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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PROJETO DE GRADUAÇÃO ESTUDO SOBRE ELABORAÇÃO DE PROJETO ELÉTRICO RESIDENCIAL PREDIAL. RENATO BERTOLDI SIMÕES VITÓRIA - ES Agosto/2008 RENATO BERTOLDI SIMÕES ESTUDO SOBRE ELABORAÇÃO DE PROJETO ELÉTRICO RESIDENCIAL PREDIAL. Parte manuscrita do Projeto de Graduação do aluno Renato Bertoldi Simões, apresentado ao Departamento de Engenharia Elétrica do Centro Tecnológico da Universidade Federal do Espírito Santo, para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista. VITÓRIA – ES Agosto/2008 RENATO BERTOLDI SIMÕES ESTUDO SOBRE ELABORAÇÃO DE PROJETO ELÉTRICO RESIDENCIAL PREDIAL. COMISSÃO EXAMINADORA: Prof. Wilson Correia Pinto de Aragão Filho. Orientador Prof. Getúlio Vargas Loureiro Examinador Prof. Carlos Caiado Barbosa Zago Examinador Vitória - ES, Agosto de 2008. i DEDICATÓRIA Ao meu pai, Alcemy do Bom Jesus Simões, e a minha mãe, Anacir Maria Bertoldi Simões, que se não fosse por eles, eu não teria conseguido terminar esse curso de Engenharia Elétrica. Meus familiares e a todos os meus amigos da Engenharia que dividimos as alegrias e tristezas, em especial a Jelbener Vinícios dos Santos Azeredo, Johnny Sperandio, Thiago Negrelli e Thiago Zambom. ii AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus, que me deu força para terminar esse difícil curso. Agradeço aos meus pais, Alcemy do Bom Jesus Simões e a Anacir Maria Bertoldi Simões, pelo apoio e compreensão em todos esses anos de estudos. Agradeço a Mauro Sergio Suaid Santos e Fernanda Juni Santos, pela oportunidade de aprendizado e de crescimento na Powertech Engenharia, onde aprendi muito sobre projeto, que me ajudou a terminar este trabalho. A Prof. Wilson Correia Pinto de Aragão Filho, pela orientação. A todas as pessoas que contribuíram para que esse trabalho fosse realizado. iii LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Diagrama de Receita de Projetos .............................................................. 7 Figura 2– Lista de Circuitos dos apartamentos tipo .................................................. 13 Figura 3- Lista de Circuitos do condomínio ............................................................... 15 Figura 4 – Circuito Equivalente de uma falta de impedância desprezível ................. 37 Figura 5 – Esquema TN-S ......................................................................................... 38 Figura 6 – Esquema TN-C......................................................................................... 38 Figura 7– Vista Frontal do QM 1 ............................................................................... 52 Figura 8 – Vista Frontal do QM 2 .............................................................................. 53 Figura 9 – Lista de Material das Vistas Frontais ........................................................ 53 Figura 10 – Detalhe das Barras ................................................................................. 54 Figura 11 – Vista Interna do QM1 ............................................................................. 55 Figura 12 – Vista Interna do QM2 ............................................................................. 55 Figura 13 – Lista de Material das Vistas Internas ...................................................... 56 Figura 14 – Vista Frontal do QGBT ........................................................................... 56 Figura 15 – Vista Interna do QGBT ........................................................................... 57 Figura 16 – Identificação dos Materiais ..................................................................... 58 Figura 17 – Vista Frontal MS ..................................................................................... 58 Figura 18 – Exemplo de Planta Baixa de Subestação .............................................. 59 Figura 19 – Detalhes Construtivos da Janela da Subestação ................................... 60 Figura 20– Detalhe 2 ................................................................................................. 60 Figura 21 – Desenho 31 da NOR-TEC-01 ................................................................ 61 Figura 22 – Desenho 32 da NOR-TEC-01 ................................................................ 62 Figura 23 – Desenho 29 da NOR-TEC-01 ................................................................ 63 Figura 24 – Desenho 12 da NOR-TEC-01 ................................................................ 66 Figura 25– Lista de Material do Desenho 12 da NOR-TEC-01 ................................. 67 Figura 26 – Blocos terminais ..................................................................................... 71 Figura 27 – Exemplo de uma Caixa de Distribuição no andar ................................... 73 Figura 28 – Poço de Elevação .................................................................................. 75 Figura 29 – Tubulação Convencional ........................................................................ 76 Figura 30 – Bloco terminal fixado diretamente à prancha de madeira ...................... 79 Figura 31 – Bloco terminal suportado por canaleta ................................................... 79 iv Figura 32 – Detalhe de Bloco Terminal ..................................................................... 80 Figura 33– Caixa de Distribuição .............................................................................. 81 Figura 34 – Anéis Guia .............................................................................................. 81 Figura 35 – Foto Caixa de Distribuição ..................................................................... 82 Figura 36 – Foto Bloco Terminal dentro da Caixa de Distribuição ............................ 82 Figura 37– Exemplo de Distribuidor Geral (DG) ........................................................ 83 Figura 38 – Representação da Terminação dos cabos no caso a. ........................... 84 Figura 39 - Representação da Terminação dos cabos no caso b. ............................ 85 Figura 40 - Representação da Terminação dos cabos no caso c. ............................ 85 Figura 41 – Sistema Geral......................................................................................... 89 Figura 42 – Exemplo de organização com o cabeamento estruturado ..................... 91 Figura 43 – Sistema de automação integrado ........................................................... 92 Figura 44 – Cabo RG-6 ............................................................................................. 93 Figura 45 – Desenho Cabo RG-6 .............................................................................. 93 Figura 46 – Cabo Par-Trançado Categoria 5 ............................................................ 94 Figura 47– Esquema Demonstrativo do Cabeamento Estruturado ........................... 94 Figura 48 – Patch Painel em um painel de distribuição ............................................. 95 Figura 49 – Painel de distribuição ............................................................................. 95 Figura 50 – Ambiente com controle de luminosidade ................................................ 96 Figura 51 - Simples acionador de lâmpada ao cair do sol, com controle automático e manual ................................................................................................................... 97 Figura 52 – Esquemático de um dimer ......................................................................98 Figura 53 – Exemplo de Sensor de Umidade do Solo. ............................................ 100 Figura 54 – Ilustração do Sensor de Umidade no terreno. ...................................... 100 Figura 55– Diagrama de Entradas e Saídas em um Sistema Integrado ................. 102 Figura 56 – Módulo de Controle .............................................................................. 103 Figura 57 – Diagrama da instalação dos componentes .......................................... 104 Figura 58- Instalação Centralizada .......................................................................... 105 Figura 59 – Instalação Descentralizada .................................................................. 105 Figura 60 – Lista de Circuitos de um Quadro no Excel. .......................................... 108 Figura 61 - Dimensionamento de disjuntores e alimentadores pelo Excel .............. 109 v LISTA DE QUADROS Quadro 1– Categorias de Fornecimento. [NOR-TEC-01] ............................................ 3 Quadro 2– Restrições para as Categorias de Fornecimento ...................................... 4 Quadro 3- Receita de Projetos .................................................................................... 6 Quadro 4- Previsão de número de pontos e de carga para iluminação. [NBR-5410] .. 8 Quadro 5– Previsão de número de pontos e de carga para tomadas. [NBR-5410] .... 9 Quadro 6 – Exigências para a Divisão da Instalação [NBR-5410] ............................ 10 Quadro 7– Quadro de cargas dos apartamentos ...................................................... 14 Quadro 8– Quadro de cargas do condomínio. .......................................................... 16 Quadro 9 – Quadro de Cargas Total da Instalação ................................................... 17 Quadro 10– Demanda Aplicada nos Quadros de Medidores .................................... 18 Quadro 11– Demanda Aplicada no Medidor de Serviço. .......................................... 