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PROJETO ELÉTRICO Atividade Pedagógica integradora III Londrina 2016 1. OBJETIVO O objetivo deste memorial é mostrar os procedimentos corretos para o dimensionamento deste projeto elétrico. E com essas descrições orientar os profissionais responsáveis pelo gerenciamento da obra e interessados. Utilizaram-se as atuais normas brasileiras vigentes e orientações dos professores no encargo da disciplina de Atividade Pedagógica Integradora III do quarto ano de Engenharia Civil, do ano de 2015/2016, como guia para o memorial em questão. Desta forma, deverão ser seguidos rigorosamente as normas de execução, a parte descritiva, as especificações de materiais e serviços, garantias técnicas e detalhes, bem como mantidas as características da instalação de conformidade com as normas que regem tais serviços. 2. DESCRIÇÃO DO OBJETO DE ESTUDO O objeto de estudo é uma residência unifamiliar, com dois pavimentos, localizada em Limeira-SP, cidade com cerca de 300 mil habitantes e área de 581 km². A residência em questão possui, além dos cômodos internos, uma área externa com piscina que necessita de devida iluminação. 3. DISPOSIÇÃO As instalações deverão ser executadas de acordo com as Normas da ABNT. Os eletrodutos estarão ligados a terra, devendo ser executados de acordo com a NBR 5140. Os condutores devem ser dispostos livres de curto-circuito no momento da instalação. E os condutos devem estar embutidos nas paredes e lajes conforme indicado no projeto. A alimentação segue o padrão COPEL (220/127V). 4. CRITÉRIOS DE POSICIONAMENTO DE TOMADAS, ILUMINAÇÃO E QUADROS DE DISTRIBUIÇÃO. 4.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS As cargas dos equipamentos de utilização a serem consideradas são as potências nominais absorvidas especificadas pelos fabricantes ou calculadas a partir da tensão nominal, corrente nominal e fator de potência. O circuito deve ter um condutor terra quando atender tomadas. 4.2. ILUMINAÇÃO Em cada cômodo ou dependência deve ser previsto ao menos um ponto de luz fixo no teto, com potência mínima de 100 VA, comandado por um interruptor. Pode-se utilizar essa potência mínima para os primeiros 6m² de área, sendo necessário acrescentar 60VA para cada aumento de 4m² inteiros. Os interruptores devem ser previstos junto às guarnições das portas, respeitando o respectivo movimento de abertura. Sendo posicionados também de acordo com a conveniência do proprietário. 4.3. TOMADAS DE USO GERAL (TUG’s) As tomadas de uso geral servem para a ligação de aparelhos portáteis em geral: como eletrodomésticos e abajures. Em residências adota-se o seguinte critério de dimensionamento para as tomadas de uso geral: Em banheiros, ao menos um ponto de tomada próximo ao lavatório; Em cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos; prevê-se um ponto de tomada a cada 3,5m ou fração de perímetro, sendo que, acima de cada bancada deve-se prever ao menos um ponto; Em garagens e varandas ao menos uma tomada; Nos demais cômodos e dependências deve-se posicionar um ponto de tomada para áreas de 6m² ou inferiores, e um ponto de tomada a cada 5m ou fração de perímetro para áreas superiores a 6m². Notando-se que a distribuição deve ser tão uniforme quanto possível. As potências a serem atribuídas são em função dos equipamentos alimentados: Em banheiros, cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos, considera-se no mínimo 600VA por ponto de tomada, até três pontos e 100 VA para cada ponto excedente, considerando cada um dos ambientes separadamente. Nos demais cômodos, considera-se no mínimo 100 VA por tomada. 