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Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul PUCRS Faculdade de Engenharia – FENG Departamento de Engenharia Elétrica ESTUDO COMPARATIVO UTILIZANDO CABOS E BARRAMENTO BLINDADO EM COLUNAS MONTANTES EM PRÉDIO DE ÚNICO CONSUMIDOR Autor – Gustavo Colvara Torres Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Curso de Engenharia Elétrica Av. Ipiranga 6681, – Prédio 30 - CEP: 90619-900 – Porto Alegre – RS– Brasil Telefone: (0-xx-51) 9964-4464 Email: colvaratorres@terra.com.br Orientadora – Jeanine Marchiori da Luz, Drª Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Av. Ipiranga 6681, Prédio 30 – Bl. A – S. 227 CEP: 90619-900 – Porto Alegre – RS– Brasil Telefone: (0-xx-51) 3320-7651 – Email: jeanine@pucrs.br Resumo. Estudo comparativo entre a solução convencional, com cabos, e a solução de barramento blindado em colunas montantes de prédios de órgãos públicos, analisando tecnicamente e financeiramente as duas soluções. São apresentados os cálculos de dimensionamentos e orçamentos dos mesmos. Palavras-chave: Alimentador, Barramento Blindado, Colunas Montantes 1 INTRODUÇÃO Com o crescente aumento de cargas e seguidas alterações de layout nos prédios de único consumidor, instalar uma infraestrutura de alimentadores com cabos desde o Quadro Geral de Energia até os pavimentos dos edifícios está cada vez mais difícil, pois a área ocupada por todo este conjunto é muito grande, gerando um custo elevado para o cliente. Por este motivo, será apresentado um estudo comparando a solução convencional, ou seja, com cabos e a solução com barramentos blindados em colunas montantes. Visto que hoje em dia muitos projetistas ainda não utilizem esta tecnologia, embora seja uma solução antiga, ela é muito utilizada em indústrias. Este estudo irá comparar as duas soluções e mostrar quando uma é mais viável que a outra, seus benefícios e custos, abordando duas condições de projeto. O primeiro é um prédio de dezessete pavimentos e o segundo com dez pavimentos. 1 mailto:colvaratorres@terra.com.br mailto:jeanine@pucrs.br No Estado de São Paulo, por exemplo, as concessionárias já aceitam a solução de barramento blindado para alimentar os pavimentos em prédios com mais de uma unidade consumidora. A aferição é feita com medidores eletrônicos junto ao barramento blindado. Mas esta solução ainda não é permitida pelas concessionárias do Rio Grande do Sul. 2 REFERENCIAL TEÓRICO Trata-se um estudo teórico retirado de livros e artigos já publicados, sobre cabos elétricos e barramentos blindados, explicando maneiras de dimensionar os dois sistemas. O bom dimensionamento de um condutor elétrico é muito importante, porque de outra forma pode causar incêndio nas instalações, operação inadequada da carga entre outros problemas. 2.1 Cabos Elétricos Existem dois materiais possíveis de se produzir cabos elétricos: o cobre e o alumínio. O alumínio não é muito utilizado em instalações elétricas, pois necessita de maiores cuidados na instalação, e apresenta problemas de conexão com as cargas. O cobre é o mais usual porque possui melhor condutividade em relação ao alumínio. Os cabos podem ser isolados por diferentes tipos de compostos isolantes, sendo os mais empregados o PVC (cloreto de polivinila), EPR (etileno-propileno), o XLPE (polietileno reticulado) e o poliolefínico não halogenado, que é utilizado em locais de afluência de público. Cada utilização está indicada na norma NBR 5410. As isolações dos condutores apresentam um limite máximo de temperatura em regime de serviço contínuo. O carregamento dos condutores é limitado as correntes com temperaturas que não superem as estabelecidas na NBR5410/2004. Para o correto dimensionamento do circuito, devem ser atendidos três itens: a) Método de instalação Para a determinação da seção dos condutores é necessário saber qual a maneira que ele será aplicado na instalação do prédio, conforme estabelecido na tabela 33 da NBR 5410/2004. b) Capacidade de condução de corrente Este critério determina o valor da máxima corrente que poderá percorrer o condutor, de acordo com o método de instalação, conforme as tabelas 36 a 39 da NBR5410/2004. Quando os condutores estão em condições diferentes daquelas previstas nos métodos indicados, deverão ser utilizados os seguintes fatores de correção: - Temperatura ambiente