Instalações Elétricas de Baixa Tensão

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PROJETO DE INSTALAÇÃO ELÉTRICA DE BAIXA TENSÃO
LUIS GUSTAVO DE SOUZA OLIVEIRA
201710318
27/05/2021
LAVRAS - MG
ÍNDICE
1. Introdução
2. Levantamento da carga de iluminação
3. Levantamento das TUGs e TUEs
4. Dimensionamento dos cabos para iluminação
5. Dimensionamento dos cabos para TUGs e TUEs
6. Dimensionamento dos disjuntores para iluminação
7. Dimensionamento dos disjuntores para TUGs e TUEs
8. Dimensionamento dos cabos para motores
9. Dimensionamento dos disjuntores para motores
10. Dimensionamento dos transformadores.
1. INTRODUÇÃO
A construção e dimensionamento de estruturas como residências, comércios ou indústrias
envolvem diversas áreas da engenharia. Basicamente, um profissional deve saber analisar a geologia
do local, a parte hidráulica e também os impactos ao meio ambiente que aquela estrutura pode causar,
abrangendo principalmente o profissional da civil e ambiental. Além disso, um bom projeto elétrico em
questão de eficiência e custo-benefício pode ser o grande destaque nessa construção.
Sendo assim, este relatório visa apresentar ao leitor um projeto básico de instalação elétrica de
baixa tensão dimensionado para uma planta industrial simples, onde o objetivo é aplicar todos os
conhecimentos vistos no referencial teórico da disciplina.
Portanto, o projeto busca abordar o dimensionamento dos cabos e disjuntores para cada
levantamento de cargas de iluminação, tomadas de uso geral (TUG’s), tomadas de uso específico
(TUE’s), motores e transformadores, além da possibilidade de utilizar o software AutoCAD para elaborar
o modelo.
2. LEVANTAMENTO DA CARGA DE ILUMINAÇÃO
Inicialmente para o desenvolvimento do projeto de instalação elétrica, será dimensionado as
cargas de iluminação (planta anexada ao final deste documento). De acordo com o material de
referência, os pontos de iluminação foram dimensionados conforme a seguinte tabela que relaciona a
potência com a quantidade destes pontos em cada área dimensionada.
DEPENDÊNCIA
DIMENSÕES ILUMINAÇÃO
Área (m²) Perímetro (m) Nº de pontos Pot. Unit. (VA) Pot. Total (VA)
Área de
produção
235,57 63,50 58
100(*54) e
60(*4)
5640
Hall 5,68 9,78 1 100 100
WC1 3,92 8,40 1 100 100
WC2 3,92 8,40 1 100 100
Cozinha 8,46 13,00 1 100 100
Refeitório 14,10 15,40 3 100 300
Escritório 16,64 16,48 3 100 300
TOTAL 288,29 74,80 68 - 6640
Tabela 1. Levantamento da carga de iluminação
Todos os pontos foram colocados diretamente no teto da planta industrial, com total de 68
pontos, sendo 58 de 100VA e 4 de 60VA para uma melhor iluminação principalmente da área de
trabalho.
Além disso, os interruptores foram colocados em pontos estratégicos como perto dos portões de
entrada da área de serviço, utilizando principalmente interruptores simples e de uma seção.
3. LEVANTAMENTO DAS TUGs E TUEs
O próximo passo foi realizar o levantamento da quantidade de TUG’s e TUE’s para a planta,
onde utilizou-se da informação do perímetro de cada área para calcular o número de pontos e
posicionar da forma mais estratégica possível. As TUG’s são de 127V e as TUE’s de 220V.
Apresenta-se também a potência total para cada tipo de tomada.
