9 Dimensionamento de condutores Seção mínima de capacidade de condução de corrente

Prévia do material em texto

Projetos de Instalações Elétricas
Dimensionamento de condutores
Daniel Baqueiro
Tópicos
Condutores
Dimensionamento de condutores
Seção mínima dos condutores conforme a norma
Critério da capacidade de corrente
Fatores de correção de corrente
Exemplos de dimensionamento
Condutores
Condutores
Os principais componentes de um cabo de potência em baixa tensão são o condutor e a isolação ou coberta (para cabo multipolar)
http://www.robertdicastecnologia.com.br/wp-content/uploads/2014/02/acondutores-el%C3%A9tricos.png
Condutores
Tipos de condutores:
Condutor isolado: 
condutor dotado apenas de isolação
Cabo unipolar: 
cabo constituído por um único condutor isolado e provido de cobertura sobre a isolação
Cabo multipolar: 
cabo constituído por vários condutores isolados e provido de cobertura sobre o conjunto dos condutores isolados
Dimensionamento 
de 
condutores elétricos
Dimensionamento de condutores elétricos
O dimensionamento dos condutores de um circuito consiste na determinação mínima de suas seções de modo que eles atendam simultaneamente as condições seguintes:
Operem abaixo do limite de temperatura
Operem abaixo do limite de queda de tensão
Suportem correntes acima da capacidade de atuação dos dispositivos de proteção contra sobrecarga
Suportem a corrente de curto-circuito por um intervalo de tempo satisfatório
Inicialmente deve ser dimensionado o condutor fase do circuito monofásico, ou os condutores fase, no caso de circuitos bifásico e trifásico, sendo os condutores neutro e de proteção dimensionados a partir das fases
Dimensionamento de condutores elétricos
Limite de Temperatura e Queda de Tensão
Quando uma corrente elétrica atravessa um condutor, por menor que seja a sua resistência elétrica, haverá queda de tensão e elevação na sua temperatura pela dissipação de potencia (efeito JOULE)
	I) O limite de temperatura de um condutor depende das seguintes características: 	resistividade (cobre ou alumínio), seção, isolante e do modo de instalação (em 	dutos aparente ou embutido, por fixação direta etc.) 
	Caso essa temperatura ultrapasse o limite durante a operação do circuito, ela compromete tanto o comportamento elétrico do condutor como a qualidade de seu isolante, colocando em risco toda a instalação elétrica. 
	Para determinar a seção mínima do(s) condutor (es) fase que atenda a essa limitação, é usado o critério da capacidade de condução de corrente.
Dimensionamento de condutores elétricos
II) A queda de tensão em um condutor depende das características: resistividade (cobre ou alumínio), seção e comprimento. Caso a queda de tensão entre a alimentação do circuito e o seu ponto de utilização ultrapassar um limite, coloca em risco tanto a qualidade de operação do equipamento como, eventualmente, o próprio equipamento.
	Para determinar a seção mínima do(s) condutor(es) fase que atenda a essa 	limitação, é usado o limite da queda de tensão.
Dimensionamento de condutores elétricos
Seções mínimas do condutores
Após a determinação da seção do(s) condutor(es) fase pelos critérios da capacidade de condução de corrente e do limite da queda de tensão, verifica-se qual é a seção mínima do condutor fase definida por tabela especifica da NBR 5410 em função da aplicação do circuito
Com isso, têm-se três seções que podem ser iguais ou diferentes, pois foram obtidas por três diferentes critérios. Assim, adota-se provisoriamente como seção de referência do(s) condutor(es) fase a maior entre as três
A seção de referência do(s) condutor(es) fase do circuito é usada, então, para dimensionar os condutores neutro e de proteção, também a partir de tabelas especificas da NBR 5410
Nos circuitos de iluminação, a seção do(s) retorno(s) é igual à do(s) condutor(es) fase 
Seção mínima dos condutores 
conforme a norma
Seção mínima dos condutores conforme a norma
A NBR 5410 define os critérios para a determinação das seções mínimas dos condutores fase, neutro e de proteção (PE), usados em instalações elétricas
Seção mínima do condutor fase
Seção mínima dos condutores conforme a norma
O condutor neutro não deve ser comum a mais de um circuito
De acordo com a tabela 48 da NBR 5410
Seção mínima do condutor fase
Seção mínima dos condutores conforme a norma
O condutor de proteção (PE) é aquele que liga as massas dos equipamentos de utilização e, na maioria dos casos, o terminal terra das tomadas ao terminal de aterramento do quadro de distribuição pode ser comum a vários circuitos
Seção mínima do condutor de proteção
De acordo com a tabela da NBR 5410
Critério 
da 
capacidade de condução de corrente
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
Critério da capacidade de condução de corrente
O critério da capacidade de condução de corrente ou da ampacidade visa à determinação mínimas do (s) condutor (es) fase de um circuito que garanta ao material condutor (cobre ou alumínio) e à sua isolação as condições de operação adequadas em relação aos efeitos causados pela condução de corrente elétrica.
