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1 ÁGATHA VAZ DA CRUZ COSTA PROJETO DE INSTALAÇÃO ELÉTRICA RESIDENCIAL LAVRAS, MG 2018 2 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...................................... 3 2. PREMISSAS ............................................. 4 3 REFERENCIAL TEÓRICO ......................... 5 3.1 Circuito ............................................ 5 3.1.1 Circuitos terminais ................... 5 3.1.2 Circuitos alimentadores ........... 5 3.2 Corrente nominal............................. 5 3.3 Sobrecorrente .................................. 5 3.4 Correntes de sobrecarga ................. 5 3.5 Corrente de curto-circuito ............... 5 3.6 Corrente de projeto ......................... 6 3.7 Corrente de ruptura ........................ 6 3.8 Dispositivos de proteção ................. 6 3.8.1 Disjuntor termomagnético....... 6 3.8.2 Disjuntor diferencial................. 6 3.8.3 Fusível ...................................... 6 3.9 Quadros de distribuição .................. 7 3.10 Quadros terminais ........................... 7 3.11 Condutor elétrico ............................ 7 3.12 Eletrodutos ..................................... 7 4 PREVISÃO DE CARGAS .......................... 8 4.1 Circuitos de iluminação ................... 8 4.2 Circuitos TUG ................................... 9 4.3 Circuitos TUE ................................. 10 5 CLASSIFICAÇÃO DA UNIDADE CONSUMIDORA SEGUNDO A CEMIG .......... 11 6 DIVISÃO DOS CIRCUITOS TERMINAIS .. 12 7. SEÇÃO DOS CABOS ............................. 14 7.1 Seção dos condutores fase ........... 14 7.1.1 Critério de corrente ............... 14 7.1.2 Norma ABNT NBR5410 ................. 16 7.1.3 Queda de tensão .......................... 17 7.2 Seção do condutor neutro .................. 20 7.3 Seção do condutor de proteção PE ..... 20 8 DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTOS 21 9 DEMANDA ......................................... 21 10 DISJUNTORES ..................................... 23 10.1 Disjuntor terminal ............................. 24 10.2 Disjuntor geral ................................... 25 11 QUADROS DE DISTRIBUIÇÃO E DIMENSIONAMENTO CABOS ALIMENTADORES ....................................... 26 12 DISTRIBUIÇÃO DE FASES .................... 28 13 REFERÊNCIAS ..................................... 30 ANEXOS .................................................... 31 3 1. INTRODUÇÃO Um Projeto Elétrico é a previsão da instalação com todos os seus detalhes como a localização e cargas dos pontos de utilização da energia elétrica, trajeto dos condutores, divisão em circuitos, seção dos condutores, dispositivos de proteção etc. O desenvolvimento de um projeto bem elaborado traz diversas vantagens no que diz respeito à praticidade e economia na manutenção e segurança do usuário. Todos esses dimensionamentos são feitos seguindo normas técnicas. Segundo pesquisas, o consumo de materiais elétricos pode ultrapassar em até 50% os orçamentos originais pela ausência de um projeto elétrico bem estruturado, sem contar o desconforto de futuras reformas e intervenções em pisos e paredes pela falta de pontos adequados de alimentação ou impossibilidade de atendimento de novas demandas de energia 4 2. PREMISSAS • O método de referência utilizado para fins de análise da capacidade de condução de corrente é o B1: Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em alvenaria. • A temperatura a ser considerada para fins de cálculo é de 30ºC. • Todos os cálculos e dimensionamentos foram realizados por meio de consulta na ABNT/NBR 5410. • O dimensionamento do disjuntor geral é feito através de análise da tabela da Cemig, que relaciona a demanda da residência com as características do dispositivo de proteção. 5 3 REFERENCIAL TEÓRICO 3.1 Circuito Segundo Domingos Leite, circuito elétrico é o conjunto de equipamentos e condutores elétricos, ligados a um mesmo dispositivo de proteção. 3.1.1 Circuitos terminais São os circuitos que alimentam diretamente os equipamentos de utilização, como lâmpadas, TUE e TUG. Esses circuitos partem dos quadros terminais ou quadros de distribuição e são conectados diretamente aos terminais de carga. 3.1.2 Circuitos alimentadores São circuitos que alimentam um ou mais quadros de distribuição. 3.2 Corrente nominal A maior corrente conduzida pelo disjuntor de modo permanente sob a tensão nominal. 