DEPENDÊNCIA
DIMENSÕES T.U.G T.U.E
Área (m²)
Perímetro
(m)
Nº de Pontos Pot. Unit. (VA) Pot. Total (VA) Aparelho Potência (W)
Área de
produção
235,57 63,50 13
600(*2) e
100(*11)
2300
7
Equipamento
s
17500
(2500*7)
Hall 5,68 9,78 1 100 100 - -
WC1 3,92 8,40 1 600 600
1 Chuveiro
elétrico
5000
WC2 3,92 8,40 1 600 600
1 Chuveiro
elétrico
5000
Cozinha 8,46 13,00 4
600(*3) e
100(*1)
1900 1 Geladeira 300
Refeitório 14,10 15,40 4 100 400 - -
Escritório 16,64 16,48 4 100 400 - -
TOTAL 288,29 74,80 28 - 6300 - 27800
Tabela 2. Levantamento das TUG’s e TUE’s
4. DIMENSIONAMENTO DOS CABOS PARA ILUMINAÇÃO
Em seguida, foi dimensionado a seção dos cabos e os circuitos para os pontos de iluminação,
onde foi estipulado que nenhum circuito poderia ultrapassar 10 A de corrente elétrica. Sendo assim, nas
cargas de iluminação obteve-se um total de 7 circuitos. Para o cálculo da corrente elétrica requerida,
utilizou-se do método da capacidade de condução, onde sabendo que:
𝐼 = 𝑃𝑉
onde:
I = corrente elétrica (A)
P = potência (VA)
V = tensão (V)
A partir da corrente elétrica determina-se qual o valor da seção do cabo (em mm²) disponível
segundo a tabela 2 para o método de referência B1 (eletroduto de seção circular embutido em
alvenaria)
Nº CIRCUITO TIPO
POTÊNCIA
(VA)
TENSÃO (V) Ip (A)
SEÇÃO (mm²)
ENCONTRADA MÍNIMA DEFINIDA
1 Iluminação 1000 127 7,87 0,5 1,5 1,5
2 Iluminação 960 127 7,56 0,5 1,5 1,5
3 Iluminação 960 127 7,56 0,5 1,5 1,5
4 Iluminação 960 127 7,56 0,5 1,5 1,5
5 Iluminação 960 127 7,56 0,5 1,5 1,5
6 Iluminação 900 127 7,09 0,5 1,5 1,5
7 Iluminação 900 127 7,09 0,5 1,5 1,5
Tabela 3. Dimensionamento dos cabos para iluminação
5. DIMENSIONAMENTO DOS CABOS PARA TUGs e TUEs
Da mesma forma, dimensionou-se os cabos para as tomadas de uso geral e específico, sendo
que os circuitos 9 (cozinha), 20 (chuveiro WC1) e 21 (chuveiro WC2) são circuitos com
sobredimensionamento dos cabos pois o critério da proteção contra sobrecargas precisa ser atendido (
Ip < In <Iz ), ou seja, caso aplicada a seção de cabo encontrada normalmente, o fator de correção de
agrupamento atribuiria um valor máximo de capacidade de condução de corrente elétrica (Iz) menor que
o disparo do disjuntor que será colocado, o que ocasionalmente danificaria o cabo.
Nº CIRCUITO TIPO
POTÊNCIA
(VA)
TENSÃO (V) Ip (A)
SEÇÃO (mm²)
ENCONTRADA MÍNIMA DEFINIDA
9 TUG + TUE 2200 127 17,32 4,0 2,5 4,0
10 TUG 1200 127 9,45 0,75 2,5 2,5
11 TUG 1100 127 8,66 0,75 2,5 2,5
12 TUG 1200 127 9,45 0,75 2,5 2,5
13 TUE 2500 220 11,36 1,0 2,5 2,5
14 TUE 2500 220 11,36 1,0 2,5 2,5
15 TUE 2500 220 11,36 1,0 2,5 2,5
16 TUE 2500 220 11,36 1,0 2,5 2,5
17 TUE 2500 220 11,36 1,0 2,5 2,5
18 TUE 2500 220 11,36 1,0 2,5 2,5
19 TUE 2500 220 11,36 1,0 2,5 2,5
20 TUE 5000 220 22,73 6,0 2,5 6,0
21 TUE 5000 220 22,73 6,0 2,5 6,0
Tabela 4. Dimensionamento dos cabos para TUG’s e TUE’s
6. DIMENSIONAMENTO DOS DISJUNTORES PARA ILUMINAÇÃO
Após dimensionamento dos cabos e levantamento dos pontos de iluminação e tomadas, o
próximo passo é mensurar os disjuntores, começando pelos pontos de iluminação. Para isso, o modelo
de disjuntor usado foi o MCB (disjuntor miniatura) da classe B (iluminação). O FCT (fator de correção de
temperatura) corresponde a 1 pois os disjuntores vão trabalhar a uma temperatura de 30°C, e o FCA
(fator de correção de agrupamento) de 0,75 para 4 circuitos em um mesmo eletroduto e 0,85 para 2
circuitos em um mesmo eletroduto.