21 Quadro 12– Categoria de Fornecimento das Unidades Consumidoras .................... 22 Quadro 13 - Caixas para medidores e disjuntores .................................................... 24 Quadro 14- Esquema de distribuição ........................................................................ 29 Quadro 15 – Tempos de seccionamento máximos ................................................... 38 Quadro 16– Temperaturas características dos condutores ....................................... 43 Quadro 17– Suportabilidade a impulso exigível dos componentes da instalação ..... 44 Quadro 18– Quadro de Carga do QM1 ..................................................................... 48 Quadro 19– Dimensionamento dos apartamentos e do QM1 ................................... 48 Quadro 20 - Quadro de Carga do QM2 ..................................................................... 49 Quadro 21– Dimensionamento dos apartamentos e do QM2 ................................... 49 Quadro 22 - Quadro de Carga do Condomínio ......................................................... 50 Quadro 23– Dimensionamento condomínio .............................................................. 50 Quadro 24– Tabela 8 da NOR-TEC-01 (ELOS FUSÍVEIS PRIMÁRIOS) .................. 64 Quadro 25 - Tabela 9 da NOR-TEC-01 (Dimensionamento de Postes) .................... 68 Quadro 26 – Quantificação de Pontos Telefônicos ................................................... 74 Quadro 27 – Raios mínimos de Curvatura do cabo CI .............................................. 85 Quadro 28 - Relação cabo (mm2) e corrente (A) .................................................... 108 Quadro 29 - Cálculo da parcela de demanda de um apartamento em função da área útil. ........................................................................................................................... 112 vi Quadro 30 - Diversificação em função da quantidade de apartamentos ................. 113 Quadro 31 - Determinação da potência em função da quantidade de motores ...... 114 Quadro 32 - Competência das pessoas .................................................................. 115 Quadro 33 – Resistência Elétrica do corpo humano ............................................... 116 Quadro 34 – Contato das pessoas com o potencial da terra .................................. 116 Quadro 35 – Situações 1, 2 e 3 ............................................................................... 117 vii GLOSSÁRIO CATV – Canal Aberto de TV. CI – Cabo telefônico para instalações internas. São constituídos por condutores de cobre estanhado, isolados em PVC. São indicados para uso interno em centrais telefônicas e demais edificações. CCI – Cabo telefônico para uso interno. São indicados para uso interno em centrais telefônicas e demais edificações. CODI - Comitê de Distribuição de Energia Elétrica. CFTV – Canal Fechado de TV. CT-APL – Cabo Telefônico com isolamento termoplástico sólido indicado preferencialmente para instalações subterrâneas em dutos. Usados preferencialmente redes telefônicas com cabo secundário e distribuição de assinantes. CTP-APL-G - Cabo Telefônico com isolamento termoplástico expandido usados preferencialmente em redes telefônicas externas analógicas e/ ou digitais. DG – Distribuidor Geral do projeto Telefônico. DPS – Dispositivo de Proteção contra Surto. DR – Dispositivo de proteção a corrente Diferencial-Residual. ESCELSA – Concessionária de Energia do Espírito Santo – Espírito Santo Centrais Elétricas S.A. FDG – Cabos de cobre para instalações telefônicas. QDL – Quadro de Luz. QFLS – Quadro de força e Luz de Serviço. QGBT – Quadro Geral de Baixa Tensão. QL EMERGÊNCIA - Quadro de Luz de Emergência. QLE – Quadro de Luz dos elevadores. QLS – Quadro de Luz de Serviço. QM – Quadro de Medidores. MS – Medidor de Serviço. NOR-TEC-01 – Norma Técnica da ESCELSA – Fornecimento de Energia Elétrica em Tensões Secundária e Primária 15 Kv. viii PELV (do ingles “Protected extra-low voltage”) – Sistema de extrabaixa tensão que não é eletricamente separado da terra, mas que preenche, de modo equivalente, todos os requisitos de um SELV. SELV ( do inglês “Separated extra-low voltage”) – Sistema de extrabaixa tensão que é eletricamente separado da terra, de outros sistemas e de tal modo que a ocorrência de uma única falta não resulta em risco de choque elétrico. SPDA - Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas. UC – Unidade Consumidora. ix SUMÁRIO DEDICATÓRIA ........................................................................................................... I AGRADECIMENTOS ................................................................................................ II LISTA DE FIGURAS ................................................................................................ III LISTA DE QUADROS .............................................................................................. V GLOSSÁRIO .......................................................................................................... VII SUMÁRIO ................................................................................................................ IX RESUMO .................................................................................................................... I 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 2 1.1. Motivação ............................................................................................. 2 1.2. Definição dos projetos .......................................................................... 2 1.3. Definição das Unidades Consumidoras ................................................ 3 2. RECEITA DE PROJETOS ....................................................................................5 3. SEQÜÊNCIA DE PROJETOS .............................................................................. 8 3.1. Engenharia Básica ................................................................................ 8 3.1.1. Cálculo de Carga e Divisão de Circuitos nas Instalações. .................... 8 3.1.2. Demanda da Instalação ...................................................................... 16 3.1.3. Categoria de cada Unidade Consumidora .......................................... 22 3.1.4. Câmara de transformação, Barramento Geral e dos medidores ........ 22 3.2. Planta Baixa das Instalações Elétricas internas das unidades consumidoras ...................................................................................................... 26 3.2.1. Princípios fundamentais ...................................................................... 26 3.2.2. Características gerais ......................................................................... 29 3.2.3. Segurança da instalação elétrica das unidades consumidoras .......... 33 3.2.4. Projeto da instalação elétrica dos apartamentos ................................ 40 3.2.5. Projeto da instalação elétrica do condomínio ..................................... 41 3.3. Trifilares dos quadros de distribuição ................................................. 41 3.3.1. Proteção contra sobrecorrentes .......................................................... 41 3.3.2. Proteção contra sobretensões e perturbações eletromagnéticas. ...... 43 3.3.3. Proteção contra quedas e faltas de tensão ......................................... 45 3.3.4. Proteção adicional contra choques elétricos ....................................... 46 3.4. Quadro de Carga da instalação .......................................................... 47 x 3.5. Unifilar Geral da instalação ................................................................. 50 3.6. Planta Baixa da Alimentação das Unidades Consumidoras ............... 51 3.6.1. Planta de alimentadores dos quadros dos apartamentos. .................. 51 3.6.2. Planta de alimentadores dos quadros do condomínio e a malha de terra da instalação............................................................................................... 51 3.7. Esquema Vertical da instalação elétrica. ............................................ 51 3.8. Planta de situação do edifício. ............................................................ 51 3.9. Vista de Medidores ............................................................................. 52 3.10. Quadro Geral de Baixa Tensão (QGBT) e Medidor de Serviço (MS). 56 3.11. Projeto da Subestação. ....................................................................... 59 4. O PEDIDO DE FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA À ESCELSA ....... 68 5. PROJETO TELEFÔNICO ................................................................................... 70 5.1. Seqüência Básica para elaboração de projetos de redes telefônicas em edifícios ......................................................................................................... 71 5.2. Projeto da Rede de Cabos Secundários ............................................. 73 5.3. Projeto da Rede de Cabos Primários .................................................. 74 5.4. Cabos de Entrada ............................................................................... 78 5.5. Blocos Terminais ................................................................................ 78 5.6. Disposição dos cabos e blocos terminais ........................................... 80 5.7. Comprimentos dos Cabos da Rede Interna ........................................ 84 5.8. Distribuição dos cabos da rede interna ............................................... 86 5.9. Desenho do projeto ............................................................................. 