4.4. TOMADAS DE USO ESPECÍFICO (TUE’s) Os aparelhos que necessitam de cargas superiores a 10 A devem ser atendidos por um circuito exclusivo, já que possuem potência mais elevada. Incluem-se nesse critério em geral: Chuveiros, máquinas de lavar, aparelhos de ar condicionado, geladeiras... A potência das tomadas de uso específico possui valor atribuído igual ao valor da potência nominal do equipamento a ser alimentado. Sendo esse valor desconhecido, adota-se o valor do equipamento mais potente que possa ser ligado. A instalação das TUE’s deve ser feita no máximo a 1,5 m do local previsto do equipamento a ser instalado. 4.5. AGRUPAMENTO DAS CARGAS EM CIRCUITOS Qualquer instalação deve ser dividida em vários circuitos com a finalidade de permitir: Desligamento de um circuito defeituoso isoladamente, limitando as consequências de uma falta; O funcionamento de circuitos em uma situação de perigo que poderia afetar completamente um circuito único; Verificações, ensaios e manutenções. Em residências permitem-se pontos de iluminação e tomadas em um mesmo circuito, exceto para áreas de serviço e cozinhas. E para aparelhos com potência de 1500 VA ou superior deve-se prever circuitos independentes. Cada circuito deve ter seu próprio condutor neutro. Adotou-se um máximo de 8 TUG’s por circuito, a fim de se evitar sobrecargas. 4.6. POSICIONAMENTO DOS QUADROS DE DISTRIBUIÇÃO Os quadros devem ser posicionados próximo ao centro de carga dos respectivos pavimentos a fim de se reduzir custos com condutores, devendo-se evitar cômodos que permaneçam fechados. Este local é definido por meio da média ponderada considerando a posição de cada corpo (em eixos x e y) e sua carga em VA. Sendo este critério geralmente utilizado habitualmente por projetistas elétricos. Escolheu-se utilizar 2 quadros de distribuição, para atender os dois pavimentos da residência sem maiores dificuldades. 4.7. ESPECIFICAÇÕES DE PROJETO APÓS O POSICIONAMENTO Tabela 1: Informações de projeto CÔMODO ÁREA (m²) PERÍMETRO (m) ILUMINAÇÃO (Va) TUG PRIMEIRO ANDAR ABRIGO 21,69 20,00 280 1 HALL 1 5,80 11,20 100 1 SALA TV 12,00 14,00 100 4 LAVABO 2,20 6,10 100 1 JANTAR/VISITA 23,80 19,80 340 4 COZINHA 11,70 13,80 160 5 A. SERV. 5,10 9,10 100 3 DEPÓSITO 4,33 8,50 100 1 SEGUNDO ANDAR DORMITÓRIO 12,00 14,00 160 3 BANHEIRO SUITE 3,40 6,25 100 1 ESCADA 10,66 6,40 160 0 SUITE 11,55 13,70 160 3 CLOSET 7,70 11,70 100 2 BANHEIRO 7,10 11,40 100 1 ESCRITÓRIO 7,65 11,10 100 3 Fonte: O Autor. Foram colocadas 6 TUE’s: 1x geladeira; 1x microondas; 2x ar-condicionado; 2x chuveiro. 5. DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES 5.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS Os condutores utilizados na instalação elétrica da residência são de cobre, apresentando isolamento de PVC (Cloreto de Polivinil) com capacidade isolante até 70ºC. Na instalação as cores apresentadas devem ser as seguintes: Fase: preto, cinza, vermelho ou branco; Neutro: azul-claro; Terra: Verde e amarelo ou verde. 5.2. SEÇÃO MÍNIMA DOS CONDUTORES A seção mínima para os condutores estão presentes na Tabela 2. Tabela 2: seção mínima dos condutores Fonte: NBR 5140. Os condutores utilizados no dimensionamento são de cobre com isolamento, logo foram utilizados os seguintes valores: Iluminação: A seção mínima de um condutor de cobre é de 1,5mm². Tomadas (TUE’s e TUG’s): A seção mínima de um condutor de cobre é de 2,5 mm². Se as bitolas apresentarem valores maiores que o mínimo, divide-se a instalação em um número maior de circuitos, com consequente redução da bitola. No caso de condutor Neutroe de Proteção (Terra), a norma estabelece que para valores menores 16 mm² os valores destes sejam iguais ao do condutor Fase. 5.3. CRITÉRIO DE CAPACIDADE DE CORRENTE O dimensionamento foi feito com base no método do critério de capacidade de corrente, que envolve as seguintes etapas: Cálculo da corrente do circuito e acréscimo de 25%, onde houver motor Definir o método de instalação do circuito Aplicar o fator de correção para temperatura Aplicar o fator de correção de agrupamento Escolher a bitola do condutor 5.3.1. CORRENTE DO CIRCUITO Para o cálculo da corrente do circuito utilizam-se as seguintes expressões: Circuitos com TUE’s ou carga única 𝑰 = 𝑷 𝑽.