3.3 Sobrecorrente Correntes cujos valores excedem aos valores da corrente nominal. Têm origem numa solicitação de corrente que ultrapassa os valores determinados no projeto (sobrecarga) ou por falta elétrica (curto-circuito). 3.4 Correntes de sobrecarga Uma sobrecorrente que ocorre sem que haja falta de energia elétrica, muitas vezes gerada por imprudência do profissional ou do usuário. Tem longa duração e valor pouco acima da corrente nominal, o que provoca o disparo térmico do disjuntor termomagnético. 3.5 Corrente de curto-circuito Sobrecorrente de alta intensidade, com valor muito superior à capacidade de condução de corrente do condutor. 6 3.6 Corrente de projeto Corrente máxima prevista para um circuito sob condições normais de funcionamento. 3.7 Corrente de ruptura Maior valor de corrente de curto-circuito que o dispositivo de proteção pode interromper. 3.8 Dispositivos de proteção São dispositivos que atuam quando há algo de anormal no circuito, visando evitar ou minimizar os danos a um sistema ou equipamento elétrico. Os mais utilizados em projetos de instalações elétricas prediais são os disjuntores termomagnéticos, disjuntores diferenciais e os fusíveis. 3.8.1 Disjuntor termomagnético Aparelho que protege os circuitos sobre a sobrecarga e sobrecorrente. Seu funcionamento consiste no desarmamento automático perante calor que indique corrente acima dos níveis aceitáveis para o sistema. 3.8.2 Disjuntor diferencial É destinado à proteção de pessoas contra choques elétricos. Ao contrário do disjuntor termomagnético, ele é capaz de reconhecer correntes da ordem de centésimos de ampère, que podem causar danos graves caso percorram o corpo humano. Tem uso obrigatório em áreas molháveis e em circuitos que alimentem áreas externas da edificação, segundo a ABNT NBR 5410. 3.8.3 Fusível São dispositivos de proteção contra sobrecorrentes em circuitos. Consistem em um filamento de metal com baixo ponto de fusão, que se funde e interrompe a passagem de corrente elétrica quando essa atinge valor acima do limite. Previne incêndios ou danos aos componentes do circuito. 7 3.9 Quadros de distribuição Abrigam um ou mais dispositivos de proteção/manobra dos circuitos elétricos, distribuem energia a todos os circuitos. Destes partem 1 ou mais circuitos alimentadores e circuitos terminais. 3.10 Quadros terminais São quadros elétricos que alimentam exclusivamente os circuitos terminais. Figura 1. Esquematização dos quadros e circuitos de um projeto. 3.11 Condutor elétrico Produto metálico, geralmente de forma cilíndrica e de comprimento muito maior do que a dimensão transversal, utilizado para transportar energia elétrica ou para transmitir sinais elétricos. 3.12 Eletrodutos São dutos utilizados como envoltório, fornecem proteção aos condutores de um ou mais circuitos contra impactos mecânicos, ataques químicos como corrosão ou até mesmo incêndios. Podem ser de diversos tipos, variando seu material, flexibilidade, espessura e forma de conexão. 8 4 PREVISÃO DE CARGAS A previsão de cargas consiste na estimativa de todos os equipamentos elétricos que podem ser ligados na instalação. É uma etapa extremamente importante uma vez que promove maior segurança a um circuito,por meio da possibilidade de controle da corrente máxima a que este estará submetido. 4.1 Circuitos de iluminação De acordo com a NBR5410, o número de pontos de luz é distribuído de acordo com a área do cômodo da seguinte forma: 1. Em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6m² , deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA; 2. Em cômodo ou dependências 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 aumento de 4 m² inteiros. Os valores apurados correspondem à potência destinada a iluminação para efeito de dimensionamento dos circuitos, e não necessariamente à potência nominal das lâmpadas. Exemplo: Cálculo da potência referente às cargas de iluminação da cozinha 9 A carga total mínima para a cozinha foi dividida entre 2 pontos de luz, cuja potência individual é 110VA. O mesmo procedimento foi repetido para as demais dependências da residência. Os valores são mostrados em anexo [A]. 4.2 Circuitos TUG As tomadas de uso geral ou TUG são destinadas para energização de equipamentos cuja corrente nominal não ultrapasse 10A. Segundo a norma NBR5410, um projeto de instalação elétrica de baixa tensão exige um número mínimo específico de TUG que depende do perímetro e tipo de cômodo, de acordo com as exigências abaixo. i. em banheiros, deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada, próximo ao lavatório e a pelo menos 60cm do box. ii. 