86 6. ESTUDO SOBRE PROJETO DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL ..................... 88 6.1. Introdução ........................................................................................... 88 6.2. Projeto de Cabeamento Estruturado ................................................... 90 6.3. Algumas Aplicações ............................................................................ 96 6.4. Sistema de Integração ...................................................................... 102 7. TECNOLOGIA DE APOIO AO PROJETISTA .................................................. 106 7.1. Software para desenho ..................................................................... 106 7.2. Software para projetos ...................................................................... 107 7.3. Utilização do Excel para a Elaboração de Cálculos .......................... 107 CONCLUSÕES ..................................................................................................... 110 APÊNDICE A ........................................................................................................ 112 xi APÊNDICE B ........................................................................................................ 115 APÊNDICE C ........................................................................................................ 118 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 120 i RESUMO Este trabalho visa a desenvolver um estudo sobre elaboração de um projeto de instalações elétricas em edifícios residenciais. Este foi organizado de maneira a seguir a ordem de execução real utilizada na Powertech Engenharia para um projeto elétrico, procurando explicar cada uma de suas etapas, e deixando sempre claro a importância da segurança no projeto. Depois, foram estudados alguns critérios que devem ser observados na elaboração de projetos de redes telefônicas em edifícios, com o objetivo de dar ao leitor algumas noções básicas. E por fim, foi feito um estudo sobre Automação Residencial com o objetivo de mostrar ao leitor algumas tecnologias e a importância desse ramo para um futuro bem próximo. Este trabalho não visa a transformar o leitor em um projetista pronto para trabalhar, mas ajudá-lo na sua preparação inicial. 2 1. INTRODUÇÃO 1.1. Motivação Para se fazer um projeto elétrico não é suficiente ter o título de Engenheiro Eletricista, mas sim ter experiência e confiança adquiridas com anos de trabalho e com a supervisão de alguém mais experiente. Não basta ter os conhecimentos técnicos adquiridos na faculdade, mas é necessário também o conhecimento de normas regulamentadoras e ter a experiência para encontrar sempre a melhor solução possível. Este trabalho visa a ajudar quem está iniciando sua carreira como Engenheiro Projetista. Ele fornecerá as informações principais que são necessárias para se concluir um projeto elétrico residencial, e mostrará um fluxograma com todos os passos a serem seguidos. Este trabalho se propõe também a sugerir propostas de planilhas que possam ser usadas durante a elaboração do projeto com intuito de facilitar os cálculos necessários. 1.2. Definição dos projetos Na elaboração de um projeto elétrico completo, precisa-se fornecer informações para tudo que for relacionado à elétrica, e isso inclui além das instalações elétricas, também o projeto telefônico, o projeto de cabeamento estruturado, o projeto de automação e o projeto do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA). Os projetos em geral são feitos em folhas A1 ou A0, e entregues aos clientes em várias folhas diferentes com as plantas de cada pavimento, os cálculos necessários, os trifilares, o esquema vertical da construção, as vistas dos medidores e do Quadro Geral de Baixa Tensão (QGBT), e quando houver, o projeto da subestação. 3 Com tantas informações, é preciso organização e uma seqüência padronizada de projetos. Pelo menos no início,quando se estiver fazendo os primeiros projetos, é importante seguir fielmente a receita de projetos. Só começar um passo, quando tiver terminado completamente o anterior. Dessa forma o projetista não correrá o risco de ficar perdido durante a execução do seu trabalho. Essa seqüência foi criada por pessoas com muita experiência nessa área. 1.3. Definição das Unidades Consumidoras Quadro 1– Categorias de Fornecimento. [NOR-TEC-01] Categoria de fornecimento Carga Ligação Fornecimento a: I Uma unidade consumidora com carga total instalada até 9.000W Monofá- sica 2 fios II Uma unidade consumidora com carga total instalada superior a 9.000W e até 15.000W bifásica 3 fios III Uma unidade consumidora com carga total instalada superior a 15.000W e até 75.000W trifásica 4 fios IV Uma unidade consumidora com carga total instalada superior a 75kW e demanda máxima até 2.500kW trifásica Através de Subestação Particular V Instalação com mais de uma unidade consumidora com carga total instalada: Residencial: até 600 kW Comercial: até 250 kW trifásica Direta da Rede de Distribuição Secundária VI Instalação com mais de uma unidade consumidora com carga máxima maior que o indicado na categoria V. trifásica Através de Câmara de transformação VII Instalação com mais de uma unidade consumidora com carga Superior a 750 kW trifásica Através de Câmara de transformação Fonte: NOR-TEC-01 A Norma Técnica da ESCELSA sobre “Fornecimento de Energia Elétrica em Tensões Secundária e Primária 15kV” (NOR-TEC-01) em seu 4 capítulo 5 classifica as instalações consumidoras em 7 categorias, que estão mostradas no quadro 1. Cada categoria possui algumas restrições que são mostradas no quadro 2. Quadro 2– Restrições para as Categorias de Fornecimento Categoria de fornecimento Restrições I Não conste: a) motor monofásico, 120V, com potência superior a 2CV; b) máquina de solda a transformador de 120V, com potência superior a 2kVA; c) aparelho que necessite de duas ou três fases. II Não conste: a) motor monofásico, 120V, com potência superior a 2CV; b) motor monofásico, 220V, com potência superior a 3CV; c) máquina de solda a transformador, classe de 120V, com potência superior a 2kVA ou 220V, com potência superior a 8kVA; d) aparelho que necessite de três fases. III Não conste: a) motor trifásico, com potência superior a 40CV; b) motor monofásico, 120V, com potência superior a 2CV; c) motor monofásico, 220V, com potência superior a 4CV; d) máquina de solda a transformador, 220V, a duas fases ou 220V, a três fases, ligação V.v invertida, com potência superior a 15kVA; e) máquina de solda a transformador, 220V, a três fases, com retificação em fonte trifásica, com potência superior a 40kVA; f) máquina de solda, grupo motor-gerador, com potência superior a 40CV. IV Unidades Consumidoras com carga menor que 75kW, desde que possuam qualquer dos equipamentos vetados na Categoria III. V Área Máxima: Residencial: 7.000m2 Comercial: 3.000m2 Em edificações residenciais e comerciais a demanda máxima calculada não deverá ultrapassar 230 kW; A carga total instalada em qualquer unidade consumidora não poderá ser superior a 75 kW; Nenhuma unidade consumidora poderá conter os equipamentos vetados na categoria III. 5 Categoria de fornecimento Restrições VI 1) a carga total instalada em qualquer unidade consumidora não poderá ser superior a 75 kW; 2) nenhuma unidade consumidora poderá conter os equipamentos vetados na categoria III VII - área bruta total construída superior a 10.000m2 - carga total instalada superior a 75kW, em qualquer unidade consumidora, ou da qual conste qualquer dos equipamentos vetados na categoria III. Necessita prévia consulta Fonte: NOR-TEC-01 2. RECEITA DE PROJETOS Na execução de um projeto predial residencial devem-se seguir alguns passos importantes. Esses passos serão definidos em uma receita de projetos, demonstrada no Quadro 3. Como pode-se verificar essa receita está dividida em Fases e Etapas. As Fases estão divididas em Cálculos Iniciais, Planta Baixa das Instalações Internas das Unidades Consumidoras (Planta Baixa 1), Cálculos, Planta Baixa da Alimentação das Unidades Consumidoras (Planta Baixa 2) e Detalhamento. Na Primeira Fase, chamada cálculos iniciais, será feita a engenharia básica do projeto. Antes de começar realmente um projeto, é necessária uma análise básica de engenharia onde definem-se todas as suas características. Essa parte é muito importante para o sucesso do projeto, pois se for descoberto um erro de cálculo numa fase mais adiante, isso poderá ocasionar um retrabalho enorme para o projetista, que geralmente, precisará voltar ao início do projeto para acertar tudo relacionado ao erro. Portanto, uma engenharia básica bem feita pode prevenir vários inconvenientes no futuro. Depois de concluída a primeira Fase, pode-se seguir para a segunda Fase, chamada de Planta Baixa das Instalações Internas das Unidades 6 Consumidoras. Nessa Fase é projetada toda a instalação elétrica dos apartamentos e do condomínio (e se houver, das salas, dos escritórios e das lojas). Em cada Unidade Consumidora, será primeiro definida a posição dos pontos de tomada, de iluminação e do quadro de distribuição. Depois definem-se o percurso dos eletrodutos e a identificação dos condutores. Quadro 3- Receita de Projetos Fases Etapas C Á LC U LO S IN IC IA IS 1 Fazer Engenharia Básica P LA N TA BA IX A 1 2 Fazer a instalação elétrica do pavimento-tipo dos apartamentos 3 Fazer a instalação elétrica dos pavimentos relacionados ao condomínio. C Á LC U LO S 4 Fazer os trifilares de todos os quadros de distribuição 5 Fazer o quadro de carga de toda instalação, mostrando a carga instalada e o cálculo de demanda 6 Fazer o unifilar geral da instalação P LA N TA BA IX A 2 7 Fazer a planta de alimentadores dos quadros dos apartamentos. 8 Fazer a planta de alimentadores dos quadros do condomínio. D E TA LH A M EN TO 9 Fazer o esquema vertical da instalação elétrica. 10 Fazer a vista de medidores 11 Fazer a vista dos Quadros Gerais de Baixa Tensão (QGBTs) 12 Fazer a planta da Subestação, suas vistas e seus detalhes. Fonte: Powertech Engenharia Na terceira Fase (Cálculos), com as informações de todas as unidades consumidoras, pode-se dimensionar todos os quadros de distribuição. Então 7 desenham-se todos os seus trifilares, mostrando a listagem dos circuitos e suas cargas, os disjuntores, os Disjuntores Diferencial-Residual (DRs), os Dispositivos de Proteção contra Surto (DPSs), e todo o tipo de proteção necessária. Depois dos trifilares, desenha-se o quadro de cargas e o unifilar geral. Na Fase de plantas baixas da alimentação das unidades consumidoras, será mostrada a parte de alimentadores. Nessas plantas há todo o percurso dos alimentadores que vêm da ESCELSA e vão a cada Unidade Consumidora. No Detalhamento (quinta Fase) desenham-se o esquema vertical, a vista de medidores, a vista do QGBT e o projeto da subestação. Todas essas Fases e suas etapas serão explicadas mais detalhadamente nos próximos itens. Figura 1 – Diagrama de Receita de Projetos 8 3. SEQÜÊNCIA DE PROJETOS 3.1. Engenharia Básica Na Engenharia Básica será feita uma análise crítica do projeto arquitetônico, começando com um estudo sobre as Unidades Consumidoras, calculando a carga total do sistema e sua demanda. Depois definem-se a potência do transformador a ser usado, a localização da câmara de transformação e suas dimensões, a localização do QGBT e a dos medidores. 3.1.1. Cálculo de Carga e Divisão de Circuitos nas Instalações. Para calcular a carga total da instalação, necessita-se estudar cada unidade consumidora e somar suas cargas, individualmente.Isso deverá ser baseado no item 9.5 da ABNT NBR 5410, que contém prescrições específicas a locais utilizados como habitação, com diretrizes para a realização da previsão de carga e a divisão da instalação. No geral, a demanda de carga a ser considerada para um equipamento de utilização é a potência aparente nominal por ele absorvida (VA), dada pelo fabricante ou calculada a partir da tensão nominal, da corrente nominal e do fator de potência. No caso em que for dada a potência nominal fornecida pelo equipamento (potência de saída), e não a absorvida, deve ser considerado o seu rendimento. Quadro 4- Previsão de número de pontos e de carga para iluminação. [NBR-5410] Área do cômodo ou dependência Potência Nº de pontos Até 6m2 carga mínima de 100VA Em cada cômodo ou dependência deve ser previsto pelo menos um ponto de luz fixo no teto, comandado por interruptor Acima de 6m2 Acrescentar 60VA para cada aumento de 4 m2 inteiros Fonte: NBR-5410 • Previsão de número de pontos e de carga para tomadas: O número de pontos de tomada deve ser determinado em função da destinação do local e dos equipamentos elétricos que podem ser aí utilizados, e a potência a ser atribuída a 9 cada ponto de tomada é função dos equipamentos que ele poderá vir a alimentar, observando-se no mínimo os critérios mostrados no quadro 5. Quadro 5– Previsão de número de pontos e de carga para tomadas. [NBR-5410] Local/ função Nº de Pontos Potência Em banheiros deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada, próximo ao lavatório no mínimo 100VA por ponto de tomada. Em cozinhas, copas, copas- cozinhas, áreas de serviço, cozinha-área de serviço, lavanderias e locais análogos deve ser previsto no mínimo um ponto de tomada para cada 3,5 m, ou fração, de perímetro no mínimo 600VA por ponto de tomada, até três pontos, e 100VA por ponto para os excedentes. (**) Em áreas de serviço, salas de manutenção e salas de equipamentos, tais como casas de máquinas, salas de bombas, barriletes e locais análogos deve ser previsto no mínimo um ponto de tomada de uso geral circuitos terminais respectivos deve ser atribuída uma potência de, no mínimo, 1000 VA para uso especifico Os pontos de tomada de uso especifico devem ser localizados no máximo a 1,5 m do ponto previsto para a localização do equipamento a ser alimentado deve ser a ele atribuída uma potência igual à potência nominal do equipamento a ser alimentado ou à soma das potências nominais dos equipamentos a serem alimentados Em varandas deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada no mínimo 100VA por ponto de tomada. Em salas e dormitórios deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada para cada 5 m, ou fração de perímetro. no mínimo 100VA por ponto de tomada. demais cômodos e dependências de habitação devem ser previstos pelo menos um ponto de tomada, se a área do cômodo ou dependência for igual ou inferior a 2,25 m2 no mínimo 100VA por ponto de tomada. devem ser previstos pelo menos um ponto de tomada, se a área do cômodo ou dependência for superior a 2,25 m2 e igual ou inferior a 6 no mínimo 100VA por ponto de tomada. 10 Local/ função Nº de Pontos Potência m2 Um ponto de tomada para cada 5 m, ou fração, de perímetro, se a área do cômodo ou dependência for superior a 6 m2 no mínimo 100VA por ponto de tomada. Fonte: NBR-5410 Para a divisão da instalação: A instalação deve ser dividida em tantos circuitos quantos necessários, devendo cada circuito ser concebido de forma a poder ser seccionado sem risco de realimentação inadvertida por meio de outro circuito. A divisão da instalação em circuitos deve ser de modo a atender, entre outras, às exigências mostradas no quadro 6. Quadro 6 – Exigências para a Divisão da Instalação [NBR-5410] Exigências Exemplo Segurança evitando que a falha em um circuito prive de alimentação toda uma área. Conservação de energia possibilitando que cargas de iluminação e/ou de climatização sejam acionadas na justa medida das necessidades. Funcionais viabilizando a criação de diferentes ambientes, como os necessários em recintos de lazer, etc Manutenção facilitando ou possibilitando ações de inspeção e de reparo. Fonte: NBR-5410 Devem ser previstos circuitos distintos para partes da instalação que requeiram controle específico, de tal forma que estes circuitos não sejam afetados pelas falhas de outros (por exemplo, circuitos de supervisão predial). Na divisão da instalação devem ser consideradas também as necessidades futuras. As ampliações previsíveis devem se refletir não só na potência de alimentação, mas também na taxa de ocupação dos condutos e dos quadros de distribuição. 11 Os pontos de tomada de cozinha, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos devem ser atendidos por circuitos exclusivamente destinados à alimentação de tomadas desses locais. Os circuitos terminais devem ser individualizados pela função dos equipamentos de utilização que alimentam. Em particular, devem ser previstos circuitos terminais distintos para pontos de iluminação e para pontos de tomada, admitindo exceção a essa regra, desde que não sejam os pontos de tomada considerados no parágrafo anterior e que as seguintes condições sejam simultaneamente atendidas: o A corrente de projeto do circuito comum (iluminação mais tomadas) não deve ser superior a 16A. o Os pontos de iluminação não sejam alimentados, em sua totalidade, por um só circuito, caso esse circuito seja comum (iluminação mais tomadas). o Os pontos de tomadas, não sejam alimentados, em sua totalidade, por um só circuito, caso esse circuito seja comum (iluminação mais tomadas). As cargas devem ser distribuídas entre as fases, de modo a obter-se o maior equilíbrio possível. Quando a instalação comportar mais de uma alimentação (rede pública, geração local, etc.), a distribuição associada especificamente a cada uma delas deve ser disposta separadamente e de forma claramente diferenciada das demais. Em particular, não se admite que componentes vinculados especificamente a uma determinada alimentação compartilhem, com elementos de outra alimentação, quadros de distribuição e linhas, incluindo as caixas dessas linhas, salvo as seguintes exceções: o Circuitos de sinalização e comando, no interior de quadros; o Conjuntos de manobra especialmente projetados para efetuar o intercâmbio das fontes de alimentação; o Linhas abertas e nas quais os condutos de uma e de outra alimentação sejam adequadamente identificados. 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. (Por exemplo: Secadora de roupa que possui carga de 2000W em um circuito monofásico, e portanto corrente de 15,75A.) 12 3.1.1.1. Carga dos Apartamentos Será analisada cada unidade residencial da edificação, fazendo a previsão da sua carga. Pode-se então já definir quais serão os circuitos a serem utilizados em cada apartamento e suas respectivas cargas. Existem algumas definições importantes a serem decididas antes de relacionar os circuitos e suas cargas, e saber do cliente algumas características do projeto. No apartamento haverá: • Chuveiro Elétrico? • Máquina de lavar louça? • Secadora de roupa? • Ar condicionado SPLIT ou de janela? As respostas a essas perguntam influenciarão significativamente na carga e na elaboração do projeto. Determinando os circuitos e suas respectivas cargas, obtém-se a carga total de cada apartamento de acordo com a figura 2. 13 Figura 2– Lista de Circuitos dos apartamentos tipo Com a separação dos circuitos e a previsão de carga feita para cada apartamento deve-se somar a carga para sabertoda a carga instalada referente aos apartamentos. Assim, poderá ser feito o quadro 7 (Quadro de cargas dos apartamentos). 14 Quadro 7– Quadro de cargas dos apartamentos Portanto, nesse exemplo, o número total de apartamentos é igual a vinte, sendo dois apartamentos por andar, num total de dez andares. Os medidores desses apartamentos foram separados em dois grupos (Quadro de medidores 1 e o Quadro de medidores 2). O dimensionamento dos Quadros de medidores será melhor explicado no item 3.9 (Vista de Medidores). 3.1.1.2. Carga do Condomínio Estudando a arquitetura do condomínio, e com as diretrizes dadas no item 3.1, pode-se estimar a carga do condomínio e fazer a sua divisão em circuitos. A figura 3 com uma lista de circuitos e cargas serve como exemplo. 15 Figura 3- Lista de Circuitos do condomínio Com essa listagem de circuitos, se define a carga total do condomínio, que pode ser separada de acordo com a finalidade, como mostrado no Quadro 8. O Medidor de serviço atenderá toda a carga referente ao condomínio, alimentando primeiramente o QLFS (“Quadro de Luz e Força de Serviço”), onde existirá um disjuntor para cada um dos itens especificados no Quadro de Cargas acima (Elevador 1, Elevador 2, B. Recalque, QLS1,...). Os quadros QLS1 E QLS2 (“Quadro de Luz de Serviço 1 e 2”) possuem os circuitos de iluminação e tomadas mostrados na Figura 3. Esses circuitos foram divididos nesses dois quadros (QLS1 e QLS2) de forma a facilitar a distribuição de circuitos no edifício. O QLE é o Quadro 16 de Luz dos Elevadores, e o QL Emergência é o quadro que carrega as baterias que alimentam o circuito de iluminação de emergência do condomínio. Quadro 8– Quadro de cargas do condomínio. Com essa carga do condomínio junto com a carga total calculada para os apartamentos, obtém-se a carga instalada total do prédio que será mostrada no próximo item. 3.1.1.3. Carga Total da Instalação O Quadro 9 mostra a carga total da instalação, somando-se a carga total dos apartamentos e a carga do condomínio. 3.1.2. Demanda da Instalação Apesar da carga total da instalação ter dado 766.122 W (851.246,67VA, considerando o fator de potência de projeto igual a 0,9), não serão necessários um ou mais transformadores para atender a essa carga. Deve-se aplicar a demanda nas cargas dessas unidades consumidoras, para encontrar a verdadeira carga (menor que a total da instalação) que será usada simultaneamente pelos consumidores. Para calcular a demanda de edifícios residenciais de uso coletivo, aplica-se um critério desenvolvido pelo CODI (Comitê de Distribuição de Energia Elétrica) na Recomendação Técnica de Distribuição - RTD-CODI-06.01 (Ver Apêndice A). O 17 critério é baseado em dados de medições e de pesquisas realizadas em edifícios residenciais variados, de diferentes cidades do país e é composto de duas partes distintas: uma referente à demanda dos apartamentos e outra à demanda do condomínio. A demanda dos apartamentos é calculada com base no total de sua área útil, e a demanda do condomínio nas cargas efetivamente instaladas. De acordo com estudos, a demanda total deve ficar entre 25 a 30% da carga total instalada. Quadro 9 – Quadro de Cargas Total da Instalação O cálculo da demanda total do edifício constitui-se das seguintes etapas: - Determinação da demanda dos apartamentos. - Determinação da demanda do condomínio. 18 - Determinação da demanda total do edifício através da soma da demanda dos apartamentos e da demanda do condomínio. 3.1.2.1. Demanda dos Apartamentos Pelo critério do CODI, a demanda dos apartamentos deve ser determinada em função da área útil e da quantidade de apartamentos do edifício. No método proposto, já está considerada a instalação de cargas específicas, tais como chuveiros elétricos, saunas, aparelhos de ar condicionado, aquecedores e outras. O critério permite o cálculo da demanda dos apartamentos para unidades com área útil a partir de 20 m2. Além disso, para apartamentos com área útil de 20 a 42 m2, deverá ser adotado o valor de 1,0 kVA por apartamento, conforme pode ser observado na Quadro 27 do Apêndice A. Para obter o Fator de multiplicação em função da quantidade de apartamentos, deve-se usar a Quadro 28 do Apêndice A, que é aplicável a edifícios com até 300 apartamentos. Para calcular a demanda dos apartamentos deve-se multiplicar os dois valores encontrados nos Quadros 27 e 28 do Apêndice A. Aplica-se a demanda somente sobre os Quadro de Medidores (1 e 2) e não sobre o apartamento individualmente. Obtém-se o quadro 10. Quadro 10– Demanda Aplicada nos Quadros de Medidores Para uma carga total instalada de 363.000 W por QM (403.333 VA, fp=0,9), o valor da demanda de 45.790 VA calculada ficou muito pequeno (11,35%), portanto esse valor foi multiplicado, a critério do projetista, por um fator igual a 2,48 para chegar na demanda aplicada de 113.559,2 VA (28,15%) da carga total instalada nos 19 apartamentos. Lembrar que o ideal para edifícios residenciais é que a demanda fique entre 25 a 30% da carga total instalada. Para uma carga total instalada aplicada nos QMs 1 e 2 (806.666VA, fp=0,9), o valor da demanda de 82.840 VA calculada ficou muito pequeno (10,27%), portanto esse valor também foi multiplicado, a critério do projetista, por um fator igual a 2,45 para chegar na demanda aplicada de 202.958 VA (25,16%). 3.1.2.2. Demanda do condomínio A demanda do condomínio deve ser determinada considerando-se, individualmente, as seguintes cargas: - Iluminação; - Tomadas; - Motores de elevadores e bombas d'água; - Outras cargas, tais como aparelhos de ar condicionado, sauna, aquecedores e equipamentos para piscina. Será usado como exemplo o condomínio especificado anteriormente pelas Figura 3 (Lista de Circuitos) e Quadro 8 (Quadro de Carga), para calcular a demanda. a) Cargas de iluminação. Cálculo da parcela de demanda referente às cargas de iluminação: a - Devem ser aplicados os seguintes percentuais à carga total instalada em kW: - 100% para os primeiros 10 kW - 25% para o que exceder a 10 kW b - Ao valor encontrado em kW, deve ser aplicado o fator de potência específico considerado no projeto. Exemplo: Consultando a Quadro 8, observa-se que carga total de Iluminação do condomínio é igual a 16.400 W, portanto aplica-se 100% para 10 kW e 25% para os 6,4 kW restantes (= 11.600W). Desse valor dividimos pelo fator de potência, que nesse projeto foi considerado de 0,90 ( 11.600/0,90 = 12.888,89). Demanda da iluminação igual a 12.888,89 VA. 20 b) Cargas de tomadas. Cálculo da parcela de demanda referente às cargas de tomadas: a - Deve ser aplicado o percentual de 20% à carga total instalada em kW. b - Ao valor encontrado em kW, deve ser aplicado o fator de potência específico considerado no projeto. Exemplo: Consultando o Quadro 8, observa-se que a carga em tomadas no condomínio foi de igual a 19.200W, portanto a demanda é igual a 20% desse valor dividido por 0,90 (o fator de potência considerado no projeto). Demanda igual a 4.266,67 W. c) Elevadores e bombas d’água. Cálculo da parcela de demanda referente a elevadores e bombas d'água: Deve ser aplicada a Quadro 29 do Apêndice A, separadamente, para os grupos de motores de elevadores e de bombas d'água, adotando-se o fator de diversidade 1,0 para estes grupos. Exemplo: De acordo com a lista de circuito do condomínio, tem-se 9.327 W de carga de motores para elevadores e bombas d’água, sendo constituída de: - 2 Elevadores de 5.595 W (7,5HP) – Quadro 29 – Demanda de 12.980 VA - 1 Bomba de recalque de 3.732 W (5HP) – Quadro 29 – Demanda de 6.020 VA Demanda de acordo com o Quadro 29: 12.980 + 6.020 + 980 = 19.980 VA d) Outras cargas do condomínio. Cálculo das parcelas de demanda referentes a outrascargas do condomínio: a - Cargas motrizes Deve ser aplicada a Quadro 29 do Apêndice A para cada tipo de carga, adotando-se o fator de diversidade 1,0 a cada grupo destas cargas. b - Cargas não motrizes Estas cargas deverão ser analisadas em particular, aplicando-se às mesmas, fator de demanda em função das suas características de utilização definidas no projeto. Sobre a demanda calculada para estas cargas, deverá ser considerado o fator de 21 diversidade 1,0. Para estas cargas, deve ser adotado o fator de potência específico, previsto no projeto. Exemplo: - Cargas motrizes - 2 motores para portões de garagem 600 W (1/3HP) – Quadro 29 – Demanda de 980 VA. - Cargas não motrizes – Sauna elétrica com carga de 9.000 W. A essa carga será aplicada demanda total e um fator de potência igual a um. Demanda 9.000VA. Portanto a demanda do condomínio é de 46.136 VA (Ver Quadro 11). Demanda total da instalação = Demanda total dos apartamentos + Demanda do condomínio Demanda total da instalação = 82.840 + 46.136 = 128.976 VA. A esse valor pode-se ainda aplicar algum fator de multiplicação, a critério do projetista. Demanda aplicada total = 128.976 x 2,0 = 257.952 VA Recomenda-se, para essa instalação, um transformador de 300kVA. Quadro 11– Demanda Aplicada no Medidor de Serviço. 22 3.1.3. Categoria de cada Unidade Consumidora Com a lista de circuitos e suas respectivas cargas de todas as unidades consumidoras já definidas, e conseqüentemente de toda a instalação, define-se em que categoria se encontra cada unidade consumidora desta edificação. Consultando o item 5 da Norma da Escelsa (“NOR-TEC-01”), verifica-se que todas as unidades consumidoras deste prédio estão na categoria III, visto que elas possuem carga entre 15.000 e 75.000 W, e não possuem nenhuma das características de restrição. E, consultando esse mesmo item, verifica-se que a edificação como um todo, está na categoria VII, pois ela possui uma carga total instalada de 766.122 W, maior que os 750kW limitantes da categoria VI. Quadro 12– Categoria de Fornecimento das Unidades Consumidoras Unidade Consumidora Carga Instalada (W) Categoria de Fornecimento Apartamento Tipo1 36.300 III Apartamento Tipo2 36.300 III Condomínio 60.122 III A instalação geral 766.122 VII 3.1.4. Câmara de transformação, Barramento Geral e dos medidores Estudando o projeto arquitetônico deve ser escolhida a melhor localização para: subestação, barramento geral e medidores. Geralmente, no projeto arquitetônico já está definida a sua localização, porém é dever do projetista eletricista ratificar essa localização ou sugerir modificações, caso a pré-definida pelo arquiteto não atenda algum item das normas vigentes. 