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Projetos Elétricos I Janaina Quarti Eletrotécnica Janaina Quarti Projetos Elétricos I Criciúma Eletrotécnica SATC — Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina Presidente de Honra Ruy Hülse Diretor Executivo Fernando Luiz Zancan Diretor Administrativo Financeiro Marcio Zanuz Diretor Carlos Antônio Ferreira Coordenação Geral da Faculdade Jovani Castelan Coordenação do Colégio SATC Izes Ester Machado Belolli Coordenação do Centro Tecnológico SATC Luciano Dagostin Biléssimo Secretária Acadêmica Hilda Maria Furlan Ghisi Cruz Pesquisadora Institucional Kelli Savi da Silva Coordenador EaD Jaqueline Marcos Garcia de Godoi Coordenador do Curso Gilberto Fernandes da Silva Produção do Material Didático Equipe EaD. SUMÁRIO APRESENTAÇÃO .................................................................................................... 07 UNIDADE 1: PROJETOS: CONCEITOS, ATRIBUIÇÕES E ESPONSABILIDADE PROFISSIONAL ........................................................................................................ 09 TÓPICO 1: CONCEITO DE PROJETO ..................................................................... 10 TÓPICO 2: DIMENSÃO ÉTICA DO TRABALHO DO PROJETISTA ........................ 10 TÓPICO 3: RESPONSABILIDADE PROFISSIONAL ............................................... 11 TÓPICO 5: COMPETÊNCIA PROFISSIONAL ......................................................... 12 EXERCÍCIOS ............................................................................................................ 13 CHECK LIST ............................................................................................................. 14 UNIDADE 2: PROJETO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS ...................................... 15 TÓPICO 1: PARTES DE UM PROJETO......................................................................16 TÓPICO 2: SÍMBOLOS GRÁFICOS............................................................................17 TÓPICO 3: NORMAS TÉCNICAS ............................................................................ 18 EXERCÍCIOS ............................................................................................................ 19 CHECK LIST ............................................................................................................. 20 UNIDADE 3: PREVISÃO DE CARGAS DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA....................21 TÓPICO 1: OBJETIVO .............................................................................................. 22 TÓPICO 2: PREVISÃO DE CARGAS PARA UNIDADES RESIDENCIAIS .............. 22 TÓPICO 3: PREVISÃO DE CARGAS PARA ÁREAS COMERCIAIS ...................... 29 EXERCÍCIO ............................................................................................................... 30 CHECK LIST ............................................................................................................. 31 UNIDADE 4: DEMANDA DE ENERGIA......................................................................32 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO..........................................................................................33 TÓPICO 2: CONCEITOS FUNDAMENTAIS ............................................................. 33 TÓPICO 3: DEMANDA DE RESIDÊNCIAS INDIVIDUAIS.........................................34 TÓPICO 4: DEMANDA TOTAL PARA EDIFÍCIOS DE USO COLETIVO..................38 TÓPICO 5: DEMANDA TOTAL PARA EDIFÍCIOS DE USO COLETIVO COM UNIDADES RESIDENCIAIS E COMERCIAIS ...........................................................47 EXERCÍCIO ..................................................................................................... .........51 CHECK LIST ............................................................................................................ 53 UNIDADE 5: DIVISÃO DA INSTALAÇÃO EM CIRCUITOS......................................54 TÓPICO 1: LOCAÇÃO DOS PONTOS.......................................................................55 TÓPICO 2: SETORES DE UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICA .................................... 55 TÓPICO 3: QUADROS ELÉTRICOS..........................................................................56 TÓPICO 4: DIVISÃO DA INSTALAÇÃO EM CIRCUITOS TERMINAIS.....................57 TÓPICO 5: TUBULAÇÕES E FIAÇÃO.......................................................................58 TÓPICO 6: PRUMADA ELÉTRICA.............................................................................59 TÓPICO 7: DIAGRAMAS UNIFILARES.....................................................................61 EXERCÍCIO .............................................................................................................. 65 CHECK LIST ............................................................................................................ 66 UNIDADE 6: FORNECIMENTO DE ENERGIA...........................................................67 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO..........................................................................................68 TÓPICO 2: DEFINIÇÕES ......................................................................................... 68 TÓPICO 3: DIMENSIONAMENTOS............................................................................70 EXERCÍCIO .............................................................................................................. 75 CHECK LIST ............................................................................................................ 76 UNIDADE 7: DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES ELÉTRICOS.....................77 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO..........................................................................................78 TÓPICO 2: CRITÉRIO DA CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE ........ 78 TÓPICO 3: CRITÉRIO DO LIMITE DE QUEDA DE TENSÃO....................................97 TÓPICO 4: SEÇÕES MÍNIMAS DOS CONDUTORES..............................................101 EXERCÍCIO .............................................................................................................107 CHECK LIST..............................................................................................................108 UNIDADE 8: PROTEÇÃO CONTRA SOBRECORRENTES.....................................109 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO.........................................................................................110 TÓPICO 2: PROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGA.................................................110 TÓPICO 3: PROTEÇÃO CONTRA CURTO-CIRCUITO...........................................112 TÓPICO 4: CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO PRESUMIDA...............................113 TÓPICO 5: DIMENSIONAMENTO DOS DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO..............122 EXERCÍCIO...............................................................................................................126 CHECK LIST..............................................................................................................127 UNIDADE 9: ELETRODUTOS..................................................................................128 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO........................................................................................129 TÓPICO 2: DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO............................................129 EXERCÍCIO ..............................................................................................................134 CHECK LIST..............................................................................................................135UNIDADE 10: ATERRAMENTO DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS.......................136 TÓPICO 1: ATERRAMENTO....................................................................................137 TÓPICO 2: TIPOS DE ATERRAMENTO..................................................................137 TÓPICO 3: COMPONENTES DE UM SISTEMA DE ATERRAMENTO...................138 TÓPICO 4: ESQUEMAS DE ATERRAMENTO........................................................141 TÓPICO 5: PERIGOS E EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA.............................147 TÓPICO 6: DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO À CORRENTE DIFERENCIAL RESIDUAL (DR)........................................................................................................148 EXERCÍCIOS............................................................................................................151 CHECK LIST.............................................................................................................152 UNIDADE 11: SISTEMAS DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS (SPDA).......................................................................................................................153 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO........................................................................................154 TÓPICO 2: FORMAÇÃO DO RAIO...........................................................................154 TÓPICO 3: MODELO ELETROGEOMÉTRICO.........................................................158 TÓPICO 4: MÉTODO DE FRANKLIN.......................................................................161 TÓPICO 5: MÉTODO DE FARADAY........................................................................161 TÓPICO 6: CONDUTORES DE DESCIDA................................................................162 TÓPICO 7: SISTEMA DE ATERRAMENTO..............................................................164 EXERCÍCIOS.............................................................................................................168 CHECK LIST..............................................................................................................169 GABARITO COMENTADO.........................................................................................170 REFERÊNCIAS............................................................................................................183 7 APRESENTAÇÃO Bem-vindo(a) à disciplina de Projetos Elétricos I do curso de Eletrotécnica, na modalidade a distância, da SATC. Este material foi desenvolvido para ensinar você a interpretar e desenvolver projetos de instalações elétricas residenciais e prediais. Em nosso ponto de partida, Unidade 1, estudaremos os aspectos envolvidos no trabalho do profissional projetista. Entenderemos também o que é necessário para ser habilitado para elaboração de projetos de instalações elétricas. Na Unidade 2 identificaremos as partes que constituem um projeto de instalações elétricas. Além disso, serão descritas as principais normas técnicas a serem observadas pelo projetista, bem como a simbologia a ser aplicada em projetos. Já a Unidade 3 trará algumas recomendações quanto à previsão de cargas de iluminação, tomadas e cargas especiais para unidades destinadas à habitação. Na Unidade 4 trabalharemos com os cálculos de demanda de energia de unidades residenciais individuais, unidades comerciais e edifícios de uso coletivo. Na Unidade 5 veremos como são locados os pontos elétricos em planta. Entenderemos como é feita a divisão da instalação elétrica em circuitos terminais e como é feita a representação das tubulações e fiação em planta. A Unidade 6 apresenta os conceitos mais importantes relacionados ao fornecimento de energia elétrica por parte das concessionárias de energia. Além disso, veremos como são especificados os componentes do ramal de ligação e do ramal de entrada de uma instalação. Na Unidade 7 entenderemos como são dimensionados os condutores elétricos utilizados nas instalações. Na Unidade 8 estudaremos sobre o dimensionamento dos dispositivos de proteção contra sobrecarga e curto-circuito. Na Unidade 9 aprenderemos como dimensionar eletrodutos para uma instalação. A Unidade 10 trata dos diferentes tipos de aterramento elétrico e, por fim, a Unidade 11 refere-se aos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas. A carga horária dessa disciplina é de 70 horas/aula, mas você poderá organizar seus momentos de estudos com autonomia, conforme os horários de sua preferência. No entanto, não esqueça que há um prazo limite para a conclusão desse processo. Então fique atento as datas para realizar as avaliações presenciais, as on- line, publicadas pelos professores no Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA) e possíveis trabalhos solicitados pelo educador. Para o estudo dessa apostila você terá auxílio de alguns recursos pedagógicos que facilitarão o seu processo de aprendizagem. Perceba que a margem 8 externa das páginas dos conteúdos são maiores. Elas servem tanto para você fazer anotações durante os seus estudos quanto para o professor incluir informações adicionais importantes. Esse material também dispõe de vários ícones de aprendizagem, os quais destacarão informações relevantes sobre os assuntos que você está estudando. Vejamos quais são eles e os seus respectivos significados: ÍCONES DE APRENDIZAGEM Indica a proposta de aprendizagem para cada unidade da apostila. Mostra quais conteúdos serão estudados em cada unidade da apostila. Apresenta exercícios sobre cada unidade. Apresenta os conteúdos mais relevantes que você deve ter aprendido em cada unidade. Se houver alguma dúvida sobre algum deles, você deve estudar mais antes de entrar nas outras unidades. Apresenta a fonte de pesquisa das figuras e as citações presentes na apostila. Traz perguntas que auxiliam você na reflexão sobre os conteúdos e no sequenciamento dos mesmos. Apresenta curiosidades e informações complementares sobre um conteúdo. Traz endereços da internet ou indicações de livros que possam complementar o seu estudo sobre os conteúdos. Lembre-se também de diariamente verificar se há publicações de aulas no Portal. Pois é por meio delas que os professores passarão a você todas as orientações sobre a disciplina. Ainda é bom lembrar que além do auxílio do professor, você também poderá contar com o acompanhamento de nosso sistema de Tutoria. Você poderá entrar em contato sempre que sentir necessidade, seja pelo email tutoria.eadedutec@satc.edu.br ou pelo telefone (48) 3431 – 7590/ 3431 – 7596. 9 UNIDADE 1 PROJETOS: CONCEITOS, ATRIBUIÇÕES E RESPONSABILIDADE PROFISSIONAL Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: explicar o conceito de projeto; explicar o que está envolvido no trabalho do profissional projetista; explicar o que é necessário para ser habilitado para elaboração de projetos de instalações elétricas. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em quatro tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: CONCEITO DE PROJETO TÓPICO 2: DIMENSÃO ÉTICA DO TRABALHO DO PROJETISTA TÓPICO 3: RESPONSABILIDADE PROFISSIONAL TÓPICO 4: COMPETÊNCIA PROFISSIONAL 10 TÓPICO 1 CONCEITO DE PROJETO Projetar é elaborar soluções que podem ser implementadas para a resolução de determinados problemas. É importante ter em mente, na visão de projetista, que a solução não é única. Frequentemente, existem diversasalternativas de soluções possíveis cabendo ao projetista examiná- las, avaliar as possibilidades de cada uma delas e, finalmente, inclinar-se por aquela que julgar a mais adequada. TÓPICO 2 DIMENSÃO ÉTICA DO TRABALHO DO PROJETISTA O bom projetista é movido pelo senso de responsabilidade, o qual envolve os seguintes aspectos: desejo de prosseguir até o fim, buscando levar a solução ao bom êxito; disposição para inovar sempre; companheirismo e solidariedade com os colegas por meio do intercâmbio de informações técnicas; acompanhamento da implantação e do desempenho das soluções; responsabilidade profissional. Atualmente, as atividades nos âmbitos técnico e da engenharia já estão contempladas pelo Código de Ética Profissional, publicado pelo sistema CONFEA e pelo CREA. 11 O Conselho Federal de Engenharia e Agronomia (CONFEA) é um conselho de fiscalização profissional, não sendo entidade de classe, na forma de autarquia pública, responsável pela regulamentação e julgamento final no Brasil das atividades profissionais relacionadas às classes que abrange: Engenharia, Agronomia, bacharéis em Geografia, Geologia e Meteorologia, possuindo mais de trezentos títulos profissionais nos níveis técnico e superior (tecnólogo, licenciado e bacharel), além de anotar também títulos de pós-graduação. Os Conselhos Regionais de Engenharia e Agronomia (CREA) são entidades pertencentes à esfera estadual e constituem a manifestação regional do Conselho Federal de Engenharia e Agronomia (CONFEA), sendo responsáveis pela fiscalização do exercício das profissões da área tecnológica em âmbito regional. O CREA exerce o papel de primeira e segunda instância, verificando, orientando e fiscalizando o exercício profissional com a missão de defender a sociedade da prática ilegal das atividades abrangidas pelo sistema CONFEA/CREA. TÓPICO 3 RESPONSABILIDADE PROFISSIONAL Para o desempenho profissional de suas atividades, o projetista deve obter habilitação específica por meio de formação em centros educacionais especializados (universidades, faculdades de engenharia, centros de educação tecnológica, escolas técnicas, etc.) e registro no respectivo Conselho Profissional. CONFEA? CREA? Esse texto foi retirado do site: http://pt.wikipedia.org/wiki/ CONFEA 12 O registro profissional, no caso de cursos superiores e cursos técnicos da área de engenharia no CREA, confere ao profissional a habilitação necessária, especificando as áreas e os limites de suas atribuições profissionais. Segundo definição do próprio CREA, a sua função é atuar em defesa da sociedade contra os maus profissionais e não como associação de classe. Para a defesa dos interesses dos técnicos e engenheiros existem as associações e sindicatos. Cada projeto terá o seu registro no CREA por meio de uma Anotação de Responsabilidade Técnica (ART). Nesta ocasião, o conselho verifica se o profissional está habilitado para aquela especialidade, fazendo a respectiva anotação que passará a constar do acervo técnico do profissional; A ART descreve o objeto do projeto, o qual, na forma da legislação em vigor, estará sob responsabilidade do técnico. TÓPICO 4 COMPETÊNCIA PROFISSIONAL Os profissionais habilitados para as atividades de elaboração de projetos de instalação de energia são os engenheiros e técnicos industriais de nível médio, conforme atribuições definidas para cada categoria profissional. Para verificar as atribuições de acordo com cada categoria, deve-se consultar o CREA de sua região. 13 EXERCÍCIOS 1. O que significa projetar e o que o projetista deverá ter em mente em relação ao desenvolvimento de um projeto? _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ 2. O que é o CREA e qual a sua função? _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ 3. O que é necessário para que o profissional projetista esteja habilitado para o desempenho de sua função? _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ 4. Quem são os profissionais habilitados para elaboração de projetos de instalações elétricas? _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ 14 CHECK LIST Nessa unidade você pôde aprender: um projeto é a apresentação de uma solução proposta para solução de um determinado problema; o profissional projetista deve buscar soluções com a disposição de inovar, buscando o intercâmbio de informações técnicas, não deixando de acompanhar a execução de seus projetos; a habilitação para elaboração de projetos elétricos inclui a habilitação específica (curso técnico) e o registro no CREA. 15 UNIDADE 2 PROJETO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: identificar as partes de um projeto de instalações elétricas; explicar as principais normas técnicas relacionadas; explicar o conceito de NR. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em três tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: PARTES DE UM PROJETO TÓPICO 2: SÍMBOLOS GRÁFICOS TÓPICO 3: NORMAS TÉCNICAS 16 TÓPICO 1 PARTES DE UM PROJETO Na unidade 1 aprendemos o conceito de projeto. Agora iremos identificar no que consiste elaborar um projeto de instalação elétrica. Em resumo pode-se dizer que projetar uma instalação elétrica consiste basicamente: quantificar, determinar os tipos e localizar os pontos de utilização de energia elétrica; dimensionar, definir o tipo e o caminho dos condutores e condutos; dimensionar, definir o tipo e a localização dos dispositivos de comando, de medição de energia elétrica e demais acessórios. Em um projeto de instalações de edifícios de uso coletivo, é necessária a apresentação dos documentos que serão listados na sequência. ART (Anotação de Responsabilidade Técnica); Carta de solicitação e aprovação à concessionária; Memorial descritivo; Memorial de cálculo: cálculo da demanda; dimensionamento dos condutores; dimensionamento dos condutos; dimensionamento das proteções. Plantas: planta de situação; planta dos pavimentos. Esquemas verticais (prumadas): elétrica; 17 antena coletiva; porteiro eletrônico; outras instalações complementares (alarme, segurança, iluminação de emergência, etc.). Quadros: quadros de distribuição de cargas; diagramas multifilares (ou unifilares). Detalhes: entrada de serviço; caixa seccionadora; centros de medição; para-raios; caixasde passagem; aterramentos; especificações; lista de materiais. TÓPICO 2 SÍMBOLOS GRÁFICOS Os símbolos gráficos utilizados nos projetos são padronizados pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), por meio das seguintes normas: NBR-5444: Símbolos Gráficos para Instalações Prediais; NBR-5446: Símbolos Gráficos Usados na Confecção de Esquemas; NBR-5453: Sinais e Símbolos para Eletricidade. 18 TÓPICO 3 NORMAS TÉCNICAS Para elaboração de um projeto de instalações elétricas é fundamental observar as normas técnicas da ABNT. Abaixo estão relacionadas as principais normas a serem observadas: NBR-5410: Instalações Elétricas em Baixa Tensão; NBR-14039: Instalações Elétricas em Média Tensão; NBR-5419: Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas; NBR-5413: Iluminância de Interiores; Outras normas específicas aplicáveis. Além das normas técnicas da ABNT, o projetista deverá também estar atento as normas técnicas da concessionária local em que será executado o projeto. Existe ainda outra norma que deve ser observada. Trata-se da NR 10 – Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade. Note que agora trata-se de uma NR. Mas, será que para elaboração de um projeto de instalações elétricas basta observar as normas da ABNT? NR significa Norma Regulamentadora. As normas regulamentadoras foram instituídas pelo Ministério do Trabalho e Emprego. Seu objetivo é estabelecer normas de cuidados com a saúde e a segurança do trabalho. Para saber mais sobre NRs acesse o site: http://guiadosindicosoroc aba.com.br/esclarecedo- duvidas-sobre-nr-de- seguranca-do-trabalho 19 EXERCÍCIOS 1. No que consiste a elaboração de um projeto elétrico? _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ 2. Cite as principais normas técnicas da ABNT que devem ser observadas para elaboração de um projeto elétrico? _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ 3. A que refere-se a NR 10? _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ 20 CHECK LIST Nessa unidade você pôde aprender: um projeto é constituído de várias plantas e memoriais com o intuito de facilitar a execução das instalações projetadas; para elaboração de um projeto elétrico deve-se observar as normas da ABNT relacionadas, bem como as normas da concessionária local e também a NR 10; uma NR é uma Norma Regulamentadora, elaborada com o intuito de estabelecer normas de cuidados com a saúde e a segurança do trabalho. 21 UNIDADE 3 PREVISÃO DE CARGAS DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade será capaz de: determinar a potência necessária para iluminação dos diversos ambientes de uma residência; determinar a quantidade e a potência mínima necessária de tomadas de uso geral de uma residência e também de ambientes destinados a fins comerciais; selecionar os equipamentos de uso específico para uma unidade com fins de habitação. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em três tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: OBJETIVO TÓPICO 2: PREVISÃO DE CARGAS PARA UNIDADES RESIDENCIAIS TÓPICO 3: PREVISÃO DE CARGAS PARA ÁREAS COMERCIAIS 22 TÓPICO 1 OBJETIVO A previsão de cargas de uma instalação elétrica consiste em determinar e quantificar todos os pontos de utilização de energia elétrica, incluindo iluminação, tomadas e cargas especiais. As tomadas de uma instalação elétrica são divididas em duas categorias. As tomadas de uso geral, também conhecidas como TUGs e as tomadas de uso específico (TUEs). Uma tomada de uso geral serve para alimentação de equipamentos gerais, cuja corrente nominal seja inferior a 10 A. As tomadas de uso específico são destinadas a alimentação de equipamentos específicos com corrente nominal igual ou superior a 10 A. Nos tópicos a seguir veremos como desenvolver a previsão de cargas de uma instalação. TÓPICO 2 PREVISÃO DE CARGAS PARA UNIDADES RESIDENCIAIS A norma brasileira NBR 5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão prescreve algumas recomendações quanto às quantidades e potências mínimas dos pontos de utilização de energia de unidades para fins de habitação, tais como casas e apartamentos. Utilizando a NBR 5410/2004 vamos determinar os pontos de Iluminação de acordo com os seguintes critérios: a) as cargas de iluminação devem ser determinadas como resultado da aplicação da NBR 5413; b) para os aparelhos fixos de iluminação a descarga, a potência nominal a ser considerada deverá incluir a Essa unidade baseia-se no item 9.5.2 da NBR 5410:2004 23 potência das lâmpadas, as perdas e o fator de potência dos equipamentos auxiliares; c) em cada cômodo ou dependência de unidades residenciais e nas acomodações de hotéis, motéis e similares deve ser previsto pelo menos um ponto de luz fixo no teto, com potência mínima de 100 VA, comandado por interruptor de parede; d) em unidades residenciais, como alternativa, para a determinação das cargas de iluminação, pode ser adotado o seguinte critério: em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m², deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA; em cômodos 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. Observação: nas acomodações de hotéis, motéis e similares pode-se substituir o ponto de luz fixo no teto por tomada de corrente, com potência mínima de 100 VA, comandada por interruptor de parede. considere um apartamento com as seguintes características: Os valores apurados correspondem à potência destinada a iluminação para efeito de dimensionamento dos circuitos e não necessariamente à potência nominal das lâmpadas. Com relação a quantidade e a distribuição das lâmpadas, fica a critério do projetista. 24 sala: 16 m²; dormitório: 12 m²; banheiro: 3,5 m²; cozinha: 15 m². Partindo desses dados, calcule a potência mínima necessária para cada cômodo. Solução: note que a sala têm 16 m² de área. De acordo com a NBR 5410, sabemos que nos cômodos 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. Sendo assim temos: 6 m² - 100 VA 4 m² - 60 VA 4 m² - 60 VA Total: 220 VA Observe que paramos em 14 m². Isto acontece porque não temos mais 4 m² inteiros. Sendo assim, a sala necessita de 220 VA de iluminação. Dormitório: 12 m² 6 m² - 100 VA 4 m² - 60 VATotal: 160 VA Banheiro: 3,5 m² Até 6 m² - 100 VA Cozinha: 15 m² 6 m² - 100 VA 25 4 m² - 60 VA 4 m² - 60 VA Total: 220 VA Utilizando novamente como base a NBR 5410/2004, vamos determinar as quantidades e as potências mínimas de Tomadas de Uso Geral de acordo com os critérios: a) nas unidades residenciais e nas acomodações de hotéis, motéis e similares o número de tomadas de uso geral deve ser fixado de acordo com o seguinte: em banheiros, pelo menos uma tomada junto ao lavatório; em cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos, no mínimo uma tomada para cada 3,5 m, ou fração de perímetro, sendo que, acima de cada bancada com largura igual ou superior a 0,30 m, deve ser prevista pelo menos uma tomada; em halls, corredores, subsolos, garagens, sótãos e varandas, pelo menos uma tomada; nos demais cômodos e dependências, se a área for igual ou inferior a 6 m², pelo menos uma tomada; se a área for superior a 6 m², pelo menos uma tomada para cada 5 m, ou fração de perímetro, espaçadas tão uniformemente quanto possível. Observação: no caso de varandas, quando não for possível a instalação da tomada no próprio local, esta deverá ser instalada próxima ao seu acesso. 26 b) nas unidades residenciais e nas acomodações de hotéis, motéis e similares, às tomadas de uso geral devem ser atribuídas as seguintes potências: em banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos, no mínimo 600 VA por tomada, até três tomadas, e 100 VA, por tomada, para as excedentes, considerando cada um desses ambientes separadamente; nos demais cômodos ou dependências, no mínimo 100 VA por tomada. c) em halls de escadaria, salas de manutenção e salas de localização de equipamentos, tais como casas de máquinas, salas de bombas, barriletes e locais análogos deve ser prevista no mínimo uma tomada; d) Aos circuitos terminais que sirvam às tomadas de uso geral nos locais indicados na alínea c deve ser atribuída uma potência de no mínimo 1 000 VA. considere o apartamento mencionado no exercício anterior com as seguintes características: sala: 16 m; dormitório: 14 m; banheiro: 3,5 m; cozinha: 16 m. Solução: sala - no quarto ponto da alínea a, notamos que deve ser prevista 1 tomada para cada 5 m ou fração de perímetro. Sendo assim, temos: 16/5 = 3,2. Para o cálculo das 27 tomadas, a fração leva a acrescentar uma tomada. Então, teremos 4 tomadas de uso geral de 100 VA cada. Dormitório: 14/5 = 2,8. Total de 3 tomadas de 100 VA cada. Banheiro: no banheiro, de acordo com o primeiro ponto da alínea a, o mínimo é 1 tomada independente do perímetro. E de acordo com o primeiro ponto da alínea b, a tomada deve ser de 600 VA. Cozinha: conforme o segundo ponto da alínea a, em cozinhas utilizamos 1 tomada para cada 3,5 m ou fração de perímetro. Logo teremos: 16/3,5 = 4,6. Sendo assim, teremos 5 tomadas. Sendo que 3 tomadas devem ser de 600 VA cada e 2 de 100 VA cada. Fique atento! Para calcular a potência necessária de iluminação de um cômodo, levamos em conta a área do ambiente, já no cálculo da quantidade de tomadas nós utilizamos o perímetro. No início dessa unidade aprendemos que devemos prever também para uma instalação, as Tomadas de Uso Específico, ou seja, as tomadas para alimentação dos equipamentos com corrente nominal igual ou superior a 10 A. Nesses casos devemos observar os critérios a seguir: a) às tomadas de uso específico deve ser atribuída uma potência igual à potência nominal do equipamento a ser alimentado; Você percebeu que para determinar a potência de iluminação, a unidade utilizada foi m² e para determinar a quantidade de tomadas foi utilizada a unidade m? 28 b) quando não for conhecida a potência nominal do equipamento a ser alimentado, deve-se atribuir à tomada de corrente uma potência igual à potência nominal do equipamento mais potente, com possibilidade de ser ligado; c) as tomadas de uso específico devem ser instaladas, no máximo, a 1,5 m do local previsto para o equipamento a ser alimentado. A tabela 1 a seguir apresenta as potências típicas de alguns aparelhos eletrodomésticos utilizados: Será necessário ainda fazer a previsão das diversas cargas especiais que atendem aos sistemas de utilidades dos edifícios. Podemos citar, como exemplos, os motores para elevadores, as bombas para recalque d’água, as bombas para drenagem de águas pluviais e esgotos, as bombas para combate A tabela ao lado foi retirada do site: http://portal.celesc.com.br/ portal/atendimento/index2.php ?option=com_docman&task= doc_view&gid=16&Itemid=10 3 Consulte o site: http://www.ipce.com.br/old/ tab_pag25.asp e conheça as potências típicas de outros aparelhos elétricos. 29 a incêndio, os sistemas de aquecimento central, etc. Em geral, essas cargas são de uso comum e, portanto, chamadas cargas de condomínio. A determinação da potência dessas cargas depende de cada caso específico e geralmente é definida pelos fornecedores especializados dos diversos sistemas, cabendo ao projetista prever a potência solicitada por eles. TÓPICO 3 PREVISÃO DE CARGAS PARA ÁREAS COMERCIAIS O cálculo da iluminação para essas áreas pode ser feito de acordo com as prescrições estabelecidas na NBR 5413 – Iluminância de Interiores, que define os critérios a serem seguidos, especificando o nível de iluminamento de acordo com a utilização do recinto. Esse assunto será abordado no componente curricular Projetos Elétricos II. Para a previsão de tomadas de uso geral em áreas comerciais e de escritórios, podemos adotar o seguinte critério: escritórios comerciais (ou análogos) com área igual ou inferior a 40 m2: 1 tomada para cada 3 m ou fração de perímetro; ou 1 tomada para cada 4 m2 ou fração de área (adotar o que conduzir ao maior número); escritórios comerciais (ou análogos) com área superior a 40 m2: 10 tomadas para os primeiros 40 m2 e 1 tomada para cada 10 m2 ou fração, de área restante; em lojas: 1 tomada para cada 30 m2, ou fração de área, não computadas as tomadas destinadas a vitrines e à demonstração de aparelhos; a potência das tomadas de uso geral em escritórios e lojas será de 200 VA. 30 EXERCÍCIOS 1. Abaixo estão relacionadas as características de uma residência uni familiar qualquer. Tendo como referência essas características, responda as questões que as seguem: dormitório 1: 4 m x 4 m; dormitório 2: 5 m x 4 m; dormitório 3: 5 m x 3,5 m; banheiro 1: 2,5 m x 2,0 m; banheiro 2: 2,5 m x 2,0 m; sala de estar: 5 m x 4 m; cozinha: 4 m x 4 m; lavanderia: 3 m x 2 m. a. Qual a potência mínima necessária para iluminação dessa residência? _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ b. Qual a potência mínima necessária para TUGs dessa residência? _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ 31 CHECK LIST Nessaunidade você pôde aprender: a norma brasileira, NBR 5410, estabelece as condições mínimas para que seja feita a previsão de cargas de unidades destinadas à habitação; por intermédio da área do ambiente podemos determinar a potência mínima de iluminação necessária; podemos determinar a quantidade de tomadas de uso geral de um ambiente por meio de seu perímetro. 32 UNIDADE 4 DEMANDA DE ENERGIA Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: calcular a demanda de energia de unidades residenciais individuais; calcular a demanda de unidades comerciais; calcular a demanda de edifícios de uso coletivo. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em cinco tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: INTRODUÇÃO TÓPICO 2: CONCEITOS FUNDAMENTAIS TÓPICO 3: DEMANDA DE RESIDÊNCIAS INDIVIDUAIS TÓPICO 4: DEMANDA TOTAL PARA EDIFÍCIOS DE USO COLETIVO TÓPICO 5: DEMANDA TOTAL PARA EDIFÍCIOS DE USO COLETIVO COM UNIDADES RESIDENCIAIS E COMERCIAIS 33 TÓPICO 1 INTRODUÇÃO Ao observar o funcionamento de uma instalação elétrica residencial, comercial ou industrial, pode-se constatar que a potência elétrica consumida é variável a cada instante. Isso ocorre porque nem todas as cargas instaladas estão todas em funcionamento simultâneo. A potência total solicitada pela instalação da rede a cada instante será, portanto, função das cargas em operação e da potência elétrica absorvida por cada uma delas a cada instante. Por isso, para realizar o dimensionamento dos condutores elétricos que alimentam os quadros de distribuição, os quadros terminais e seus respectivos dispositivos de proteção não seria razoável, nem técnica, nem economicamente a consideração da demanda como sendo a soma de todas as potências instaladas. Entenderemos o conceito de demanda no tópico a seguir. TÓPICO 2 CONCEITOS FUNDAMENTAIS Antes de iniciar nossos estudos sobre o cálculo de demanda de uma unidade, é importante conhecer alguns conceitos relacionados que devem ser compreendidos. São eles: Mais o que é demanda? Essa unidade baseia-se no livro: Instalações Elétricas Prediais – Domingos Leite Lima Filho. 34 carga ou potência instalada: é a soma de todas as potências nominais de todos os aparelhos elétricos pertencentes a uma instalação ou sistema; demanda: é a potência elétrica realmente absorvida em um determinado instante por um aparelho ou por um sistema; demanda média de um consumidor ou sistema: é a potência elétrica média absorvida durante um intervalo de tempo determinado (15 minutos, 30 minutos); demanda máxima de um consumidor ou sistema: é a maior de todas as demandas ocorridas em um período de tempo determinado; representa a maior média de todas as demandas verificadas em um dado período (1 dia, 1 semana, 1 mês, 1 ano); potência de alimentação, potência de demanda ou provável demanda: é a demanda máxima da instalação. Este é o valor que será utilizado para o dimensionamento dos condutores alimentadores e dos respectivos dispositivos de proteção; será utilizado também para classificar o tipo de consumidor e seu padrão de atendimento pela concessionária local; fator de demanda: é a razão entre a demanda máxima e a potência instalada: 𝑭𝑫 = 𝑫𝒎á𝒙 𝑷𝒊𝒏𝒔𝒕 TÓPICO 3 DEMANDA DE RESIDÊNCIAS INDIVIDUAIS Para o cálculo da demanda de residências individuais (casas e apartamentos), aplicam-se os valores da tabela 1, 35 usados para a determinação do fator de demanda de cargas de iluminação e tomadas de uso geral. Dessa forma, a provável demanda para esses tipos de consumidores pode ser calculada pela expressão: 𝑷𝑫 = ( 𝑷𝟏 ∗ 𝒈) + 𝑷𝟐 Sendo: PD: provável demanda; g: fator de demanda (conforme tabela 2); P1: soma das potências nominais atribuídas à iluminação e tomadas de uso geral; P2: soma das potências nominais atribuídas às tomadas de uso específico. A tabela 2, abaixo, estabelece os valores de fator de demanda (g) para potência de alimentação de residências individuais: Potência de Iluminação e Tomadas de Uso Geral P1 (kW) Fator de Demanda (g) 0 < P1 ≤ 1 0,88 1 < P1 ≤ 2 0,75 2 < P1 ≤ 3 0,66 3 < P1 ≤ 4 0,59 4 < P1 ≤ 5 0,52 5 < P1 ≤ 6 0,45 6 < P1 ≤ 7 0,4 7 < P1 ≤ 8 0,35 8 < P1 ≤ 9 0,31 9 < P1 ≤ 10 0,27 10 < P1 0,24 A tabela ao lado foi retirada de: Instalações Elétricas Prediais – Teoria & Prática – Severino Cervelin e Geraldo Cavalin. 36 calcular a provável demanda para um apartamento que tenha as seguintes cargas instaladas: iluminação: 1900 VA; tomada de uso geral: 4200 VA; tomadas de uso específico: 15000 W; vamos considerar o fator de potência (cos φ = 1). Solução: P1 = Ilum + TUG P1 = 1900 + 4200 P1 = 6100 VA = 6,1 kVA P1 = 6,1 kW Com P1 = 6,1 kW, na tabela 2, temos g = 0,4 P2 = 15000 W ou 15 kW = 15 kVA 𝑷𝑫 = ( 𝟔, 𝟏 ∗ 𝟎, 𝟒) + 𝟏𝟓 𝑷𝑫 = 𝟏𝟕, 𝟒𝟒 𝒌𝑽𝑨 A demanda deve sempre ser expressa em VA ou kVA (potência absorvida da rede). Devemos estar atentos aos fatores de potência das cargas, observando a relação entre a potência aparente (VA) e a potência ativa (W). Note a figura 1 a seguir: No exemplo anterior, a potência instalada é de 21100 VA = 21,1 kVA, enquanto a Provável Demanda é de 17,44 kVA. 37 Da figura acima podemos escrever as seguintes relações: 𝐜𝐨𝐬 𝜽 = 𝑷 𝑺 𝑺 = 𝑷 𝐜𝐨𝐬 𝜽 𝑺𝟐 = 𝑷𝟐 + 𝑸𝟐 Sendo: S: Potência Aparente, em VA ou kVA; P: Potência Ativa, em W ou kW; Q: Potência Reativa, em VAR ou kVAr; Cos θ: Fator de Potência. A figura ao lado foi retirada do site: http://concursosengenhariaele trica.blogspot.com.br/2011/12/ triangulo-de-potencias.html . Nas instalações de residências e apartamentos encontramos um grande número de cargas resistivas. Nesses casos, podemos considerar W = VA, pois o fator de potência é próximo da unidade. 38 TÓPICO 4 DEMANDA TOTAL PARA EDIFÍCIOS DE USO COLETIVO A demanda total do edifício será determinada pela aplicação de um fator de segurança (1,20) à soma da demanda correspondente aos apartamentos com a demanda correspondente ao condomínio, conforme a equação a seguir: 𝑫𝒆𝒅𝒊𝒇 = 𝟏, 𝟐𝟎 (𝑫𝒂𝒑𝒕𝒐𝒔 + 𝑫𝒄𝒐𝒏𝒅𝒐𝒎) Sendo: Dedif: demanda total do edifício; Daptos: demanda correspondente aos apartamentos; Dcondom: demanda correspondente ao condomínio. Demanda dos Apartamentos A demanda correspondente aos apartamentos é feita pelo produto do fator para diversificação de carga em função do número de apartamentos (tabela 4), pelo valor da demanda do apartamento em função da área (tabela 3), conforme a equação a seguir: Daptos = F1 * F2 Sendo: F1: fator de diversidade, obtido da tabela 4; F2: demanda, em função da área, obtida da tabela 3. Tabela 3 - demanda de apartamentos residenciais (kVA) em função da área útil: A tabela abaixo foi retirada de: Instalações Elétricas Prediais – Teoria & Prática – Severino Cervelin e Geraldo Cavalin .39 Área kVA Área kVA Área kVA Área kVA Área kVA Área kVA Área kVA Área kVA m² m² m² m² m² m² m² m² 51 1,18 101 2,17 151 3,12 201 4,03 251 4,91 301 5,78 351 6,63 52 1,20 102 2,19 152 3,13 202 4,04 252 4,93 302 5,80 352 6,65 53 1,22 103 2,21 153 3,15 203 4,06 253 4,95 303 5,81 353 6,66 54 1,24 104 2,23 154 3,17 204 4,08 254 4,96 304 5,83 354 6,68 55 1,26 105 2,25 155 3,19 205 4,10 255 4,98 305 8,85 355 6,70 56 1,28 106 2,27 156 3,21 206 4,12 256 5,00 306 5,86 356 6,72 57 1,30 107 2,29 157 3,23 207 4,13 257 5,02 307 5,88 357 6,73 58 1,32 108 2,31 158 3,25 208 4,15 258 5,03 308 5,90 358 6,75 59 1,34 109 2,33 159 3,26 209 4,17 259 5,05 309 5,92 359 6,77 60 1,36 110 2,35 160 3,28 210 4,19 260 5,07 310 5,93 360 6,78 61 1,38 111 2,37 161 3,30 211 4,20 261 5,09 311 5,95 361 6,80 62 1,40 112 2,39 162 3,32 212 4,22 262 5,10 312 5,97 362 6,82 63 1,43 113 2,40 163 3,34 213 4,24 263 5,12 313 5,98 363 6,83 64 1,45 114 2,42 164 3,36 214 4,26 264 5,14 314 6,00 364 6,85 65 1,47 115 2,44 165 3,37 215 4,28 265 5,16 315 6,02 365 6,87 66 1,49 116 2,46 166 3,39 216 4,29 266 5,17 316 6,04 366 6,88 67 1,51 117 2,48 167 3,41 217 4,31 267 5,19 317 6,05 367 6,90 68 1,53 118 2,50 168 3,43 218 4,33 268 5,21 318 6,07 368 6,92 69 1,55 119 2,52 169 3,45 219 4,35 269 5,23 319 6,09 369 6,93 20 1,00 70 1,57 120 2,54 170 3,47 220 4,36 270 5,24 320 6,10 370 6,95 21 1,00 71 1,59 121 2,56 171 3,48 221 4,38 271 5,26 321 6,12 371 6,97 22 1,00 72 1,61 122 2,57 172 3,50 222 4,40 272 5,28 322 6,14 372 6,98 23 1,00 73 1,63 123 2,59 173 3,52 223 4,42 273 5,29 323 6,16 373 7,00 24 1,00 74 1,65 124 2,61 174 3,54 224 4,44 274 5,31 324 6,17 374 7,02 25 1,00 75 1,67 125 2,63 175 3,56 225 4,45 275 5,33 325 6,19 375 7,03 26 1,00 76 1,69 126 2,65 176 3,57 226 4,47 276 5,35 326 6,21 376 7,05 27 1,00 77 1,71 127 2,67 177 3,59 227 4,49 277 5,36 327 6,22 377 7,07 28 1,00 78 1,73 128 2,69 178 3,61 228 4,51 278 5,38 328 6,24 378 7,09 29 1,00 79 1,75 129 2,71 179 3,63 229 4,52 279 5,40 329 6,26 379 7,10 30 1,00 80 1,76 130 2,73 180 3,65 230 4,54 280 5,42 330 6,27 380 7,12 31 1,00 81 1,78 131 2,74 181 3,67 231 4,56 281 5,43 331 6,29 381 7,14 32 1,00 82 1,80 132 2,76 182 3,68 232 4,58 282 5,45 332 6,31 382 7,15 33 1,00 83 1,82 133 2,78 183 3,70 233 4,59 283 5,47 333 6,33 383 7,17 34 1,00 84 1,84 134 2,80 184 3,72 234 4,61 284 5,49 334 6,34 384 7,19 35 1,00 85 1,86 135 2,82 185 3,74 235 4,63 285 5,50 335 6,36 385 7,20 36 1,00 86 1,88 136 2,84 186 3,76 236 4,65 286 5,52 336 6,38 386 7,22 37 1,00 87 1,90 137 2,86 187 3,77 237 4,67 287 5,54 337 6,39 387 7,24 38 1,00 88 1,92 138 2,88 188 3,79 238 4,68 288 5,55 338 6,41 388 7,25 39 1,00 89 1,94 139 2,89 189 3,81 239 4,70 289 5,57 339 6,43 389 7,27 40 1,00 90 1,96 140 2,91 190 3,83 240 4,72 290 5,59 340 6,44 390 7,29 41 1,00 91 1,98 141 2,93 191 3,85 241 4,74 291 5,61 341 6,46 391 7,30 42 1,00 92 2,00 142 2,95 192 3,86 242 4,75 292 5,62 342 6,48 392 7,32 43 1,01 93 2,02 143 2,97 193 3,88 243 4,77 293 5,64 343 6,50 393 7,34 40 Tabela 4: fatores de diversidade em função do número de apartamentos residenciais da edificação: Nº F. Nº F. Nº F. Nº F. Nº F. Nº F. apto div apto div apto div apto div apto div apto div 1 1,00 51 35,90 101 63,59 151 74,74 201 80,89 251 82,73 2 1,96 52 36,46 102 63,84 152 74,89 202 80,94 252 82,74 3 2,92 53 37,02 103 64,09 153 75,04 203 80,99 253 82,75 4 3,88 54 37,58 104 64,34 154 75,19 204 81,04 254 82,76 5 4,84 55 38,14 105 64,59 155 75,34 205 81,09 255 82,77 6 5,80 56 38,70 106 64,84 156 75,49 206 81,14 256 82,78 7 6,76 57 39,26 107 65,09 157 75,64 207 81,19 257 82,79 8 7,72 58 39,82 108 65,34 158 75,79 208 81,24 258 82,80 9 8,68 59 40,38 109 65,59 159 75,94 209 81,29 259 82,81 10 9,64 60 40,94 110 65,84 160 76,09 210 81,34 260 82,82 11 10,42 61 41,50 111 66,09 161 76,24 211 81,39 261 82,83 12 11,20 62 42,06 112 66,34 162 76,39 212 81,44 262 82,84 13 11,98 63 42,62 113 66,59 163 76,54 213 81,49 263 82,85 14 12,76 64 43,18 114 66,84 164 76,69 214 81,54 264 82,86 15 13,54 65 43,74 115 67,09 165 76,84 215 81,59 265 82,87 16 14,32 66 44,30 116 67,34 166 76,99 216 81,64 266 82,88 17 15,10 67 44,86 117 67,59 167 77,14 217 81,69 267 82,89 18 15,88 68 45,42 118 67,84 168 77,29 218 81,74 268 82,90 19 16,66 69 45,98 119 68,09 169 77,44 219 81,79 269 82,91 20 17,44 70 46,54 120 68,34 170 77,59 220 81,84 270 82,92 21 18,04 71 47,10 121 68,59 171 77,74 221 81,89 271 82,93 22 18,65 72 47,66 122 68,84 172 77,89 222 81,94 272 82,94 23 19,25 73 48,22 123 69,09 173 78,04 223 81,99 273 82,95 24 19,86 74 48,78 124 69,34 174 78,19 224 82,04 274 82,96 25 20,46 75 49,34 125 69,59 175 78,34 225 82,09 275 82,97 26 21,06 76 49,90 126 69,79 176 78,44 226 82,12 276 83,00 27 21,67 77 50,46 127 69,99 177 78,54 227 82,14 277 83,00 28 22,27 78 51,02 128 70,19 178 78,64 228 82,17 278 83,00 44 1,03 94 2,04 144 2,99 194 3,90 244 4,79 294 5,66 344 6,51 394 7,35 45 1,05 95 2,06 145 3,01 195 3,92 245 4,81 295 5,68 345 6,53 395 7,37 46 1,08 96 2,08 146 3,02 196 3,94 246 4,82 296 5,69 346 6,55 396 7,39 47 1,10 97 2,10 147 3,04 197 3,95 247 4,84 297 5,71 347 6,56 397 7,40 48 1,12 98 2,12 148 3,06 198 3,97 248 4,86 298 5,73 348 6,58 398 7,42 49 1,14 99 2,14 149 3,08 199 3,99 249 4,88 299 5,74 349 6,60 399 7,44 50 1,16 100 2,16 150 3,10 200 4,01 250 4,89 300 5,76 350 6,61 400 7,45 A tabela ao ladofoi retirada de: Instalações Elétricas Prediais – Teoria & Prática – Severino Cervelin e Geraldo Cavalin . 41 29 22,88 79 51,58 129 70,39 179 78,74 229 82,19 279 83,00 30 23,48 80 52,14 130 70,59 180 78,84 230 82,22 280 83,00 31 24,08 81 52,70 131 70,79 181 78,94 231 82,24 281 83,00 32 24,69 82 53,26 132 70,99 182 79,04 232 82,27 282 83,00 33 25,29 83 53,82 133 71,19 183 79,14 233 82,29 283 83,00 34 25,90 84 54,38 134 71,39 184 79,24 234 82,32 284 83,00 35 26,50 85 54,94 135 71,59 185 79,34 235 82,34 285 83,00 36 27,10 86 55,50 136 71,79 186 79,44 236 82,37 286 83,00 37 27,71 87 56,06 137 71,99 187 79,54 237 82,39 287 83,00 38 28,31 88 56,62 138 72,19 188 79,64 238 82,42 288 83,00 39 28,92 89 57,18 139 72,39 189 79,74 239 82,44 289 83,00 40 29,52 90 57,74 140 72,59 190 79,84 240 82,47 290 83,00 41 30,12 91 58,30 141 72,79 191 79,94 241 82,49 291 83,00 42 30,73 92 58,86 142 72,99 192 80,04 242 82,52 292 83,00 43 31,33 93 59,42 143 73,19 193 80,14 243 82,54 293 83,00 44 31,94 94 59,98 144 73,39 194 80,24 244 82,57 294 83,00 45 32,54 95 60,54 145 73,59 195 80,34 245 82,59 295 83,00 46 33,10 96 61,10 146 73,79 196 80,44 246 82,62 296 83,00 47 33,66 97 61,66 147 73,99 197 80,54 247 82,64 297 83,00 48 34,22 98 62,22 148 74,19 198 80,64 248 82,67 298 83,00 49 34,78 99 62,78 149 74,39 199 80,74 249 82,69 299 83,00 50 35,34 100 63,34 150 74,59 200 80,84 250 82,72 300 83,00 Demanda do Condomínio A demanda do condomínio correspondente à soma das demandas das cargas de iluminação, de tomadas e de motores instalados nas áreas do respectivo condomínio. Aplicam-se a elas os seguintes critérios: cargas de iluminação: 100% para os primeiros 10 kW e 25% ao excedente; cargas de tomadas: 20% da carga total; motores: aplicam-se as tabelas 5 e 6 para cada tipo e quantidade de motor existente na instalação. Devem ser considerados os respectivos fatores de potência das cargas. 42 A demanda correspondente ao condomínio pode ser calculada, conforme a seguinte equação: Dcondom = I1 + 0,25 . I2 + 0,20 . T + M Sendo: Dcondom: demanda correspondenteao condomínio; I1: parcela da carga de iluminação do condomínio até 10 kW; I2: parcela da carga de iluminação do condomínio acima de 10 kW; T: carga total de tomadas do condomínio; M: carga total de motores do condomínio, conforme tabelas 5 e 6. 43 Tabela 5 - demanda de motores trifásicos (kVA) em função da quantidade de motores existentes na edificação de apartamentos residenciais: A tabela ao ladoo foi retirada de: Instalações Elétricas Prediais – Domingos Leite Lima Filho. . 44 Tabela 6 - demanda de motores monofásicos (kVA) em função da quantidade de motores existentes na edificação de apartamentos residenciais: Demanda Individual de Unidades Consumidoras não Residenciais A demanda individual de unidades consumidoras não residenciais (lojas, escritórios, escolas, etc.) deve ser calculada conforme os fatores de demanda especificados nas tabelas 7, 8 e 9, mostradas a seguir. Para o cálculo da demanda de motores dessas instalações utilizaremos as tabelas 5 e 6. A tabela ao lado foi retirada de: Instalações Elétricas Prediais – Domingos Leite Lima Filho . 45 Tabela 7 - fatores de demanda para iluminação e tomadas de uso geral de unidades consumidoras não residenciais: DESCRIÇÃO FATOR DE DEMANDA (%) Auditórios, Cinemas e Semelhantes 100 Bancos, Lojas e Semelhantes 100 Barbearias, Salões de Beleza e Semelhantes 100 Clubes e Semelhantes 100 Escolas e Semelhantes 100 para os primeiros 12 kVA 50 para o que exceder de 12 kVA Escritórios e Salas Comerciais 100 para os primeiros 20 kVA 70 para o que exceder de 20 kVA Garagens comerciais 100 Clínicas e Hospitais 40 para os primeiros 50 kVA 20 para o que exceder de 50 kVA Igrejas e Templos 100 Restaurante, Bar e Semelhantes 100 Áreas comuns e Condominios 100 para os primeiros 10 kVA 25 para o que exceder de 10 kVA Tabela 8 - fatores de demanda para condicionadores de ar tipo janela em unidades consumidoras não residenciais: Número de Aparelhos Fator de Demanda (%) 1 a 10 100 11 a 20 86 21 a 30 80 31 a 40 78 41 a 50 75 51 a 75 70 76 a 100 65 Acima de 100 60 Nota: quando se tratar de unidade central de condicionamento de ar, deve-se tomar o fator de demanda igual a 100%. As tabelas desta página foram retiradas de: Instalações Elétricas Prediais – Domingos Leite Lima Filho. . 46 Tabela 9 - fatores de demanda para aparelhos eletrodomésticos e de aquecimento em unidades consumidoras não residenciais: Número de Fator de Número de Fator de Número de Fator de Aparelhos Demanda (%) Aparelhos Demanda (%) Aparelhos Demanda (%) 1 100 11 49 21 39 2 92 12 48 22 39 3 84 13 46 23 39 4 76 14 45 24 38 5 70 15 44 25 38 6 65 16 43 26 a 30 37 7 60 17 42 31 a 40 36 8 57 18 41 41 a 50 35 9 54 19 40 61 a 60 34 10 52 20 40 61 ou mais 33 Notas: 1. diversificar a demanda por tipo de aparelho; 2. considerar kW = kVA (fator de potência unitário). calcule a demanda de uma loja que contém as seguintes cargas: iluminação: 2200 VA; tomadas de uso geral: 3600 VA; tomadas de uso específico; 01 chuveiro de 5000 W; 02 aparelhos de ar condicionado: 2000 W cada. A tabela ao lado foi retirada de: Instalações Elétricas Prediais – Domingos Leite Lima Filho . 47 Solução: PD = D1 + D2 + D3 D1 = Demanda de Iluminação e TUG (ver tabela 7) D2 = Demanda de Condicionadores de Ar (ver tabela 8) D3 = Demanda de aparelhos de aquecimento (ver tabela 9) D1 = 100% * (2200 + 3600) = 5800 VA = 5,8 kVA D2 = 100 % * (2 * 2000) = 4000 VA = 4 kVA D3 = 100 % * (5000) = 5000 VA = 5 kVA PD = 5,8 + 4 + 5 = 14,8 kVA TÓPICO 5 DEMANDA TOTAL PARA EDIFÍCIOS DE USO COLETIVO COM UNIDADES RESIDENCIAIS E COMERCIAIS Alguns edifícios de uso coletivo, além das unidades residenciais, possuem unidades comerciais. Nesses casos, a demanda total pode ser calculada aplicando-se a fórmula: 𝑫𝒆𝒅𝒊𝒇 = 𝟏, 𝟐𝟎 (𝑫𝒂𝒑𝒕𝒐𝒔 + 𝑫𝒄𝒐𝒏𝒅𝒐𝒎 + 𝑫𝒖𝒏. 𝒄𝒐𝒎𝒆𝒓) considere um edifício de uso coletivo, com apartamentos, áreas comuns e, no pavimento térreo, uma cafeteria cujas cargas serão descritas a seguir. Áreas e Consumidores: área útil do apartamento: 100 m²; quantidade de apartamentos: 24. Cargas: apartamento: iluminação: 1200 VA; 48 tomadas de uso geral: 5800 VA; 1 chuveiro: 6500 W cada; 1 ap. de ar condicionado: 2000 W; 1 torneira elétrica: 3700 W. condomínio: iluminação (cos Φ 0,85): 8000 W; tomadas de uso geral (cos Φ 0,75): 6000 W; 1 chuveiro: 5400 W cada; 1 portão automático de 2 CV – trifásico; 1 bomba para piscina de 2 CV – trifásica; 2 elevadores de 7,5 CV – trifásicos; 2 bombas de recalque de 5 CV – trifásicas – 1 reserva; 1 bomba de combate a incêndio de 2 CV – trifásica. cafeteria: Quat. Descrição Potência (VA) Unitária Total 20 Lâmpada incandescente 100 2000 02 Chuveiro Elétrico 5400 10800 02 Torneira Elétrica 3700 7400 03 Cafeteira 1000 3000 04 Espremedor de Frutas 200 800 02 Condicionador de Ar (18000 BTU/h) 2600 5200 02 Exaustor 200 400 04 Freezer Vertical 400 1600 02 Geladeira 250 500 02 Grill 1200 2400 02 Máquina de Lavar Louça 1500 3000 04 Liquidificador 150 500 CARGA TOTAL INSTALADA 37700 Calcule: a) A demanda de cada apartamento. b) A demanda do Condomínio. 49 c) A demanda da Cafeteria. d) A demanda Total do Edifício. Solução: a) calculando a demanda individual de cada apartamento: PD = (7 * 0,4) + 12,2 = 15 kVA g = 0,4 de acordo com a tabela 2 b) calculando a demanda do condomínio: I1 = 8/0,85 = 9,41 kVA I2 = 0 T = (6/0,75) + 5,4 = 13,4 kVA M = 2,7 + 2,7 + 12,98 + 6,02 + 2,7 = 27,1 kVA (ver tabela 5) Dcond = 9,41 + (0,2 x 13,4) + 27,1 = 39,19 kVA c) calculando a demanda da cafeteria: D1 = 100% x 2000 = 1 x 2000 = 2 kVA (ver tabela 7) D2 = 100% x 5200 = 1 x 5200 = 5,2 kVA (ver tabela 8) D3 = (0,92 x 10800) + (0,92 x 7400) + (0,84 x 3000) + (0,76 x 800) + (0,92 x 400) + (0,76 x 1600) + (0,92 x 500) + (0,92 x 2400) + (0,92 x 3000) + (0,76 x 600) = 27340 VA = 27,34 kVA (ver tabela 9) Dcafeteria = 2 + 5,2 + 27,34 = 34,54 kVA d) calculando a demanda total do edifício: 50 Dedifício = 1,20 x (Daptos + Dcond + Dcafeteria) Daptos = F1 x F2 = 2,16 x 19,86 = 42,9 kVA (ver tabelas 3 e 4 Dedifício = 1,20 x (42,9 + 39,19 + 34,54) = 139,96 kVA 51 EXERCÍCIO 1. Considere um edifício de uso coletivo contendo as cargas descritas a seguir e então calcule: a) a demanda individual de um apartamento. b) a demanda do condomínio. c) a demanda de cada loja. d) a demanda total do edifício. Áreas e consumidores: área útil do apartamento: 108 m²; quantidade de apartamentos: 40. Cargas: Apartamento: iluminação: 3200 VA; tomadas de uso geral: 8600 VA; 2 chuveiros: 5400 W cada; 1 toneira: 3700 W; 1 ap. de ar condicionado: 1650 VA; 1 máquina de lavar louça (cos Φ 0,85): 2500 W; 1 máquina de lavar roupa (cos Φ 0,85): 1000 W. Condomínio: iluminação (cos Φ 0,95): 16000 W; tomadas de uso geral: 7000 VA; 2 chuveiros: 5400 W cada; 1 portão automático de 2 CV – trifásico; 2 bombas para piscina de 2 CV – trifásicas; 2 elevadores de 10 CV – trifásicos; 52 2 bombas de recalque de 5 CV – trifásicas – 1 reserva; 2 bombas de 1 CV – trifásicas – 1 reserva; 1 bomba de combate a incêndio de 2 CV – trifásica. Lojas: número de lojas: 12; cargas de cada loja: o iluminação: 2400 VA; o tomadas de uso geral: 3800 VA; o 1 chuveiro: 3500 W; o 2 aparelhos de ar condicionado: 1650 VA cada. 53 CHECK LIST Nessa unidade você pôde aprender: a carga ou potência instalada de uma unidade consumidora é a soma das potências nominais de todos os aparelhos elétricos pertencentes a uma instalação ou sistema e a demanda é a potência elétrica realmente absorvida em um determinado instante por um aparelho ou por um sistema; o cálculo da demanda é utilizado para o dimensionamento dos componentes da entrada de energia de uma instalação. . 54 UNIDADE 5 DIVISÃO DA INSTALAÇÃO EM CIRCUITOS Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: explicar como são locados os pontos elétricos em planta; identificar os setores de uma instalação elétrica; explicar como é feita a divisão da instalação elétrica em circuitos terminais; representar as tubulações e fiação em planta. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em sete tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: LOCAÇÃO DOS PONTOS TÓPICO 2: SETORES DE UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICA TÓPICO 3: QUADROS ELÉTRICOS TÓPICO 4: DIVISÃO DA INSTALAÇÃO EM CIRCUITOS TERMINAIS TÓPICO 5: TUBULAÇÕES E FIAÇÃO TÓPICO 6: PRUMADA ELÉTRICA TÓPICO 7: DIAGRAMAS UNIFILARES 55 TÓPICO 1 LOCAÇÃO DOS PONTOS Ao fazer a locação dos pontos em planta, o projetista deve estar atento a algumas recomendações, destacando-se: distribuir uniformemente os pontos de iluminação geral e prever pontos de iluminação para destaques específicos; distribuir uniformemente as tomadas de uso geral; prever a localização de tomadas sobre as eventuais bancadas existentes em copas, cozinhas, áreas de serviço e banheiros; prever a localização de tomadas de uso específico a no máximo 1,50 m dos aparelhos de utilização; localizar de forma apropriada os comandos dos pontos de iluminação, prevendo interruptores que se fizerem necessário. TÓPICO 2 SETORES DE UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICA As instalações elétricas em geral podem ser divididas em setores, os quais serão descritos na sequência. Circuito Elétrico: são equipamentos e condutores ligados a um mesmo dispositivo de proteção; Dispositivo de Proteção: dispositivo elétrico que atua automaticamente quando o circuito elétrico ao qual está conectado é submetido a condições anormais: alta temperatura, curto-circuito; Quadro de Distribuição: componente fundamental da instalação elétrica, pois recebe o ramal de alimentação que vem do centro de medição, contém Essa unidade baseia-se no livro: Instalações Elétricas Prediais – Domingos Leite Lima Filho. . 56 os dispositivos de proteção e distribui os circuitos terminais para as cargas; Circuitos Terminais: alimentam diretamente os equipamentos de utilização (lâmpadas, motores, aparelhos elétricos) e ou TUGs e TUEs. Os circuitos terminais partem dos quadros terminais ou dos quadros de distribuição (alimentadores); Circuitos Alimentadores: Alimentam os quadros terminais e/ou de distribuição, partindo da rede pública, de um transformador ou de um gerador. TÓPICO 3 QUADROS ELÉTRICOS Os quadros terminais e de distribuição deverão ser localizados próximos ao centro de carga da instalação. O centro de carga é o ponto ou a região em que se concentram as maiores potências. Os quadros terminais de residências (casas e apartamentos) devem estar localizados: próximo ao centro de carga; em ambiente de serviço ou circulação; em local de fácil acesso; em local visível e seguro. Em condomínios deverá haver tantos quadros terminais quantos forem os sistemas de utilidades do prédio (iluminação, elevadores, bombas, etc.). Os quadros terminais devem estar localizados nas proximidades de suas cargas. 57 TÓPICO 4 DIVISÃO DA INSTALAÇÃO EM CIRCUITOS TERMINAIS A instalação elétrica de uma residência deverá ser dividida em circuitos terminais. Esta divisão traz muitos benefícios, dentre eles podemos citar: facilidade de operação e manutenção; redução da interferência entre pontos de utilização e limitação das consequências de uma falha; redução nas quedas de tensão e da corrente nominal (dimensionamento de condutores e dispositivos de proteção de menor seção e capacidade nominal); facilidade de enfiação em obra e ligação dos fios aos terminais de equipamentos, interruptores, tomadas, etc. A divisão da instalação pode ser feita de acordo com as seguintes recomendações: toda instalação deve ser dividida em circuitos, de forma que estes podem ser seccionados individualmente, sem risco de realimentação inadvertida por meio de outro circuito; os circuitos terminais devem ser individualizados pela função dos equipamentos de utilização que alimentam. Em particular devem ser previstos circuitos distintos para iluminação e tomadas de corrente; devem ser previstos circuitos independentes para as tomadas de uso geral da cozinha, copa e área de serviço; 58 equipamentos com corrente igual ou superior a 10 A devem possuir tomada de uso específico; deve ser previsto um circuito exclusivo para cada tomada de uso específico; a potência dos circuitos, com exceção de circuitos exclusivos para TUEs, deve estar limitada a 1200 VA em 127 V, ou 2200 VA em 220 V; em instalações com duas ou três fases, as cargas devem ser atribuídas uniformemente entre as fases de modo a obter-se o maior equilíbrio possível. TÓPICO 5 TUBULAÇÕES E FIAÇÃO A princípio devemos locar o quadro de distribuição, seguindo as orientações mencionadas anteriormente. Seguindo do quadro de distribuição, podemos iniciar o traçado dos eletrodutos, procurando os caminhos mais curtos e evitando, sempre que possível, o cruzamento de tubulações. Em seguida devemos: 1. interligar inicialmente os pontos de luz (tubulações embutidas no teto), percorrendo e interligando assim todos os recintos; 2. interligar os interruptores e tomadas ao(s) ponto(s) de luz de cada recinto. Em algumas ocasiões, recomenda-se a utilização de tubulações embutidas no piso, para o atendimento de circuitos de tomadas baixas e médias. 59 Na representação da fiação, deve-se observar: 1. representar os condutores que passam em cada trecho de eletroduto, utilizando a simbologia gráfica normatizada; 2. identificar a que circuitos pertencem os condutores representados; 3. identificar as suas seções nominais em mm². TÓPICO 6 PRUMADA ELÉTRICA A prumada elétrica é um desenhoesquemático que visa representar a instalação no plano vertical. Ela mostra a interligação de toda a instalação, contendo basicamente: caixa seccionadora, alimentador geral de baixa tensão, quadro geral de baixa tensão, centros de medidores, caixas de passagem, alimentadores dos quadros de distribuição parciais e dos quadros terminais. A visualização em um só desenho, de todo o sistema elétrico do prédio permite uma compreensão clara das interligações existentes entre os diversos pavimentos e setores da instalação, bem como a rápida identificação das bitolas dos eletrodutos e dos condutores que os interligam, pois esses dados devem constar no desenho da prumada elétrica. A figura 2 a seguir representa a prumada da instalação elétrica de um edifício de uso coletivo: Os diâmetros nominais das tubulações devem ser indicados na planta. 60 E a figura 3 a seguir traz as convenções utilizadas na prumada da instalação elétrica: As figuras dos Tópicos 5 e 6 e 7 desta Unidade foram retiradas de: Instalações Elétricas Prediais – Domingos Leite Lima Filho. . 61 TÓPICO 7 DIAGRAMAS UNIFILARES Os diagramas unifilares são desenhos esquemáticos dos quadros de distribuição. Esses desenhos são executados a partir das informações contidas nos quadros de distribuição de cargas e, de certa forma, constituem a representação desses quadros em forma de desenho. Os diagramas são ditos unifilares quando temos apenas uma linha para a representação da saída dos condutores de cada circuito, estando representada sobre esta a fiação correspondente. Nos diagramas multifilares cada condutor de cada circuito é representado por uma linha exclusiva, sendo uma representação integral das conexões elétricas existentes no interior de cada quadro da instalação. A seguir estão representados alguns exemplos de diagramas multifilares e unifilares de quadros terminais e de 62 distribuição de circuitos em instalações elétricas de edifícios de apartamentos. A figura 4 abaixo mostra o diagrama multifilar de um quadro de distribuição de circuitos: A próxima figura, 5, apresenta o diagrama unifilar de um quadro de distribuição de um apartamento: 63 A última figura, 6, desta unidade apresenta o diagrama unifilar geral da instalação elétrica de um edifício de apartamentos, observe: 64 65 EXERCÍCIO 1. Seguindo as recomendações estudadas nessa unidade, utilize a planta baixa a seguir para representar a fiação elétrica. Note que os números dos circuitos estão representados na planta. Utilize a simbologia indicada. 66 CHECK LIST Nessa unidade você pôde aprender: que os pontos elétricos devem ser locados uniformemente em planta em locais de fácil acesso; que uma instalação elétrica é composta por circuitos elétricos, quadros de alimentação e distribuição, dispositivos de manobra e proteção, entre outros; que uma instalação elétrica quando dividida em circuitos terminais, torna-se mais segura e facilita a manutenção. 67 UNIDADE 6 FORNECMENTO DE ENERGIA Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: explicar os conceitos importantes relacionados ao fornecimento de energia; dimensionar os componentes do ramal de ligação e ramal de entrada de uma instalação em baixa e alta tensão. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em três tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: INTRODUÇÃO TÓPICO 2: DEFINIÇÕES TÓPICO 3: DIMENSIONAMENTOS 68 TÓPICO 1 INTRODUÇÃO As concessionárias de energia elétrica estabelecem, por meio de suas normas técnicas, os padrões, os limites e os tipos de fornecimentos para unidades consumidoras individuais e edificações coletivas, em função de suas potências instaladas e das demandas máximas previstas. A partir desses dados, define-se se o atendimento será em tensão primária ou em tensão secundária e, nesse caso, o número de condutores que interliga a unidade consumidora ao sistema de distribuição da concessionária, conforme sejam consumidores monofásicos, bifásicos ou trifásicos. Os sistemas de distribuição são caracterizados por sua tensão nominal, número de condutores fases e neutro e pela frequência nominal, padronizada em 60 Hertz no Brasil. TÓPICO 2 DEFINIÇÕES As normas das concessionárias utilizam termos técnicos baseados nas normas da ABNT. A seguir serão apresentados alguns termos importantes. Consumidor: pessoa física ou jurídica que solicitar a concessionária o fornecimento de energia elétrica e assumir a responsabilidade de todas as obrigações regulares e contratuais; Unidade Consumidora: instalações de um único consumidor, caracterizada pela entrega de energia elétrica em um só ponto, com medição individualizada; Algumas descrições dessa unidade foram retiradas das Normas FECO D-03 e FECO D-04. Da Fecoerusc/ SC. 69 Edifício de Uso Coletivo: prédio que tem mais de uma unidade consumidora, cujas áreas comuns, com consumo de energia, sejam de responsabilidade do condomínio; Entrada de Serviço: conjunto de equipamentos, condutores e acessórios instalados desde o ponto de derivação da rede de distribuição da concessionária até a proteção e/ou medição, inclusive; Ponto de Entrada: ponto de conexão do sistema da concessionária com instalação do consumidor. Até este ponto a concessionária se obriga a fornecer energia elétrica, com a participação nos investimentos necessários, bem como se responsabiliza pela execução dos serviços e pela manutenção; Ramal de Ligação: conjunto de condutores e acessórios instalados pela concessionária desde o ponto de derivação da rede pública até o ponto de entrega; Ramal de Entrada: conjunto de condutores e acessórios instalados desde o ponto de entrega até a proteção geral; Caixa Seccionadora: caixa instalada dentro da propriedade do consumidor, na qual se aloja o disjuntor de proteção geral da instalação consumidora; Alimentador Geral: continuação do ramal de entrada, constituído por condutores, eletrodutos e acessórios instalados a partir da proteção geral até o quadro geral de baixa tensão e/ou centro de medição; Alimentador Secundário: ramificação do alimentador geral, constituído por condutores, 70 eletrodutos e acessórios instalados a partir do quadro geral de baixa tensão até os centros de medição; Quadro Geral de Distribuição ou Quadro Geral de Baixa Tensão: quadro, painel ou caixa modular destinada à instalação dos equipamentos de proteção dos ramais alimentadores dos centros de medição; Centro de Medição: local onde estão instalados os medidores de energia e os disjuntores termomagnéticos limitadores de fornecimento de cada unidade consumidora. TÓPICO 3 DIMENSIONAMENTOS As entradas de serviço de edificações de uso coletivo e a alimentação das unidades consumidoras individuais serão dimensionadas com base em suas demandas máximas previstas, em kVA. As concessionárias apresentam tabelas de dimensionamento
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