Além disso, o critério da proteção contra sobrecarga (Ip < In < Iz) diz que a capacidade de
corrente dos condutores do circuito nas condições instaladas (Iz) deve ser maior que a corrente nominal
do disjuntor (In) e este último maior que a corrente de projeto do circuito (Ip). A corrente Iz é calculada
sabendo que:
𝐼𝑧 = 𝐹𝐶𝑇 * 𝐹𝐶𝐴 * 𝐼𝑛
onde:
FCT = fator de correção de temperatura
FCA = fator de correção de agrupamento
In = capacidade máxima de corrente no condutor do circuito
Portanto, o critério foi atendido para os circuitos de iluminação.
Nº
CIRCUIT
O
TIPO
POTÊNCIA
(VA)
TENSÃO
(V)
Fp Ip (A) Iz (A) FCT FCA Ic (A) In (A)
CLASSE DO
DISJUNTOR
1 Iluminação 1000 127 1 7,87 13,12 1 0,75 17,5 10,0 B10
2 Iluminação 960 127 1 7,56 13,12 1 0,75 17,5 10,0 B10
3 Iluminação 960 127 1 7,56 13,12 1 0,75 17,5 10,0 B10
4 Iluminação 960 127 1 7,56 13,12 1 0,75 17,5 10,0 B10
5 Iluminação 960 127 1 7,56 13,12 1 0,75 17,5 10,0 B10
6 Iluminação 900 127 1 7,09 14,9 1 0,85 17,5 10,0 B10
7 Iluminação 900 127 1 7,09 14,9 1 0,85 17,5 10,0 B10
Tabela 5. Dimensionamento dos disjuntores para iluminação
7. DIMENSIONAMENTO DOS DISJUNTORES PARA TUGs E TUEs
Em seguida, dimensionou-se os disjuntores para as TUG’s e TUE’s. O modelo de disjuntor
usado foi o MCB da classe B para cargas resistivas e classe C para cargas indutivas. O FCT
corresponde a 1 pois os disjuntores vão trabalhar a uma temperatura de 30°C, e o FCAde 0,75 para 4
circuitos em um mesmo eletroduto e 0,79 para 3 circuitos em um mesmo eletroduto.
Para atender o critério da proteção contra sobrecarga foi necessário sobredimensionar a seção
dos cabos dos circuitos 9, 20 e 21 para 4mm², 6mm² e 6mm², respectivamente. Assim os cabos
suportarão a corrente no circuito caso o disjuntor instalado chegar ao ponto de disparar.