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
Critério da capacidade de condução de corrente
O roteiro para o dimensionamento dos condutores fase pelo critério da capacidade de condução de corrente possui os seguintes passos: 
a) Escolha do tipo de isolação
b) Classificação sobre o método de instalação (Tabela 33 – NBR 5410)
c) Calculo da corrente do projeto – IP
d) Determinação dos números de condutores carregados (Tabela 46 – NBR 5410)
e) Determinação dos fatores de correção (Tabela 40 e 42 – NBR 5410)
f) Cálculo da corrente de projeto corrigida – IC 
g) Escolha da seção mínima dos condutores e respectiva capacidade de condução de corrente – IZ (Tabela 36 – NBR 5410)
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
a) Escolha do tipo de isolação
Temperaturas características dos condutores
A primeira etapa do dimensionamento consiste na escolha do tipo de isolação dos condutores do circuito, pois ele determina a temperatura máxima a que eles podem estar submetidos quando estiverem operando em regime contínuo, em sobrecarga ou em curto-circuito
Os tipos de isolação são policloreto de vinila (PVC), etileno-propileno (EPR) e polietileno reticulado (XLPE), cujas temperaturas máximas são fornecidas na tabela 35 da NBR 5410
Tabela 35 — Temperaturas características dos condutores
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
b) Classificação sobre o método de instalação
A tabela 33 da NBR 5410 define as diversas maneiras de instalar (tipos de linhas elétricas), codificando-as conforme uma letra e um número
O código corresponde ao método de referência a ser utilizado na determinação da capacidade de condução de corrente
Métodos de referência são os métodos de instalação, indicados na IEC 60364-5-52, para os quais a capacidade de condução de corrente foi determinada por ensaio ou por cálculo 
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
Métodos de referência
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
Dependendo do tipo de circuito monofásico, pode ser utilizada uma das seguintes equações:
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
Para circuitos trifásicos, pode-se utilizar uma das seguintes equações:
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
d) Determinação dos números de condutores carregados
Entende-se por condutor carregado aquele que efetivamente épercorrido pela corrente elétrica no funcionamento normal do circuito
Os condutores fase e neutro são, neste caso, considerados condutores carregados. O número de condutores carregados a ser considerado é aquele indicado na tabela vista a seguir:
De acordo com a tabela 46 da NBR 5410
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
e) Determinação dos fatores de correção
O correto dimensionamento de condutores passa por eventuais correções em função das suas condições de instalação. Em instalações elétricas residenciais, há duas correções típicas a serem feitas, cada uma correspondendo a um fator:
Fator de Correção de Temperatura (FCT)
Fator de Correção de Agrupamento (FCA)
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
Fator de Correção de Temperatura (FCT)
Aplica-se em caso de temperatura ambiente diferente de 30oC para cabos não subterrâneos e em caso de temperatura do solo diferente de 20oC para cabos subterrâneos
De acordo com a tabela 40 da NBR 5410
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
Fator de Correção de Agrupamento (FCA)
Quando há mais de um circuito instalado em um mesmo eletroduto ou outro tipo de conduto (eletrocalha, bandeja, eletrodutos em enterrados etc.), deve-se aplicar um fator de correção de Agrupamento 
O agrupamento de circuitos tende a aumentar a temperatura dos condutores. Assim, o fator de correção compensará essa pior condição com o aumento da seção dos condutores
De acordo as tabelas 42 e 45 da NBR 5410
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
CRITÉRIO DA 
CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
g) Escolha da seção mínima dos condutores e respectiva capacidade de condução de corrente – IZ
As Tabelas 36, 37, 38 ou 39 (NBR 5410) fornecem a capacidade de condução de corrente IZ de condutores de cobre e alumínio de diversas seções. 
O valor de Iz a ser escolhido na tabela deve ser igual ou imediatamente superior a IC para garantir que as condições impostas pelo projeto sejam atendidas. 
A seção correspondente a Iz é provisoriamente a seção mínima do(s) condutores fase do circuito.