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, sendo que acima da bancada da pia devem ser previstas no mínimo duas tomadas de corrente, no mesmo ponto ou em pontos distintos. Deve-se atribuir 600 VA por ponto de tomada, até três pontos, e 100 VA por ponto para os excedentes, iii. em varandas, deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada; iv. em 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; v. em cada um dos demais cômodos e dependências de habitação devem ser previstos pelo menos: 10 • um ponto de tomada, se a área do cômodo ou dependência for igual ou inferior a 2,25 m² . Admite-se que esse ponto seja posicionado externamente ao cômodo ou dependência, a até 0,80 m no máximo de sua porta de acesso; • um ponto de tomada, se a área do cômodo ou dependência for superior a 2,25 m² e igual ou inferior a 6 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 , devendo esses pontos ser espaçados tão uniformemente quanto possível. Exemplo: Previsão de cargas TUG para a cozinha: É importante ressaltar que a carga prevista pela norma não precisa necessariamente ser a adotada no projeto. A norma define apenas a quantia mínima, podendo ser acrescentados mais pontos de TUG caso desejado. Devido a isso, foi adicionada mais uma TUG na cozinha deste projeto. 4.3 Circuitos TUE As tomadas de uso específico (TUE) são utilizadas quando há algum equipamento que exija mais de 10A de corrente nominal. A quantidade mínima de TUE não é normatizada, portanto esta fica a critério do cliente. A quantidade de TUE vai ser o número de equipamentos cuja corrente nominal é maior que 10A, como chuveiros e aquecedores, por exemplo. Devido ao alto valor de potência desses circuitos a alimentação dos mesmos é feita com 220V, de forma a diminuir a corrente nominal. 11 5 CLASSIFICAÇÃO DA UNIDADE CONSUMIDORA SEGUNDO A CEMIG A unidade consumidora pode ser classificada de acordo com as especificações da concessionária de energia, levando em conta a demanda e a carga instalada no projeto. No caso da residência estudada, leva-se em conta as informações da concessionária Cemig, cujos tipos de fornecimento são classificados como: • Tipo A: Fornecimento de energia a 2 fios (Fase -Neutro):Abrange as unidades consumidoras urbanas ou rurais atendidas por redes de distribuição secundárias trifásicas (127V/220V) ou redes de distribuição secundárias bifásicas (127/254V), com carga instalada até 10kW. • Tipo B: Fornecimento de energia a 3 fios (2 fases e um neutro):Abrange as unidades consumidoras situadas em áreas urbanas ou rurais atendidas por redes de distribuição secundárias trifásicas (127/220V) ou redes de distribuição secundárias bifásicas (127/254V) com carga instalada até 15kW • Tipo C: Fornecimento de energia a 4 fios (3 fases e um neutro): Abrange as unidades consumidoras urbanas ou rurais a serem atendidas por redes de distribuição secundárias trifásicas (127/220V), com carga instalada entre 15,1 kW a 75,0kW Sendo assim, pode-se classificar o fornecimento como Tipo C, uma vez que a carga instalada está entre os intervalos de 15,1kW e 75,0kW. Através da análise da tabela L, se tem que a faixa de fornecimento é a C2. O conhecimento da classe consumidora auxilia na posterior determinação do tipo de disjuntor geral a ser utilizado na residência, além das seções dos condutores de alimentação, aterramento e outras informações extremamente úteis para um projeto. 12 6 DIVISÃO DOS CIRCUITOS TERMINAIS Segundo a ABNT NBR5410, a importância da divisão da instalação em diferentes circuitos terminais tem muita importância uma vez que este procedimento traz diversas vantagens, como por exemplo: a) segurança — por exemplo, evitando que a falha em um circuito prive de alimentação toda uma área; b) conservação de energia — por exemplo, possibilitando que cargas de iluminação e/ou de climatização sejam acionadas na justa medida das necessidades; c) funcionais — por exemplo, viabilizando a criação de diferentes ambientes, como os necessários em auditórios, salas de reuniões, espaços de demonstração, recintos de lazer, etc.; d) de produção — por exemplo, minimizando as paralisações resultantes de uma ocorrência; e) de manutenção — por exemplo, facilitando ou possibilitando ações de inspeção e de reparo. 