INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DIMENSIONAMENTOS. 16/08/2009 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA Colbert São Paulo

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1 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DIMENSIONAMENTOS 16/08/2009 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA Colbert São Paulo

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3 Conteúdo Introdução... 7 Etapas do Projeto Elétrico... 8 Normas Relacionadas... 9 Previsão de Cargas Generalidades Iluminação Pontos de Tomadas Divisão das Cargas em Circuitos Posicionamento da Caixa de Disjuntores Representação Multifilar e Unifilar Tabelas de Símbolos Dimensionamento dos Condutores Os Condutores Seção dos condutores Máxima capacidade de condução de corrente Temperatura ambiente Agrupamento de circuitos Exemplos Máxima queda de tensão Exemplos Dimensionamento dos Eletrodutos Aterramentos Esquemas de Aterramentos Esquema IT: Esquema TT Esquema TN Dispositivos de Proteção e Segurança Disjuntores Termomagnéticos - DTM... 50

4 Dispositivo Diferencial Residual Interruptor diferencial Residual IDR Disjuntor Diferencial Residual - DDR Dimensionamento Exemplo Proteção Contra Sobretensões Transitórias Proteção Contra Quedas e Faltas de Tensão Exemplos Proteção Contra Descargas Atmosféricas Características das Cargas Especificação da Carga Demanda Demanda Máxima Fator de Demanda Fator de Utilização Dimensionando o Alimentador Exemplo Dimensionamento dos Quadros Elaborando um Projeto Elétrico Informações preliminares Quantificação do sistema Previsão de iluminação Previsão de tomadas Previsão de cargas especiais Marcação dos Pontos de Luz Marcação dos Pontos de Tomadas Marcação do Quadro de Disjuntores Divisão das Cargas em Circuitos Representação dos Eletrodutos Secos Indicação dos Circuitos Unifilares Dimensionamentos Dimensionamento dos condutores Dimensionamento das tubulações Dimensionamento dos Dispositivos de Proteção

5 Dimensionamento dos Quadros Bibliografia

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7 Introdução Em uma instalação elétrica de baixa tensão, a partir da origem, desenvolvem-se os circuitos elétricos que podem ser identificados como circuitos de distribuição e circuitos terminais. Os circuitos de distribuição alimentam um ou mais quadros de distribuição e os circuitos terminais alimentam diretamente os equipamentos e/ou tomadas de corrente. A origem a que nos referimos acima pode corresponder aos terminais de saída do dispositivo geral de comando e proteção situado na caixa de entrada, após o medidor, ou os terminais de saída do transformador, quando a instalação é alimentada por um transformador exclusivo ou por uma subestação. Os circuitos de distribuição têm como origem o Quadro de Distribuição. Este quadro compõe um conjunto que compreende um ou mais dispositivos de proteção e manobra, destinado à distribuição de energia elétrica aos circuitos terminais e/ou a outros quadros de distribuição. Em um quadro de distribuição terminal os circuitos alimentam exclusivamente circuitos terminais. Mais tarde aprenderemos a dimensionar os quadros, sejam eles de distribuição ou terminal. Os circuitos terminais podem ser: 7 1. De iluminação alimentam exclusivamente aparelhos de iluminação; 2. De tomadas alimentam tomadas de uso geral e específico; 3. De motores alimentam equipamentos de utilização a motor.

8 Etapas do Projeto Elétrico Fornecemos abaixo uma sequência que não necessariamente deve ser seguida linearmente. Um projeto possui muitas idas e vindas até que se encontre o ponto adequado. Por exemplo, a seção de um condutor poderá ser alterada conforme o tipo de cálculo desenvolvido. Mesmo a divisão de circuitos poderá ser alterada para manter a seção dos condutores para iluminação em 1,5 mm² e tomadas em 2,5 mm² que é mais conveniente. 1. Informações Preliminares 2. Quantificação do Sistema a. Previsão de Cargas i. Cargas de Iluminação ii. Cargas de tomadas 1. Uso Geral (TUG) 2. Uso Específico (TUE) 3. Localização dos pontos de luz e tomadas 4. Localização dos quadros terminais 5. Localização dos quadros gerais e medidores 6. Divisão das cargas em circuitos terminais 7. Representação unifilar dos circuitos terminais 8. Dimensionamento dos condutores a. Pela máxima capacidade de condução de corrente b. Pela máxima queda de tensão 9. Dimensionamento dos dispositivos de proteção 10. Determinação do padrão de atendimento a. Cálculo da Demanda b. Dimensionamento do alimentador i. Pela máxima capacidade de condução de corrente ii. Pela máxima queda de tensão iii. Dimensionamento do dispositivo de proteção c. Medidor 11. Dimensionamento dos quadros a. Diagramas unifilares 12. Elaboração de detalhes construtivos 13. Elaboração das especificações técnicas 14. Memorial descritivo e de cálculo 15. Análise e aprovação pela concessionária 8

9 Normas Relacionadas Toda execução em eletricidade deve seguir a Portaria 598 TEM, de 07/12/2004, que modifica as normas relativas à segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade. Altera a Norma Regulamentadora 10, aprovada pela portaria 3214 de 8/6/1978. A norma básica em instalações elétricas é a NBR 5410 Instalações Elétricas em Baixa Tensão, versão atualizada em 2004, com validade a partir de Relação de normas que atuam em conjunto com a NBR NBR 5111 Fios de cobre nu de seção circular para fins elétricos - Especificação NBR 5368 Fios de cobre mole estanhados para fins elétricos - Especificação NBR 5176 Segurança de aparelhos eletrônicos e aparelhos associados para uso domésticos ou geral ligados a um sistema elétrico - Procedimento NBR 5413 Iluminância de interiores - Especificação NBR 5419 Proteção contra descargas atmosféricas - Procedimento NBR 5473 Instalação elétrica predial - Terminologia NBR 5444 Símbolos gráficos para instalações elétricas prediais NBR 5361 Disjuntor de baixa tensão NBR 5461 Iluminação NBR 5597 Eletroduto rígido de aço carbono com revestimento protetor, com rosca ANSI - Especificação NBR 5598 Eletroduto rígido de aço-carbono com revestimento protetor, com rosca NBR 5624 Eletroduto rígido de aço-carbono, com costura, com revestimento protetor e rosca NBR Especificação NBR 6147 Plugues e tomadas para uso doméstico e análogo Especificação NBR 6150 Eletrodutos de PVC rígido - Especificação NBR 6252 Condutores de alumínio para cabos isolados - Padronização NBR 6527 Interruptores para instalação elétrica fixa doméstica e análoga Especificação NBR 6808 Conjuntos de manobra e controle de baixa tensão - Especificação NBR 6812 Fios e cabos elétricos - Queima vertical (fogueira) - método de ensaio NBR 6880 Condutores de cobre para cabos isolados - Padronização NBR 7094 Motores de indução - Especificação NBR 9122 Dispositivos fusíveis de baixa tensão para uso doméstico - Especificação NBR 9513 Emendas para cabos de potência isolados para tensões até 750 V NBR Plugues e tomadas para uso doméstico e análogo até 20 A/250 V em corrente alternada Padronização IEC 614 Specification for conduits for electrical Installations NBR NM Disjuntores para proteção de sobrecorrentes para instalações domésticas e similares (IEC 60898:1995, MOD) IEC Residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent protection for household and similar uses (RCCB's) Part 2-1: Applicability of the general rules to RCCB's functionally independent of line voltage.

10 Previsão de Cargas Generalidades A determinação da potência de alimentação é essencial para a concepção econômica e segura de uma instalação nos limites adequados de temperatura e de queda de tensão. A previsão de carga é realizada sob os seguintes aspectos: 1. Iluminação; 2. Tomadas: a. De uso geral TUG; b. De uso específico TUE. Quanto à carga: a) Considerar para o equipamento de utilização sua potência nominal absorvida, dada pelo fabricante ou calculada a partir da tensão nominal, da corrente nominal e do fator de potência; b) Nos casos em que for dada a potência nominal fornecida pelo equipamento (potência de saída), e não absorvida, devem ser considerados o rendimento e o fator de potência. A previsão de carga de uma instalação deve ser feita obedecendo às prescrições citadas a seguir de acordo com a NBR 5410/2004. Iluminação A previsão das cargas de iluminação deve ser determinada como resultado da aplicação da NBR 5413 Iluminância de Interiores, mas como alternativa podemos considerar: 1. 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: a. Em cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m², deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA; b. Em cômodo ou dependências com área superior a 6 m², deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA para os primeiros 6 m², acrescida de 60 VA para cada aumento de 4 m² inteiros. NOTAS: 1. Nas acomodações de hotéis, motéis e similares podese substituir o ponto de luz fixo no teto por tomada de corrente, com potência mínima de 100 VA, comandada por interruptor de parede; 2. Admite-se que o ponto de luz fixo no teto seja substituído por ponto na parede sob escada, depósitos, despensas, lavabos e varandas, desde que de pequenas dimensões e onde a colocação do ponto no teto seja de difícil execução ou não conveniente; 3. Sobre interruptores para uso doméstico e análogo, ver ABNT NBR 6527; 10

11 4. Os valores apurados correspondem à potência destinada a iluminação para efeito de dimensionamento dos circuitos, e não necessariamente à potência nominal das lâmpadas. Um cálculo mais apurado sobre a iluminação de um ambiente pode ser realizado fazendo uso da NBR 5413 e em seguida determinando-se a potência elétrica para o dimensionamento dos condutores que alimentarão estas cargas. Por exemplo, esta norma considera para residência, os seguintes valores de iluminâncias, em lux: 1. Sala de estar: a. Geral ; b. Local (leitura, escrita, bordado, etc.) ; 2. Cozinhas a. Geral ; b. Local (fogão, pia, mesa) ; 3. Quartos de dormir a. Geral ; b. Local (espelho, penteadeira, cama) ; 4. Hall, escadas, despensas, garagens: a. Geral ; b. Local ; 5. Banheiros a. Geral ; b. Local (espelhos) ; A escolha de um dos três valores indicados é determinada por três fatores indicados na tabela abaixo, seguindo os procedimentos indicados: Característica da tarefa e do Peso observador Idade Inferior a 40 anos 40 a 55 anos Superior a 55 anos Velocidade e precisão Sem importância Importante Crítica Refletância do fundo da tarefa Superior a 70% 30% a 70% Inferior a 30% 1. Analisar cada característica para determinar o seu peso (-1, 0, +1); 2. Somar os três valores encontrados, algebricamente, considerando o sinal; 3. Usar a iluminância inferior do grupo, quando o valor total for igual a -2 ou -3; a iluminância superior, quando a soma for +2 ou +3; e a iluminância média, nos outros casos. A maioria das tarefas visuais apresenta pelo menos média precisão. Das três iluminâncias, considerar o valor do meio, devendo este ser utilizado em todos os casos; O valor mais alto, das três iluminâncias, deve ser utilizado quando: 11 a) A tarefa se apresenta com refletâncias e contrastes bastante baixos; b) Erros são de difícil correção; c) O trabalho visual é crítico; d) Alta produtividade ou precisão são de grande importância; e) A capacidade visual do observador está abaixo da média.

12 Como exemplo de precisão, pode-se mencionar a leitura simples de um jornal versus a leitura de uma receita médica, sendo a primeira sem importância e a segunda crítica. O valor mais baixo das três iluminâncias pode ser usado quando: a) Refletâncias ou contrastes são relativamente altos; b) A velocidade e/ou precisão não são importantes; c) A tarefa é executada ocasionalmente Para usarmos conscientemente a norma citada, precisamos entender alguns conceitos úteis como iluminância, fluxo luminoso, intensidade luminosa, refletância, etc. e como estas afetam a iluminação de um ambiente. Este conhecimento é adquirido no capítulo Luminotécnica. Pontos de Tomadas 1. Número de pontos de tomadas de uso geral. O número de pontos de tomada deve ser determinado em função da destinação do local e dos equipamentos elétricos que podem ser utilizados, observando-se no mínimo os seguintes critérios: a) Em banheiros, deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada, próximo ao lavatório, atendidas as restrições de que não deve ser instalado nos volumes 0, 1 e 2; b) Em cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, cozinha-área de serviço lavanderias e locais análogos, deve ser previsto no mínimo um ponto de tomada para cada 3,5 m, ou fração de perímetro, sendo que acima da bancada da pia devem ser previstas no mínimo duas tomadas de corrente, no mesmo ponto ou em pontos distintos; c) Em varandas, deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada; Admite-se que o ponto de tomada não seja instalado na própria varanda, mas próximo ao seu acesso, quando a varanda, por razões construtivas, não comporta o ponto de tomada, quando sua área for inferior a 2 m² ou ainda, quando sua profundidade for inferior a 0,80 m. d) Em salas e dormitórios devem ser previstos pelo menos um ponto de tomada para cada 5 m, ou fração de perímetro, devendo esses pontos ser espaçados tão uniformemente quanto possível; Particularmente no caso de sala de estar, deve-se atentar para a possibilidade de que um ponto de tomada venha a ser usado para alimentação de mais de um equipamento, sendo recomendável equipá-lo, portanto, com a quantidade de tomadas julgada adequada. e) Em cada um dos demais cômodos e dependências de habitação devem ser previstos pelo menos: 1. Um ponto de tomada, se a área do cômodo ou dependência for igual ou inferior a 2,25 m². Admite-se que esse ponto seja posicionado externamente ao cômodo ou dependência, a até 0,80 m no máximo de sua porta de acesso; 12

13 2. Um ponto de tomada, se a área do cômodo ou dependência for superior a 2,25 m² e igual ou inferior a 6 m²; 3. Um ponto de tomada para cada 5 m, ou fração de perímetro, se a área do cômodo ou dependência for superior a 6 m², devendo esses pontos ser espaçados tão uniformemente quanto possível. A potência atribuível a cada um dos pontos de tomada é função dos equipamentos que ele poderá vir a alimentar e não deve ser inferior aos seguintes valores mínimos: 1. Em banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos, no mínimo 600 VA por ponto de tomada, até três pontos, e 100 VA por ponto para os excedentes, considerando-se cada um desses ambientes separadamente. Quando o total de tomadas no conjunto desses ambientes for superior a seis pontos, admite-se que o critério de atribuição de potências seja de no mínimo 600 VA por ponto de tomada, até dois pontos, e 100 VA por ponto para os excedentes, sempre considerando cada um dos ambientes separadamente; 2. Nos demais cômodos ou dependências, no mínimo 100 VA por ponto de tomada. A conexão do aquecedor elétrico de água ao ponto de utilização deve ser direta, sem uso de tomada de corrente. 2. Número de pontos de tomada de uso específico e potência atribuível a. O número de tomadas de uso específico só dependera do número de equipamentos previstos. Serão assim considerados quando sua corrente nominal for superior a 10 A; b. A potência a ser considerada é a potência nominal absorvida pelo equipamento ligado no ponto de tomada. Divisão das Cargas em Circuitos 13 Segundo a NBR 5410 a instalação elétrica deve ser dividida em tantos circuitos quantos necessários, devendo cada circuito ser concebido de forma a poder se secionado sem risco de realimentação inadvertida. Esta divisão tem como objetivo alcançar as seguintes exigências: 1. Segurança evitando que a falha em um circuito prive de alimentação toda uma área; 2. Conservação da energia possibilitando que cargas de iluminação e/ou climatização sejam acionadas na justa medida das necessidades; 3. Funcionais viabilizando a criação de diferentes ambientes, como os necessários em auditórios, salas de reuniões, espaços de demonstração, recintos de lazer, etc.; 4. De Produção minimizando as paralisações resultantes de uma ocorrência; 5. De manutenção facilitando ou possibilitando ações de inspeção e de reparo. Considera-se também que a divisão em circuitos tenha em consideração as necessidades futuras. Isto significa que para as ampliações previsíveis devem refletir não só na potência de alimentação, mas também na taxa de ocupação dos condutos e dos quadros de distribuição. Os pontos de iluminação e tomadas devem pertencer a circuitos distintos e qualquer carga que solicite mais de 10 A deve ser dimensionada em circuito único. Uma prática interessante na divisão dos circuitos é fazê-lo de acordo com as áreas da residência quando esta apresentar muitas cargas: área social, área íntima e área de serviço. Em geral, uma residência deverá apresentar pelo menos dois circuitos: um de tomada de uso geral (TUG) e um circuito de iluminação. Havendo cargas exclusivas, então o número mínimo será de três circuitos básicos.

14 Considerando o tipo de carga e as áreas: 1. Circuito de iluminação: a. Iluminação da área íntima; b. Iluminação da área social; c. Iluminação da área de serviço. 2. Circuito de TUG a. Circuito que alimenta a cozinha; b. Circuito que alimenta a área de serviço; c. Circuito da área íntima; d. Circuito da área social; 3. Circuito de TUE a. Circuito do chuveiro elétrico; b. Circuito do ar condicionado; c. Circuito da máquina de lavar roupas; d. Circuito do microondas. 14

15 Posicionamento da Caixa de Disjuntores Centro de cargas Após determinar as cargas mínimas e concluir a respeito do acréscimo das cargas, distribuímos estas na planta utilizando os símbolos adequados. Em seguida, realizamos o cálculo para determinar o posicionamento do quadro terminal. Este cálculo é realizado indicando inicialmente na planta um ponto de referência. A partir deste ponto de referência, identificamos as cargas e suas distâncias a ele, multiplicando a potência da carga instalada em determinada posição pela distância x (horizontal) e y (vertical). