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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ENG003 – ELETRICIDADE SEMESTRE 2019.2 Prof. André Valente PROJETO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO SUMÁRIO 1. I NTRODUÇÃO 2. MEMORIAL DESCRITIVO 2.1 PREVISÃO DE CARGAS 2.1.1 ILUMINAÇÃO 2.1.2 TOMADAS DE USO GERAL 2.1.3 TOMADAS DE USO ESPECÍFIC O 2.2 DIVISÃO DA INSTALAÇÃO 2.3 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES 2.3.1 CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE 2.3.2 QUEDA DE TENSÃO 2.3.2.1 MÉTODO VOLT/AMPERE.KM 2.3.2.2 MÉTODO WATT.METRO 2.4 DIMENSIONAMENTO DOS ELETRODUTOS 2.5 DIMENSIONAMENTO DA PROTEÇÃO 2.6 QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO 2.7 PADRÃO DE ENTRADA 3. MEMORIAL DE CÁ LCU LO 3.1 PREVISÃO DE CARGA S 3.2 DIVISÃO DA INSTALAÇÃO 3.3 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES 3. 3.1 SEÇÃO MÍNI MA 3. 3.2 CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE 3.3.2.1 FATOR DE CORREÇÃO DEVIDO A TEMPERA TURA AMBIENTE 3.3.2.2 FATOR DE CORREÇÃO DEVIDO AO AGRUPAMENTO DE CIRCUI TOS 3.4 DIMENSIONAMENTO DOS ELETRODUTOS 3.5 DIMENSIONAMENTO DA PROTEÇÃO 4. LISTA DE MATERIAL 5. REFERÊNCIAS 6. A NEXO I: PLANTA ORIGINAL 7. A NEXO II: PLANTA COM DISTRIBUIÇÃ O DE PONTOS DE ILUMINAÇÃO 8. A NEXO III: PLANTA COM O TRAÇADO DOS ELETRODUTOS 9. A NEXO IV: PLANTA DO PROJETO FINAL INTRODUÇÃO O objetivo deste projeto é permitir que uma instalação elétrica seja executada com economia e segurança, oferecendo conforto ao usuário utilizando o conhecimento adquirido em sala de aula utilizando as Normas da NBR5410: 2004 e as Normas da COELBA. Foram feitos os dimensionamentos do Condutores, dos Eletrodutos e dos Condutores de Proteção, desta forma, podem os ver na prática a aplicação da Norma e a utilização em Projeto de Instalações Elétricas. 2. MEMORIAL DESCRITIVO O projeto de instalação elétrica foi elaborado dentro das normas técnicas determinadas pela NBR 5410/2004 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão; 2.1 PREVISÃO DE CARGA S: ILUMINAÇÃO E TOMADAS (TUG E TUE) O objetivo da previsão de cargas é a definição da potência, quantidade e a localização de todos os pontos de consumo de energia elétrica da instalação. 2.1.1 ILUMINAÇÃO O item 9.5.2.1 da NBR 5410:2004 nos permite apurar os valores de potência que devem ser destinados à iluminação para efeito de dimensionamento dos circuitos. Para tanto, ela determina que em cada cômodo ou dependência de unidades residenciais deve ser previsto um ponto de luz no teto, com potência mínima de 100 VA, comandado por um interruptor na parede. Além disso, em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m² deve ser prevista pelo menos uma carga de 100 VA, já cômodos com área superior a 6 m² deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA para os primeiros 6 m², acrescida de 60 VA para cada 4 m² inteiros. 2.1.2 TOMADAS DE USO GERAL O item 9.5.2.2 dispõe sobre os critérios para a instalação de tomadas determinando a quantidade e a potência necessária para cada cômodo de acordo com sua dimensão e funcionalidade. Para banheiros, deve ser previsto pelo menos uma tomada próxima ao lavatório com uma distância mínima de 60 cm do limite do Box. Nas cozinhas, copas, lavanderias, áreas de serviço e locais análogos, deve ser previsto no mínimo uma tomada para cada 3,5 m, ou fração de perímetro, sendo que, acima da bancada da pia devem ser previstas no mínimo duas tomadas d e corrente, no mesmo ponto ou em pontos distintos. Nas varandas, pelo menos uma tomada. Já nas salas e dormitórios devem ser previstos pelo menos um ponto de tomada para cada 5 m, ou fração, de perímetro, devendo esses pontos ser espaçados tão uniformemente quanto possível. No que se refere às potências atribuíveis aos pontos de tomada, elas são determinadas em função dos equipamentos que ele poderá vir a alimentar e não deve ser inferior aos valores mínimos estabelecidos. Em banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos, no mínimo 600 VA por ponto de tomada, até três pontos, e 100 VA por ponto para os excedentes. Quando o total de tomadas no conjunto desses ambientes for superior a seis pontos, admite -se que o critério de atribuição de potências seja de no mínimo 600 VA por ponto de tomada, até dois pontos, e 100 VA por ponto para os excedentes. Nos demais cômodos ou dependências, no mínimo 100 VA por ponto de tomada. 2.1.3 TOMADAS DE USO ESPECÍFICO Já as TUE’s são normatizadas pelo item 4.2.1.2.3 alíneas ‘c’ e ‘d’ que indicam que a s tomadas de uso específico devem ser instaladas no máximo a 1,5 m do local previsto para o equipamento a ser alimentado e ter uma potência igual à potência nominal do equipamento a ser alimentado, ou quando não for conhecida a potência do equipamento a ser alimentado, deve-se atribuir à tomada uma potência igual à potência nominal do equipamento mais potente com possibilidade de ser ligado, ou potência determinada a partir da corrente nominal da tomada e da tensão do respectivo circuito. 2.2 DIVISÃO DA INSTALAÇÃO A instalação elétrica de uma residência deve ser dividida em circuitos terminais, isso facilita a manutenção e diminui a interferência. Chama-se de circuito o conjunto de pontos de consumo, alimentados pelos mesmos condutores e ligados ao mesmo dispositivo de proteção (chave ou disjuntor). Os critérios estabelecidos pela NBR 5410 no item 9.5.3 indicam que deve-se prever preferencialmente circuitos separados para iluminação e tomadas. Porém, exceto em cozinhas e áreas de serviço, pontos de tomada e iluminação podem fazer parte do mesmo circuito desde que não sejam alimentados em sua totalidade por ele e a soma das correntes não deve ser maior que 16A. Além disso, todo ponto de utilização previsto para alimentar um equipamento com corrente maior que 10A deve constituir um circuito independente. 2.3 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES A seção dos condutores de fase, em circuitos de corrente alternada, e dos condutores vivos, em circuitos de corrente contínua, não deve ser inferior aos valores dados na tabela 47 da NBR 5410 no item 6.2.1.1 que leva em consideração tipo de instalação, o material utilizado e a utilização do circuito. Além de atender o critério da Seção mínima deve também atender outros critérios como: a Capacidade de Condução de Corrente, a Queda de Tensão, a Sobre carga, o Curto-Circuito, e a Proteção Contrachoques Elétricos. 2.3.1 CAPACIDADE DE CONDUÇÃ O DE CORRENTE No dimensionamento dos condutores pela capacidade de condução elétrica o fator preponderante é a temperatura, uma vez que a ultrapassagem das temperaturas indicadas pelo fabricante diminui a vida útil da isolação do condutor. Para a análise da capacidade de condução de corrente levamos em consideração o método de instalação, o tipo de isolação, a temperatura a que o condutor pode ser submetido e a corrente do circuito estudado. Essas grandezas se relacionam e resultam em tabelas com valores de referência para tais instalações. 2.3.2 QUEDA DE TENSÃO A operação adequada dos equipamentos elétricos é determinada pela tensão aplicada nos seus terminais. A NBR 5410 estabelece os limites máximos de queda de tensão permitidos nas instalações elétricas. Para instalações alimentadas por um ramal de Baixa Tensão a partir da rede de distribuição pública de baixa tensão a Queda de Tensão não pode ser superior a 4%, sendo que para os circuitos terminais para a iluminação a queda de tensão deve ser igual ou inferior a 2%. Para a obtenção do percentual da Queda de tensão trabalhamos com 2 métodos: o Volt/Ampere.Km e o Watt.Metros 2.3.2.1 MÉTODO VOLT/AMPERE.KM Esse processo é indicado em casos de circuitos que atendem uma única carga. Nele levamos em consideração o material do eletroduto, o tipo de circuito, corrente de projeto, o fator de potência médio, o comprimento do circuito, o tipo de isolação do condutor, a tensão do circuito, a queda de tensão admissível e a maneira como o circuito foi instalado. 2.3.2.2 MÉTODO WATT.METRO Este é um método simplificado para calcular a queda de tensão em circuito com pequenas cargas e distâncias. Este método utiliza-se somente das cargas ativas, sendo indicada para instalações residenciais. 2.4 DIMENSIONAMENTO DOS ELETRODUTOS Pela Norma, só são admitidos eletrodutos não-propagantes de chamas, além disso, eles devem suportar solicitações mecânicas, químicas, elétricas e térmicas a que forem submetidos nas condições de sua instalação. As dimensões internas dos eletrodutos e de suas conexões devem permitir que os condutores possam ser instalados e retirados com facilidade. Desta forma, estipula-se que a taxa máxima de ocupação em relação à área da seção transversal dos eletrodutos não seja superior a 53% no caso de um condutor ou cabo, 31% no caso de dois condutores ou cabos e 40% no caso de três ou mais condutores ou cabos. Além disso, não devem haver trechos contínuos retilíneos de tubulação maiores que 15m, sendo que, nos trechos com curvas essa distância deve ser reduzida em 3m para cada curva de 90°. 2.5 DIMENSIONAMENTO DA PROTEÇÃO Os Condutores de Proteção, também chamados de Fio Terra, têm a função de "desviar" os elétrons que querem fugir do interior dos condutores, a fim de evitar choques elétricos. Se o condutor de proteção for constituído do mesmo metal que os condutores de fase a seção mínima dele será igual à da fase para seção menor ou igual a 16, será 16 para seções entre 16 e 25, e será a metade para seções maiores do que 35. Pode-se utilizar um único fio terra por eletroduto, interligando vários aparelhos e tomadas, por norma, a cor do fio é obrigatoriamente verde/amarela ou somente verde. 2.6 QUADRO DE DISTRIBUI ÇÃO O quadro de distribuição é o centro de distribuição de toda instalação elétrica de uma residência, é ele que recebe os fios que vêm do medidor e é dele que partem os circuitos terminais que vão alimentar diretamente as lâmpadas, tomadas e aparelhos elétricos. Ele deve estar localizado em lugar de fácil acesso. 2.7 PADRÃO DE ENTRADA O padrão de entrada é o conjunto de condutores, equipam entos de medição e acessórios compreendidos entre a conexão com a rede da distribuidora e o circuito de distribuição após o dispositivo de proteção da unidade consumidora, eles devem estar instalados, atendendo às especificações da norma técnica da concessionária. O consumidor é responsável pela instalação e manutenção do padrão de entrada. 3 MEMORIAL DE CÁLCULO Para a elaboração de nosso projeto estipulamos uma área de 68,13 m² para um apartamento com área de serviço, cozinha, sala de jantar, sala de estar, dois banheiro, dois dormitório e uma suíte. Além disso, estipulamos a utilização de alguns aparelhos de uso específico como: Máquina de lavar roupas, Geladeira, Micro-ondas, Chuveiro Elétrico e Ar-condicionado. 