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Disciplina: Instalações Elétricas Período: 6º Curso: Engenharia Elétrica - CEFET-MG Profa. Gabriel Alves Mendonça Email: gforti@gmail.com Nota: Este material foi elaborado incluindo partes de notas de aula do prof. Prof.Thiago Vilela e Prof. Henrique Lopes - Localização do Quadro de Distribuição de Circuitos - Divisão de circuitos - Esquemas de ligação e Simbologia utilizada em projetos - Dimensionamento de condutores dos circuitos terminais ◦ Critério da capacidade de corrente ◦ Critério de queda de tensão 2 Dimensionamento de Eletrodutos Dimensionar Alimentador Equilibrar as Fases Diagrama Unifilar Geral Detalhes, Memorial Descritivo/Cálculo e Lista de Material 3 Previsão de carga Definição da Categoria de Atendimento Dimensionar Padrão de Entrada Posicionamento dos Pontos de Utilização Localização do Quadro de Distribuição Divisão das Cargas em circuitos Traçado de Eletrodutos Traçado e Representação da Fiação Dimensionamento de Condutores Dimensionamento das Proteções Quadro de Distribuição de Circuitos (QDC) Fases A, B e CDisjuntores Neutro Terra Pontos de Atenção 6.5.4.9 Todos os componentes de um conjunto devem ser identificados 8 Localização do Quadro de Distribuição de Circuitos (QDC) A ESCOLHA INCORRETA DO LOCAL DOS QUADROS DE DISTRIBUIÇÃO IMPLICA DESPERDÍCIOS E DESCONFORTO AOS USUÁRIOS DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS NAS EDIFICAÇÕES E CONSTRUÇÕES Localização (CENTRO DE CARGA) Para efeito de simplificação, concentrar as cargas no ponto central de cada ambiente Circuitos Terminais Partem do quadro de distribuição de circuitos e alimentam diretamente pontos de luz, pontos de tomada de uso geral e pontos de tomada de uso específico Como proceder para realizar a divisão de circuitos ? Critério de divisão de circuitos Qualquer instalação deve ser dividida em tantos circuitos quanto forem necessários, de forma a proporcionar facilidade de inspeção, manutenção, bem como evitar que, por ocasião de defeito em um circuito, toda a instalação fique desprovida de alimentação. Critérios estabelecidos pela NBR 5410:2004 • Prever circuitos de iluminação separados dos circuitos de pontos de tomadas de uso geral (TUG’s). • Prever circuitos independentes e exclusivos para pontos de tomadas de uso específico (TUE’s). • Os pontos de tomadas de cozinhas, copas, áreas de serviço, lavanderias e locais semelhantes devem ser alimentados por circuitos destinados unicamente a esses locais. Se os circuitos ficarem muito carregados, os condutores adequados para suas ligações terão uma seção nominal (bitola) muito grande, dificultando a instalação dos condutores nos eletrodutos e as ligações terminais (interruptores e tomadas). Dicas para a divisão dos circuitos • Potência mínima: • Objetivo: evitar uma grande quantidade de circuitos na instalação • Valor: 127V x 10A = 1270 VA • Pretende-se com essa potência utilizar as bitolas mínimas recomendadas por norma para circuitos de iluminação e TUG’s • Potência máxima: • Objetivo: evitar condutores de bitolas elevadas na instalação • Valor: 127V x 20A = 2540 VA • Pretende-se com essa potência limitar a bitola dos condutores dos circuitos de TUG’s e iluminação em 4 mm2 Obs: As bitolas dos condutores e as correntes nominais dos disjuntores podem sofrer alterações devido ao agrupamento de circuitos e podem ser superiores aos valores mostrados acima. Exemplo: Circuitos de Iluminação Circuito de iluminação 2 1040 VA Circuito de iluminação 1 900 VA Exemplo: Circuitos de TUG’s Circuito 2 1800 VA Circuito 1 1900 VA Circuito 3 1600 VA Circuito 4 1400 VA 16 • Procurar os caminhos mais curtos (economia) entre os pontos de utilização e o QDC • Evite cruzar Eletrodutos em Linha Reta • Interligar os Pontos de Utilização com o menor número de Eletrodutos • São desenhados em “arcos”, mas executados em Linha Reta. • Em linha Reta: Não exceder 15 m de eletroduto sem caixa de passagem. Se em curva, reduza 3 metros para cada curva de 90º (NBR 5410). • Eletrodutos em Pisos – Geralmente para Tomadas Baixas e Médias Eletroduto Curva de 90o Caixa Octogonal Caixa de derivação 4’’ x 2’’ Caixa de derivação 4’’ x 4’’ Eletrodutos e Caixas de Derivação • Podem ser fabricados em PVC, liso ou corrugado, rígidos ou flexíveis, podendo ser encontrados no mercado em barras de 3 metros ou em rolos • Estão disponíveis no mercado em vários diâmetros, como ½” (16mm); ¾” (20mm); 1” (25mm); 1 ½” (32mm); 2” (50mm); etc Conforme a Norma NBR 15465 Leve Médio Pesado 19 Simbologia Exemplo: Instalação elétrica de um cômodo Exemplo: Instalação elétrica de um cômodo Esse cômodo possui um circuito de iluminação (9), um circuito de TUG’s (7) e um circuito de TUE de 1500 VA para o forno microondas (5). Cada circuito tem o seu próprio neutro, mas o condutor de proteção (terra) é comum. Quando se leva em conta a necessidade de alimentar os demais cômodos da casa, a configuração de condutores e eletrodutos mostrada pode não ser a melhor. O número de circuitos por eletroduto deve ser minimizado para evitar o aumento da bitola dos condutores devido ao agrupamento de circuitos. 22 Esquemas de ligação de lâmpadas comandadas por interruptor(es) Atenção! Ligar sempre: - a fase ao interruptor; - o retorno ao contato do disco central da lâmpada; - o neutro diretamente ao contato da base rosqueada da lâmpada; - o condutor terra à luminária metálica. 23 Esquemas de ligação de TUGs e TUEs Consiste em determinar a seção padronizada (bitola) dos condutores de um circuito de forma a garantir que a corrente calculada para ele possa circular pelos cabos, por um tempo ilimitado, sem que ocorra superaquecimento (CCC). Também se deve garantir o correto funcionamento desse circuito em termos da minimização das quedas de tensão nos cabos (CQT). Critério da Capacidade de Corrente (CCC) Em instalações elétricas residenciais, os condutores utilizados são de cobre com isolamento de PVC ou EPR. O tipo de isolação determina a temperatura máxima a que os condutores poderão ser submetidos em regime contínuo, em sobrecarga ou em condição de curto-circuito. Tipo de isolação Temperatura máxima em serviço contínuo (oC) Temperatura máxima em sobrecarga (oC) Temperatura máxima em curto-circuito (oC) PVC até 300 mm2 70 100 160 EPR 90 130 250 26 A maneira segundo a qual os condutores estão instalados influencia na capacidade de troca térmica entre eles e o ambiente e, em consequência, na capacidade de condução de corrente dos mesmos. Quanto melhor as condições do condutor dissipar calor, maior poderá ser a corrente transportada por ele! O método construtivo mais empregada em instalações elétricas residenciais é o B1 da norma NBR 5410:2004, ou seja, condutores unipolares em eletroduto embutido em parede de alvenaria. Profa. Cláudia Rejane de Mesquita - Disciplina Instalações Elétricas - Engenharia Elétrica - CEFET-MG 28 Primeiramente deve-se calcular a corrente em cada circuito e em seguida aplicar os fatores de correção: - FCT: fator de correção de temperatura - FCNC: fator de correção para grupos de circuitos em um mesmo eletroduto Cálculo da corrente do circuito Cálculo da corrente de projeto U S Icirc cos.U P Icirc ou FCNCFCT I I circproj Para circuitos trifásicos acrescentar no denominador 3 Temperatura (oC) Fator de correção (FCT) PVC EPR 10 1,22 1,15 15 1,17 1,12 20 1,12 1,08 25 1,06 1,04 30 1,00 35 0,94 0,96 40 0,87 0,91 Forma de agrupamento dos condutores Número de circuitos (FCNC) 1 2 3 4 5 6 Em feixe: embutidos; em conduto fechado 