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. Por questões de segurança, a corrente nominal dos circuitos foi convencionada como inferior a 10A. A corrente nominal, também chamada de corrente de projeto de um circuito é dada pela relação: 𝐼𝑝 = 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 [iii] Em que : 𝐼 = 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑜𝑢 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑗𝑒𝑡𝑜)𝑑𝑜 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑇 = 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑒𝑠𝑐𝑜𝑙ℎ𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 13 𝑃 = 𝑠𝑜𝑚𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑎𝑠 𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑎𝑠𝑠𝑜𝑐𝑖𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑎𝑜 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑒𝑚 𝑞𝑢𝑒𝑠𝑡ã𝑜 Exemplo: Cálculo da corrente de projeto do circuito 1: 𝐼𝑝 = 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 = 1120 127 = 8,82𝐴 [iii] Tabela 1 . Divisão dos circuitos terminais TIPO DE CI RCUITO DESCRIÇÃO CIRCUITO POTÊNCIA (VA) TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO (V) CORRENTE NOMINAL I (A) ILUMINAÇÃO Iluminação térreo 1 1120 127 8,82 Iluminação do 1º andar 2 1040 127 8,19 TUG Sala jantar +garagem 3 1000 127 7,87 Sala de estar+ WC+ hall 1 4 1000 127 7,87 Cozinha parte 1 (2*600) 5 1200 127 9,45 Cozinha 2 (1 de 600+2 de 100) 6 800 127 6,30 Área de serviço 7 600 127 4,72 Quarto 1 e hall2 8 800 127 6,30 Banheiros 1 e 2 9 1200 127 9,45 Suíte e varanda 10 900 127 7,09 Quarto 2 11 800 127 6,30 TUE Ar condicionado sala de estar 12 1500 220 6,82 Forno da cozinha 13 1500 220 6,82 Máquina de lavar roupas 14 2000 220 9,09 Chuveiro 1 15 5000 220 22,73 Chuveiro 2 16 5000 220 22,73 Ar quarto 1 17 1500 220 6,82 Ar quarto 2 18 1500220 6,82 Ar suíte 19 1500 220 6,82 Os circuitos do projeto em questão foram divididos de acordo com o tipo de carga, a potência e proximidade de cada uma. A organização dos circuitos é extremamente importante tanto para quem executa o projeto quanto para quem irá residir na casa posteriormente, a definição de um único circuito para a cozinha, por exemplo, possibilita que uma reforma na instalação elétrica do cômodo seja feita sem a necessidade de desligar todo o fornecimento de energia da casa. 14 7. SEÇÃO DOS CABOS A seção transversal dos condutores reflete diretamente na capacidade de condução de corrente deste. Quanto maior a seção do cabo, maior é a corrente máxima conduzida por ele. A utilização de condutores com seções menores do que o necessário gera sobrecorrente, curtos circuitos e incêndios. Devido a isso, o dimensionamento correto é uma etapa imprescindível para o projeto de instalações elétricas. Esse dimensionamento deve ser feito por 3 diferentes critérios: Corrente, queda de tensão e normatização. O resultado a ser adotado para a seção do condutor deve atender a todos os 3, simultaneamente. 7.1 Seção dos condutores fase 7.1.1 Critério de corrente Diz respeito a comparação do valor da corrente do circuito com os valores tabelados para condução máxima de corrente para cada seção de condutor. É importante destacar que essa corrente analisada deve ser corrigida por fatores como temperatura e número de condutores presentes em um eletroduto. Sendo assim, 𝐼𝑧 = 𝐼𝑝 𝐹𝐶𝑇∗𝐹𝐶𝐴 [iv] Em que : 𝐼𝑧 = 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑎 𝐼𝑝 = 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑗𝑒𝑡𝑜 𝑜𝑢 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝐹𝐶𝑇 = 𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒çã𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 [𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 𝐷] 𝐹𝐶𝐴 = 𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒çã𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑎𝑔𝑟𝑢𝑝𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 [𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 𝐸] 15 O FCA tem relação com o número de circuitos que saem do disjuntor pelo mesmo eletroduto do circuito em que se calcula a corrente corrigida. Já o FCT é relacionado à temperatura ambiente do local de projeto, e é igual a 1 para T= 30ºC. No projeto em questão foi considerada a temperatura de 30ºC, o FCA foi adotado de acordo com o número de circuitos que saem de um mesmo eletroduto. As seções de cabo a serem aditadas de acordo com a corrente corrigida obtida foram obtidas através da análise da tabela F. Exemplo: Cálculo da corrente corrigida para o circuito 4 𝐼𝑧 = 𝐼𝑝 𝐹𝐶𝑇 ∗ 𝐹𝐶𝐴 = 7,87 1 ∗ 0,8 = 9,84𝐴 Tabela 2. Seções de cabo calculadas segundo critério de corrente CIRCUITO POTÊNCIA (VA) TENSÃO (V) CORRENTE NOMINAL I (A) FCT FCA CORRENTE CORRIGIDA In (A) SEÇÃO CABO (mm²) 1 1120 127 8,82 1,00 1,00 8,82 0,5 2 1040 127 8,19 1,00 1,00 8,19 0,5 3 1000 127 