𝑪𝑶𝑺𝝋 , para cargas não trifásicas 𝑰 = 𝑷 𝑽.𝑪𝑶𝑺𝝋.√𝟑 , para cargas trifásicas Circuitos com TUG’s ou outro conjunto de cargas 𝑰 = ∑ 𝑺𝒊 𝑽 S = potência aparente da carga no circuito em VA; I = corrente em Amperes; P = potência em VA; V = Tensão elétrica em Volts. 5.3.2. MÉTODO DE INSTALAÇÃO DO CIRCUITO O método de instalação é a referência B1 apresentada na tabela 33 da NBR 5410. 5.3.3. FATOR DE CORREÇÃO DE TEMPERATURA O fator de correção de temperatura é escolhido conforme apresentado na tabela 3. Tabela 3: Fator de correção de temperatura Temperatura (ºC) Fator de Temperatura para PVC 10 1.22 15 1.17 20 1.12 25 1.06 35 0.94 40 0.87 45 0.79 50 0.71 55 0.61 60 0.50 Fonte: NBR 5410 Neste caso, a temperatura ambiente máxima considerada foi de 40ºC, logo o fator escolhido foi de 0,87. 5.3.4. FATOR DE CORREÇÃO DE AGRUPAMENTO O fator de correção de agrupamento é escolhido conforme apresentado na tabela 4. Tabela 4: Fator de agrupamento Fonte: NBR 5410 Para o projeto utilizou-se os valores apresentados na primeira linha (“Em Feixe”), devido ao tipo de instalação considerado. 5.3.5. ESCOLHA DA BITOLA DO CONDUTOR Após o cálculo da corrente e devidas correções foi escolhida a seção nominal, conforme apresentado na Tabela 5. Tabela 5: Seção nominal em função da corrente no fio Bitola Corrente no fio (A) Seção nominal (mm²) Não Trifásico Trifásico 1,5 17,5 15,5 2,5 24 21 4 32 28 6 41 36 10 57 50 16 76 68 25 101 89 Fonte: NBR 5140 Os valores obtidos nesta etapa estão representados na tabela de cargas, apresentada neste memorial como Tabela 10 e 11. 6. DIMENSIONAMENTO DOS ELETRODUTOS Os eletrodutos foram dimensionados com base em sua taxa de ocupação, sendo esta calculada através da divisão da soma das seções transversais dos condutores pela área útil da seção transversal do eletroduto. A taxa não deve superar os seguintes valores: 53% para um condutor; 31% no caso de 2 condutores; 40% para 3 condutores ou mais. Para evitar que os eletrodutos ficassem com circuitos em excesso, adotou-se o máximo de 3 circuitos por eletroduto. A tabela 5 foi feita de referência para este dimensionamento. Tabela 6: Tamanho Nominal do Eletroduto em função da taxa de ocupação Fonte: VICENTE, Osni. Notas de aula de Instalações elétricas. 7. DIMENSIONAMENTO DO ALIMENTADOR Os circuitos de distribuição foram dimensionados com critérios semelhantes aos que foram utilizados para circuitos que atendem as TUE’s. Considerou-se o quadro geral como uma única carga conhecida como demanda máxima. A demanda máxima é calculada considerando uso não simultâneo das cargas dos quadros. A potência de demanda máxima foi calculada segundo a equação a seguir: 𝑃𝑑𝑚 = ∑ 𝑃𝑇𝑈𝐸 𝑖 + 𝑓[∑ 𝑃𝑇𝑈𝐺 𝑖 + ∑ 𝑃𝐼𝐿𝑈𝑀. 𝑖 ] Em que f é um fator de redução com base na somatória das potências as TUG’s e de iluminação, variando de acordo com a Tabela 7. Tabela 7: Valores do Fator de redução Intervalo de carga (VA) f 0 1000 0,86 1000 2000 0,75 2000 3000 0,66 3000 4000 0,59 4000 5000 0,52 5000 6000 0,45 6000 7000 0,4 7000 8000 0,35 8000 9000 0,31 9000 10000 0,27 10000 Acima de 10000 0,24 Fonte: NBR 5410 Tendo-se calculado o valor da demanda máxima, calculou-se o valor da corrente estimada, com a expressão a seguir: 𝐼𝐷𝑀 = 𝑃𝐷𝑀 √3. 