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
Exemplo 1: Dimensionar os condutores para um chuveiro, tendo como dados: P= 5400 W, V= 220 V, FP=1, isolação de PVC, eletroduto de PVC embutido em alvenaria; temperatura ambiente: 30°C; comprimento do circuito: 15 m
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
Solução: Pelo critério da capacidade de condução de corrente:
a) Tipo de isolação: PVC
b) Método de instalação: 7 –B1 
c) Cálculo da corrente de projeto:
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
d) Determinação dos números de condutores carregados (Tabela 46 – NBR 5410)
Número de condutores carregados: 2 (2 fases)
Tabela 46
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
e) Determinação dos fatores de correção (Tabela 40 e 42 – NBR 5410)
FCA
Tabela 42
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
e) Determinação dos fatores de correção (Tabela 40 e 42 – NBR 5410)
FCT 
Tabela 40
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
f) Cálculo da corrente de projeto corrigida – IC 
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
g) Escolha da seção mínima dos condutores e respectiva capacidade de condução de corrente – IZ (Tabela 36 – NBR 5410)
Escolha do condutor: consultado a tabela 36, coluna 6 (B1) obtém-se o valor de corrente imediatamente superior a Ip (32)
Exemplos de dimensionamentode condutores elétricos
Tabela 36 
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
Exemplo 2: Dimensionar os condutores para um circuito de tomadas da cozinha, tendo como dados: V= 127 V, isolação de PVC, eletroduto embutido em alvenaria; temperatura ambiente: 30°C; comprimento do circuito: 10 m
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
Solução: Pelo critério da capacidade de condução de corrente:
a) Tipo de isolação: PVC
b) Método de instalação: 6 –B1 
c) Cálculo da corrente de projeto:
Cálculo da potência:
Cálculo da corrente de projeto:
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
d) Determinação dos números de condutores carregados (Tabela 46 – NBR 5410)
Número de condutores carregados: 2 (2 fases)
Tabela 46
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
e) Determinação dos fatores de correção (Tabela 40 e 42 – NBR 5410)
FCA
Tabela 42
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
e) Determinação dos fatores de correção (Tabela 40 e 42 – NBR 5410)
FCT 
Tabela 40
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
f) Cálculo da corrente de projeto corrigida – IC 
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
g) Escolha da seção mínima dos condutores e respectiva capacidade de condução de corrente – IZ (Tabela 36 – NBR 5410)
Escolha do condutor: consultado a tabela 36, coluna 6 (B1) obtém-se o valor de corrente imediatamente superior a Ip (17,5)
Exemplos de dimensionamentode condutores elétricos
Tabela 36 
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
No entanto, conforme a tabela 47, a seção mínima para condutores de circuitos de tomada de corrente é2,5 mm2
Exemplos de dimensionamentode condutores elétricos
Tabela 36 
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
Planta baixa exemplo
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
Distribuição dos pontos na planta
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
Alocação dos circuitos (eletrodutos) na planta
Exemplos de dimensionamento
de condutores elétricos
Esquema das instalações
Referências das imagens
http://www.tribunadabahia.com.br/upload/images/2013-05-22/20130522080225_COELBA-caixa-e-luz-460.jpg
http://servicos.coelba.com.br/residencial-rural/PublishingImages/padrao-de-entrada-monofasico-medidor_grande.gif
SM04.14.01.003 - Norma de Fornecimento de Energia Elétrica em Baixa Tensão à Edificações de Uso Coletivo - 4ª Edição - 26/08/2014 (Disponível em) http://servicos.coelba.com.br/residencial-rural/Pages/Informa%C3%A7%C3%B5es/normas-e-padroes.aspx 
http://www.joinville.ifsc.edu.br/~edsonh/Repositorio/PIP Projeto_e_Instalacoes_Eletricas_Prediais/Material%20de%20Aula/Parte_III_Projeto/Material%20de%20Projeto/Dimensionamento/Tabelas_condutores_e_eletrodutos.pdf
Referências para estudo
ABNT NBR 5410
CREDER, Hélio. Instalações Elétricas. 15.ed. Rio de Janeiro: LCT, 2007
NISKIER, Julio; MACINTYRE, Archibald Joseph. Instalações Elétricas. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014
SM04.14.01.003 - Norma de Fornecimento de Energia Elétrica em Baixa Tensão à Edificações de Uso Coletivo - 4ª Edição - 26/08/2014 (Disponível em) http://servicos.coelba.com.br/residencial-rural/Pages/Informa%C3%A7%C3%B5es/normas-e-padroes.aspx 
SM04.14-01.001 - Norma de Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária de Distribuição à Edificações Individuais - 12ª Edição - 03/08/2014 (Disponível em) http://servicos.coelba.com.br/residencial-rural/Pages/Informa%C3%A7%C3%B5es/normas-e-padroes.aspx 
CRUZ, Eduardo Cesar Alves; ANCIETO, Larry Aparecido. Instalações elétricas: Fundamentos, prática e projetos em instalações residenciais e comerciais. 2. ed. São Paulo: Érica, 2014
http://www.joinville.ifsc.edu.br/~edsonh/Repositorio/PIP-Projeto_e_Instalacoes_Eletricas_Prediais/Material%20de%20Aula/Parte_III_Projeto/Material%20de%20Projeto/Dimensionamento/Tabelas_condutores_e_eletrodutos.pdf
Para refletir
“Se quiser derrubar uma árvore na metade do tempo, passe o dobro do tempo amolando o machado”
Provérbio Chinês”