Instalações Prediais Elétricas

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Passos para se calcular as diferentes potências totais de um circuito:
Ache a potência ativa e reativa para cada carga;
A potência ativa total é a soma das potências ativas em cada carga;
A potência reativa total é a soma/subtração das potências reativas indutivas e capacitivas das cargas.
St2 = Pt2 + Qt2
FPt = Pt / St
Dois pontos importantes:
A “S” não pode ser calculada pela “soma das S” nas cargas do circuito.
Para o cálculo das potências e distribuição das cargas no circuito (sério e/ou paralelo) não faz diferença.
Potência ativa no circuito:
Pt = 100 + 200 + 300 => Pt = 600 W
Potência reativa no circuito:
Qt = 700(L) – 1500(C) => Qt = -800W
Potência aparente no circuito:
St2 = Pt2 + Qt2 => St = 1000 VA
FP do circuito:
FP = Pt / St => FP = 0,6
Corrente I: 
S = VxI => I = S / V = 1000 / 100 => I = 10 A
Módulo de I:
acos(0,6) = 53,13
I = 10 ∠ 53,13 A
NBR-5410 - Instalações elétricas de baixa tensão;
NBR-5444 - Símbolos gráficos para instalações elétricas prediais (CANCELADA em 2014 – mas ainda muito usada);
IEC 60617: Graphical symbols for diagrams (Passou a ser usada com o cancelamento da NBR-5444);
Concessionárias locais:
CEMIG - Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária – Rede de Distribuição Aérea – Edificações Individuais.
Na aplicação desta Norma é necessário consultar:
NBR 5626 - Instalações prediais de água – Procedimento;
NBR 5984 - Norma geral de desenho técnico – Procedimento.
Condições gerais:
3.1 A planta de instalações deve ser executada sobre um desenho em vegetal transparente, levando em consideração as recomendações da NBR 5984. Esse desenho deve conter os detalhes de arquitetura e estrutura para compatibilização com o projeto elétrico.
Esta Norma se baseia na conceituação simbológica de quatro elementos geométricos básicos: o traço, o círculo, o triângulo equilátero e o quadrado.
NBR 5444 – Simbologia.
4.1.1 Traço - O seguimento de reta representa o eletroduto. Os diâmetros normalizados são segundo a NBR 5626, convertidos em milímetros, usando-se a Tabela 1 a seguir:
4.1.2 Círculo - Representa três funções básicas: o ponto de luz, o interruptor e a indicação de qualquer dispositivo embutido no teto. O ponto de luz deve ter um diâmetro maior que o do interruptor para diferenciá-los. Um elemento qualquer circundado indica que este se localiza no teto. O ponto de luz na parede (arandela) também é representado pelo círculo.
4.1.3 Triangulo equilátero - Representam tomadas em geral. Variações acrescentadas a ela indicam mudança de significado e função (tomadas de luz e telefone, por exemplo), bem como modificações em seus níveis (baixa, média e alta) na instalação.
4.1.4 Quadrado - Representa qualquer tipo de elemento no piso ou conversor de energia (motor elétrico). De forma semelhante ao círculo, envolvendo a figura, significa que o dispositivo localiza-se no piso.
Dutos e Distribuição – Simbologia
Quadro de Distribuição – Simbologia
Tomadas e Interruptores – Simbologia
Luminárias – Simbologia
Principais componentes
Condutores, circuitos elétricos e pontos de instalação.
Pontos de Instalação
Tomadas simples e duplas.
Tomadas com terra.
Interruptores de uma, duas e três seções.
Interruptores paralelos (three-way ou four-way).
Norma IEC 60617 – Simbologia
Princípios e Critérios
Durante a execução do planejamento e projeto de instalações elétricas prediais, o projetista deve estar atento a pelo menos três critérios: Acessibilidade, Flexibilidade e Reserva de Carga, Confiabilidade.
Fator de Potência
Sendo a potência ativa uma parcela da potência aparente, pode-se dizer que ela representa uma porcentagem da potência aparente que é transformada em potência mecânica, térmica ou luminosa. A esta porcentagem dá-se o nome de fator de potência. Nos projetos elétricos residenciais, desejando-se saber o quanto da potência aparente foi transformada em potência ativa, aplica-se os seguintes valores de fator de potência:
1,0 para iluminação;
0,8 para tomadas de uso geral. 
Previsão de Cargas
O objetivo da previsão de cargas é determinar todos os pontos de utilização de energia elétrica (pontos de consumo ou cargas) que farão parte da instalação.
A Norma NBR 5410:2004 estabelece três principais categorias para definição das cargas:
Iluminação (lâmpadas incandescentes, fluorescentes);
Tomadas de uso geral (televisores, eletrodomésticos, etc.);
Tomadas de uso específicos (chuveiro, ar-condicionado).
