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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA DA UFBA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA TRABALHO FINAL – ENG003 ELETRICIDADE DISCENTES: LUIS FELIPE MÔNACO D’EL REY DANTAS– MATRICULA 201510150 VINICIUS SANTOS DE CARVALHO – MATRICULA 211200022 DOCENTE: RENATO JOSÉ PINO DE ARAUJO Salvador, março de 2016. SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 2. O TRABALHO 3. MEMORIAL DESCRITIVO 3.1. TOMADAS E ILUMINAÇÃO 3.1.1. ILUMINAÇÃO 3.1.2. AS TOMADAS DE USO GERAL (TUG’s) 3.1.3. AS TOMADAS DE USO ESPECÍFICO (TUE’s) 3.2. ENERGIA E TENSÃO: TIPOS DE FORNECIMENTO 3.3. A DIVISÃO DAS INSTALAÇÕES 3.4. CONDUTORES 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 4.1. TOMADAS E ILUMINAÇÃO 4.1.1. TOMADAS 4.1.2. ILUMINAÇÃO 4.2. A PREVISÃO DE CARGAS 4.3. SIMBOLIZAÇÃO DOS CONDUTORES 4.4. DEMANDA 5. CIRCUITOS e DIVISÕES, CÁLCULO DAS CORRENTES, DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES 6. QUEDA DE TENSÃO 7. PROTEÇÃO DOS CIRCUITOS 8. CONCLUSÃO 9. REFERENCIAL TEÓRICO 1. INTRODUÇÃO A eficiência energética consiste em obter o melhor desempenho na produção de um serviço com o menor gasto de energia possível. Como exemplo de ação, está a modernização de equipamentos e processos no sentido de produzirem seu consumo. Os programas voltados para o consumo consciente também contribuem para a economia. (Fonte: coelba.com.br. Acesso em março de 2017). Em se tratando de residências, uma boa eficiência energética está associada a um bom projeto elétrico, garantindo aos seus usuários, maior conforto e segurança. Com isto, algumas etapas como escolha dos pontos de iluminação, cálculo da demanda energética utilizada, uma boa divisão de circuitos objetivando segurança e menor custo, são de fundamental importância para um bom projeto de instalações elétricas. Além disso, deve-se destacar que o projeto deve ser o mais simples possível, no que se refere à sua execução e manutenção, evitando a onerosidade do pós-projeto. 2. O TRABALHO O trabalho apresentado consiste em um projeto elétrico unifamiliar, respeitando-se dois critérios estabelecidos pelo professor: Área mínima de 100 m²; Referência normativa à ABNT NBR 5410/2004 – Instalações elétricas de baixa tensão. A planta baixa é apresentada nos anexos, onde temos: Uma garagem; Uma sala de estar/jantar; Uma cozinha; Uma área de serviço; Três dormitórios, sendo um a suíte; Um banheiro social; 3. MEMORIAL DESCRITIVO 3.1. TOMADAS E ILUMINAÇÃO 3.1.1 ILUMINAÇÃO De acordo com a NBR 5410/2004, em cada cômodo da residência, deve ser previsto, no mínimo, um ponto de iluminação no teto com acionamento pelo interruptor. Deve-se respeitar a área do cômodo, onde: para áreas menores que 6 m² a carga mínima prevista deve ser de 100 VA; acima disto, a carga mínima deve ser dos mesmos 100 VA para cada 6 m², acrescentando-se 60 VA para cada 4 m² restantes. 3.1.2 AS TOMADAS DE USO GERAL (TUG’s) Assim como no item anterior, as TUG’s são determinadas tendo como base a NBR 5410/2004, que prescreve: No banheiro, utilizar no mínimo uma tomada próximo ao lavatório, distante de 60cm do box. Havendo mais de uma tomada, de acordo com a necessidade dos residentes, a potência mínima recomendada é de 600 VA; Para a cozinha e áreas de serviço, a norma recomenda no mínimo uma tomada para cada 3,5m de perímetro da área. Acima de bancadas, como pias e balcões de trabalho, deve haver dois pontos de tomada por corrente. 600 VA para as três primeiras tomadas e 60 VA para as remanescentes; Para os dormitórios e as salas, segue-se semelhante à cozinha, respeitando-se cada 5,0m de perímetro. Pensar em utilização de vários equipamentos em uma mesma região também é válido; Para os demais ambientes da casa, 1 ponto de tomada para cada 5,0m de perímetro, isto se área for superior à 6m². A garagem, categorizada como área externa, fica ao critério do projetista, em comum acordo com o cliente, determinar as tomadas e suas localizações. 3.1.3 AS TOMADAS DE USO ESPECÍFICO (TUE’s) As TUE’s são determinadas pela NBR 5410/2004. Onde, para efeito do nosso trabalho, resume-se que: Atribuir às tomadas uma potencia igual ao do aparelho em questão; Estabelecer circuitos distintos para as TUE’s. Ou seja, um circuito para chuveiro elétrico, outro para secador de cabelos, ar condicionado, etc; Quando não se conhece a potência do equipamento, determinar que na tomada em questão tenha-se a maior potência estimada para tal; A distância mínima de 1,5m do local do aparelho deve ser respeitada. 3.2. ENERGIA E TENSÃO: TIPOS DE FORNECIMENTO Para o sistema de destruição de energia em questão, podemos classificar: MONOFÁSICO – Uma fase e um neutro; BIFÁSICO – Duas fases e um neutro; TRIFÁSICO – Três fases e um neutro. Para cada configuração, admite-se uma faixa de potência, onde: MONOFÁSICO – abaixo de 12 kW; BIFÁSICO – entre 12 e 25 kW; TRIFÁSICO – entre 25 e 75 kW. 3.3. A DIVISÃO DAS INSTALAÇÕES Referindo-se à NBR 5410/2004, temos que considerar as seguintes condições para a divisão das instalações: Dividir a instalação em circuitos adequados, objetivando a menor distância entre estes e à caixa de distribuição. Deve-se atentar para evitar curvas e cortes desnecessários; Segurança para o circuito ser funcional; Garantir que a energia calculada seja a mesma que esta sendo usada; Funcionalidade; De fácil reparo e manutenção; Separar as TUG’s das TUE’s; Setorizar e dividir os circuitos para os ambientes específicos, como cozinha, banheiro, serviço e similares. Com correntes ultrapassando 10A, prever TUE’s independentes; Resumo das informações no QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE CIRCUITOS. 3.4. CONDUTORES Com base na norma NBR 5410/2004, dimensionar bem o condutor é garantir que este não sofra superaquecimento em função de seu diâmetro. A referida norma ainda afirma que todos os condutores devem estar isolados, e isto é costumeiro com os eletrodutos. Os cabos uni e multipolares devem atender às seguintes normas: Cabos com isolação EPR – ABNT NBR 7286; Cabos com isolação XLPE – ABNT NBR 7287; Cabos com isolação de PVC – ABNT NBR 7188 ou ABNT NBR8661. No que se refere à seção mínima que deve ser utilizada, deve-se garantir no projeto: A capacidade dos condutores em conduzir corrente; Proteção contra sobrecargas, curtos-circuitos e efeitos de temperatura; Proteção quanto ao choque elétrico; Queda de tensão e seus limites; Garantir que a seção mínima seja, de fato, respeitada. No que se refere às formas de distribuição de energia e fios de cobre, as bitolas deverão ser iguais ou superiores à 1,5 mm² e 2,5 mm² para iluminação e força, respectivamente. 4. MEMORIAL DE CÁLCULO As áreas e perímetros do nosso projeto estão listados na tabela abaixo. DEPENDÊNCIA DIMENSÃO ÁREA (m²) PERÍMETRO (m) SALA DE ESTAR 58,92 38,30 COZINHA 7,98 11,30 QUARTO 01 10,20 12,80 QUARTO 02 9,52 12,40 SUÍTE 10,20 12,80 SANITÁRIO SUÍTE 2,76 7,00 SANITÁRIO SOCIAL 2,76 7,00 SERVIÇO 4,48 8,80 GARAGEM 17,10 17,70 TOTAL 123,92 128,10 4.1. TOMADAS E ILUMINAÇÃO 4.1.1 TOMADAS Seguiu-se as recomendações da NBR 5410/2004, sendo excedidas quando necessárias, objetivando maior comodidade ao residente. DEPENDÊNCIA TOMADAS TUG’s (VA) TUE’s (W) SALA DE ESTAR 8x100 COZINHA 3x600 GE=500 FG=4000 QUARTO 01 3x100 QUARTO 02 3x100 SUÍTE 3x100 AC=1900 SANITÁRIO SUÍTE 1x600 CH=5000 SANITÁRIO SOCIAL 1x600 CH=5000 SERVIÇO 2x600 MLR=1000 GARAGEM 3x100 TOTAL 6200 17400 4.1.2 ILUMINAÇÃO Para a iluminação, os cálculos seguem na tabela abaixo. DEPENDÊNCIA ILUMINAÇÃO ÁREA (m²) POTÊNCIA DE LUZ (VA) SALA DE ESTAR 58,92 880 COZINHA 7,98 100 QUARTO 01 10,20 160 QUARTO 02 9,52 160 SUÍTE 10,20 160SANITÁRIO SUÍTE 2,76 100 SANITÁRIO SOCIAL 2,76 100 SERVIÇO 4,48 100 GARAGEM 17,10 280 TOTAL 123,92 2040 4.2. A PREVISÃO DE CARGAS A previsão de cargas ocorreu conforme a tabela a seguir. Entretanto, deve-se corrigir os valores encontrados em função do fator de potência (f). Isto é, corrigir a previsão de potência (pp) para uma potência ativa corrigida (pa), adotando Pa = pp x f Sendo assim, teremos de potência de iluminação e tomadas 2040VA mais 6200VA, perfazendo um total de 8240 VA. Para os chuveiros, calculamos 10000VA. Teremos, portanto: Iluminação – Pa = 2040x1 = 2040 W TUG’s – Pa = 6200 x 0,8 = 4960 W Potência total = Pt = 2040 + 4960 + 10000 = 17,00 kW. A potência total instalada é de 25,64 kW e (25 kW < Pt < 75 kW). Como comentado no memorial descritivo, categorizamos o fornecimento como TRIFÁSICO. Previsão de Circuitos Circuitos Nº do Circuito Descrição Iluminação (VA) TUG (VA) TUE (W) Total (VA) Fase Tensão (V) Corrente (A) 1 ILUM Quartos, Serviço, Garagem,Banheiros 1060 1.060 A 127 8,35 2 ILUM Sala e Cozinha 980 980 B 127 7,72 3 TOM Sala 800 800 B 127 6,30 4 TOM Quartos 900 900 A 127 7,09 5 TOM Cozinha 1 1.200 1.200 B 127 9,45 6 TOM Cozinha 2 600 600 B 127 4,72 7 TOM Banheiros 1.200 1.200 A 127 9,45 8 TOM Serviço 1.200 1.200 A 127 9,45 9 TOM Garagem 300 300 A 127 2,36 10 TOM Geladeira 500 500 B 127 3,94 11 TOM Fogão 4000 4000 A e B 220 18,18 12 TOM Máquinha de Lavar 1000 1000 B 127 7,87 13 TOM Chuveiro 1 5000 5000 A e B 220 22,73 14 TOM Chuveiro 2 5000 5000 A e B 220 22,73 15 Ar condicionado 1900 1900 A e B 220 8,64 Total 2040 6200 17400 25640 - - - Contento 4 fios (três fases e um neutro) e as tensões de 127 e 220 V. 4.3. SIMBOLIZAÇÃO DOS CONDUTORES A NBR 5410/2004 sinaliza, no seu item 6.1.5.3. condutores, que para identificação dos condutores, adotando-se a cor, deve-se escolher: Neutro – azul Terra – verde ou amarelo Retorno – branco Fase – outras cores que não as mencionadas acima 4.4. DEMANDA O cálculo da demanda é expresso, de acordo com a NBR 5410/2004 pela função D = a + b + c + d + e + f + g; Utilizamos as tabelas abaixo para calcular a demanda de projeto. Quantidade Descrição Carga(W) Unitária Total FD 34 Lâmpadas 60 2040 A A1 0,57 1162,8 W 27 Tomadas de uso geral - 4840 A1 0,57 2758,8 W 1 Ar condicionado 1900 1900 C C1 1 1900 W 1 Geladeira 500 500 B B5 1 500 W 1 Fogão 4000 4000 B3 1 4000 W 1 Máquina de lavar 1000 1000 B4 1 1000 W 2 Chuveiro 5000 10000 B1 0,92 9200 W Total de carga instalada 24880 Potência instalada 24280 W Demanda máxima 20521,6 W Fator de demanda 0,85 5. CIRCUITOS e DIVISÕES, CÁLCULO DAS CORRENTES, DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Calculamos para o projeto elétrico 15 circuitos. Levando-se em consideração que não há correção por temperatura, visto que todos estão submetidos a 30°C. Só haverá, portanto, o fator de correção por agrupamento. Todos os circuitos apresentam agrupamento de 4 (quatro) circuitos por eletroduto, à exceção dos circuitos 3, 7 e 9. Todos os circuitos estão embutidos em alvenaria são de PVC, o que é mais barato comercialmente e que oferece qualidade e facilidade no manuseio. Com isto, e com o disposto na NBR 5410/2004, calculamos o fator de agrupamento para cada circuito, corrigindo as correntes elétricas do mesmo. Por fim, com as correntes devidamente corrigidas e com os dados de agrupamento, chegamos a uma seção mínima, mostrados na tabela a seguir. Circuito VA Tensão Fator de correção Corrente Seção (mm²) Temperatura Agrupamento - Fator Circuitos Fator 1 1060 127 30º C 1 4 0,65 12,84 1 2 980 127 30º C 1 4 0,65 11,87 1 3 800 127 30º C 1 3 0,7 9,00 0,5 4 900 127 30º C 1 4 0,65 10,90 0,75 5 1200 127 30º C 1 4 0,65 14,54 1,5 6 600 127 30º C 1 4 0,65 7,27 0,5 7 1200 127 30º C 1 3 0,7 13,50 1 8 1200 127 30º C 1 4 0,65 14,54 1,5 9 300 127 30º C 1 3 0,7 3,37 0,5 10 500 127 30º C 1 4 0,65 6,06 0,5 11 4000 220 30º C 1 4 0,65 27,97 4 12 1000 127 30º C 1 4 0,65 12,11 1 13 5000 220 30º C 1 4 0,65 34,97 6 14 5000 220 30º C 1 4 0,65 34,97 6 15 1900 220 30º C 1 4 0,65 13,29 1 A corrente calculada depende da potência aparente de cada circuito, bem como seu tipo de fornecimento, que no nosso caso, é um sistema trifásico. 𝐼𝑐 = 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 √3 𝑥 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑎𝑜 Dimensionamos os condutores pela seção mínima, onde, segundo a NBR 5410/2004, temos duas opções para tal: i) seção mínima para condutores de iluminação e ii) seção mínima para condutores de força. Com isto, as tabelas abaixo demonstram as seções mínimas para cada circuito e as devidas correções por agrupamento. O material usado foi o cobre. Deve-se salientar que para maior segurança e eficiência do circuito (contra efeitos de temperatura, por exemplo), escolhemos uma bitola maior que a mínima calculada. 6. QUEDA DE TENSÃO A queda de tensão é um dos requisitos para o projeto elétrico funcionar satisfatoriamente. A NBR 5410/2004 recomenda que entre o quadro geral e a iluminação a queda de tensão não deve ultrapassar 2%. Com isto, consideramos os circuitos que tiveram comprimento igual ou superior a 10 metros, dentre os 15 circuitos mencionados. Esta escolha foi feita pois estes circuitos são mais propensos à queda de tensão, uma vez que tem comprimentos muito grandes. Listamos abaixo estes circuitos referidos em tabelas, contendo seus respectivos comprimentos, potência total e seção do condutor. 7. PROTEÇÃO DOS CIRCUITOS O calculo dos disjuntores é feito de acordo com a corrente nominal do circuito. Visto que o disjuntor é um dispositivo que se desliga automaticamente, interrompendo um circuito elétrico, caso a corrente exceda o seu valor máximo ou não chegue ao seu valor mínimo, o dimensionamento deste sistema de proteção faz-se necessário num projeto elétrico. O cálculo é feito determinando o valor da corrente e acrescentando valores entre 15 e 30% desta. No nosso trabalho, iremos utilizar disjuntores termomagnéticos (DTM) e diferencial residual (IDR). Adotaremos 50A para DTM e 63A para IDR. A tabela abaixo demonstra o dimensionamento do disjuntor, considerando quantos circuitos há por eletroduto e a sua respectiva seção nominal, já abordados em itens anteriores. Seção nominal (mm²) Corrente nominal do disjuntor (A) 1 circuito 2 circuitos 3 circuitos 4 circuitos 1.5 15 10 10 10 2.5 20 15 15 15 4.0 30 25 20 20 6.0 40 30 25 25 10.0 50 40 40 35 16.0 70 60 50 40 25.0 100 70 70 60 35.0 150 100 100 70 50.0 150 100 100 90 Com os dados da tabela acima e calculando para cada circuito, teremos: CIRCUITO CIRCUITO/ELETRODUTO SEÇÃO (mm²) CORRENTE DTM (A) CORRENTE IDR (A) 1 4 1 10 25 2 4 1 10 25 3 3 0,5 10 25 4 4 0,75 10 25 5 4 1,5 10 25 6 4 0,5 10 25 7 3 1 10 25 8 4 1,5 10 25 9 3 0,5 10 25 10 4 0,5 10 25 11 4 4 20 40 12 4 1 15 30 13 4 6 25 40 14 4 6 25 40 15 4 1 10 25 8. CONCLUSÃO O Trabalho final da disciplina ENG 033 – Eletricidade, ofertada pelo departamento de Engenharia Elétrica da Escola Politécnica da UFBa, possibilita ao estudante o entendimento sobre os conceitos básicos de energia elétrica e transmissão, considerando uma instalação elétrica de baixa tensão. Referenciando-se às diversas normas e livros sobre o tema, em especial à NBR 5410/2004, o trabalho consistiu em estabelecer um sistema elétrico econômico e viável para uma residência familiar de 100 m². Com isto, calculamos a demanda de energia do projeto,que, como orientada pela norma, é em função da área dos cômodos e seus respectivos perímetros. Fizemos isto para as tomadas e pontos de iluminação. Dividiu-se o sistema elétrico em 15 CIRCUITOS de maneira a aperfeiçoar o projeto e baratear seus custos. Dimensionamos os condutores e eletrodutos, bem como os disjuntores e outras variáveis que foram mostradas ao longo do trabalho. Para os discentes, salientamos que esta disciplina tem alguns objetivos específicos, concluindo-se que: O projeto elétrico é uma parte de elevada importância no conjunto da obra, sendo que este estabelece o funcionamento dos aparelhos elétricos e eletrônicos, determinando a demanda para cada ambiente do espaço considerado; Compatibilizar o projeto elétrico com os outros que perfazem a obra (arquitetônico, instalações hidráulicas e sanitárias, estrutural e executivo) é função do engenheiro, que não pode ser deixada em segundo plano; Interpretar o projeto em planta baixa, destacando-se a caixa de energia/transmissão, é também função do engenheiro. Daí uma das importâncias da disciplina; Comparar os custos dos eletrodutos, caixas de passagem, fios e suas bitolas, lâmpadas, etc., por cada circuito considerado, evitando curvas e tamanhos desnecessários, é um ponto importante no projeto elétrico, que também tem o objetivo de ser de qualidade com o menor custo possível; Interpretar a simbologia do circuito (terra, neutro, fase, retorno, tomada baixa, caixa sextavada, etc.) é de fundamental importância para entendimento do projeto, uma vez que na maioria das vezes, em obras, o projeto é terceirizado. A disciplina, para nós, cumpriu seu papel, que é de auxiliar o estudante a realizar projetos de baixa tensão e interpretar o mesmo, quando solicitado em sua vida profissional. 9. REFERENCIAL TEÓRICO [1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT NBR 5410/2004 – Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro, RJ. [2] Instalações elétricas residenciais. MANUAL da PRYSMIAN (cables e systems). 2006 – São Paulo, SP. [3] Notas de aula da disciplina ENG 033- Eletricidade. – Professor Renato José Pino de Araújo.
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