou prediais, os condutores mais utilizados são de cobre com isolamento em PVC (policloreto de vinila), EPR (borracha etileno- propileno) e XLPE (polietileno reticulado). O isolamento deve ser do tipo não propagador de chamas. 7.1 Tipos de condutores: A principal distinção entre fios e cabos está relacionada a flexibilidade dos condutores, uma vez que, a medida que a bitola do condutor aumenta, sua flexibilidade diminui. Neste aspecto, os fios são rigidos formado por um único fio sólido e os cabos são flexívei formado por encordoamento de diversos fios sólidos. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 34 O isolamento definirá a resposta à variações na corrente e consequentemente, na temperatura do condutor. Tipo de isolamento x Temperaturas do condutor 8. Critérios para dimensionamentos dos condutores Para o dimensionamento segundo o método exposto, é necessário determinar a area da seção transversal (bitola) do condutor de acordo com três critérios: Critério seção mínima do condutor Critério da Capacidade de Corrente e Critério de Queda de Tensão. IMPORTANTE: Os critérios deverão ser feitos separadamente. O condutor a ser adotado, deverá ser o de maior Seção (mm 2 ). 8.1.1 Critério seção mínima do condutor de fase Segundo a NBR 5410, a seção mínima dos condutores utilizados em circuitos eletricos devem ser: Circuitos de iluminação: 1,5mm 2 ; Circuitos de força – TUGs e TUEs: 2,5mm 2 . 8.1.2. Dimensionamento do neutro O condutor neutro não pode ser comum a mais de um circuito e, em um circuito monofásico, deve ter a mesma seção do condutor de fase, pode ser necessário um condutor neutro com seção superior à dos condutores fase conforme a tabela abaixo. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 35 8.1.3. Dimensionamento do condutor de proteção eletrica - PE (terra) O aterramento é a ligação elétrica intencional com a terra. Tal ligação tem por objetivo fornecer um caminho favorável e seguro ao percurso de correntes elétricas indesejáveis e inseguras. O esquema de aterramento mais utilizado em instalações é o TN-S. Neste esquema o condutor neutro e o condutor de proteção são distintos ao longo de toda instalação, sendo interconectados apenas no quadro de proteção geral. 8.2 Capacidade de Corrente Ao circular uma corrente elétrica em um condutor, ele aquece e o calor gerado é transferido para o ambiente em redor, dissipando-se. Se o condutor está instalado ao ar livre a dissipação é maior. Caso o condutor esteja instalado em um eletroduto embutido na parede, a dissipação do calor é menor. Quando existem vários condutores no mesmo eletroduto embutido, as quantidades de calor, geradas em cada um deles se somam aumentando ainda mais a temperatura dentro desse eletroduto. Inicialmente, calcula-se a corrente nominal em cada circuito e, em seguida, aplicar os fatores de correção FCT (Fator de Correção de Temperatura) e FCNC (Fator de Correção para Número de Circuitos). A corrente de cada circuito (Icirc) é definida por: Icirc = corrente do circuito FP = fator de potência do circuito. Pcirc = potencia ativa do circuito (W) Vcirc= tensao do circuito (V) Scirc= potencia aparente do circuito (VA) Aplicando os fatores de correção, a corrente do circuito corrigida (Ic) sera dada por: Ic = corrente do circuito corrigida FCT = fator de correção por temperatura FCNC = fator de correção para numero de circuitos no mesmo eletroduto. É importante considerar tal correção na medida em que ambos interferem na troca de calor entre condutores e ambiente. Os fatores de correção por temperatura e de correção por numero de circuitos no mesmo eletroduto são definidos de acordo com as tabelas a seguir. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 36 Tabelas: FCT e FCNC Finalmente, utilizando a tabela que relaciona as bitolas dos condutores e suas respectivas capacidades de condução de corrente, determina-se o condutor que atende à corrente de projeto definida: Tabela: capacidade de corrente em (A) para condutores de cobre a 70ºC Nota: 2 condutores carregados = monofásico ou bifásico 3 condutores carregados = trifásico B1 = método de instalação por condutor isolado ou cabo unipolar em eletroduto embutido em alvenaria B2 = método de instalação por cabo multipolar em eletroduto embutido em alvenaria Tabela-36 versão completa NBR 5410-2004 pagina 101. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 37 Exemplo: Circuito de chuveiro monofásico com potência de 4500W. Considere T = 30ºC e que o número de circuitos agrupados seja 3 (no pior trecho do eletroduto onde passa o circuito do chuveiro) método de instalação: B1. Dados: Chuveiro -> Carga resistiva S = P = 4500W V = 127VLogo, o condutor a ser escolhido é aquele de seção # 4,0 mm 2 8.3. Queda de Tensão Os aparelhos consumidores de energia elétrica são projetados para trabalharem em determinado valor de tensão com reduzida tolerância. À medida que a distância entre o medidor de energia e a potência da carga aumenta a queda de tensão ao longo do condutor também aumenta. Em baixa tensão, em nenhum caso a queda de tensão nos circuitos terminais deve ser superior a 4% (NBR 5410). A queda de tensão percentual em um circuito pode ser expressa por: Nota: R= a resistência do condutor I = a corrente do circuito V= a tensão nominal de fase da instalação (127V ou 220V). ρ= (RÔ) Resistividade especifica do material (0,0172 para o cobre) (0,0278 para o aluminio) A = área da seção transversal do condutor em mm 2 L = Comprimento do condutor em metros S(mm2) = área da seção transversal do condutor em mm 2 Calcular a área da seção transversal do condutor para circuito monofásico e bifásico. Exemplo: Calcular a area da seção transversal atraves do metodo por queda de tensao para o circuito de ar condicionado. Dados: queda de tensão admissível 2%, tensão 127V, FP = 0,92, Potencia 1200W, distância 40m. De acordo com a área da seção transversal, o condutor comercial deverá ser no minimo de #6,0 mm2. R = 𝜌∗2∗𝐿 𝐴 Δv = R ∗ 𝐼 ∗ 𝐶𝑂𝑆𝜑 Δv % =100 Δv 𝑉 Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 38 O cálculo da queda de tensão através de fórmulas com os dados do circuito elétrico pode ser relativamente trabalhoso. Com o objetivo de facilitar os cálculos de queda de tensão, foram elaboradas tabelas, que são utilizadas pelo Momento Elétrico (ME) 8.3.1 - Momento Elétrico (ME) O Momento Elétrico (ME) é igual ao produto da corrente (A) que passa pelo condutor pela distância total em metros (m) desse circuito: ME = I x L (A.m) Estão apresentadas a seguir, Tabelas práticas do produto Ampère x Metro (A.m) para quedas de tensão com diferentes valores percentuais (1%, 2% e 4%) e de tensões aplicadas, para condutores de cobre com isolamento