𝑉𝐿 Sendo sua bitola escolhida de acordo com a Tabela 4. Tabela 8: Quadro de cargas dos alimentadores. Localização S(Va) Tipo V(v) I(A) Fator Temp. Fator agrup Correção motor I(A) corrigida # 1 Crit (mm²) Disjuntor QD2 19325,4 Trifásico 220 50,86 0,87 1 1 58,46 16 63 QD1 31532,6 Trifásico 220 82,98 0,87 1 1 95,38 35 100 Fonte: O Autor Com as características apresentadas na tabela 8 e a equação apresentada abaixo cálculo de queda de tensão apresenta os seguintes resultados. V (%) = 100 . . l . P V2 . A . cos Tabela 9: Verificação da queda de tensão dos alimentadores Alimentador L (m) V QD2 8,68 0,39 QD1 10,00 0,33 Limite normativo - 0,40 Fonte: O Autor 8. DIMENSIONAMENTO DOS DISJUNTORES O sistema de proteção contra curtos-circuitos e sobrecargas foi dimensionado para cada circuito terminal e cada circuito de distribuição, levando em consideração a corrente de cada um dos circuitos. Os disjuntores considerados na escolha são da linha 5SX1, 5SP, 5SY da marca Siemens, podendo estes ser substituídos por dispositivos similares. 9. TABELA DE CARGAS A partir das informações citadas foi possível dimensionar uma tabela de cargas para o projeto em questão, representado na Tabela 10 e 11. Tabela 10: Quadro de cargas do 1º pavimento Fonte: O Autor Tabela 11: Quadro de cargas do 2º pavimento Fonte: O Autor Tabela Tipo Localização S(Va) Tipo V(v) # dos condutores Disjuntor 1 Lâmpada Sala/ Hall/ Garagem 780 Monofásico 127 1,5 16 2 Lâmpada Lavabo/ Cozinha/ Jantar 1200 Monofásico 127 1,5 16 3 Lâmpada Piscina 900 Monofásico 127 1,5 10 4 TUG Cozinha 1900 Monofásico 127 2,5 25 5 TUG Serviço 1800 Monofásico 127 4,0 25 6 TUG Depósito/ Jantar/ Sala/ Lavabo 1500 Monofásico 127 2,5 20 7 TUE Geladeira 500 Monofásico 127 2,5 10 8 TUE Microondas 2000 Monofásico 127 2,5 25 9 Lâmpada Piscina 1300 Monofásico 127 1,5 16 10 TUG Piscina 1800 Monofásico 127 2,5 25 11 Motor Bomba 3500 Trifásico 220 2,5 20 12 Lâmpada Jardim 1500 Monofásico 127 1,5 20 13 TUG Jardim 1100 Monofásico 127 2,5 25 Alimentador QD2 2º Pav 19325 Trifásico 220 16,0 63 Alimentador QD1 1º Pav 31533 Trifásico 220 35,0 100 Tabela Descrição Localização S(Va) Tipo V(v) # 1 Crit (mm2) Disjuntor 31 Lâmpada 2º Pav 660 Monofásico 127 1,5 10 32 TUG Suíte 1100 Monofásico 127 2,5 16 33 TUG Escritório/ Dormitório/ Banheiro 1300 Monofásico 127 2,5 16 34 TUE Ar-condicionado 3000 Bifásico 220 2,5 25 35 TUE Chuveiro 5500 Bifásico 220 10,0 50 36 TUE Ar-condicionado 3000 Bifásico 220 2,5 25 37 TUE Chuveiro 5500 Bifásico 220 10,0 50 Alimentador QD2 2º Pav 19325 Trifásico 220 16,0 63 Tabela 12: Potencia em cada condutor fase Fase Potencia (VA) L1 13100 L2 11390 L3 11850 Fonte: O Autor 10. INFORMAÇÕES ADICIONAIS SOBRE O QUADRODE DISTRIBUIÇÃO O quadro de distribuição deve ter um espaço mínimo reserva, destinado a futuras ampliações, assim como mostrado na Tabela 13. Tabela 13: Reserva do Quadro de Distribuição Fonte: NBR 5140. Para a residência deixou-se três espaços para adequação com a especificação. O quadro de distribuição deverá ser entregue com a advertência contida na Figura 1, sendo esta de difícil remoção. Figura 1: Advertência que deve ser anexa ao QD. Fonte: NBR 5140 10. CÁLCULO LUMINOTÉCNICO Por motivações didáticas, realizou-se o cálculo luminotécnico, porém apenas de um cômodo, sendo este a sala de jantar (por ser o maior cômodo). 10.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS - Dados de dimensionamento luminotécnico: Pé direito: 2,90 m Medida considerada para comprimento: 4,45 m Medida considerada para largura: 5,45 m Área do ambiente: 23,82 m2 Cor do teto: branco Cor das paredes: brancas Cor do piso: palha Tom predominante da mesa e móveis em geral: cores claras Ambiente limpo, com manutenção mensal. - Determinação do valor médio de iluminância: Adotou-se o valor de iluminância de 150 lux, devido ao fato do cômodo não necessitar de um trabalho visual crítico e ao mesmo tempo necessitar de uma iluminação