Na NBR 5410/2004, a capacidade de condução de corrente é de 20°C para linhas subterrâneas e de 30°C para linhas não subterrâneas. Se a temperatura ambiente for diferente, devem-se aplicar os fatores correspondentes, conforme indicado na tabela 40 da NBR5410/2004. - Agrupamento de circuitos As tabelas 36 a 39 da NBR5410/2004 indicam a capacidade de condução quando o circuito é instalado sozinho. Quando for instalado com mais circuitos, deverá ser aplicado o fator de correção conforme as tabelas 42 a 45 da NBR5410/2004. c) Limite de queda de tensão 2 Após o dimensionamento da seção do condutor pela capacidade de corrente, é necessário saber se a seção está apropriada para que a máxima queda de tensão no ponto terminal do circuito seja menor ou igual aos valores estabelecidos pela norma NBR 5410/2004. Para calcular a queda de tensão de um circuito usa-se a equação. (1). V ×L×(R×cosφ ×senφ)×∆ = IN + X √3 (1) Onde: - queda de tensão [V]V∆ IN – corrente que o condutor está submetido [A] L – comprimento do trecho considerado [m] R – resistência por fase [Ω/km] X – reatância por fase [Ω/km] Os valores da resistência e reatância são fornecidos nos catálogos dos fabricantes. 2.2 Condutos Elétricos Quando se usam cabos elétricos é necessário um sistema de infraestrutura para proteger mecanicamente os condutores. Estas infraestruturas podem ser eletroduto, eletrocalha, perfilado, leito ou canaleta no piso. 2.3 Barramento Blindado O sistema de barramento blindado, também chamado de busway, foi inventado em 1920 pela indústria automobilística para que suas fábricas fossem altamente moduladas, facilitando a instalação e o desmanche. Embora seja uma solução muito antiga, os projetistas de instalações comerciais não a utilizam muito. Os busway podem ser fabricados com três barras __ 3 fases __, quatro barras, __3 fases e 1 neutro __, ou com cinco barras, __3 fases, 1 neutro e 1 de proteção. A barra de neutro tem a mesma dimensão das barras de fase e a barra de proteção, a metade das de fase. Quando o busway for projetado para uma corrente muito alta, ele pode ser fabricado com mais de uma barra para cada fase e neutro. As barras podem ser de cobre eletrolítico 99% de pureza ou de alumínio 6101. As barras podem ser isoladas em toda a extensão por filme de poliéster, classeB 130°C, autoextinguível e livre de halógenos. Entre as barras, são instalados isoladores que podem ser fabricados a base de poliéster, reforçado com fibra de vidro, ou podem ser fabricados com borrachas isolantes especiais, amortecedoras e travadas externamente por nervuras de reforço. Estes isoladores possuem uma grande resistência mecânica aos esforços de curto-circuito, além de serem não hidroscópicos. O conjunto de barras pode ser protegido por invólucro perfurado, ou seja, ventilado. Ou por invólucro fechado, não ventilado. Nos invólucros fechados, o conjunto é montado com barras coladas, sem espaços. Desta maneira, não necessitando a instalação de barreiras corta fogo, que são exigidas pelas normas brasileiras quando a coluna montante atravessa por mais de dois pavimentos. Os barramentos blindados são fabricados em tamanhos padronizados e possuem diversos acessórios complementares, como curvas, emendas e caixas de derivação. Existem barramentos para diversas correntes, que vão desde 160A até 6000A. 3 Os fabricantes fornecem uma tabela com todos os dados necessários para o dimensionamento do sistema, mas a corrente nominal indicada é para uma temperatura ambiente média de 35°C. Quando a temperatura média for diferente, deve-se aplicar o fator de correção, conforme o anexo 4. Para o correto dimensionamento do sistema, o busway deverá atender pelo menos estes quatro itens: a) Corrente nominal Deverá ser definida a corrente nominal de cada seção da coluna de barramento blindado, conforme a equação 2. IN = V ×cosφ×N √3 P ×F ×1000ins D (2) Onde: IN – corrente nominal em [A] Pins – potência instalada [kW] FD – fator de demanda VN – tensão nominal [V] cosφ – fator de potência b) Queda de tensão Deverá ser calculada a queda de tensão de cada seção da coluna de barramento blindado para atender os máximos valores indicados na NBR 5410/2004, conforme a equação 1. Os valores da resistência e da reatância são fornecidos pelo fabricante. c) Corrente de curto-circuito A máxima corrente de curto-circuito da instalação não pode ser