7,87 1,00 0,80 9,84 0,75 4 1000 127 7,87 1,00 0,80 9,84 0,75 5 1200 127 9,45 1,00 0,80 11,81 1 6 800 127 6,30 1,00 0,80 7,87 0,5 7 600 127 4,72 1,00 0,80 5,91 0,5 8 800 127 6,30 1,00 0,80 7,87 0,5 9 1200 127 9,45 1,00 0,70 13,50 1 10 900 127 7,09 1,00 0,80 8,86 0,5 11 800 127 6,30 1,00 0,80 7,87 0,5 12 1500 220 6,82 1,00 0,80 8,52 0,5 13 1500 220 6,82 1,00 0,80 8,52 0,5 14 2000 220 9,09 1,00 0,80 11,36 1 15 5000 220 22,73 1,00 0,70 32,47 6 16 5000 220 22,73 1,00 0,70 32,47 6 17 1500 220 6,82 1,00 0,80 8,52 0,5 18 1500 220 6,82 1,00 0,80 8,52 0,5 19 1500 220 6,82 1,00 0,80 8,52 0,5 16 7.1.2 Norma ABNT NBR5410 A norma exige que, para circuitos com condutores e cabos isolados, os valores de seção mínima sejam: • 1,5 mm² para iluminação • 2,5mm² para circuitos TUE e TUG • 0,5 mm² para circuitos de sinalização e/ou controle Portanto, se os resultados de seção pelo critério de corrente forem menores que o especificado acima, deve-se adotar o exigido pela norma. Tabela 3 Seções de cabo calculadas pelo critério de corrente e seções adotadas pela norma TIPO DE CIRCUITO CIRCUITO SEÇÃO CALCULADA mm² SEÇÃO ADOTADA SEGUNDO A NBR mm² ILUMINAÇÃO 1 0,5 1,5 2 0,5 1,5 TUG 3 0,75 2,5 4 0,75 2,5 5 1 2,5 6 0,5 2,5 7 0,5 2,5 8 0,5 2,5 9 1 2,5 10 0,5 2,5 11 0,5 2,5 TUE 12 0,5 2,5 13 0,5 2,5 14 1 2,5 15 6 6 16 6 6 17 0,5 2,5 18 0,5 2,5 19 0,5 2,5 17 7.1.3 Queda de tensão Segundo a NBR5410, a queda de tensão deve ser calculada utilizando a corrente de projeto do circuito. ∆𝑉𝑢𝑛𝑖𝑡 = %𝑒∗𝑉 𝐼𝑝∗𝑙 [v] ∆𝑉𝑢𝑛𝑖𝑡 = 𝑞𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑢𝑛𝑖𝑡á𝑟𝑖𝑎 [tabela F] %𝑒 = 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑞𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 (𝑎𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑜 4%) 𝑉 = 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑙 = 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 [km] ∆𝑒(%) = ∆𝑉𝑢𝑛𝑖𝑡∗𝐼𝑝∗𝑑∗100 𝑉 [vi] ∆𝑉𝑢𝑛𝑖𝑡 = 𝑞𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑢𝑛𝑖𝑡á𝑟𝑖𝑎 [tabela F] 𝑑 = 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑠𝑝𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑎𝑜 𝑡𝑟𝑒𝑐ℎ𝑜 [𝑘𝑚] 𝐼𝑝 = 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑗𝑒𝑡𝑜 O cálculo da porcentagem máxima de queda de tensão é feito utilizando os valores tabelados de ∆𝑉𝑢𝑛𝑖𝑡 [tabela a8], que variam de acordo com a seção do cabo adotada. O cálculo é feito por trecho, seguindo as recomendações abaixo: • ∆𝑉𝑢𝑛𝑖𝑡 é tabelado de acordo com a seção do cabo escolhida anteriormente. • 𝐼𝑝 é calculado utilizando-se a soma das potências do ponto + potências posteriores ao ponto • d= comprimento do trecho, em km. • ∆𝑒(%) máxima é 4%, segundo NBR5410. Exemplo: Cálculo da queda de tensão trecho-a-trecho do circuito 3. ∆𝑉𝑢𝑛𝑖𝑡 = 16,9 𝑉 𝐴∗𝑘𝑚 , pois trata-se de um circuito com seção 2,5mm² monofásico [tabela F] 18 ∆𝑒(%)𝑂−𝐴 = 16,9 ∗ 1000 127 ∗0,0041∗100 127 = 0,43 % ∆𝑒(%)𝐴−𝐵 = 16,9 ∗ 900 127∗0,005∗100 127 = 0,47 % ∆𝑒(%)𝐵−𝐶 = 16,9 ∗ 800 127∗0,006∗100 127 = 0,50 % ∆𝑒(%)𝐶−𝐷 = 16,9 ∗ 700 127∗0,0007∗100 127 = 0,05 % ∆𝑒(%)𝐷−𝐸 = 16,9 ∗ 100 127∗0,0007∗100 127 = 0,07 % ∆𝑒(%)𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = ∆𝑒(%)𝑂−𝐴 + ∆𝑒(%)𝐴−𝐵 + ∆𝑒(%)𝐵−𝐶 + ∆𝑒(%)𝐶−𝐷 + ∆𝑒(%)𝐷−𝐸 ∆𝒆(%)𝑻𝑶𝑻𝑨𝑳 = 𝟏, 𝟒𝟕 Deve-se somar as quedas de tensão de cada trecho até o final, se o valor for superior a 4%, deve-se adotar um cabo de seção maior e refazer os cálculos. Esse critério é adotado somente para TUG, uma vez que os efeitos de queda de tensão em TUE e circuitos de iluminação são desprezíveis. 19 Tabela 4 . Cálculo da seção por queda de tensão trecho-a-trecho Trecho P (VA) Ip (A) L (km) Seção do condutor (mm²) ∆Vunit (V/Akm) ∆e (trecho) % ∆e (acumulado)% 3 O-A 1000 7,87 0,0041 2,5 16,9 0,43 0,43 A-B 900 7,09 0,005 2,5 16,9 0,47 0,90 B-C 800 6,30 0,006 2,5 16,9 0,50 1,40 C-D 700 5,51 0,0007 2,5 16,9 0,05 1,46 D-E 100 0,79 0,0007 2,5 16,9 0,01 1,47 4 O-A 1000 7,87 0,0048 2,5 16,9 0,50 0,50 A-B 900 7,09 0,001 2,5 16,9 0,09 0,60 B-C 300 2,36 0,002 2,5 16,9 0,06 0,66 C-D 200 1,57 0,0052 2,5 16,9 0,11 0,77 D-E 100 0,79 0,0046 2,5 16,9 0,05 0,82 5 O-A 1200 9,45 0,005 2,5 16,9 0,63 0,63 A-B 600 4,72 0,002 2,5 16,9 0,13 0,75 6 O-A 800 6,30 0,005 2,5 16,9 0,42 0,42 A-B 700 5,51 0,003 2,5 16,9 0,22 0,64 B-C 100 0,79 0,003 2,5 16,9 0,03 0,67 7 O-A 600 4,72 0,003 2,5 16,9 0,19 0,19 8 O-A 800 6,30 0,0003 2,5 16,9 0,03 0,03 A-B 700 5,51 0,0007 2,5 16,9 0,05 0,08 B-C 600 4,72 0,0073 2,5 16,9 0,46 0,54 9 O-A 1200 9,45 0,006 2,5 16,9 0,75 0,75 A-B 600 4,72 0,0023 2,5 16,9 0,14 0,90 10 O-A 900 7,09 0,0055 2,5 16,9 0,52 0,52 A-B 800 6,30 0,0027 2,5 16,9 0,23 0,74 B-C 200 1,57 0,0062 2,5 16,9 0,13 0,87 C-D 100 0,79 0,0035 2,5 16,9 0,04 0,91 11 O-A 800 6,30 0,0055 2,5 16,9 0,46 0,46 A-B 700 5,51 0,0075 2,5 16,9 0,55 1,01 B-C 100 0,79 0,0022 2,5 16,9 0,02 1,03 Todos os valores de queda de tensão totais (destacados) foram inferiores a 4%, portanto as seções adotadas pelos critérios anterioresestão dentro dos limites. 