Nº
CIRCUITO
TIPO
POTÊNCIA
(VA)
TENSÃO
(V)
Fp Ip (A) Iz (A) FCT FCA Ic (A) In (A)
CLASSE DO
DISJUNTOR
8 TUG 900 127 1 7,09 18,0 1 0,75 24 13,0 B13
9
TUG +
TUE
2200 127 1 17,32 24,0 1 0,75 32 20,0 B20
10 TUG 1200 127 1 9,45 18,0 1 0,75 24 13,0 B13
11 TUG 1100 127 1 8,66 18,0 1 0,75 24 13,0 B13
12 TUG 1200 127 1 9,45 18,0 1 0,75 24 13,0 B13
13 TUE 2500 220 1 11,36 18,0 1 0,75 24 16,0 C16
14 TUE 2500 220 1 11,36 18,0 1 0,75 24 16,0 C16
15 TUE 2500 220 1 11,36 18,0 1 0,75 24 16,0 C16
16 TUE 2500 220 1 11,36 18,0 1 0,75 24 16,0 C16
17 TUE 2500 220 1 11,36 18,0 1 0,75 24 16,0 C16
18 TUE 2500 220 1 11,36 18,0 1 0,75 24 16,0 C16
19 TUE 2500 220 1 11,36 19,0 1 0,79 24 16,0 C16
20 TUE 5000 220 1 22,73 32,39 1 0,79 41 25,0 B25
21 TUE 5000 220 1 22,73 32,39 1 0,79 41 25,0 B25
Tabela 6. Dimensionamento dos disjuntores para TUG’s e TUE’s
8. DIMENSIONAMENTO DOS CABOS PARA OS MOTORES
Os motores instalados na planta são monofásicos ou trifásicos, sendo assim foram
dimensionados de forma a atender corretamente suas características e designação. Nos circuitos que
correspondem do 22 ao 29 foi instalado o modelo WEG22 monofásico e nos circuitos do 30 ao 35
instalado o modelo WEG22 trifásico, sendo as principais características de cada motor dispostas na
tabela abaixo.
Primeiramente será dimensionado os cabos dos circuitos para cada motor a partir dos critérios
da capacidade de condução, queda de tensão e mínimo de seção, onde o maior valor em mm²
calculado foi o instalado.
Para o critério da capacidade de condução, sabe-se que a corrente de projeto em circuito
monofásico é definida como
𝐼𝑐 = 𝑃𝑐𝑉𝑓 . 𝑐𝑜𝑠(φ) . η 
onde:
Pc = potência de carga (W)
Vf = tensão entre fase e neutro (V)
cos(φ) = fator de potência
η = rendimento
E para circuito trifásico como
𝐼𝑐 = 736 . 𝑃𝑐
3 . 𝑉𝑓 . 𝑐𝑜𝑠(φ) . η
Após determinar a corrente de projeto encontra-se a seção do cabo, que corresponde ao valor
calculado, na tabela 2 para o método de referência C (bandeja) disponível no referencial teórico da
disciplina.
Para o critério da queda de tensão, a seção do cabo de circuitos monofásicos é definida como
𝑆 = 𝑝 . 𝐿 . 𝐼 . 2 . 100𝑉𝑓 . Δ𝑉
onde:
p = constante em função da resistência do cobre
L = distância do condutor até o CCM (m)
I = corrente de projeto (A)
ΔV = valor da queda de tensão (V)
E para circuito trifásico como
𝑆 = 𝑝 . 𝐿 . 𝐼 . 3. 100𝑉𝑓 . Δ𝑉
Observa-se na tabela abaixo que os valores de seção de cabo encontradas para cada critério
não foram utilizados pois o critério de proteção contra sobrecargas deve ser atendido ( Ip < In < Iz ),
sendo necessário um sobredimensionamento dos cabos para não ocorrer danos ao mesmo quanto a
um possível disparo do disjuntor (dimensionado adiante).