superior à fornecida pelo fabricante. Para o cálculo de curto-circuito devem ser utilizadas as seguintes equações: ICC = V L ×Z√3 T (4) ZT = P T RAF O Z ×V% N 2 (5) Onde: ICC – corrente de curto-circuito simétrica no borne secundário do transformador [kA] VN – tensão nominal [V] ZT – impedância do transformador [mΩ] Z% - impedância percentual PTRAFO – potência do transformador [kVA] 3 METODOLOGIA DE PESQUISA Para realizar o estudo comparativo, será considerado um prédio com o Quadro Geral de Baixa Tensão (QGBT) instalado na Subestação, localizado na cobertura do edifício. Serão analisados dois casos de prédio, o primeiro com dezessete pavimentos, com o quadro de energia instalado junto à coluna montante. O outro possui dez pavimentos, com o quadro de energia instalado junto à coluna montante. As salas da coluna montante, também chamada de shaft, serão todas iguais. Para todos os casos, o pé direito é de 3,05m. Será considerada sempre uma carga demandada de 50 kVA para cada pavimento. A tensão secundária do prédio será de 380/220V e o fator de potência é de 0,92. 4 O máximo índice de queda de tensão neste estudo foi de 2,5% do QGBT aos quadros dos pavimentos. 3.1 Método de aplicação com cabos Na aplicação dos cabos, serão analisados dois casos. O primeiro, utilizando cabos com isolação PVC 0,6/1,0kV e o segundo com cabos com isolação EPR 0,6/1,0kV. Para ambos os casos será utilizado como marca de referência a Prysmian. Os condutores serão instalados em formato de trifólio em leito a partir do QGBT, descendo pelo shaft até o pavimento Térreo, ou seja, a forma de instalação será a F, de acordo com a NBR5410/2004. A derivação deste leito para o quadro de energia será com eletroduto de ferro galvanizado tipo pesado, com dimensão adequada para cada alimentador. 3.2 Método de aplicação com barramento blindado Na aplicação de barramento blindado, serão analisados três tipos de busways. O primeiro será com barras de cobre não ventilado, o segundo, com barras de cobre ventilado e o último será com barras de alumínio ventiladas. Como marca de referência, será utilizado o sistema da Megabarre. Será utilizado um ou mais busway, conforme a necessidade de carga, a partir do QGBT descendo pelo shaft até o último pavimento. Em cada pavimento será instalada uma caixa de derivação, também conhecida como cofre de derivação. E deste, derivará o cabo com isolação EPR 0,6/1,0kV, protegido mecanicamente por eletroduto de ferro galvanizado tipo pesado, até o quadro de energia. A proteção deste alimentador será com fusível tipo NH. 3.3 Modelos busways a) Busway não ventilado O busway de cobre não ventilado utilizado será o modelo BMA, com as características técnicas fornecidas no catálogo do fabricante. b) Busway ventilado Serão utilizados dois tipos de busway ventilado, o de cobre ventilado será do modelo BMV, com as características técnicas fornecidas no catálogo do fabricante. E o barramento blindado de alumínio ventilado será o modelo BMVa, com características técnicas fornecidas no catálogo do fabricante. 4 DIMENSIONAMENTOS DO PRIMEIRO CASO (COM DEZESSETE PAVIMENTOS) Nesta etapa do estudo serão mostrados os cálculos para o dimensionamento dos condutores para o primeiro caso, de acordo com as condições explicadas no item 3. Também será apresentado o orçamento deste caso para que se possam fazer as comparações entre eles. 4.1 Utilizando cabo com isolação PVC 0,6/1,0kV 4.1.1 Dimensionamento dos condutores 5 a) Capacidade de condução do condutor Como a carga demandada de cada pavimento é de 50kVA, a corrente nominal para cada andar será de 75,97. A temperatura de ambiente considerada é 30°C, ou seja, não é necessário aplicar o fator de correção de temperatura. Conforme a tabela 38 da norma NBR5410/2004, o condutor deverá ser #25mm² com isolação PVC 0,6/1,0kV, cuja máxima corrente suportada nesta condição de instalação é de 110A. b) Critério de queda de tensão Como todos os pavimentos possuem as mesmas características com a única diferença da distância entre o QGBT e o quadro do pavimento, foi calculada a máxima distância para que o limite de queda de tensão estabelecido no item 3 seja atendido. Utilizando as características do cabo, fornecidas pelo fabricante, e a equação 1, temos que a máxima distância permitida pelo cabo é de 85,89m. A distância do circuito entre o quadro localizado no