3.1.4.1. Câmara de transformação O fornecimento de energia elétrica às instalações das Categorias VI e VII deverá ser feito por meio de câmara de transformação ou cabina. No capítulo 10 da Norma da ESCELSA (“NOR-TEC-01”) há as diretrizes para se projetar uma câmara de transformação ou cabina. Nesse momento será mostrado apenas sobre a escolha da localização e das suas dimensões: 23 a) Localização De acordo com a NOR-TEC-01, sempre que o compartimento for parte integrante da edificação, deverá ser construída câmara de transformação, localizada no térreo, de preferência na parte frontal da edificação. A escolha da melhor localização será em função das facilidades de acesso, ventilação e outros fatores de projeto. A ESCELSA responsabilizar-se-á pelo fornecimento do cabo classe 15kV desde que a câmara diste até 10 metros medidos a partir da caixa de inspeção no passeio. O trecho que exceder a 10 metros será de responsabilidade do interessado/ incorporador. Sempre que o compartimento for isolado da edificação deverá ser construída cabina que deverá ser localizada no recuo da edificação, no máximo a 6m da via pública de construção normal sobre o solo, não devendo ser utilizada em locais passíveis de inundação. Se o limite da edificação, onde está localizada a cabina, estiver a mais de 6 metros da via pública, deverá ser construída uma caixa de passagem, com dimensões de 80 x 80 x 100 cm, até 6m da via pública. A câmara de transformação ou cabina deverá permitir fácil acesso a partir da via pública, para os funcionários da ESCELSA ou pessoas autorizadas e para circular equipamentos com dimensões mínimas de 1,20m x 1,80m x 2,00 e 2.500 Kgf de peso, a qualquer hora do dia ou da noite, em que isto se torne necessário. Qualquer localização diferente da prevista deverá ser motivo de prévia consulta à ESCELSA. b) Dimensões De acordo com a NOR-TEC-01, a câmara de transformação ou cabina deverá ser dimensionada de acordo com o(s) equipamento(s) a ser(em) instalado(s), de modo a oferecer facilidade de operação e circulação, bem como as necessárias condições mínimas de segurança. Deverá obedecer às seguintes dimensões mínimas, livres de obstáculos, tais como, colunas, vigas, rebaixos, etc: - câmara de transformação ou cabina com transformador único de até 300kVA, dimensões mínimas: 3,00m x 3,90m x 2,80m (pé direito) - câmara de transformação ou cabina com dois transformadores de até 300kVA, dimensões mínimas: 6,60m x 3,90m x 2,80m (pé direito) 24 - para as edificações da categoria VII (carga instalada superior a 750kW ou área superior a 10.000m2), as dimensões mínimas serão estabelecidas em função das características técnicas de cada edificação, mediante prévia consulta à ESCELSA (antes do início da construção). 3.1.4.2. Localização do Barramento Geral O barramento geral em tensão secundária (QGBT) não deverá distar mais de 2,5 metros, medidos a partir do perímetro da câmara de transformação. A ESCELSA responsabilizar-se-á pelo fornecimento e instalação dos condutores em tensão secundária. O trecho que exceder a 2,5 metros será de responsabilidade do interessado / incorporador. 3.1.4.3. Localização dos medidores. Nesse item será definida a localização dos Quadros de Medições (conjunto de caixas destinadas à instalação de equipamentos de medição em condomínios horizontal ou vertical, com barramento) e a localização do Medidor de Serviço (Equipamento destinado a medição das cargas de uso comum da edificação e também dos equipamentos de combate a incêndio, quando houver). Primeiramente define-se o tamanho dos medidores e conseqüentemente o tamanho dos quadros de medidores. No desenho Nº1 da NOR-TEC-01, a ESCELSA define as dimensões mínimas das caixas para medidores de kWh, kVArh, TC e disjuntores. Quadro 13 - Caixas para medidores e disjuntores Caixas Restrições Dimensões mínimas internas (mm) Largura Altura Profundidade Medidor Monofásico Até 9.000 W 270 170 140 Disjuntor Monofásico Até 9.000 W 95 170 100 Medidor Polifásico Até 41.000 W 370 245 180 41.001 até 57.000 W 500 260 180 57.001 até 75.000 W 660 440 200 25 Disjuntor Polifásico Até 100 A 125 185 100 Maior que 100 até 200 A 670 345 200 Fonte: NOR-TEC-01 Depois de definido o tamanho dos medidores, define-se o tamanho dos quadros de medidores (QMs), de acordo com a arquitetura do projeto e a quantidade de medidores de apartamentos. De acordo com o capítulo 9 da NOR-TEC-01, a localização da medição depende da categoria de fornecimento da instalação elétrica. A medição deverá ser instalada na divisa da propriedade com a via pública com a caixa do medidor voltada para a via pública, podendo ser instalada em muro, poste ou na parede externa do prédio, nos casos das categorias serem I, II e III, ou para o fornecimento às instalações da categoria V, nos seguintes casos: a) Edificações verticais com carga total instalada até 75kW, em um quadro único de medições, respeitadas as seguintes limitações: máximo de 3 pavimentos e até 6 medidores e demanda diversificada máxima de 60kW. b) Edificações horizontais com carga instalada até 180kW, em um quadro único de medições, respeitadas as seguintes limitações: máximo de 16 unidades monofásicas ou 12 polifásicas e demanda máxima diversificada igual a 118,80 kW. Para as unidades consumidoras da categoria IV, a NOR-TEC-01 apresenta vários padrões mostrando detalhes da medição de energia elétrica, cujos medidores, transformadores de corrente e de potencial e seus condutores serão previstos e instalados pela ESCELSA, por ocasião da ligação da subestação. Nas unidades consumidoras das categorias V, VI e VII, as caixas para instalação dos medidores deverão ser instaladas no interior da propriedade particular, em local de fácil e permanente acesso, dotado de boa iluminação natural ou artificial, não devendo ser instaladas em locais tais como: • Escadarias e rampas; • Dependências sanitárias; • Proximidades de máquinas, bombas, tanques e reservatórios; • Locais sujeitos a gases corrosivos, inundações, poeira, trepidação excessiva ou abalroamento de veículos; 26 Em prédios de até 4 pavimentos ou sem elevador, os quadros de medições deverão estar localizados no pavimento térreo, ou no 1º mezanino, respeitadas as disposições do parágrafo anterior. Em prédios com até dois quadros de medições, estes deverão situar-se junto ao barramento geral. Em prédios com mais de 4 pavimentos com elevador e com mais de 24 (vinte e quatro) medições, será permitida a instalação de quadros de medições, distribuídos em diferentes pavimentos, desde que cada quadro tenha um mínimo de 06 (seis) medições. A queda de tensão nos condutores onde circula energia não medida, a partir do ponto de entrega de energia, calculada para uma carga igual ao limite superior da faixa da respectiva categoria, deverá ser, no máximo, 1% ( um porcento). Quando um quadro contiver 7 (sete) ou mais medidores, a caixa de derivação geral deverá conter barramento. O disjuntor deverá ser instalado em caixa específica junto à caixa do medidor. 3.1.4.4. Localização da prumada elétrica. Geralmente o projeto arquitetônico já define um espaço para a subida dos cabos alimentadores dos apartamentos e de cargas dos condomínios, porém, o projetista eletricista deverá dimensionar e definir o espaço necessário para suportar os cabos dimensionados previamente, e caso seja necessário, solicitar uma mudança no projeto arquitetônico. 3.2. Planta Baixa das Instalações Elétricas internas das unidades consumidoras 3.2.1. Princípios fundamentais Durante a elaboração de um projeto elétrico, existem alguns princípios fundamentais que precisam ser respeitados. Esses princípios orientam os objetivos e 27 as prescrições da Norma ABNT NBR 5410, e estão relacionados nos itens 4.1.1 a 4.1.15 da Norma. Esses princípios são: a) As pessoas e os animais devem ser protegidos contra choques elétricos, seja o risco associado a contato acidental com parte viva perigosa, seja a falhas que possam colocar uma massa acidentalmente sob tensão. b) A instalação elétrica deve ser concebida e construída de maneira a excluir qualquer risco de incêndio de materiais inflamáveis, devido a temperaturas elevadas ou arcos elétricos. Além disso, em serviço normal, não deve haver riscos de queimaduras para as pessoas e os animais. c) As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra os efeitos negativos de temperaturas ou solicitações eletromecânicas excessivas resultantes de sobrecorrentes a que os condutores vivos possam se submetidos. d) Condutores que não os condutores vivos e outras partes destinadas a escoar correntes de falta devem poder suportar essas correntes sem atingir temperaturas excessivas. e) As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra as conseqüências prejudiciais de ocorrências que possam resultar em sobretensões, como faltas entre partes vivas de circuitos sob diferentes tensões, fenômenos atmosféricos e manobras. f) Equipamentos destinados a funcionar em situações de emergência, como incêndios, devem ter seu funcionamento assegurado a tempo e pelo tempo julgado