Levantamento da Potência Total
A partir da potência ativa total prevista para a instalação é possível determinar o tipo de fornecimento, a tensão de alimentação e o padrão de entrada.
No cálculo da potência total, é necessário considerar:
Em uma instalação elétrica predial é necessário computar a previsão de diversas cargas especiais como, por exemplo, motores para elevadores, bombas para drenagem de águas pluviais e esgoto, bombas para combate a incêndio e outras cargas de condomínio.
Nos projetos elétricos residenciais, tipicamente considera-se o fator de potência 1,0 para as cargas de iluminação e 0,8 para as cargas de tomadas de uso geral (isto irá depender do projeto).
A previsão de cargas de uma determinada instalação pode ser resumida pelo preenchimento de um quadro conhecido como Quadro de Previsão de Cargas.
Previsão de Cargas – Iluminação
Recomendações da NBR 5410:2004 para o levantamento da carga de iluminação:
Condições para se estabelecer a quantidade mínima de pontos de luz.
Condição para se estabelecer a potência mínima de iluminação.
A NBR 5410/04 não estabelece critérios para iluminação de áreas externas em residências, ficando a decisão por conta do projetista e do cliente.
Os valores apurados correspondem à potência destinada à iluminação para efeito de dimensionamento dos circuitos, não é necessariamente à potência nominal das lâmpadas.
Nas acomodações de hotéis, motéis e similares pode-se substituir o ponto de luz fixo no teto por tomada de corrente, com potência mínima de 100 VA, comandada 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 de pequenas dimensões e onde a colocação do ponto no teto seja de difícil execução ou não conveniente.
O objetivo da previsão de cargas é determinar todos os pontos de utilização de energia elétrica (pontos de consumo ou cargas) que farão parte da instalação.
Previsão de Carga – Tomada – TUG e TUE
TUG - Não se destinam à ligação de equipamentos específicos e nelas são sempre ligados aparelhos móveis ou portáteis.
Recomendações da NBR 5410:2004 para o levantamento da quantidade de tomadas:
Previsão de cargas:
TUE: Tomada de Uso Específico.
Estabelecida de acordo com o número de aparelhos de utilização que sabidamente vão estar fixos em uma dada posição do ambiente. 
Nota: Ligação de aquecedores elétricos de água deve ser direta, sem uso de tomadas.
Previsão de cargas: atribuir a potência nominal do equipamento a ser alimentado.
Destinada aos equipamentos que precisam de mais de 10 A;
Para o nosso exemplo vamos considerar:
Cozinha: 1 geladeira, 1 forno de micro-ondas, 1 torneira elétrica;
Copa: 1 máquina de lavar roupa;
Banheiro: chuveiro elétrico;
No estado de MG, checar a norma da CEMIG para verificar a potência média de consumo desses equipamentos.
De acordo com a norma da CEMIG:
Geladeira comum – 250 W;
Forno de micro-ondas - 750 W;
Torneira elétrica – 2.000 W;
Maquina de lavar roupa – 1.500W;
Chuveiro elétrico 127v – 4.400 W.
Levantamento da Potência Total
Soma das potências ativas:
A potencia total é conhecida como carga instalada.
Iluminação + TUG + TUE
Tipo de Fornecimento
Na norma da CEMIG encontramos as seguintes tabelas:
Com relação ao Fator de Potência podemos afirmar:
a) É um valor percentual que informa quanto da potência elétrica foi realmentetransformada em trabalho.
b) É um valor que uma força adquire de intensidade constante, que impulsiona o fluxo de elétrons livres numa direção e sentido.
c) É o valor que usamos para o cálculo de uma possível interrupção à passagem de corrente elétrica que alimenta os circuitos de iluminação.
d) É um valor que é responsável pelo monitoramento das correntes que circulam pelos circuitos, impedindo que sobrecargas prejudiquem o bom funcionamento dos aparelhos.
Fator de Demanda Real
Fator de demanda é a razão entre a demanda máxima e a carga instalada no sistema.
Demanda máxima é a maior potência registrada em um intervalo de tempo. (no Brasil, por resolução, é a maior média das potências registradas em intervalos de 15 minutos durante um mês)
Mas para termos a demanda máxima, precisamos ter o sistema em funcionamento.
Dimensionar o circuito baseado na carga instalada (potência total) nos levaria a um superdimensionamento dos elementos (disjuntores, condutores, etc.), fora o custo.
A CEMIG fornece tabelas para uso do fator de demanda que veremos em outros slides.
Objetivo: encontrar a demanda total >>> corrente dos circuitos que teremos.
Exemplo:
Soma das potências ativas:
Iluminação + TUG + TUE
Potência Total = 900 + 2.560 + 8.900 = 12.360 W = 12,36 kW ( Ver Potência Total).