pavimento Térreo e o QGBT é de 79m, então, para o pior quadro, a queda de tensão está adequada. O condutor é dimensionado pelo critério da capacidade de condução.4.1.2 Dimensionamento dos condutos elétricos Conforme descrito no capítulo Metodologia de Pesquisa, os condutores serão instalados em trifólios e separados a uma distância mínima entre circuitos do dobro do diâmetro, foram utilizados para cada quadro quatro condutores (três fases e neutro) de #25mm² e um condutor de #16mm² para proteção, todos com isolação PVC 0,6/1,0kV. De acordo com o fabricante de cabos Prysmian, o diâmetro externo do cabo de #25mm² é de 11,60mm e o cabo de #16mm² tem diâmetro externo de 9,5mm. O leito mínimo para instalar todos os alimentadores é de 1000mm, mas como o quadro QGBT é de 800mm de largura, foi definido pela instalação de dois leitos do tipo semi pesado galvanizado eletrolítico, com aba tipo externa com 100mm de altura, a chapa é de #16. O primeiro leito terá 600mm de largura e irá alimentar do Térreo ao 10º Pavimento. O outro terá 500mm de largura e irá alimentar do 11º Pavimento ao 17º Pavimento. Conforme descrito no capítulo Metodologia de Pesquisa, os condutores serão instalados em eletroduto de ferro galvanizado tipo pesado. De acordo com a NBR5410, a máxima taxa de ocupação em um eletroduto é de 40% da sua área, ou seja, deverá ser instalado um eletroduto de ferro galvanizado tipo pesado com diâmetro nominal de 40mm. 4.1.3 Orçamento O sistema com alimentadores utilizando cabos com isolação PVC 0,6/1,0kV terá os seguintes gastos: Tabela 1 – Orçamento do primeiro caso utilizando cabos com isolação PVC 0,6/1,0kV Produto Qtd un. Preço Unitário (R$) Preço Total (R$) M.O. Mat M.O. Mat QGBT 1 pç 3.655,50 24.370,00 3.655,50 24.370,00 Leito 500x100x3000mm 15 pç 37,52 107,20 562,80 1.608,00 6 Curva vertical para leito 500mm de largura 2 pç 20,02 57,20 40,04 114,40 Curva horizontal para leito 500mm de largura 1 pç 18,76 53,60 18,76 53,60 Leito 600x100x3000mm 25 pç 39,99 114,27 999,86 2.856,75 Curva vertical para leito 600mm de largura 2 pç 21,34 60,96 42,67 121,92 Curva horizontal para leito 600mm de largura 1 pç 20,00 57,15 20,00 57,15 Eletroduto F.G. tipo pesado Ø40mm (11/2”) 24 pç 13,62 38,90 326,76 933,60 Acessórios para eletroduto F.G.Ø40mm (11/2") 24 un 6,81 19,45 163,38 466,80 Condulete alumínio 11/2” c/ tampa 44 pç 8,59 24,55 378,07 1.080,20 Cabo de cobre 16mm² - PVC 0,6/1,0kV 1020 m 1,37 3,91 1.395,87 3.988,20 Cabo de cobre 25mm² - PVC 0,6/1,0kV 4080 m 2,10 6,01 8.582,28 24.520,80 TOTAL 16.186,00 60.171,42 4.2 Utilizando cabo com isolação EPR 0,6/1,0kV 4.2.1 Dimensionamento dos condutores a) Capacidade de condução do condutor Como a carga demandada não altera, conforme a tabela 38 da norma NBR5410/2004 o condutor deverá ser #16mm² com isolação EPR 0,6/1,0kV, cuja máxima corrente suportada nesta condição de instalação é de 101A. b) Critério de queda de tensão Utilizando as características do cabo, fornecidas pelo fabricante, e a equação 1, temos que a máxima distância permitida pelo cabo é de 54,84m para cabo #16mm². Como a distância do circuito entre o quadro localizado no 9º Pavimento e o QGBT é de 52,85m, então do 17º Pavimento ao 9º Pavimento o alimentador será com cinco cabos #16mm² (3F+N+PE), e isolação EPR 0,6/1,0kV. Para os pavimentos Térreo ao 8º Pavimento, os alimentadores serão com quatro cabos #25mm² (3F+N) e um cabo #16mm² (PE), com isolação EPR 0,6/1,0kV. Ou seja, os condutores foram dimensionados pelo critério da queda de tensão. 4.2.2 Dimensionamento dos condutos elétricos De acordo com o fabricante de cabos Prysmian, o diâmetro externo do cabo de #25mm² é de 11,40mm e o cabo de #16mm² tem diâmetro externo de 9,3mm. O leito mínimo para instalar todos os alimentadores é de 1000mm, mas como o quadro QGBT é de 800mm de largura, foi definido pela instalação de dois leitos semi pesados do tipo galvanizado eletrolítico, com aba tipo externa com 100mm de altura, a chapa é de #16. O primeiro leito 7 terá 500mm de largura e irá alimentar do Térreo ao 8º Pavimento. O outro terá 500mm de largura e irá alimentar do 9º Pavimento ao 17º Pavimento. Conforme descrito no capítulo Metodologia de Pesquisa, os condutores serão instalados em eletroduto de ferro galvanizado tipo pesado. De acordo com a NBR5410, a máxima taxa de ocupação em um eletroduto é de 40% da sua área. O eletroduto