necessário. g) Sempre que forem previstas situações de perigo em que se faça necessário desernergizar um circuito, devem ser providos dispositivos de desligamento de emergência, facilmente identificáveis e rapidamente manobráveis. h) A alimentação da instalação elétrica, de seus circuitos e de seus equipamentos deve poder ser seccionada para fins de manutenção, verificação, localização de defeitos e reparos. i) A instalação elétrica deve ser concebida e construída livre de qualquer influência mútua prejudicial entre instalações elétricas e não elétricas. j) Os componentes da instalação elétrica devem ser dispostos de modo a permitir espaço suficiente tanto para a instalação inicial quanto para a substituição 28 posterior de partes, bem como acessibilidade para fins de operação, verificação, manutenção e reparos. k) Na seleção dos componentes, devem ser levados em consideração os efeitos danosos ou indesejados que o componente possa apresentar, em serviço normal (incluindo operações de manobra), sobre outros componentes ou na rede de alimentação. Entre as características e fenômenos suscetíveis de gerar perturbações ou comprometer o desempenho satisfatório da instalação podem ser citados: o O fator de potência; o As correntes iniciais ou de energização; o O desequilíbrio de fases; o As harmônicas. l) Toda instalação elétrica requer uma cuidadosa execução por pessoas qualificadas, de forma a assegurar, entre outros objetivos, que: o As características dos componentes da instalação não sejam comprometidas durante sua montagem; o Os componentes da instalação, e os condutores em particular, fiquem adequadamente identificados; o Nas conexões, o contato seja seguro e confiável; o Os componentes sejam instalados preservando-se as condições de resfriamento previstas; o Os componentes da instalação suscetíveis de produzir temperaturas elevadas ou arcos elétricos fiquem dispostos ou abrigados de modo a eliminar o risco de ignição de materiais inflamáveis; e o As partes externas de componentes sujeitas a atingir temperaturas capazes de lesionar pessoas fiquem dispostas ou abrigadas de modo a garantir que as pessoas não corram risco de contatos acidentais com essas partes. m) As instalações elétricas devem ser inspecionadas e ensaiadas antes de sua entrada em funcionamento, bem como após cada reforma, com vista a assegurar que elas foram executadas de acordo com a NBR 5410. n) O projeto, a execução, a verificação e a manutenção das instalações elétricas devem ser confiados somente a pessoas qualificadas a conceber e executar os trabalhos em conformidade com a NBR 5410. 29 3.2.2. Características gerais De acordo com a NBR 5410, na concepção de uma instalação elétrica devem ser determinadas as seguintes características: a) Utilização prevista e demanda; b) Esquema de distribuição; c) Alimentações disponíveis; d) Necessidade de serviços de segurança e de fontes apropriadas; e) Exigências quanto à divisão da instalação; f) Influências externas às quais a instalação for submetida; g) Riscos de incompatibilidade e de interferências h) Requisitos de manutenção. A utilização prevista e a demanda (item a), assim como a divisão da instalação (item e), já foram definidas no item da engenharia básica. Os requisitos de manutenção (item h) também não serão mencionados, pois não é o propósito deste trabalho. Agora serão definidos os itens restantes das características gerais. 3.2.2.1. Esquema de distribuição O esquema de distribuição pode ser classificado de acordo com os critérios do quadro 14. Quadro 14- Esquema de distribuição Esquema de condutores vivos Corrente alternada • Monofásico a dois condutores; • Monofásico a três condutores; • Bifásico a três condutores; • Trifásico a três condutores; • Trifásico a quatro condutores;Corrente contínua • Dois condutores; • Três condutores. Esquema de aterramento Esquema TN • Esquema TN-S, • Esquema TN-C-S, • Esquema TN-C, Esquema TT Esquema IT Fonte: NBR-5410 30 O esquema TN possui um ponto de alimentação diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a esse ponto através de condutores de proteção. São considerados três variante de esquema TN, de acordo com a disposição do condutor neutro e do condutor de proteção: • Esquema TN-S, no qual o condutor neutro e o condutor de proteção são distintos; • Esquema TN-C-S, em parte do qual as funções de neutro e de proteção são combinadas em um único condutor; • Esquema TN-C, no qual as funções de neutro e de proteção são combinadas em um único condutor, na totalidade do esquema. O esquema TT possui um ponto da alimentação diretamente aterrado, estando as massas da instalação ligadas a eletrodo(s) de aterramento eletricamente distinto(s) do eletrodo de aterramento da alimentação. No esquema IT todas as partes vivas são isoladas da terra ou um ponto da alimentação é aterrado através de impedância. As massas da instalação são aterradas, verificando-se as seguintes possibilidades: • Massas aterradas no mesmo eletrodo de aterramento da alimentação, se existente; e • Massas aterradas em eletrodo(s) de aterramento próprio(s), seja porque não há eletrodo de aterramento da alimentação, seja porque o eletrodo de aterramento das massas é independente do eletrodo de aterramento da alimentação. 3.2.2.1.1. Esquema de distribuição nos edifícios residenciais. O esquema de aterramento utilizado na ESCELSA é o esquema TN-C, porém a partir do ponto de entrega, ele será convertido em um esquema TN-S, portanto a edificação será um esquema TN-C-S. 31 3.2.2.2. Alimentações De acordo com a NBR 5410 devem ser determinadas as seguintes características das fontes de suprimento de energia com as quais a instalação for provida: a) Natureza da corrente e da freqüência; b) Valor da tensão nominal; c) Valor da corrente de curto-circuito presumida no ponto de suprimento; d) Possibilidade de atendimento dos requisitos da instalação, incluindo a demanda de potência. Essas características devem ser obtidas junto à empresa distribuidora de energia elétrica, no que se refere ao suprimento via rede pública de distribuição, e devem ser determinadas, quando se tratar de fonte própria. O fornecimento de energia elétrica às unidades consumidoras, localizadas em municípios atendidos pela Espírito Santo Centrais Elétricas S.A – ESCELSA, será feito em corrente alternada na freqüência de 60 hertz, em sistema com neutro aterrado, nas seguintes tensões padronizadas: a) Tensões secundárias • 220/127Volts em sistemas trifásicos, com neutro aterrado; • 127 Volts em sistemas monofásicos, com neutro aterrado. Excepcionalmente nas localidades de Alegre, Rive, Guaçui e Celina, as tensões poderão ser, além das acima citadas, 380/220 Volts, em sistemas trifásicos e 220 Volts em sistemas monofásicos (fase-neutro), ambas com neutro aterrado. b) Tensões primárias As tensões de fornecimento primárias nominais (média tensão) poderão variar entre 11.400 e 13.800 Volts entre fases. 3.2.2.3. Serviços de segurança Quando for imposta a necessidade de serviços de segurança, as fontes de alimentação para tais serviços devem possuir capacidade, confiabilidade e disponibilidade adequadas ao funcionamento especificado. 32 3.2.2.4. Influências externas Na concepção e na execução das instalações elétricas devem ser consideradas a classificação e a codificação das influências externas estabelecidas na NBR 5410. Cada condição de influência externa é designada por um código que compreende sempre um grupo de duas letras maiúsculas e um número, como descrito a seguir: a) A primeira letra indica a categoria geral da influência externa: • A = meio ambiente; • B = utilização; • C = construção das edificações; b) A segunda letra indica a natureza da influência externa; c) O número indica a classe de cada influência externa. Para exemplos, verificar Quadros 30, 31 e 32 no Apêndice B. 3.2.2.5. Compatibilidade Devem ser tomadas medidas apropriadas quando quaisquer características dos componentes da instalação forem suscetíveis de produzir efeitos prejudiciais em outros componentes, em outros serviços ou ao bom funcionamento da fonte de alimentação. Essas características dizem respeito, por exemplo, a: • Sobretensões transitórias; • Variações rápidas de potência; • Correntes de partida; • Correntes harmônicas; • Componentes contínuas; • Oscilações de alta freqüência; • Correntes de fuga. 33 Todos os componentes da instalação elétrica devem atender às exigências de compatibilidade eletromagnética e ser conforme o que as normas aplicáveis prescrevem, neste particular. Isso não dispensa, porém, a observância de medidas a reduzir os efeitos das sobretensões induzidas e das perturbações eletromagnéticas em geral. 3.2.3. Segurança da instalação elétrica das unidades consumidoras Ao se projetar a instalação elétrica interna das unidades consumidoras, deve-se tomar medidas de proteção para garantir segurança. No capítulo 5 da NBR 5410, são descritas todas as informações necessárias para essas medidas. Essa Norma define todos os tipos de proteção necessária e as medidas a serem tomadas. As proteções são: a) Proteção contra choques elétricos. b) Proteção contra efeitos térmicos. c) Proteção contra sobrecorrentes. d) Proteção contra sobretensões e perturbações eletromagnéticas. e) Proteção contra quedas e faltas de tensão. 