CIRCUIT
O
TIPO
POTÊNC
IA
(CV)
TENSÃ
O
(V)
EFICIÊNC
IA
(%)
FATOR
DE
POTÊNCI
A
DISTÂNCI
A CCM
(m)
CORRENT
E
PROJETO
(A)
CRITÉRIO
DA
CAPACIDA
DE (mm²)
CRITÉRIO
QUEDA DE
TENSÃO
(mm²)
CRITÉRIO
DA SEÇÃO
MÍNIMA
(mm²)
DEFINI
DA
(mm²)
22 TUE 55 440 95 0,88 6,63 63,54 16 1 2,5 35
23 TUE 55 440 95 0,88 4,26 63,54 16 0,75 2,5 35
24 TUE 55 440 95 0,88 6,62 63,54 16 1 2,5 35
25 TUE 55 440 95 0,88 6,52 63,54 16 1 2,5 35
26 TUE 55 440 95 0,88 6,52 63,54 16 1 2,5 35
27 TUE 55 440 95 0,88 12,56 63,54 16 2,5 2,5 35
28 TUE 55 440 95 0,88 9,33 63,54 16 1,5 2,5 35
29 TUE 55 440 95 0,88 12,57 63,54 16 2,5 2,5 35
30 TUE 15 127 88,5 0,95 3,17 103,40 35 4 2,5 70
31 TUE 15 127 88,5 0,95 5,71 103,40 35 6 2,5 70
32 TUE 15 127 88,5 0,95 9,24 103,40 35 10 2,5 70
33 TUE 15 127 88,5 0,95 9,25 103,40 35 10 2,5 70
34 TUE 15 127 88,5 0,95 12,89 103,40 35 16 2,5 70
35 TUE 15 127 88,5 0,95 12,90 103,40 35 16 2,5 70
Tabela 7. Dimensionamento dos cabos para motores
9. DIMENSIONAMENTO DOS DISJUNTORES PARA MOTORES
Dimensionou-se um disjuntor do modelo MCCB (caixa moldada) para cada motor, onde
inicialmente deve-se ter informação das características elétricas do motor, conforme tabela abaixo. O
FCT corresponde a 1 pois os disjuntores vão trabalhar a uma temperatura de 30°C, e o FCA de 0,71
para 8 circuitos em uma mesma camada da bandeja e 0,72 para 6 circuitos em um mesmo eletroduto.
Para atender o critério da proteção contra sobrecarga foi necessário sobredimensionar a seção
dos cabos dos circuitos para cada motor em relação ao critério da capacidade de condução, onde os
circuitos trifásicos foram de 16mm² para 35mm² e os circuitos monofásicos de 35mm² para 70mm².
CIRCUITO
POTÊNCIA
(W)
TENSÃO
(V)
FCT FCA
CORRENTE DE
TRABALHO
Ip (A)
CORRENTE
MÁXIMA DO
CABO Ic (A)
CORRENTE DO
DISJUNTOR
In (A)
CORRENTE
DO CABO
Iz (A)
CLASSE
DISJUNTOR
22 - 29 40480 440 1 0,71 63,54 119 (C) 80 84,49 C80
30 - 35 11040 127 1 0,72 103,40 192 (C) 125 138,24 C125
Tabela 8. Dimensionamento dos disjuntores para motores
Em seguida foi verificado as características de partida do motor, avaliando se o cabo iria suportar
a corrente de curto-circuito durante o intervalo de tempo de disparo do disjuntor. Portanto, deve-se ter
conhecimento do múltiplo de corrente de curto (Mcc) e observar na curva de tempo de disparo do
disjuntor (Tdd x Mcc) quanto tempo o mesmo leva para disparar e na curva de ciclos (Icc x S) para
avaliar o tempo de ciclo do cabo. Concluiu-se que o cabo suporta a corrente de curto-circuito em um
tempo maior que o intervalo de disparo do disjuntor (Tc > Td).
A corrente do contator e relé foram calculados a partir de
𝐼𝑟 = 1, 15 * 𝐼𝑝
onde:
Ir = corrente do relé ou contator (A)
Ip = corrente do projeto (A)
CIRCUITO
POTÊNCIA
(W)
TENSÃO
(V)
CORRENTE DE
CURTO-CIRCUITO
Icc (A)
TEMPO
PARTIDA
Tp (s)
MÚLTIPLO
DE PARTIDA
Mp (Ic/Ip)
TEMPO DE
DISPARO
Tdd (s)
TEMPO DE
CICLOS DO
CABO
Tc (s)
CONDIÇÃO DO
CABO ATÉ O
DISPARO
CORRENTE
DO
CONTATOR E
RELÉ Ir (A)
22 - 29 40480 440 7000 6 9,5 0,02 0,266 Suporta 73,07
30 - 35 11040 127 7000 3 8,5 0,02 0,996 Suporta 118,91
Tabela 9. Avaliação do cabo para o disparo do disjuntor
Figura 1. Tempo de disparo para os disjuntores dos circuitos 22 ao 29
Figura 2. Número de ciclos dos cabos para os circuitos 22 ao 29
Figura 3. Tempo de disparo para os disjuntores dos circuitos 30 ao 35
Figura 2. Número de ciclos dos cabos para os circuitos 30 ao 35
10. DIMENSIONAMENTO DOS TRANSFORMADORES
Os transformadores podem ser dimensionados a partir da potência total demandada pela
instalação industrial. Sendo assim, foram determinados separadamente a demanda do CCM1 (motores
monofásicos), do CCM2 (motores trifásicos), do QDL (pontos de iluminação, TUG’s e TUE’s) e somados
para a demanda total da planta. Os fatores de utilização e simultaneidade foram fornecidos pelo
referencial teórico da disciplina e estão relacionados à demanda máxima do grupo de aparelhos com o
total instalado ou com a demanda individual em um determinado período de tempo.
Para o cálculo da demanda dos motores, sabe-se que
𝑃
𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟
 = 𝑃𝑐𝑣 . 𝐹𝑢
onde:
= potência no eixo do motor𝑃
𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟
Pcv = potência instalada do motor
Fu = fator de utilização
𝐷𝑚1 = 𝑃𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟𝐹𝑝. η
onde:
Dm1 = demanda do motor
Fp = fator de potência
η = rendimento
Por fim, a demanda do CCM será
𝐷𝑐𝑐𝑚1 = 𝑄 . 𝐷𝑚1 . 𝐹𝑠
onde:
Q = quantidade de motores
Fs = fator de simultaneidade
Somando-se todas as demandas, o transformador deve gerenciar uma demanda de: CCM1 +
CCM2 + QDL (kVA)
Para o cálculo da seção do cabo até o quadro geral de força, utilizou-se dos critérios da
capacidade de condução e da queda de tensão, onde os resultados obtidos estão na tabela abaixo. O
método de referência utilizado foi o A2.
CIRCUITOS
QUANTIDA
DE
MOTORESPOTÊNCIA
MOTOR
(cv)
FATOR DE
UTILIZAÇÃO
Fu
FATOR
DE
SIMULT
Fs
DEMANDA
(KVA)
DISTÂNCIA
DO QGF
(m)
SEÇÃO DO CABO ATÉ QGF (mm²)
CAPACIDADE
DE CONDUÇÃO
(A2)
QUEDA DE
TENSÃO
DEFINIDA
CCM1 6 15 0,83 0,75 49 11 300 50 300
CCM2 8 55 0,87 0,70 236 25,8 240 25 240
QDL - - 0,85 - 34,6 8,25 150 25 150
TRANSFOR
MADOR
319,6 1 400 ou 2x120 1 2x120
Tabela 10. Dimensionamento dos transformadores
WC1
WC2 HALL
ÁREA DE PRODUÇÃO
COZINHA
REFEITÓRIO
ESCRITÓRIO
100 VA
100 VA
100VA 100VA
A 1
100 VA
100 VA
100VA 100VA
100 VA
100 VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100 VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
100VA
60 VA
60 VA
60 VA
60 VA
A
A
B B
B
C
D
E
F
1
1
1 1
1
1
1
1
1
2 2 2 2 2 2 2 2 2
2
5
7
G G G
H H H
G G G
H H H
G G G
H H H
G
I I I
J J J
I I
J J J
I I I
J J
I
J
I
J
KK
LLL
KK
LL
KK
L
KK
L LL
K
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
A
B
C
D
E
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ESCRITÓRIO
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ESCRITÓRIO
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OBSERVAÇÕES:
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OBSERVAÇÕES:
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