para a proteção dos alimentadores do Térreo ao 8º Pavimento foi calculado no item 5.2 d. Para os alimentadores dos demais pavimentos deverá ser instalado um eletroduto de ferro galvanizado tipo pesado com diâmetro nominal de 32mm. 4.2.3 Orçamento O sistema com alimentadores utilizando cabos com isolação EPR 0,6/1,0kV terá os seguintes gastos: Tabela 2 – Orçamento do primeiro caso utilizando cabos com isolação EPR 0,6/1,0kV Produto Qtd un Preço Unitário (R$) Preço Total (R$) M.O. Mat M.O. Mat QGBT 1 pç 3.655,50 24.370,00 3.655,50 24.370,00 Leito 500x100x3000mm 42 pç 37,52 107,20 1.575,84 4.502,40 Curva vertical para leito 500mm de largura 4 pç 20,02 57,20 80,08 228,80 Curva horizontal para leito 500mm de largura 2 pç 18,76 53,60 37,52 107,20 Eletroduto F.G. tipo pesado Ø32mm (11/4”) 12 pç 11,88 33,95 142,59 407,40 Acessórios para eletroduto F.G.Ø32mm (11/4") 12 un 5,94 16,98 71,30 203,70 Eletroduto F.G. tipo pesado Ø40mm (11/2”) 12 pç 13,62 38,90 163,38 466,80 Acessórios para eletroduto F.G.Ø40mm (11/2") 12 un 6,81 19,45 81,69 233,40 Condulete alumínio 11/4” c/ tampa 18 pç 6,37 18,20 114,66 327,60 Condulete alumínio 11/2” c/ tampa 24 pç 8,59 24,55 206,22 589,20 Cabo de cobre 16mm² - EPR 0,6/1,0kV 2560 m 1,39 3,97 3.557,12 10.163,20 Cabo de cobre 25mm² - EPR 0,6/1,0kV 2410 m 2,12 6,06 5.111,61 14.604,60 TOTAL 14.797,51 56.204,30 4.3 Utilizando busway não ventilado 4.3.1 Dimensionamento a) Corrente nominal 8 Como a potência demandada em cada pavimento é de 50kVA, a máxima potência demandada é de 850kVA. De acordo com a corrente nominal, serão instalados dois busways do modelo BMA80 que têm a máxima corrente de 800A. O primeiro atenderá do Térreo ao 8º Pavimento e o outro atenderá do 9º ao 17º Pavimento. b) Queda de tensão Utilizando a equação 3, é calculada a queda de tensão em cada trecho do busway, e descobre-se que a máxima queda de tensão é 1,0809%. Como esta queda é menor que 2,50%, o busway BMA80 satisfaz este critério. c) Corrente de curto-circuito A máxima demanda do prédio é de 850kVA. Foi projetado um transformador de 1000kVA com isolação a seco, cuja impedância percentual é de 6,0%. Utilizando as equações 4 e 3, a máxima corrente de curto-circuito é de 25,32kA. Segundo o fabricante, a máxima capacidade de curto-circuito é de 36kA. Ou seja, o busway está bem dimensionado. 4.3.2 Orçamento O sistema com alimentadores utilizando busway tipo não ventilado terá os seguintes gastos: Tabela 3 – Orçamento do primeiro caso utilizando busway tipo não ventilado Produto Qtd un. PreçoUnitário (R$) Preço Total (R$) M.O. Mat M.O. Mat QGBT 1 pç 2.992,50 19.950,00 2.992,50 19.950,00 Alimentação flangeada normal 2 pç 67,30 1.346,00 134,60 2.692,00 Elemento reto 82 m 70,45 1.409,00 5.776,90 115.538,00 Elemento de bloqueio- L=1000mm 26 pç 79,40 1.588,00 2.064,40 41.288,00 Cotovelo Vertical 4 pç 88,05 1.761,00 352,20 7.044,00 Cotovelo Horizontal 2 pç 88,05 1.761,00 176,10 3.522,00 Proteção de linha com fusíveis NH 80A 17 pç 38,85 777,00 660,45 13.209,00 Eletroduto F.G. tipo pesado Ø32mm (11/4”) 36 pç 11,88 33,95 427,77 1.222,20 Acessórios para eletroduto F.G.Ø32mm (11/4") 36 un 5,94 16,98 213,89 611,10 Condulete alumínio 11/4” c/ tampa 51 pç 6,37 18,20 324,87 928,20 Cabo de cobre 16mm² - EPR 0,6/1,0kV 580 m 1,39 3,97 805,91 2.302,60 TOTAL 13.929,59 208.307,10 4.4 Utilizando busway ventilado de cobre 9 4.4.1 Dimensionamento a) Corrente nominal Como a potência demandada em cada pavimento é de 50kVA, a máxima potência demandada é de 850kVA. De acordo com a corrente nominal, o busway instalado é do modelo BMV160, que tem a máxima corrente de 1600A. b) Queda de tensão Utilizando a equação 3, é calculada a queda de tensão em cada trecho do busway, e se descobre que a máxima queda de tensão é 1,0156%. Como esta queda é menor que 2,50%, o busway BMV160 satisfaz este critério. d) Corrente de curto-circuito A máxima demanda do prédio é de 850kVA. Foi projetado um transformador de 1000kVA com isolação a seco, cuja impedância percentual é de 6,0%. Utilizando as equações 4 e 3, a máxima corrente de curto-circuito é de 25,32kA. Segundo o fabricante, a máxima capacidade de curto-circuito é de 40kA. Ou seja, o busway está bem dimensionado. 4.4.2 Orçamento O sistema com alimentadores utilizando busway tipo ventilado de cobre terá os seguintes gastos: Tabela 4 – Orçamento do primeiro caso utilizando busway tipo ventilado de cobre Produto Qtd un. Preço Unitário (R$) Preço Total (R$) M.O. Mat M.O. Mat QGBT 1 pç 2.034,00 13.560,00 2.034,00 13.560,00 Alimentação flangeada normal 1 pç 131,30 2.626,00 131,30 2.626,00 Elemento reto 44 m 97,30 1.946,00 4.281,20 85.624,00 Elemento de bloqueio L=1000mm 17 pç 111,85 2.237,00 1.901,45 38.029,00 Cotovelo Vertical 2 pç 126,50 2.530,00 253,00 5.060,00 Cotovelo Horizontal 1 pç 126,50 2.530,00 126,50 2.530,00 Proteção de linha com fusíveis NH 80A 17 pç 38,85 777,00 660,45 13.209,00 Eletroduto F.G. tipo pesado Ø32mm (11/4”) 36 pç 11,88 33,95 427,77 1.222,20 Acessórios para eletroduto F.G.Ø32mm (11/4") 36 un 5,94 16,98 213,89 611,10 Condulete alumínio 11/4” c/ tampa 51 pç 6,37 18,20 324,87 928,20 Cabo de cobre 16mm² - EPR 0,6/1,0kV 580 m 1,39 3,97 805,91 2.302,60 TOTAL 11.160,34 165.702,10 10 4.5 Utilizando busway ventilado de alumínio 4.5.1 Dimensionamento a) Corrente nominal Como a potência demandada em cada pavimento é de 50kVA, a máxima potência demandada é de 850kVA. De acordo com a corrente nominal, o busway instalado é do modelo BMVa160, que tem a máxima corrente de 1600A. b) Queda de tensão Utilizando a equação 3, é calculada a queda de tensão em cada trecho do busway, e se descobre que a máxima queda de tensão é 1,3649%. Como esta queda é menor que 2,50%, o busway BMVa160 satisfaz este critério. e) Corrente de curto-circuito A máxima demanda do prédio é de 850kVA. Foi projetado um transformador de 1000kVA com isolação a seco, cuja impedância percentual é de 6,0%. Utilizando as equações 4 e 3 a máxima corrente de curto-circuito é de 25,32kA. Segundo o fabricante, a máxima capacidade de curto-circuito é de 34kA. Ou seja, o busway está bem dimensionado. 4.5.2 Orçamento O sistema com alimentadores utilizando busway tipo ventilado de alumínio terá os seguintes gastos: Tabela 5 – Orçamento do primeiro caso utilizando busway tipo ventilado de alumínio Produto Qtd un. Preço Unitário (R$) Preço Total (R$) M.O. Mat M.O. Mat QGBT 1 pç 2.034,00 13.560,00 2.034,00 13.560,00 Alimentação flangeada normal 1 pç 167,75 3.355,00 167,75 3.355,00 Elemento reto 44 m 80,45 1.609,00 3.539,80 70.796,00 Elemento de bloqueio L=1000mm 17 pç 95,85 1.917,00 1.629,45 32.589,00 Cotovelo Vertical 2 pç 111,25 2.225,00 222,50 4.450,00 Cotovelo Horizontal 1 pç 111,25 2.225,00 111,25 2.225,00 Proteção de linha com fusíveis NH 80ª 17 pç 38,85 777,00 660,45 13.209,00 Eletroduto F.G. tipo pesado Ø32mm (11/4”) 36 pç 11,88 33,95 427,77 1.222,20 Acessórios para eletroduto F.G.Ø32mm (11/4") 36 un 5,94 16,98 213,89 611,10 Condulete alumínio 11/4” c/ tampa 51 pç 6,37 18,20 324,87 928,20 11 Cabo de cobre 16mm² - EPR 0,6/1,0kV 580 m 1,39 3,97 805,91 2.302,60 TOTAL 10.137,64 145.248,10 4.6 Comparação dos resultados Tabela 6 – Comparação dos orçamentos do primeiro caso Solução Preço Total (R$) M.O. Mat Total Cabos PVC 0,6/1,0kV 16.186,00 60.171,42 76.357,42 Cabos EPR 0,6/1,0kV 14.797,51 56.204,30 71.001,81 Busway não ventilado de cobre 13.929,59 208.307,10 222.236,6 9 Busway ventilado de cobre 11.160,34 165.702,10 176.862,4 4 Busway ventilado de alumínio 10.137,64 145.248,10 155.385,7 4 Figura 1 – Comparativo das mãos de obras utilizadas para cada sistema 12 Figura 2 – Comparativo do valor do material utilizado para cada sistema Figura 3 – Comparativo dos custos totais para cada sistema 13 Figura 4 – Comparativo de custo % em relação a solução com cabo EPR 0,6/1,0kV 5 DIMENSIONAMENTOS DO SEGUNDO CASO (COM DEZ PAVIMENTOS) Nesta etapa do estudo serão mostrados os cálculos para o dimensionamento dos condutores para o segundo caso, de acordo com as condições explicadas no item 3. Também será apresentado o orçamento deste caso para que se possam fazer as comparações entre eles. 5.1 Utilizando cabo com isolação PVC 0,6/1,0kV Foram utilizados os mesmos métodos de dimensionamentos apresentados no capítulo 4 e se verificou que para cada pavimento o alimentador será com quatro cabos #25mm² (3F+N) e um cabo #16 (PE), todos com isolação PVC 0,6/1,0kV. Para o encaminhamento dos condutores, foi utilizado um leito com 600mm de largura do QGBT aos pavimentos, e deste leito foi instalado um eletroduto de ferro galvanizado tipo pesado com diâmetro nominal de 40mm. 5.1.1 Orçamento O sistema com alimentadores utilizando cabos com isolação PVC 0,6/1,0kV terá os seguintes gastos: Tabela 7 – Orçamento do segundo caso utilizando cabos com isolação PVC 0,6/1,0kV Produto Qtd un. Preço Unitário (R$) Preço Total (R$) M.O. Mat M.O. Mat QGBT 1 pç 1.781,40 11.876,00 1.781,40 11.876,00 Leito 600x100x3000mm 17 pç 39,99 114,27 679,91 1.942,59 Curva vertical para leito 600mm de largura 2 pç 21,34 60,96 42,67 121,92 14 Curva horizontal para leito 600mm de largura 1 pç 20,00 57,15 20,00 57,15 Eletroduto F.G. tipo pesado Ø40mm (11/2”) 22 pç 13,62 38,90 299,53 855,80 Acessórios para eletroduto F.G.Ø40mm (11/2") 22 un 6,81 19,45149,77 427,90 Condulete alumínio 11/2” c/ tampa 30 pç 8,59 24,55 257,78 736,50 Cabo de cobre 16mm² - PVC 0,6/1,0kV 480 m 1,37 3,91 656,88 1.876,80 Cabo de cobre 25mm² - PVC 0,6/1,0kV 1920 m 2,10 6,01 4.038,72 11.539,20 TOTAL 7.926,65 29.433,86 5.2 Utilizando cabo com isolação EPR 0,6/1,0kV Foram utilizados os mesmos métodos de dimensionamentos apresentados no capítulo 4 e se verificou que para cada pavimento o alimentador será com cinco cabos #16mm² (3F+N+PE), todos com isolação EPR 0,6/1,0kV. Para o encaminhamento dos condutores, foi utilizado um leito com 500mm de largura do QGBT aos pavimentos, e deste leito foi instalado um eletroduto de ferro galvanizado tipo pesado com diâmetro nominal de 32mm. 5.2.1 Orçamento O sistema com alimentadores utilizando cabos com isolação EPR 0,6/1,0kV terá os seguintes gastos: Tabela 8 – Orçamento do segundo caso utilizando cabos com isolação EPR 0,6/1,0kV Produto Qtd un. Preço Unitário (R$) Preço Total (R$) M.O. Mat M.O. Mat QGBT 1 pç 1.781,40 11.876,00 1.781,40 11.876,00 Leito 500x100x3000mm 17 pç 37,52 107,20 637,84 1.822,40 Curva vertical para leito 500mm de largura 2 pç 20,02 57,20 40,04 114,40 Curva horizontal para leito 500mm de largura 1 pç 18,76 53,60 18,76 53,60 Eletroduto F.G. tipo pesado Ø32mm (11/4”) 22 pç 11,88 33,95 261,42 746,90 Acessórios para eletroduto F.G.Ø32mm (11/4") 22 un 5,94 16,98 130,71 373,45 Condulete alumínio 11/4” c/ tampa 30 pç 6,37 18,20 191,10 546,00 Cabo de cobre 16mm² - EPR 0,6/1,0kV 2400 m 1,39 3,97 3.334,80 9.528,00 TOTAL 6.396,06 25.060,75 5.3 Utilizando busway não ventilado 15 Foram utilizados os mesmos métodos de dimensionamentos apresentados no capítulo 4 e se verificou que deverá ser instalado um busway modelo BMA80, que tem capacidade de transportar 800A. 5.3.1 Orçamento O sistema com alimentadores utilizando busway tipo não ventilado terá os seguintes gastos: Tabela 9 – Orçamento do segundo caso utilizando busway tipo não ventilado Produto Qtd un. Preço Unitário (R$) Preço Total (R$) M.O. Mat M.O. Mat QGBT 1 pç 1.900,80 12.672,00 1.900,80 12.672,00 Alimentação flangeada normal 1 pç 67,30 1.346,00 67,30 1.346,00 Elemento reto 35 m 70,45 1.409,00 2.465,75 49.315,00 Elemento de bloqueio L=1000mm 10 pç 79,40 1.588,00 794,00 15.880,00 Cotovelo Vertical 2 pç 88,05 1.761,00 176,10 3.522,00 Cotovelo Horizontal 1 88,05 1.761,00 88,05 1.761,00 Proteção de linha com fusíveis NH 80ª 10 pç 38,85 777,00 388,50 7.770,00 Eletroduto F.G. tipo pesado Ø32mm (11/4”) 20 pç 11,88 33,95 237,65 679,00 Acessórios para eletroduto F.G.Ø32mm (11/4") 20 un 5,94 16,98 118,83 339,50 Condulete alumínio 11/4” c/ tampa 30 pç 6,37 18,20 191,10 546,00 Cabo de cobre 16mm² - EPR 0,6/1,0kV 300 m 1,39 3,97 416,85 1.191,00 TOTAL 6.844,93 95.021,50 5.4 Utilizando busway ventilado de cobre Foram utilizados os mesmos métodos de dimensionamentos apresentados no capítulo 4 e se verificou que deverá ser instalado um busway modelo BMV80, que tem capacidade de transportar 800A. 5.4.1 Orçamento O sistema com alimentadores utilizando busway tipo não ventilado terá os seguintes gastos: Tabela 10 – Orçamento do segundo caso utilizando busway tipo ventilado de cobre Produto Qtd un. Preço Unitário (R$) Preço Total (R$) M.O. Mat M.O. Mat QGBT 1 pç 1.900,80 12.672,00 1.900,80 12.672,00 Alimentação flangeada normal 1 pç 52,70 1.054,00 52,70 1.054,00 16 Elemento reto 35 m 85,25 1.705,00 2.983,75 59.675,00 Elemento de bloqueio L=1000mm 10 pç 92,70 1.854,00 927,00 18.540,00 Cotovelo Vertical 2 pç 105,00 2.100,00 210,00 4.200,00 Cotovelo Horizontal 1 105,00 2.100,00 105,00 2.100,00 Proteção de linha com fusíveis NH 80ª 10 pç 38,85 777,00 388,50 7.770,00 Eletroduto F.G. tipo pesado Ø32mm (11/4”) 20 pç 11,88 33,95 237,65 679,00 Acessórios para eletroduto F.G.