3.1 PREVISÃO DE CARGA S Para a previsão de cargas de iluminação e tomadas de uso geral e uso específico nos baseamos nas normas já apresentadas no memorial descritivo. PREVISÃO DE CARGAS DE ILUMINAÇÃO DEPENDÊNCIA ÁREA (m²) POTÊNCI A DE ILUMINAÇÃO (VA) ÁREA DE SERVIÇO 3,28 m² 100 BANHEIRO 1 2,88 m² 100 BANHEIRO 2 2,82 m² 100 COZINHA 6,30 m² 100 DORMITÓRIO 1 12,64 m² 160 DORMITÓRIO 2 9,28 m² 100 SALA DE JANTAR 8,70 m² 100 SALA DE ESTAR 12,95 m² 160 SUITE 9,28 m² 100 No momento de estabelecer o número de tomadas ao adotarmos perímetro dividido por distância estipulada pela norma fizemos as aproximações sempre para mais, garantindo que houvesse uma distribuição balanceada das tomadas. ESTABELECENDO QUANTIDADE DE TOMADAS DIMENSOES QUANTIDADES DEPENDENCIA ÁREA (m²) PERÍMETRO (m) TUG’S TUE’S EQUIPAMENTOS DE USO ESPECÍFICO ÁREA DE SERVIÇO 3,28 m² 7,30m 2 BANHEIRO 1 2,88 m² 6,80m 1 1 CHUVEIRO BANHEIRO 2 2,82 m² 7,10m 1 1 CHUVEIRO COZINHA 6,30 m² 10,60m 3 DORMITÓRIO 1 12,64 m² 14,30m 3 1 AR-CONDICIONADO DORMITÓRIO 2 9,28 m² 12,20m 3 1 AR-CONDICIONADO SALA DE JANTAR 8,70 m² 11,80m 3 SALA DE ESTAR 12,95 m² 14,40m 3 SUITE 9,28 m 12,20m 3 Para prever as cargas das tomadas de uso específico foi utilizada uma tabela de potências média dos aparelhos eletrônicos presente na Norma Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária de Distribuição a Edificações Individuais da COELBA ESTABELECENDO QUANTIDADE DE TOMADAS DIMENSOES QUANTIDADES DEPENDENCIA ÁREA (m²) PERÍMETRO (m) TUG’S TUE’S TUG'S TUE'S ÁREA DE SERVIÇO 3,28 m² 7,30m 2 2X600VA BANHEIRO 1 2,88 m² 6,80m 1 1 1X600VA 1X3500W BANHEIRO 2 2,82 m² 7,10m 1 1 1X600VA 1X3500W COZINHA 6,30 m² 10,60m 3 3X600VA DORMITÓRIO 1 12,64 m² 14,30m 3 1 2X100VA 1X4000W DORMITÓRIO 2 9,28 m² 12,20m 3 1 3X100VA 1X4000W SALA DE JANTAR 8,70 m² 11,80m 3 3X100VA SALA DE ESTAR 12,95 m² 14,40m 3 3X100VA SUITE 9,28 m 12,20m 3 3X100VA unindo os valores de Potência Instalada, temos: CARGAS DE POTÊNCIA INSTALADA DIMENSOES POTÊNCIA DE ILUMINAÇÃO (VA TUG’S TUE’S DEPENDENCIA ÁREA (m²) PERÍMETRO (m) QUANTIDADE POTÊNCIA (VA) DISCRIMINAÇÃO POTÊNCIA (W) ÁREA DE SERVIÇO 3,28 m² 7,30m 100 2 1200 BANHEIRO 1 2,88 m² 6,80m 100 1 600 CHUVEIRO 2000 BANHEIRO 2 2,82 m² 7,10m 100 1 600 CHUVEIRO 2000 COZINHA 6,30 m² 10,60m 160 3 1800 DORMITÓRIO 1 12,64 m² 14,30m 100 2 200 AR-CONDICIONADO 1500 DORMITÓRIO 2 9,28 m² 12,20m 100 3 300 AR-CONDICIONADO 1500 SALA DE JANTAR 8,70 m² 11,80m 160 3 300 SALA DE ESTAR 12,95 m² 14,40m 100 3 300 SUITE 9,28 m 12,20m 100 3 300 Somando as potências de iluminação, tomadas de uso geral e tomadas de uso específico chegamos à: Potência aparente = 1.020 (iluminação) + 5600 (TUG’s) + 7000 (TUE’s) = 13620W Para o fator de potência de iluminação de 1 e de TUG’s de 0,8 temos: Potência Ativa = 1.020*1 + 5600*0,8 + 7000 = 12500W Potência Ativa = 1.160*1 + 4.800*0,8 + 11.200 = 16.200W Como a Potência Total Ativa é de 16.200W a Norma da Coelba para ligações de Baixa Tensão estipula que o sistema deve ser bifásico (220/127V) 4.2. Divisão das instalações Antes de serem apresentados os circuitos com suas respectivas cargas, será mostrada a planta das instalações elétricas. Posteriormente, a mesma será mostrada em escala. Figura 2 – Planta das instalações elétricas da residência (sem escala) CIRCUITOS TENSÃO (V) LOCAL POTÊNCIA CORRENTE Nº DE CIRCUITOS AGRUPADOS FATOR DE AGRUPAMENTO CORRENTE CORRIGIDA SEÇÃO DOS CONDUTORES Nº TIPO QTD x POTÊNCIA (VA) TOTAL (VA) CORRENTE TOTAL 1 Iluminação Social 127 Sala de Estar 1 x 100 560 0,79 4,42 2 0,8 5,53 1,5 Sala de Jantar 1 x 160 1,26 Suíte 1 x 100 0,79 Dormitório 1 1 x 100 0,79 Dormitório 2 1 x 100 0,79 2 Iluminação Serviço 127 Cozinha 1 x 160 460 1,26 3,63 2 0,8 4,53 1,5 Área de Serviço 1 x 100 0,79 Banheiro 1 1 x 100 0,79 Banheiro 2 1 x 100 0,79 3 PTUG's 127 Sala de Jantar 3 x 100 900 2,36 7,08 2 0,8 8,85 2,5 Suíte 3 x 100 2,36 Sala de estar 3 x 100 2,36 4 PTUG's 127 Banheiro 1 1 x 600 1200 4,72 9,45 2 0,8 11,81 2,5 Banheiro 2 1 x 600 4,72 5 PTUG's 127 Área de Serviço 2 x 600 1200 9,45 9,45 1 1 9,45 2,5 6 PTUG's 127 Cozinha 3 x 600 1800 14,17 14,17 1 1 14,17 2,5 7 PTUG's 127 1200 4,72 0,8 5,9 2,5 Dormitório 1 3 x 100 2,36 2 Dormitório 2 3 x 100 2,36 8 PTUE's 220 Suíte 1x 1500 1500 6,82 6,82 1 1 6,82 2,5 9 PTUE's 220 Dormitório 1 1 x 1500 1500 6,82 6,82 1 1 6,82 2,5 10 PTUE's 220 Dormitório 2 1 x 1500 1500 6,82 6,82 1 1 6,82 2,5 11 PTUE's 220 Banheiro 1 1 x 2000 2000 9,09 9,09 1 1 9,09 2,5 12 PTUE's 220 Banheiro 2 1 x 2000 2000 9,09 9,09 1 1 9,09 2,5 - Distribuição 220 Quadro de Distribuição 15720 90,77 Quadro Medidor 3.3.1 SEÇÃO MÍNIMA Os cabos são de cobre, isolados e instalados de forma fi xa. Olhando na tabela fornecida pela NBR 5410 apresentada no Memorial Descritivo podemos obter as seções mínimas para cada circuito. TIPO DE CIRCUITO ILUMINAÇÃO FORÇA SEÇÃO MÍNIMA(mm²) CIRCUITO 1 1,5 CIRCUITO 2 2,5 CIRCUITO 3 2,5 CIRCUITO 4 2,5 CIRCUITO 5 2,5 CIRCUITO 6 2,5 CIRCUITO 7 2,5 CIRCUITO 8 2,5 CIRCUITO 9 2,5 CIRCUITO 10 2,5 CIRCUITO 11 2,5 CIRCUITO 12 2,5 3.3.2 CAPACIDADE DE CONDUÇÃ O DE CORRENTE Para a maneira de instalação estipulada o método de referência é o B2, em posse dessa informação calculamos a corrente para o número de condutores carregados de cada circuito. CIRCUITO TIPO DE ALIMENTACAO TENSÃO POTÊNCIA (W) FATOR DE POTÊNCIA Nº DE CONDUTORES CARREGADOS CORRENTE SEÇÃO NOMINA L (mm²) 1 MONOFÁSICO 127 560 0,8 2 4,42 0,5 2 MONOFÁSICO 127 560 0,8 2 3,63 0,5 3 MONOFÁSICO 127 900 0,8 2 7,08 0,5 4 MONOFÁSICO 127 1200 0,8 2 9,45 0,75 5 MONOFÁSICO 127 1200 1 2 9,45 0,75 6 MONOFÁSICO 127 1800 1 2 14,12 1,5 7 MONOFÁSICO 127 1200 0,8 2 4,72 0,5 8 BIFÁSICO 220 1500 1 2 6,82 0,5 9 BIFÁSICO 220 1500 1 2 6,82 0,5 10 BIFÁSICO 220 1500 1 2 6,82 0,5 11 BIFÁSICO 220 2000 1 2 9,09 0,75 12 BIFÁSICO 220 2000 1 2 9,09 0,75 3.3.2.1 FATOR DE CORREÇÃO DEVIDO A TEMPERATURA AMBIENTE Foi considerada uma temperatura ambiente de 30°, isolação de PVC, o que nos dá um Fator de Correção de 1. 3.3.2.2 FATOR DE CORREÇÃO DEVIDO AO AGRUPAMENTO DE CIRCUI TOS Com a disposição dos cabos já estabelecida e limitando o número de 3 circuitos passando no mesmo eletroduto obtemos um Fator de Correção de 0,70. Desta forma, obtemos o Fator de Correção visando aumentar a Corrente anteriormente obtida no valor de 1,52. 3.4 DIMENSIONAMENTO DOS ELETRODUTOS Estipulamos que em cada eletroduto seriam passados no máximo 3 circuitos, sendo os eletrodutos feitos de PVC com prote ção contra propagação de chamas. Numeramos os eletrodutos e para fins de dimensionamento, consideramos a maior seção dentre os condutores dos circuitos que passaram por eles. TRECHO QUANTIDADE DE CONDUTORES MAIOR SEÇÃO SEÇÃO DO ELETRODUTO 1 2 3 4 5 6 7 3.5 DIMENSIONAMENTO DE PROTEÇÃO Como as seções dos nossos condutores foram todos menores que 16 mm² os fios terra e os neutros terão as mesmas seções das fases 4. LISTA DE MATERIAL REFERÊNCIA S ABNT – ASSOCIAÇ ÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 5410 – Instalações elétricas de ba ixa tensão, Rio de Janeiro: 2004 Norma Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária de Distribuição a Edificações Individuais COELBA
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