Cálculo da Demanda
Norma CEMIG, item 5 ”Cálculo da Carga Instalada e da Demanda”.
Expressão para o cálculo da demanda:
D = a + b + c + e + f (kVA)
a - demanda referente a iluminação e tomadas (TUG);
b - demanda relativa aos aparelhos eletrodomésticos e de aquecimento. Os fatores de demanda devem ser aplicados, separadamente, à carga instalada dos seguintes grupos de aparelhos:
b1: chuveiros, torneiras e cafeteiras elétricas;
b2: aquecedores de água por acumulação e por passagem;
b3: fornos, fogões e aparelhos tipo "Grill”;
b4: máquinas de lavar e secar roupas, máquinas de lavar louças e ferro elétrico;
b5: demais aparelhos (TV, conjunto de som, ventilador, geladeira, freezer, torradeira, liquidificador, batedeira, exaustor, ebulidor, etc.).
c - demanda dos aparelhos condicionadores de ar;
d - demanda de motores elétricos;
e - demanda de máquinas de solda e transformador.
1. É recomendável que a previsão de cargas de iluminação e o número de tomadas, feita pelo consumidor, atenda as prescrições da NBR 5410.
2. Para lâmpadas incandescentes, considerar: KVA = KW (fator de potência unitário).
3. Para lâmpadas de descarga ( vapor de mercúrio, sódio e fluorescente ) e tomada considerar : kVA = kW / 0,92.
Considerar para a potência destas cargas kW – kVA (fator de potência unitário).
1. Aplicar os fatores de demanda à carga instalada determinada por grupo de aparelhos, separadamente.
2. Considerar kW = kVA ( fator de potência unitário ) para os aparelhos de aquecimento; para os demais, considerar kVA = kW /0,92.
D = a + b + c
a - demanda referente a iluminação e tomadas (TUG) – TABELA 11;
Potência ativa de iluminação = 900 W
Potência ativa de TUGs = 2.560 W
Total = 3.460 W. Fator de demanda (FD) para essa potência = 0,72
Premissa: serão usadas apenas lâmpadas incandescentes ou de LED. Portanto, fator de potência = 1. Total = 3.460 VA.
a = Total x FD = 3.460 x 0,72 = 2,49 kVA.
D = a + b + c
b = b1 + b2 + b3 + b4 + b5
b = b1 + b4 + b5
b1:
Chuveiro = 4.400 W
Torneira Elétrica = 2.000 W
Aparelhos = 2. Total = 6.400 W. FD = 0,92
FP = 1. Total = 6,4 KVA.
b1 = 6,4 x 0,92 = 5,88 kVA
b4:
Máquina de lavar roupas = 1.400 W
Aparelhos = 1. Total = 1.400 W. FD = 1
FP = 0,92. Total = 1,4 KW / 0,92 = 1,52 kVA.
b4 = 1,52 x 1 = 1,52 kVA.
b5:
Geladeira = 250 W
Microondas = 750 W
Aparelhos = 2. Total = 1.000 W. FD = 0,92
FP = 0,92. Total = 1,0 kW / 0,92 = 1,09 kVA.
b5 = 1,09 x 0,92 = 1,0 kVA.
b = b1 + b4 + b5
b = 5,88 + 1,52 + 1,0 = 8,4 KVA
c = 0
D = 2,49 KVA + 8,4 KVA
Demanda provável total = 10,89 KVA.
Circuito Elétrico
Conjunto de equipamentos e fios, ligados ao mesmo dispositivo de proteção.
Em uma instalação elétrica residencial, encontramos dois tipos de circuito:
Circuito de distribuição – liga do Quadro de Medidor ao Quatro de Distribuição;
Circuito terminal – após o Quadro de Distribuição.
Divisão da Instalação em Circuitos
Para que isto não ocorra, uma boa recomendação é, nos circuitos de iluminação e pontos de tomadas de uso geral, limitar a corrente a 10 A, ou seja, 1270 VA em 127 V ou 2200 VA em 220 V.
Proteção dos Circuitos Terminais
A NBR 5410/04 diz o seguinte:
● A utilização de proteção diferencial residual (disjuntor ou interruptor – DDR ou IDR) de alta sensibilidade em circuitos terminais que sirvam a:
– pontos de tomadas de corrente de uso geral e específico e pontos de iluminação em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e, no geral, a todo local interno molhado em uso normal ou sujeito a lavagens;
– pontos de tomadas de corrente em áreas externas;
– pontos de tomadas de corrente que, embora instaladas em áreas internas, possam alimentar equipamentos de uso em áreas externas;
– pontos situados em locais contendo banheira ou chuveiro.