Ø32mm (11/4") 20 un 5,94 16,98 118,83 339,50 Condulete alumínio 11/4” c/ tampa 30 pç 6,37 18,20 191,10 546,00 Cabo de cobre 16mm² - EPR 0,6/1,0kV 300 m 1,39 3,97 416,85 1.191,00 TOTAL 7.532,18 108.766,50 5.5 Utilizando busway ventilado de alumínio Foram utilizados os mesmos métodos de dimensionamentos apresentados no capítulo 4 e se verificou que deverá ser instalado um busway modelo BMVa80, que tem capacidade de transportar 800A. 5.5.1 Orçamento O sistema com alimentadores utilizando busway tipo não ventilado terá os seguintes gastos: Tabela 11 – Orçamento do segundo caso utilizando busway tipo ventilado de alumínio Produto Qtd un. Preço Unitário (R$) Preço Total (R$) M.O. Mat M.O. Mat QGBT 1 pç 1.900,80 12.672,00 1.900,80 12.672,00 Alimentação flangeada normal 1 pç 67,30 1.346,00 67,30 1.346,00 Elemento reto 35 m 70,45 1.409,00 2.465,75 49.315,00 Elemento de bloqueio L=1000mm 10 pç 79,40 1.588,00 794,00 15.880,00 Cotovelo Vertical 2 pç 88,05 1.761,00 176,10 3.522,00 Cotovelo Horizontal 1 88,05 1.761,00 88,05 1.761,00 Proteção de linha com fusíveis NH 80ª 10 pç 38,85 777,00 388,50 7.770,00 Eletroduto F.G. tipo pesado Ø32mm (11/4”) 20 pç 11,88 33,95 237,65 679,00 Acessórios para eletroduto F.G.Ø32mm (11/4") 20 un 5,94 16,98 118,83 339,50 Condulete alumínio 11/4” c/ tampa 30 pç 6,37 18,20 191,10 546,00 17 Cabo de cobre 16mm² - EPR 0,6/1,0kV 300 m 1,39 3,97 416,85 1.191,00 TOTAL 6.844,93 95.021,50 5.6 Comparação dos resultados Tabela 12 – Comparação dos orçamentos do segundo caso Solução Preço Total (R$) M.O. Mat TOTAL Cabos PVC 0,6/1,0kV 7.926,65 29.433,86 37.360,51 Cabos EPR 0,6/1,0kV 6.396,06 25.060,75 31.456,81 Busway não ventilado de cobre 6.844,93 95.021,50 101.866,43 Busway ventilado de cobre 7.532,18 108.766,50 116.298,68 Busway ventilado de alumínio 6.844,93 95.021,50 101.866,43 Figura 5 – Comparativo das mãos de obras utilizadas para cada sistema 18 Figura 6 – Comparativo do valor do material utilizado para cada sistema Figura 7 – Comparativo dos custos totais para cada sistema 19 Figura 8 – Comparativo de custo % em relação a solução com cabo EPR 0,6/1,0kV 6 CONCLUSÃO Ao longo deste estudo, foram verificadas as principais vantagens técnicas de utilizar o sistema de cabos e o sistema de busway. A maior vantagem técnica na utilização de cabos que caso aconteça uma falta em um circuito, apenas um pavimento é afetado, no sistema de busway se acontecer alguma falta, perde-se toda a coluna montante. As vantagens para a utilização de busway é a rapidez de instalação, visto que a instalação do sistema é realizada pelo próprio fabricante, e as peças já vem de fábrica, bastando encaixar e parafusar as conexões. Outra vantagem é a baixa área ocupada na utilização deste sistema, visto que hoje em dia, o valor do m² está muito elevado. Se considerarmos apenas os resultados apresentados neste estudo, o sistema com cabos com isolação EPR 0,6/1,0kV é o mais indicado. Mas, como para analisar a melhor solução deve-se levar em consideração o tamanho da área disponível para utilização como shaft,então, começa a tornar viável o uso de busway. Caso o prédio tenha espaço disponível suficiente, deve-se utilizar o sistema com cabos com isolação EPR 0,6/1,0kV, pois este se mostrou mais vantajoso que o com isolação PVC 0,6/1,0kV, pois além de ocupar menor espaço na edificação esta solução tem maior capacidade de condução de corrente. 7 REFERÊNCIAS 1. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 5410 - Instalações Elétricas de Baixa Tensão. São Paulo: ABNT, 2004.209p. 2. MAMEDE Filho, João. Instalações Elétricas Industriais. 7.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. 914p. 3. CREDER, Hélio. Instalações Elétricas. 15.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. 428p. 4. Catálogo de Busway do fabricante Megabare. 20 5. Catálogo de cabos da Prysmian. 6. Catálogo de leitos e eletrodutos da Megalíder. 7. Site http://www.piniweb.com.br/construcao/noticias/medicao-individual-80853-1.asp, acessado no dia 27/03/2010. Abstract. Comparative study between conventional solution, with cables, and the solution of busway in columns amounts of public buildings, technically and financially analyzing the two solutions. Presents the calculations and dimensioning of these budgets. Keywords: Feeder, Busway, Columns Amounts 21 http://www.piniweb.com.br/construcao/noticias/medicao-individual-80853-1.asp
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