em PVC/70ºC. A Tabela 3.6 apresenta o Momento Elétrico (A.m) utilizando os condutores em Eletroduto de Material Não Magnético Momento Elétrico (A.M) – Eletroduto de Material não magnético Condutor (mm2) 127 V monofásico 220 V monofásico 220 V trifásico 1% 2% 4% 1% 2% 4% 1% 2% 4% 1,5 55 110 221 96 192 383 111 222 443 2,5 91 182 363 157 314 628 179 358 715 4 141 282 564 244 488 977 282 564 1127 6 218 436 871 357 714 1427 412 824 1648 10 332 664 1327 574 1148 2297 666 1332 2664 16 498 996 1992 863 1726 3451 995 1990 3981 25 726 1452 2903 1257 2514 5028 1457 2914 5828 35 941 1882 3763 1630 3260 6519 1880 3760 7521 50 1176 2352 4704 2037 4074 8148 2340 4680 9361 70 1494 2988 5976 2588 5176 10353 3014 6028 12055 95 1841 3682 7363 3188 6376 12753 3667 7334 14667 Determinar a bitola dos condutores em eletrodutos de material não magnetico a serem ligados a uma carga trifásica situada a 50 metros de distância e cuja corrente é de 25 A, a tensão do circuito é 220V e a queda de tensão não pode ultrapassar a 4%; ME = I x L ME = 25 x 50 ME = 1.250 A.m Consultando a Tabela 3.6 tem-se: Fio de 4 mm2 - Momento elétrico = 1.127 A.m Fio de 6 mm2 - Momento elétrico = 1.648 A.m O valor calculado de 1.250 A.m está situado entre estes dois valores. Neste caso deve-se escolher o condutor de maior seção, ou seja, o fio de 6 mm 2 . Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 39 Tabela 3.7 apresenta o Momento Elétrico (A.m) utilizando os condutores em Eletroduto de Material Magnético Momento Elétrico (A.m) – Eletroduto de Material Magnético Condutor (mm2) 127 V Monofásico 220 V Monofásico 220 V Trifásico 1% 2% 4% 1% 2% 4% 1% 2% 4% 1,5 55 110 221 96 192 383 110 220 440 2,5 91 182 363 157 314 628 183 366 733 4 146 292 584 253 506 1012 293 586 1173 6 219 438 876 379 758 1517 431 862 1725 10 363 726 1451 395 790 1581 733 1466 2933 16 552 1104 2208 957 1914 3867 1128 2256 4513 25 847 1694 3386 1467 2934 5867 1732 3464 6929 35 1146 2292 4586 2000 4000 8000 2316 4632 9263 50 1530 3060 6121 2651 5302 10603 3056 6112 12223 70 2082 4164 8328 3607 7214 14427 4151 8302 16604 95 2702 5404 10809 4681 9362 18724 5366 10732 21464 8. Dimensionamento dos eletrodutos O dimensionamento dos eletrodutos diz está relacionado à determinação do diâmetro nominal dos mesmos. O diâmetro dos eletrodutos deve ser tal que os condutores possam ser facilmente instalados ou retirados. Dessa forma, segundo o item 6.2.11.1.6 da NBR 5410, a taxa de ocupação do eletroduto, dada pelo quociente entre a soma das áreas das seções transversais dos condutores previstos, calculadas com base no diâmetro externo, e a área útil da seção transversal do eletroduto, não deve ser superior a: 53% no caso de um condutor; 31% no caso de dois condutores; 40% no caso de três ou mais condutores; Via de regra, levando em conta que a maioria dos trechos contém mais de dois condutores, utiliza-se como área de ocupação máxima uma taxa de 40% do interior do eletroduto. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 40 Considerando a recomendação, existe uma tabela que fornece diretamente o tamanho do eletroduto. Exemplo: Dimensione o seguinte trecho de eletroduto. Os circuitos 1 e 2 tem condutores de 1,5mm2, os condutores do circuito 3 e o aterramento tem bitola de 6,0mm2. Portanto, conclui-se que o eletroduto deverá ser de φ25mm. A figura abaixo representa o diagrama unifilar do circuito com o eletroduto, já considerando o seu diâmetro. Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 41 9. Divisão dos circuitos para elaboração do projeto elétrico Pode-se considerar circuito elétrico como o conjunto de componentes, condutores e cabos, ligados ao mesmo equipamento de proteção (disjuntor). Então, cada circuito será composto pôr todos os condutores, eletrodutos, tomadas, luminárias ligados a um mesmo disjuntor. Tem- se dois tipos básicos de circuito: Circuito de Distribuição – liga o quadro do medidor ao quadro de distribuição. Circuito Terminal – é aquele que parte do quadro de distribuição e alimenta diretamente lâmpadas, tomadas de uso geral (TUG) e tomadas de uso específico (TUE) Segundo a NBR 5410/04, deve-se: Prever circuitos de iluminação separados dos circuitos de TUGs, procurando limitar a corrente total do circuito a 10A. Prever circuitos independentes, exclusivos para cada equipamento que possua corrente nominal superior a 10A. Limitar a potência total para 1.270VA em instalações 127V e 2.200 VA em 220V. Isso pressupõe que, para uma instalação predial residencial , tem-se, no mínimo, três circuitos terminais: um para iluminação, um para uso geral e um para uso específico(chuveiro). No entanto, um bom projeto de circuitos terminais devera ser dividido em: circuitos de iluminação Área Social: salas, dormitórios, banheiros, circulação, varanda e hall. Área de Serviço: copa, cozinha, área de serviço e área externa. circuitos de tomadas de uso geral (TUGs) Área Social: sala, dormitórios, banheiro, circulação, varanda e hall. Área de Serviço: Copa, Cozinha e Área de serviço. circuitos de tomadas de uso especifico (TUEs) Com relação aos circuitos de tomada de uso específico, deve-se ter um circuito independente para cada carga que possua uma corrente nominal superior a 10A como Chuveiros, micro-ondas, etc, portanto um disjuntor para cada tomada que alimentará o equipamento específico. Nas instalações alimentadas com duas ou três fases, as cargas devem ser distribuídas entre as fases de modo que se obtenha o maior equilíbrio possível. 10. Dimensionamento do dispositivo de proteção É muito simples dimensionar o correto disjuntor que irá proteger um circuito. Segundo a NBR 5410/04, basta respeitar a equação: Ic ≤ In ≤ Iz , onde Ic é acorrente corrigida do circuito, In é a corrente nominal do disjuntor e Iz é a capacidade de condução de corrente do condutor. Isso significa que a corrente do disjuntor tem que ser maior ou igual à corrente corrigida e ao mesmo tempo, ser menor ou igual à capacidade de condução de corrente do condutor. Disjuntores comerciais e suas capacidades de correntes Modelo NEMA 10A, 15A, 20A, 25A, 30A, 35A, 40A e 50A. Modelo DIN 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A e 63A Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 42 11. Quadro de distribuição de cargas C ir c u i t o C o r r i g i d a I z I n Ic ir c = P / V x fp I c = I c i r c / F C T x F C N C c o n d u t o r ( A ) D i s j u n t o r ( A ) C o z i n h a 1 0 0 A r e a d e s e r v . 1 0 0 S a l a j a n t a r 1 6 0 S a l a e s t a r 2 2 0 D o r m it o r i o 1 2 2 0 D o r m it o r i o 2 1 0 0 D o r m it o r i o 3 1 0 0 W C 1 1 0 0 W C 2 1 0 0 c i r c u l a ç ã o 1 0 0 V a r a n d a 1 0 0 S a l a j a n t a r 3 0 0 S a l a d e e s t a r 4 0 0 W C 1 6 0 0 W C 2 6 0 0 V a r a n d a 1 0 0 c i r c u l a ç ã o 3 0 0 D o r m it o r i o 1 3 0 0 D o r m it o r i o 2 3 0 0 D o r m it o r i o 3 3 0 0 C o z i n h a 1 9 0 0 A r e a d e s e r v . 1 2 0 0 6 T U E C h u v e i r o W C 1 4 5 0 0 4 5 0 0 4 5 0 0 2 2 0 2 2 0 , 5 2 5 , 6 4 , 0 D I N 2 3 2 , 0 3 2 2 2 5 0 2 2 5 0 7 T U E C h u v e i r o W C 2 4 5 0 0 4 5 0 0 4 5 0 0 2 2 0 2 2 0 , 5 2 5 , 6 4 , 0 D I N 2 3 2 , 0 3 2 2 2 5 0 2 2 5 0 8 T U E m ic r o o n d a s . C o z 1 6 3 0 1 6 3 0 1 5 0 0 1 2 7 1 1 2 , 8 1 2 , 8 2 , 5 D I N 1 2 4 , 0 1 6 1 5 0 0 9 T U E A r c o n d . D o r m . 1 1 5 2 2 1 5 2 2 1 4 0 0 2 2 0 1 6 , 9 6 , 9 2 , 5 D I N 2 2 4 , 0 1 6 6 4 4 6 4 4 T O T A L 1 9 8 5 2 1 8 3 4 0 5 5 7 4 6 1 0 0 6 5 5 4 2 4 , 0 2 0 9 6 0 4 1 2 0 0 9 6 0 1 2 7 9 , 4 2 0 0 I l u m in a ç ã o s o c i a l 2 I l u m in a ç ã o d e s e r v i ç o 1 1 7 , 5 2 4 , 0 T U G s 1 1 , 8 2 2 , 5 D I N 1 9 , 7 2 , 5 1 P o t e n c i a T o t a l ( W ) 1 2 0 0 1 6 0 0 2 0 N º d e p o l o s 1 6 1 6 1 7 , 5 Q U A D R O D E D I S T R I B U I Ç Ã O D E C A R G A S 1 6 0 0 1 2 0 0 2 0 0 T i p o 4 1 , 0 E q u i l i b r i o d a s c a r g a s ( W ) A B C 2 4 8 0 3 2 P r o t e ç ã o 6 , 0 D I N 11 1 1 D I N 1 , 5 D I N 1 , 5 22 2 2 2 0 0 1 1 , 8 2 4 8 0 2 0 0 0 2 , 0 D I N 1 2 0 0 N º d e c i r c u i t o s a g r u p a d o s ( F C N C ) S e ç ã o d o s c o n d u t o r e s ( m m 2 ) N º T i p o T o t a l ( V A ) P o t e n c i a ( V A ) C o r r e n t e ( A ) D e p e n d e n c i a 5 T e n s ã o ( V ) 1 2 7 1 2 7 1 2 7 1 2 7 T U G s 3 C ir c u i t o 3 1 0 0 9 , 4 1 , 6 1 5 , 7 2 4 , 4 3 0 , 5 T U G s Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 43 12. Dimensionamento do Alimentador Determinação da demanda a) Características da edificação Nº de pavimentos/aptos : 6/24 Nº aptos/pavimento : 4 Área útil/apto : 90m² b) Carga instalada do condomínio Quantidade Descrição Potência Unitária (W) Total(kW) 50 lâmpada incandescente 60 3000 8 lâmpada incandescente 100 800 15 tomada simples 100 1500 1 chuveiro elétrico 4400 4400 1 Motor trifásico 1 CV/220V (B. d’água) 1130 1130 2 Motor trifásico 6CV/220V (elevador) 5450 10900 Total geral da carga instalada 21,73 c) Carga instalada por apartamento Quantidade Descrição Potência Unitária (W) Total(kW) 15 lâmpada incandescente 60 0,9 20 tomada simples 100 2 2 chuveiro elétrico 4400 8,8 2 tomada de força 600 1,2 Total geral da carga instalada 12,9 d) Tipo de fornecimento das unidades consumidoras d.1 Condomínio : Como a carga instalada é superior a 15kW, a alimentação será trifásica (TABELA - 22) e dimensionada pela demanda em kVA (TABELA -23) Condomínio: Demanda de iluminação etomadas Quantidade Descrição Potência Unitária (W) Total(kW) 50 lâmpada incandescente 60 3,0 8 lâmpada incandescente 100 0,8 15 tomada simples 100 1,5 Total geral da carga instalada 5,3 Carga = (Ilum / fp) + (TGUs / fp) (fator de potencia - TABELA 24) Carga = 3,00 + 0,80 + 1,50/0,92 = 5,43 kVA Demanda = 5,43 x 0,64 = 3,48kVA (fator de demanda = 0,64 -TABELA 20) Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 44 Condomínio: Demanda do chuveiro elétrico Quantidade Descrição Potência Unitária (W) Total(kW) 1 chuveiro elétrico 4400 4,4 Total geral da carga instalada 4,4 Carga = 4,40 = 4,40KVA (fator de potencia - TABELA 24) Demanda = 4,40 x 1 = 4,40kVA (fator de demanda =1 -TABELA 14) Condomínio: Demanda de motores Quantidade Descrição Potência Unitária (W) Total(kW) 1 Motor trifásico 1 CV/220V (B. d’água) 1130 1,13 2 Motor trifásico 6CV/220V (elevador) 5450 10,9 Total geral da carga instalada 12,03 Demanda = (Quant de motores (A) x Demanda do nº total de motores (A)) (TABELA - 16) + (Quant de motores (B) x Demanda do nº total de motores (B)) (TABELA - 16) Demanda = 1 x 0,97 + 2 x 4,54kVA = 10,05 kVA Demanda total do condomínio DC = 3,48 + 4,4 + 10,05kVA = 17,93kVA Portanto, o condomínio pertence: (Tabela 4). Faixa: C2 Tipo de fornecimento: Trifásio Proteção do condomínio: disjuntor tripolar de 60A d.2 Apartamentos : Como a carga instalada está entre 10,1KW e 15kW, a alimentação será bifásica (TABELA - 22), dimensionada pela carga instalada conforme a (Tabela 23). Carga instalada: 12,9KW Portanto, o condomínio pertence: (Tabela 4). Faixa: B2 Tipo de fornecimento: Bifásico Proteção dos apartamentos: disjuntor bipolar de 60A Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 45 e) Cálculo da demanda total (DT) Para dimensionar a entrada de serviço DT = ( 1,4 . f . a ) + DC Demanda dos aptos ( 1,4 x f x a ) 20 apartamentos f = 19,86 (TABELA - 10) Area de cada apartamento 90m² a = 1,96 (TABELA - 11) Demanda dos aptos = 1,4 x 19,86 x 1,96kVA = 54,50kVA Demanda Total D = 54,50 + 17,93 = 72,43kVA Portanto a entrada de serviço deve ser dimensionada pela faixa de 66,1 a 75,0kVA (item 7 da Tabela 1A) Proteção Geral: disjuntor tripolar 200A 13. Dimensionamento extra Pontos de TV, telefone e interfone 14. Diagrama unifilar Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 46 15. Diagrama bifilar 16. Projeto finalizado Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 47 Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 48 19. Realizar memorial descritivo Folha A4 Descrever o proposito do projeto Anotação dos cálculos 20. Incluir informações extras no projeto – Prancha 02 Tamanho A2 Detalhes de aterramento Detalhes do quadro de medição QM Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 49 Croqui da edificação Diagrama unifilar Apostila elaborada por Cléoton Queiroz - Engenheiro Eletricista 50 REFERENCIAL BIBLIOGRAFICO Apostila de Elementos de Instalações Elétricas Prediais. SENAI – Rio de Janeiro. 2003 Apostila Instalações Elétricas 1 – UFRJ Apostila Instalações Elétricas Residenciais - ELEKTRO/PIRELLI Apostila de Instalações Elétricas Prediais. SENAI – Centro de Formação Profissional Afonso Greco. CARVALHO JÚNIOR, Roberto de. Instalações Elétricas e o Projeto de Arquitetura. 4. Ed. São Paulo: Blucher, 2013. CAVALIN, Geraldo e CERVELIN, Severino. Instalações Elétricas Prediais: Conforme Norma NBR 5410:2004. 14. Ed. São Paulo: Érica, 2006. CREDER, Hélio. Instalações Elétricas. 15. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Guia Prático para Instalações Residenciais e Prediais – SCHNEIDER ELECTRIC Manual do Aterramento Elétrico - ELEKTRO/PIRELLI NBR 5410:2004 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão NBR 5444:1989 – Símbolos Gráficos para Instalações Elétricas Prediais ND-5.1 – Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária – Rede de Distribuição Aérea – Edificações Individuais ND-5.2 – Fornecimento de Energia Elétrica Em Tensão Secundária – Rede de Distribuição Aérea – Edificações Coletivas
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