1,00 0,80 0,70 0,65 0,60 0,57 Fator de Correção de Temperatura Fator de Correção de Número de Circuitos Seção nominal (mm2) 2 condutores carregados (mono ou bifásico) 30% da capacidade de condução 2 condutores 3 condutores carregados (trifásico) # 1,5 17,5 5,3 15,5# 2,5 24,0 7,2 21,0 # 4,0 32,0 9,6 28,0 # 6,0 41,0 12,3 36,0 # 10 57,0 17,1 50,0 # 16 76,0 22,8 68,0 # 25 101 30,3 89,0 Corrente máxima no fio (IFIO), em Ampères, para cabos de cobre com isolação em PVC instalados em eletrodutos embutidos em alvenaria em uma temperatura de 30 oC Os fatores de agrupamento e de temperatura devem ser aplicados para se evitar um aquecimento excessivo dos fios quando se agruparem vários circuitos em um mesmo eletroduto ou se a temperatura ambiente for diferente da especificada nas tabelas de capacidade de condução de corrente. Quando uma corrente de projeto for menor ou igual a 30% do valor da corrente máxima do fio, seu circuito pode ser desconsiderado na contabilização do FCNC, pois assume-se que ele não apresentará problemas de aquecimento. Profa. Cláudia Rejane de Mesquita - Disciplina Instalações Elétricas - Engenharia Elétrica - CEFET-MG 33 Profa. Cláudia Rejane de Mesquita - Disciplina Instalações Elétricas - Engenharia Elétrica - CEFET-MG 34 Profa. Cláudia Rejane de Mesquita - Disciplina Instalações Elétricas - Engenharia Elétrica - CEFET-MG 35 Profa. Cláudia Rejane de Mesquita - Disciplina Instalações Elétricas - Engenharia Elétrica - CEFET-MG 36 Profa. Cláudia Rejane de Mesquita - Disciplina Instalações Elétricas - Engenharia Elétrica - CEFET-MG 37 Exemplos 1. Determine a bitola dos condutores dos dois circuitos abaixo que passam em um mesmo eletroduto embutido em alvenaria em uma instalação residencial localizada em uma região cuja temperatura média é de 35 oC. Considere que a isolação dos condutores é de PVC. • Circuito 1 - Iluminação: S = 1000 VA, 127 V • Circuito 2 - Força: P = 4500 W, fp = 0,8; 220 V, trifásico 2. De acordo com a planta a seguir, dimensione a seção dos condutores dos circuitos 1 e 2 pelo critério da capacidade de corrente. Considere que cada ponto de tomada seja de 600 VA e que a temperatura seja igual a 35 oC. Critério da Queda de Tensão (CQT) Critério da Queda de Tensão (CQT) Entre o ponto de fornecimento de energia e o ponto de utilização ocorre uma queda de tensão nos condutores devido às suas resistências elétricas. Ela é dada em porcentagem da tensão nominal. O método “VA x m” é o método mais prático para dimensionamento dos condutores pelo critério da queda de tensão. As equações deduzidas a seguir valem para circuitos monofásicos e bifásicos. 100(%) U IR U A d R 2 U S I 2 200 .(%) UA Sd U Cálculo da queda de tensão percentual Cálculo da resistência em um circuito a dois condutores Cálculo da corrente no circuito Substituindo as duas últimas equações na primeira Seção nominal (mm2) Sd máximo (VA * m) Tensão: 127 V Tensão: 220 V # 1,5 14.032 42.108 # 2,5 23.387 70.180 # 4,0 37.419 112.288 # 6,0 56.129 168.432 # 10 93.548 280.720 # 16 149.677 449.152 # 25 233.871 701.800 200 (%)2 UUA dS A tabela abaixo é construída considerando a queda de tensão percentual igual a 2% e o valor de ρ igual a 0,0172 Ωmm2/m, que corresponde à resistividade do cobre. O valor de A se refere à seção nominal de cada condutor e U se relaciona com a tensão nominal do circuito: 127 ou 220 V. Atenção! Para a correta determinação dos comprimentos dos condutores, devem ser consideradas as alturas dos pontos de tomada, interruptores e QDC. Assim, o cálculo do produto Sxd se aproximará mais da realidade da instalação elétrica! Exemplo Dimensionar os condutores que deverão atender a uma instalação com uma carga bifásica de 5500 W, 220 V. A carga deverá ser ligada a um alimentador situado a 38 m de distância, devendo a fiação ser instalada em eletroduto. A queda máxima de tensão não deve ser maior do que 2%. Calcular a potência perdida nessa fiação. 46 Escolha da seção dos condutores Tipo de linha Utilização do circuito Seção mínima do condutor em mm2 (cobre ) Instalações fixas em geral Condutores e cabos isolados Circ. de iluminação 1,5 Circ. de força 2,5 Em um eletroduto embutido em alvenaria deve existir somente condutores que estão contidos no intervalo de 3 bitolas normalizadas sucessivas Depois de verificados os dois critérios já explicados (CCC e CQT), adota-se o condutor de maior seção. Atenção deve ser dada aos valores mínimos de seção nominal dos condutores de acordo com os circuitos a que pertencem. 47 Exemplo: Instalação elétrica dos chuveiros 3,05 m 4,41 m Exemplo: Instalação elétrica dos chuveiros Pelo CCC, considerando a temperatura igual a 30oC: FCNC = 0,80 Iproj = 6600/(220 x 0,8) = 37,5 A Bitola: 6 mm2 Cada TUE de chuveiro tem a potência de 6600 VA: Pelo CQT, considerando o pé direito de 2,80 m: D = 1,50 + 3,05 + 4,41 + 0,80 = 9,76 m S x D = 6600 x 9,76 = 64.416 VA.m Bitola: 2,5 mm2 Distância do QDC ao teto Distância da TUE ao teto Exemplo: Instalação elétrica dos chuveiros Observações importantes: Em instalações elétricas residenciais, na grande maioria dos casos as bitolas dos condutores determinadas pelo CCC serão maiores do que as calculadas pelo CQT. Isso porque as distâncias elétricas em residências geralmente são pequenas. Nesse exemplo, não seria possível passar a fiação do circuito de iluminação de seção igual a 1,5 mm2 pelos mesmos eletrodutos dos chuveiros, pois isso desrespeitaria o critério das três bitolas adjacentes previsto na norma. Ou essa fiação passa por outros eletrodutos, ou sua bitola é aumentada para 2,5 mm2. Profa. Cláudia Rejane de Mesquita - Disciplina Instalações Elétricas - Engenharia Elétrica - CEFET-MG 51 Dimensionamento do neutro Em circuitos monofásicos, o condutor neutro deve possuir sempre a mesma seção que o condutor fase. Essa regra também vale para circuitos trifásicos em que os condutores fase possuem seção menor ou igual a 25 mm2. O condutor neutro não pode ser comum a mais de um circuito! Dimensionamento do terra Seção dos condutores da fase – S (mm2) Seção mínima do condutor terra (mm2) S menor ou igual a 16 mm2 Igual a S S maior que 16 mm2 e menor que 35 mm2 Igual a 16 mm2 Verifica-se em todos os circuitos da instalação elétrica o que apresenta os condutores fase com a maior bitola. Depois utiliza- se a tabela abaixo para dimensionar o condutor terra. 52 53 Básica: 1. Cotrim, A. M. B. Instalações Elétricas. 5. ed. Pearson Education, 2008. 2. Niskier, J e Macintyre, A. J. Instalações Elétricas. 8. ed. LTC Editora, 2008 54 Complementar: 1. ND-5.1 - Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária - Rede de Distribuição Aérea - Edificações Individuais. CEMIG. 2013. 2. ND-5.2 - Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária - Rede de Distribuição Aérea - Edificações Coletivas. CEMIG. 2013. Adicional: 1. ABNT NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa tensão. Associação Brasileira de Normas Técnicas. 2005. 2. ABNT NBR ISO/CIE 8995-1:2013 (que substitui a antiga NBR 5413 – Iluminação de Interiores). 3. ABNT NBR 5419 - Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. 2015??. 4. Revista Eletricidade Moderna. Guia EM da NBR 5410. 2001. 5. Osram do Brasil. Iluminação: Conceitos e Projetos. Disponível em http://www.osram.com.br/osram_br/Ferramentas_%26_Catlogos/Downloads/Iluminacao_Geral/Manual_do_Curso_Ilu minacao_Conceitos_e_Projetos/index.html Colaboração: Notas de aula – professores Thiago Vilela e Henrique Lopes
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