20 7.2 Seção do condutor neutro A escolha da seção do condutor neutro varia de acordo com a seção do condutor fase, de acordo com a tabela H. Como o projeto em questão é constituído por condutores fase com seção inferior a 25mm², têm-se que a seção do neutro será idêntica à dos condutores fase. 7.3 Seção do condutor de proteção PE É tabelado [tabela I] de forma análoga ao condutor neutro. As seções para os condutores são mostradas abaixo. Tabela 5.Seções de condutores (fase, neutro e PE) adotadas para cada circuito terminal. CIRCUITO SEÇÃO FASE mm² SEÇÃO NEUTRO mm² SEÇÃO PE mm² 1 1,5 1,5 1,5 2 1,5 1,5 1,5 3 2,5 2,5 2,5 4 2,5 2,5 2,5 5 2,5 2,5 2,5 6 2,5 2,5 2,5 7 2,5 2,5 2,5 8 2,5 2,5 2,5 9 2,5 2,5 2,5 10 2,5 2,5 2,5 11 2,5 2,5 2,5 12 2,5 2,5 2,5 13 2,5 2,5 2,5 14 2,5 2,5 2,5 15 6 6 6 16 6 6 6 17 2,5 2,5 2,5 18 2,5 2,5 2,5 19 2,5 2,5 2,5 21 8 DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTOS Segundo a NBR5410, as dimensões internas dos eletrodutos e de suas conexões devem permitir que, após montagem da linha, os condutores possam ser instalados e retirados com facilidade. Para tanto: a) a taxa de ocupação do eletroduto, dada pelo quociente entre a soma das áreas das seções transversais dos condutores previstos, calculadas com base no diâmetro externo, e a área útil da seção transversal do eletroduto, não deve ser superior a: • 53% no caso de um condutor; • 31% no caso de dois condutores; • 40% no caso de três ou mais condutores; Para o caso de condutores com mesma seção nominal, o dimensionamento dos eletrodutos pode ser feito através da tabela J. As dimensões dos eletrodutos do projeto desenvolvido são demonstradas no desenho em anexo, representados pela simbologia indicada na respectiva legenda. 9 DEMANDA As cargas instaladas em uma residência não estarão todas em funcionamento simultâneo, ou seja, a potência exigida pelo utilizador será variável e sempre menor do que a potência total instalada na fase de projeto. Demanda é definida como a potência elétrica realmente absorvida em um determinado instante por um aparelho ou por um sistema. A demanda é utilizada para dimensionar os condutores e dispositivos de proteção da instalação, pode ser obtida através das relações: 𝐷𝑚á𝑥 = 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡 [i] Em que : Dmáx = Demanda máxima Pinst = Potência instalada 22 𝐷 = 𝐹𝐷1 ∗ (𝑇𝑈𝐺 + 𝐼𝐿𝑈𝑀𝐼𝑁𝐴ÇÃ𝑂) + 𝑇𝑈𝐸1 ∗ 𝐹𝐷2−1 + 𝑇𝑈𝐸2 ∗∗ 𝐹𝐷2−2 + ⋯ [ii] Em que : 𝐷 = Provável demanda 𝐹𝐷1 e 𝐹𝐷2= Fator de demanda conforme tabelas B e C. 𝑇𝑈𝐺 = 𝑆𝑜𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑎𝑠 𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑖𝑠 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 à𝑠 𝑇𝑈𝐺 𝐼𝐿𝑈𝑀𝐼𝑁𝐴ÇÃ𝑂 = 𝑆𝑜𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑎𝑠 𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑖𝑠 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑎 𝑖𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑎çã𝑜 𝑇𝑈𝐸 = 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑖𝑠 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 à𝑠 𝑇𝑈𝐸 Exemplo: Demanda máxima e provável demanda do projeto. 𝐷𝑚á𝑥 = 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡 𝐷𝑚á𝑥 = 𝑇𝑈𝐺 + 𝑇𝑈𝐸 + 𝐼𝐿𝑈𝑀𝐼𝑁𝐴ÇÃ𝑂 𝐷𝑚á𝑥 = 8.300 + 19.500 + 2.160 𝑫𝒎á𝒙 = 𝟐𝟗. 𝟗𝟔𝟎𝑽𝑨 𝒐𝒖 𝟐𝟗, 𝟗𝟕𝒌𝑽𝑨 𝐷 = 0,24(2.160 + 8.300) + 6000 ∗ 0,76 + 10000 ∗ 1 + 3500 ∗ 1 𝑫 =20,57kVA 23 10 DISJUNTORES Os disjuntores são dispositivos de proteção da instalação elétrica, portanto precisam ser bem planejados para que as possíveis sobrecargas e sobrecorrentes não causem danos e acidentes. O disjuntor escolhido para ser utilizado na instalação é o termomagnético, podem ser classificados de acordo com o número de polos (monopolar, bipolar e tripolar) e sua sensibilidade (curva B,C ou D). • Disjuntores monopolares são utilizados em circuitos com uma só fase 127V ou 220V; • bipolares são utilizados em circuitos bifásicos • tripolares são utilizados em circuitos trifásicos. • Disjuntores de curva B: Têm a corrente de ruptura entre 3 a 5 vezes a corrente nominal. São indicados para cargas resistivas com baixa corrente de partida, como circuitos que incluam