3.2.3.1. Considerações da NBR 5410 3.2.3.1.1. Proteção contra choques elétricos O princípio que fundamenta as medidas de proteção contra choques especificadas na NBR 5410 pode ser assim resumido: • Partes vivas perigosas não devem ser acessíveis; e • Massas ou partes condutivas acessíveis não devem oferecer perigo, seja em condições normais, seja, em particular, em caso de alguma falha que as tornem acidentalmente vivas. Deste modo, a proteção contra choques elétricos compreende, em caráter geral, dois tipos de proteção: 34 • Proteção básica • Proteção supletiva Os conceitos de “proteção básica” e de “proteção supletiva” correspondem, respectivamente, aos conceitos de “proteção contra contatos diretos” e de “proteção contra contatos indiretos”. A regra geral da proteção contra choques elétricos é que o principio enunciado anteriormente seja assegurado, no mínimo, pelo provimento conjunto de proteção básica e de proteção supletiva, mediante combinação de meios independentes ou mediante aplicação de uma medida capaz de prover ambas as proteções, simultaneamente. As medidas de proteção contra choques elétricos são apresentadas a seguir: a. Equipontencialização e seccionamento automático da alimentação; b. Isolação dupla ou reforçada; c. Uso de separação elétrica individual; d. Uso de extrabaixa tensão: SELV (“Separated extra-low voltage”) e PELV (“Protected extra-low voltage”). Diferentes medidas de proteção contra choques elétricos podem ser aplicadas e coexistir numa mesma instalação. A medida de caráter geral a ser utilizada na proteção contra choques elétricos é a equipotencialização e seccionamento automático da alimentação, e por isso focaremos nosso trabalho nelas. As outras medidas de proteção contra choques elétricos descritas na NBR 5410 são admitidas ou mesmo exigidas em situações mais pontuais, para compensar dificuldades no provimento da medida de caráter geral ou para compensar sua insuficiência em locais ou situações em que os riscos de choque elétrico são maiores ou suas conseqüências mais perigosas. a. Equipontencialização e seccionamento automático da alimentação A equipotencialização é um procedimento que consiste na interligação de elementos especificados,visando obter a eqüipotencialidade necessária para os fins desejados. Por extensão, a própria rede de elementos interligados resultante. 35 Todas as massas de uma instalação devem estar ligadas a condutores de proteção, e todas aquelas situadas numa mesma edificação ou simultaneamente acessíveis devem estar vinculadas a um mesmo eletrodo de aterramento, sem prejuízo de eqüipotencializações adicionais que se façam necessárias, para fins de proteção contra choques e/ou de compatibilidade eletromagnética. Massas protegidas contra choques elétricos por um mesmo dispositivo, dentro das regras da proteção por seccionamento automático da alimentação, devem estar vinculadas a um mesmo eletrodo de aterramento, sem prejuízo de eqüipotencializações adicionais que se façam necessárias, para fins de proteção contra choques e/ou de compatibilidade eletromagnética. Todo o circuito deve dispor de condutor de proteção, em toda sua extensão, sendo que um condutor de proteção pode ser comum a dois ou mais circuitos, desde que esteja instalado no mesmo conduto que os respectivos condutores de fase e sua seção seja dimensionada conforme as seguintes opções: Calculada para a mais severa corrente de falta presumida e o mais longo tempo de atuação do dispositivo de seccionamento automático verificados nesses circuitos; • Selecionada com base na maior seção de condutor de fase desses circuitos. Admite-se que os seguintes elementos sejam excluídos das equipotencializações: • Suportes metálicos de isoladores de linhas aéreas fixados à edificação que estiverem fora da zona de alcance normal; • Postes de concreto armado em que a armadura não é acessível; • Massas que, por suas reduzidas dimensões ou por sua disposição, não possam ser agarradas ou estabelecer contato significativo com parte do corpo humano, desde que a ligação a um condutor de proteção seja difícil ou pouco confiável. A proteção básica nessa medida de proteção deve ser assegurada por isolação das partes vivas e/ou pelo uso de barreiras ou invólucros. E a proteção supletiva deve ser assegurada, conjuntamente, por equipotencialização e pelo seccionamento automático da alimentação. 36 O princípio do seccionamento automático é que um dispositivo deve seccionar automaticamente a alimentação do circuito ou equipamento por ele protegido sempre que uma falta (entre parte viva e massa ou entre parte viva e condutor de proteção) no circuito ou equipamento der origem a uma tensão de contato superior ao valor pertinente da tensão de contato limite UL. No esquema TN, que é o geralmente usado, devem ser obedecidas as prescrições descritas a seguir: • A equipotencialização via condutores de proteção deve ser única e geral, envolvendo todas as massas da instalação, e deve ser interligada com o ponto da alimentação aterrado, geralmente o neutro; • Recomenda-se o aterramento dos condutores de proteção em tantos pontos quanto possível. Em construções de porte, tais como edifícios de grande altura, a realização de equipotencializações locais, entre condutores de proteção e elementos condutivos da edificação, cumpre o papel de aterramento múltiplo do condutor de proteção; • As características do dispositivo de proteção e a impedância do circuito devem ser tais que, ocorrendo em qualquer ponto uma falta de impedância desprezível entre um condutor de fase e o condutor de proteção ou uma massa, o seccionamento automático se efetue em um tempo no máximo igual ao especificado na Quadro 15. Considera-se a prescrição atendida se a seguinte condição for satisfeita: Zs . Ia ≤ Uo Onde : Zs é a impedância, em ohms, do percurso da corrente de falta, composto da fonte, do condutor vivo, até o ponto de ocorrência da falta, e do condutor de proteção (do ponto de ocorrência da falta até a fonte); Ia é a corrente, em ampères, que assegura a atuação do dispositivo de proteção num tempo no máximo igual ao especificado na Quadro 15. Uo é a tensão nominal, em volts, entre fase e neutro, valor eficaz em corrente alternada. 37 Figura 4 – Circuito Equivalente de uma falta de impedância desprezível • No esquema TN, no seccionamento automático visando à proteção contra choques elétricos, podem ser usados os seguintes dispositivos de proteção: o Dispositivos de proteção a sobrecorrente; o Dispositivos de proteção a corrente diferencial-residual (dispositivos DR), observado o que estabelece a alínea seguinte • Não se admite, na variante TN-C do esquema TN, que a função de seccionamento automático, visando à proteção contra choques elétricos, seja atribuída aos dispositivos DR. Isso porque, o DR funciona, verificando o soma vetorial das correntes que passam por ele. Conforme podemos ver na figura 5, no esquema TN-S, passa pelo DR trifásico as correntes das fases e do neutro. A corrente do terra não passa pelo dispositivo DR. Se a soma vetorial que passa por ele for igual a zero, não há corrente de fuga. Se ocorrer uma falta de um circuito na massa da carga, e mesmo uma pequena corrente de fuga aparecer no condutor Terra, essa diferença será percebida pelo dispositivo DR que irá atuar e seccionará o circuito. Na variante TN-C, o condutor Neutro e o Terra, passariam pelo dispositivo DR, no mesmo condutor, portanto, mesmo que ocorresse uma falta, e aparecesse uma corrente de fuga it, o dispositivo não conseguiria percebê-la, conforme podemos ver na figura 6. 38 Figura 5 – Esquema TN-S Figura 6 – Esquema TN-C Quadro 15 – Tempos de seccionamento máximos no esquema TN. Uo (V) Tempo de seccionamento (s) Situação 1 Situação 2 115, 120, 127 0,8 0,35 220 0,4 0,2 254 0,4 0,2 277 0,4 0,2 400 0,2 0,05 Notas: 1 Uo é a tensão nominal entre fase e neutro, valor eficaz em corrente alternada 2 As situações 1 e 2 estão definidas no Apêndice B deste trabalho Fonte: NBR-5410 39 3.2.3.1.2. Proteção contra efeitos térmicos As pessoas, bem como os equipamentos e materiais fixos adjacentes a componentes da instalação elétrica, devem ser protegidos contra os efeitos térmicos prejudiciais que possam ser produzidos por esses componentes, tais como: a. Risco de queimaduras; b. Combustão ou degradação dos materiais; c. Comprometimento da segurança de funcionamento dos componentes instalados. Os componentes da instalação não devem representar perigo de incêndio para os materiais adjacentes. Devem ser observadas, além das prescrições da NBR 5410, as respectivas instruções dos fabricantes. Os componentes fixos cujas superfícies externas possam atingir temperaturas suscetíveis de provocar incêndio nos materiais adjacentes devem ser: a. Montados sobre ou envolvidos por materiais que suportem tais temperaturas e seja de baixa condutividade térmica; ou b. Separados dos elementos construtivos da edificação por materiais que suportem tais temperaturas e sejam de baixa condutividade térmica; ou c. Montados de modo a guardar afastamento suficiente de qualquer material cuja integridade possa ser prejudicada por tais temperaturas e garantir uma segura dissipação de calor, aliado à utilização de materiais de baixa condutividade térmica. Quando um componente da instalação, fixo ou estacionário, for suscetível de produzir, em operação normal, arcos ou centelhamento, ele deve ser: a. Totalmente envolvido por material resistente a arcos; ou b. Separado, por materiais resistentes a arcos, de elementos construtivos da edificação sobre os quais os arcos possam ter efeitos térmicos prejudiciais; ou c. Montado a uma distância suficiente dos elementos construtivos sobre os quais os arcos possam ter efeitos térmicos prejudiciais, de modo a permitir a segura extinção do arco. Os materiais resistentes a arcos mencionados devem ser incombustíveis, apresentar baixa condutividade térmica e possuir espessura capaz de assegurar estabilidade mecânica.
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