regular, conforme os valores indicados na Figura 1. Figura 2: Iluminância do cômodo escolhido Fonte: NBR 5413 10.2. ESCOLHA DOS COMPONENTES Lâmpada Com a finalidade de se obter eficiência no projeto, optou-se pelo uso de lâmpadas fluorescentes T. A escolhida apresenta quatro pinos e é do modelo LUMILUX T5 HE da Osram. Esse modelo apresenta potência de nominal de 21 W, temperatura de cor de mediana (3000K) 23W e um índice de reprodução de cor acima de 80%, permitindo que sejam realizadas diversas atividades. Luminária Optou-se por utilizar uma luminária com capacidade de embutir 2 lâmpadas tubulares de quatros pinos com até 32 W. O modelo escolhido foi o 2001 2xT26 do fabricante Itaim, com rendimento de 73%. Reator Foi escolhido o reator eletrônico para lâmpadas do tipo T5 do modelo LEM.228CI fabricado pela Lumicenter. O reator apresentar Fator de fluxo luminoso entre 0,90 e 1,00 10.3. DETERMINAÇÃO DO FATOR DE UTILIZAÇÃO (Fu) Para a análise desse parâmetro, foi usada a ficha técnica da luminária. Como o ambiente possui teto, paredes na cor branca e piso claro, foi usada a primeira coluna da tabela de Fator de Utilização, que apresenta índices de reflexão de 70%, 50% e 10% para teto, paredes e piso, respectivamente. Esta é a opção mais próxima da configuração do cômodo. A curva de Distribuição Luminosa da luminária indica a ocorrência de iluminação direta. Considerando 0,90 m a altura do plano de trabalho, o pé direito útil usado foi 2,00 m (h = 2,9 - 0,90 = 2,15 m). Assim, o Índice do Recinto foi calculado a partir da equação 3.3.1, como sendo K=1,22. 𝐾 = 𝑐𝑥𝐿 𝐻𝑥(𝑐 + 𝐿) c = Comprimento do ambiente L = Largura do ambiente H = altura até o plano de trabalho A tabela de Fator de Utilização (Tabela 9) da luminária apresenta valores para K= 1,00 e K= 1,25. Ao fazer a relação adequada para K = 1,22; o valor do Fator de Utilização da luminária encontrado foi: Fu = 55,28x0,01 = 0,5528. Tabela 14: Fator de Utilização da Luminária Teto (%) 70 50 30 0 Parede (%) 50 30 10 50 30 10 30 10 0 Piso (%) 10 10 10 0 Kr FATOR DE UTILIZAÇÃO (x 0,01) 0,60 36 31 27 35 30 27 30 27 26 0,80 44 39 35 43 39 35 38 35 34 1,00 50 46 42 49 45 42 44 41 40 1,25 56 51 48 54 51 48 50 47 46 1,50 59 56 52 58 55 52 54 52 50 2,00 65 62 59 63 61 58 60 58 56 2,50 68 65 63 66 64 62 63 61 60 3,00 70 67 65 68 66 65 65 64 62 4,00 72 70 68 70 69 67 68 66 65 5,00 73 71 70 72 70 69 69 68 66 Fonte: Site do fabricante da Luminária – Itaim. 10.4. DETERMINAÇÃO DO FATOR DE MANUTENÇÃO (Fm) Já que se considera um ambiente limpo e com manutenção mensal (cerca de 720 horas), a tabela 3 indica que o fator de depreciação do ambiente é Fm = 0,95. Fonte: KAWAZAKI, Juliana Iwashita. Sistemas de iluminação. 10.5. DETERMINAÇÃO DO NÚMERO DE LUMINÁRIAS O número de luminárias encontrado foi n = 2. Segundo o equacionamento seguinte: 𝑁 = 𝐸𝑚𝑒𝑑𝑥𝐴 𝑛𝑥𝐹𝐿𝑥𝐹𝑈𝑥𝐹𝑀𝑥𝐹𝐿𝑅 Sendo, N = Número de luminárias; 𝐸𝑚𝑒𝑑 = Iluminância média (lux); A = área do cômodo (m²); n = Quantidade de lâmpadas por luminária; FL = Fluxo Luminoso (Lúmen); FU = Fator de Utilização; FM = Fator de Manutenção; FLR = Fator de Fluxo luminoso do reator. 𝑁 = 150𝑥23,82 2𝑥2100𝑥0,5528𝑥0,95 =1,62 Como o valor obtido foi de 1,62 luminárias, adotou-se 2 luminárias para o ambiente em questão. 10.6. DISTRIBUIÇÃO DAS LUMINÁRIAS NO AMBIENTE Posicionou-se as 2 luminárias ao longo do maior eixo central do cômodo, com a finalidade se obter uma iluminação uniforme 11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS NBR 05444 – Símbolos Elétricos Para Instalações Elétricas Prediais NBR 05410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão KAWAZAKI, Juliana Iwashita. Sistemas de iluminação. VICENTE, Osni. Notas de aula de Instalações elétricas.
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