TUG, chuveiros e aquecedores elétricos, por exemplo. • Disjuntores de curva C: Têm a corrente de ruptura de 5 a 10 vezes a corrente nominal. Indicados para equipamentos com média corrente de partida, como é o caso de lâmpadas fluorescentes, motores elétricos e ar condicionado. • Disjuntores de curva D: Têm a corrente de ruptura entre 10 a 20 vezes a corrente nominal. São usados para cargas com grande corrente de partida, como transformadores, máquinas de solda e motores grandes. Utilizado mais comumente em projetos industriais. Para o dimensionamento, foi estabelecida uma relação entre capacidade de condução de corrente 𝐼𝑝 [tabela F] e a corrente nominal do dispositivo de proteção 𝐼𝑛. 𝐼𝑝 < 𝐼𝑛 < 𝐼𝑧 [vii] 24 10.1 Disjuntor terminal Para o dimensionamento do disjuntor de cada circuito terminal, utiliza-se a relação dada por [vii] e seguinte equação: 𝐼𝑍 = 𝐼𝐶 ∗ 𝐹𝐶𝐴 ∗ 𝐹𝐶𝑇 𝐼𝑍 = 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑎 𝐼𝐶 = 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 𝐹] 𝐹𝐶𝐴 𝑒 𝐹𝐶𝑇 = 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒çã𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑟𝑢𝑝𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 [Tabelas D e E] Exemplo: Cálculo de In para o circuito 1: Para este circuito, 𝑰𝒑 = 𝟖, 𝟖𝟐𝑨, a seção do cabo é 1,5mm². 𝐼𝑧 = 𝐼𝐶 ∗ 𝐹𝐶𝐴 ∗ 𝐹𝐶𝑇 = 17,5 ∗ 1 ∗ 1 𝑰𝒛 = 𝟏𝟕, 𝟓 Utilizando a relação [vii], tem-se que o valor da corrente nominal do disjuntor deve estar entre 8,82 e 17,5A. Analisando a Tabela M de tipos de disjuntores da Siemens deve-se escolher aquele com menor corrente nominal possível dentro do intervalo calculado, que no caso é 10A. Sendo assim, o disjuntor a ser escolhido deve ser aquele que tem uma corrente maior e mais próxima deste valor, no caso, o disjuntor de 10 A. Como se trata de um circuito monofásico 127V, deve-se utilizar um disjuntor monopolar. Por ser um circuito de iluminação, têm-se que a curva adequada será a C. Portanto, o dispositivo escolhido será o disjuntor termomagnético 10A monopolar de curva C. 25 Tabela 6 . Disjuntores dos circuitos terminais CIRCUITO POTÊNCIA [VA] TENSÃO [V] FCA Ic [A] Ip [A] Iz [A] In [A] 1 1120 127 1,00 17,50 8,82 17,50 10 CM 2 1040 127 1,00 17,50 8,19 17,50 10 CM 3 1000 127 0,80 24,00 7,87 19,20 10 BM 4 1000 127 0,80 24,00 7,87 19,20 10 BM 5 1200 127 0,80 24,00 9,45 19,20 10 BM 6 800 127 0,80 24,00 6,30 19,20 10 BM 7 600 127 0,80 24,00 4,72 19,20 6 BM 8 800 127 0,80 24,00 6,30 19,20 10 BM 9 1200 127 0,70 24,00 9,45 16,80 10 BM 10 900 127 0,80 24,00 7,09 19,20 10 BM 11 800 127 0,80 24,00 6,30 19,20 10 BM 12 1500 220 0,80 24,00 6,82 19,20 10 CB 13 1500 220 0,80 24,00 6,82 19,20 10 BB 14 2000 220 0,80 24,00 9,09 19,20 10 CB 15 5000 220 0,70 41,00 22,73 28,70 25 BB 16 5000 220 0,70 41,00 22,73 28,70 25 BB 17 1500 220 0,80 24,00 6,82 19,20 10 CB 18 1500 220 0,80 24,00 6,82 19,20 10 CB 19 1500 220 0,80 24,00 6,82 19,20 10 CB Simbologia do disjuntor : XX YZ - XX é a corrente do disjuntor, Y= tipo de curva, Z= Monopolar ou Bipolar 10.2 Disjuntor geral quadro 1 O disjuntor geral deve ser calculado utilizando-se a demanda do projeto, calculada anteriormente: 𝑫 = 𝟐𝟎, 𝟓𝟎 𝒌𝑽𝑨 O disjuntor geral pode ser dimensionado através de informações fornecidas pelas concessionárias de energia. A Cemig, por exemplo, fornece uma tabela que relaciona a provável demanda com o tipo de disjuntor e cabos de alimentação que precisam ser utilizados. Seguindo essa tabela [L], tem-se que o dispositivo escolhido será o Disjuntor termomagnético tripolar de 60A. A curva do disjuntor geral deve ser a maior curva escolhida dentre os circuitos terminais, no caso será a curva C. 10.2 Disjuntor geral quadro 2 26 O disjuntor geral deve ser calculado utilizando-se a demanda do segundo andar,referente ao QD2. 𝐷2 = 0,52 ∗ (4740) + 10000 ∗ 1 + 4500 ∗ 0,84 𝑫𝟐 = 𝟏𝟔, 𝟐𝟓𝒌𝑽𝑨. Através da tabela L da Cemig pode-se dimensionar o disjuntor do QD2 através da demanda calculada acima. Sendo assim, o valor do disjuntor será 60A.. 11 QUADROS DE DISTRIBUIÇÃO E DIMENSIONAMENTO CABOS ALIMENTADORES O projeto em questão conta com 2 QDs, dos quais saem os circuitos terminais da residência. Estes ficam localizados em um local central e de fácil acesso, próximos a escada, um no térreo e o segundo no primeiro pavimento, como demonstrado no desenho do projeto. A divisão da instalação se deu da seguinte forma: Figura 2. Esquema da divisão dos quadros de distribuição e circuitos 27 O dimensionamento dos cabos dos circuitos alimentadores (A, B e C) foi feito de forma análoga ao dimensionamento dos circuitos terminais. • Circuito alimentador A: O circuito responsável por levar a energia do sistema de fornecimento da concessionária até disjuntor geral da residência. Conhecendo a classe de fornecimento da residência, que foi calculada anteriormente no tópico 6, o dimensionamento dos condutores pode ser feito de forma fácil observando a tabela fornecida pela Cemig (Tabela M) que relaciona a demanda da residência com os cabos alimentadores e disjuntores a serem utilizados. Sendo assim, têm-se que a dimensão dos condutores para o circuito 1 é de 16mm², e o eletroduto de PVC de 32mm ou 1.1/4”. • Circuito alimentador B Terá as mesmas dimensões do circuito A uma vez que a demanda dos dois é exatamente a mesma. • Circuito alimentador C O dimensionamento dos condutores é feito utilizando-se a demanda dos circuitos controlados pelo QD2, ou seja, a demanda constituída pelos circuitos 2,8,9,10,11,15,16,17,18 e 19. Segundo a equação ii: 𝐷2 = 0,52 ∗ (4740) + 10000 ∗ 1 + 4500 ∗ 0,84 𝑫𝟐 = 𝟏𝟔, 𝟐𝟓𝒌𝑽𝑨. Através da tabela da Cemig, têm-se que o cabo a ser utilizado é de 16mm², e o eletroduto PVC de 32mm ou 1.1/4”. 28 Figura 3. Cabos alimentadores e suas respectivas dimensões. 12 DISTRIBUIÇÃO DE FASES O disjuntor tripolar utilizado contém três fases, denominadas R,S e T, cada uma com 127V. A distribuição de fases consiste na distribuição uniforme das cargas em cada uma dessas fases, de modo a permitir o maior equilíbrio possível. 29 30 13 REFERÊNCIAS [1] ABNT - NBR 5410 - Instalações Elétricas de Baixa Tensão (versão de setembro de 2004) [2] ABNT- NBR 5444- Símbolos gráficos para instalações elétricas prediais [3] CAVALIN, Geraldo; CERVELIN, Severino. Projeto de instalações elétricas prediais. Base Editorial, 2010. 552 p. [4] Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária :Rede de Distribuição Aérea - Edificações Individuais. Disponível em: http://www.cemig.com.br/pt- br/atendimento/Documents/ND_5_1_MAIO_2013.pdf. Acesso em: 20 de jun 2018. [5] DANIEL, Eduardo. Alimentação e previsão de carga. Disponível em: http://www.osetoreletrico.com.br/wp-content/uploads/documentos/fasciculos/ed-109_Fascicul o_Cap-II-Qualidade-nas-instalacoes-BT.pdf. Acesso em: 21 de jun 2018 [6] Instalações elétricas de baixa tensão. Disponível em: https://www.iar.unicamp. br/lab/luz/ld/normas%20e%20relat%F3rios/NRs/nbr_5410.pdf Acesso em: 24 de jun 2018 [7] LIMA, Domingos Leite Filho. Instalações elétricas prediais: Teoria e prática. Érica, 1997. 272 p. [8] TUG e TUE: uso e instalação dos diferentes tipos de tomada. Disponível em: https://www.foxlux.com.br/blog/dicas/tug-e-tue-uso-e-instalacao-dos-diferentes-tipos-de- tomada/. Acesso em: 25 de jun 2018 http://www.cemig.com.br/pt-br/atendimento/Documents/ND_5_1_MAIO_2013.pdf http://www.cemig.com.br/pt-br/atendimento/Documents/ND_5_1_MAIO_2013.pdf http://www.osetoreletrico.com.br/wp-content/uploads/documentos/fasciculos/ed-109_Fascicul%20o_Cap-II-Qualidade-nas-instalacoes-BT.pdf http://www.osetoreletrico.com.br/wp-content/uploads/documentos/fasciculos/ed-109_Fascicul%20o_Cap-II-Qualidade-nas-instalacoes-BT.pdf https://www.foxlux.com.br/blog/dicas/tug-e-tue-uso-e-instalacao-dos-diferentes-tipos-de-tomada/ https://www.foxlux.com.br/blog/dicas/tug-e-tue-uso-e-instalacao-dos-diferentes-tipos-de-tomada/ 31 ANEXOS Tabela A. Previsão de cargas instaladas Tabela B. Fatores de demanda para TUG e iluminação Tabela C. Fatores de demanda para TUE Potência (VA) FD1 (%) Nº de circuitos FD2 (%) Nº de circuitos FD2 (%) 0 a 1000 86 1 100 11 49 1001 a 2000 75 2 100 12 48 2001 a 3000 66 3 84 13 46 3001 a 4000 59 4 76 14 45 4001 a 5000 52 5 70 15 44 5001 a 6000 45 6 65 16 43 6001 a 7000 40 7 60 17 41 7001 a 8000 35 8 57 18 a 20 40 8001 a 9000 31 9 54 21 a 23 39 9001 a 10000 27 10 52 24 e 25 38 Acima de 10000 24 32 Tabela D. Fatores e correção de temperaturas diferentes de 30ºC Tabela E. Fatores de correção de agrupamento aplicáveis a circuito agrupados em um eletroduto 33 Tabela F. Capacidades de condução de corrente, em ampères, para os métodos de referência A1, A2, B1, B2, C e D 34 Tabela G. Queda de tensão unitária Tabela H. Seção do condutor neutro Tabela I. Seção do condutor de proteção Tabela J. Condutores por eletroduto 35 Tabela L. Dimensionamento para unidades consumidoras urbanas ou rurais atendidas por redes de distribuição secundárias trifásicas (127/220v) - ligações a 4 fios Tabela M. Disjuntores da Siemens série 5SL3 36 Conversão da área do eletroduto para diâmetro.
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