Nota:
● Embora os circuitos não relacionados acima possam ser protegidos apenas por disjuntores termomagnéticos, é mais seguro e recomendável realizar a proteção contra choques elétricos de todos os circuitos através do emprego de dispositivos DR (DDR);
● Seguindo a norma e boas práticas de projetos, sem encarecer demais a instalação, vamos colocar um dispositivo DTM na chegada do circuito de distribuição no quadro e dispositivos DTM e IDR nos circuitos terminais.
Na tabela da divisão dos circuitos terminais precisamos adicionar a linha do circuito de distribuição.
● Atenção para as seguintes regras:
– Caso a Carga Instalada do seu circuito seja menor que 15 KW, achar a potência aparente (VA) usando o fator de potência médio de 0,95. Usar o valor encontrado na tabela.
– Caso a Carga Instalada do seu circuito seja maior que os 15 KW, usar o valor da demanda provável total.
Dimensionamento dos Condutores e Disjuntores
Dimensionar a fiação de um circuito é determinar a seção padronizada (bitola) dos condutores deste circuito, de forma a garantir que a corrente calculada para ele possa circular pelos cabos, por um tempo ilimitado, sem que ocorra superaquecimento.
● Dimensionar o disjuntor (proteção) é determinar o valor da corrente nominal do disjuntor de tal forma que se garanta que os condutores da instalação não sofram danos por aquecimento excessivo provocado por sobre corrente ou curto-circuito.
● Todo o processo será usando as tabelas da Norma NBR 5410.
Método de instalação
– Como os cabos serão transportados;
– Tabela 33 (página 90)
– O mais comum nas instalações residenciais:
Cabos por circuito:
Tipo de Isolação e Temperatura:
Existem diversas tabelas, visto os diferentes métodos de instalação, tipos de isolamento e temperatura.
● Ver tabela 35 a 40 (página 100)
● Temperatura é de fundamental importância, visto a sua direta influência na capacidade de condução de corrente.
Para instalações elétricas residenciais, assumir isolação de PVC atende a esmagadora maioria dos casos.
● Também entenderemos que a temperatura ambiente de 30° padrão nas tabelas da Norma atende as especificações para residências;
● Tais cabos suportam uma temperatura de 70° de condução contínua;
● Já assumimos a padronização do uso de eletrodutos embutidos em alvenaria;
● Isso nos leva a usar a tabela 36 da norma para definição da capacidade de condução de corrente dos condutores.
Fator de Correção para agrupamentos de circuitos:
Verificar a quantidade de circuitos no eletroduto – Diagrama Unifilar.
● Quanto mais circuitos passarem no eletroduto, mais ele esquenta.
Calculando a corrente de condução:
Antes, definimos abaixo os 3 “tipos” de correntes:
● IP = IN = Corrente de projeto ou corrente nominal – aquela calculada e já colocada na tabela de divisão de circuitos
● IC = Corrente de condução do condutor tirada da tabela 36;
● IZ = Corrente de condução do condutorcorrigida com o fator de correção para agrupamentos de circuitos;
● IZ = IC x fator de correção.
Teste:
Vamos achar então a corrende de condução corrigida para o circuito #1.
● IP = 5,5 A
● Número de circuitos agrupados com o circuito #1: 2
● Vou à tabela 36 e acho a corrente mais próxima para o valor de referência em eletroduto embutido: B1.
IC = 9 A.
Número de circuitos agrupados com o circuito #1: 2.
● Vou à tabela 42 e pego o fator de correção...
Fator de correção: 0,8.
Cálculo da corrente de condução corrigida:
● IZ = IC x fator de correção
● IZ = 9 x 0,8
● IZ = 7,2 A
● Essa é a corrente que o condutor é capaz de conduzir nas condições levantadas.
● Comparo o resultado com a corrente de projeto e verifico se atende. IZ ≥ IP ?
Para o circuito #1 a IZ atende os requisitos de projeto.
● Novamente na tabela 36:
● Seção do condutor para o circuito #1: 0,5 mm2;
● Contudo, não podemos esquecer que a norma especifica a seção mínima para circuitos de iluminação e força.
Seção do condutor para o circuito #1: 1,5 mm2.
Tabela de Disjuntores Termomagnéticos da Schneider (DTM)
Para o IDR também podemos usar o exemplo da Schneider com o modelo Easy9.
E para o circuito de distribuição?
● Tiramos da norma da CEMIG.
● Tabela 1 - Dimensionamento Para Unidades Consumidoras Urbanas ou Rurais Atendidas Por Redes De Distribuição Secundárias Trifásicas (127/220 V).
● Tabela 2 - Dimensionamento Para Unidades Consumidoras Urbanas ou Rurais Atendidas Por Redes De Distribuição Secundárias Trifásicas (127/220 V) - Ligações A 4 Fios.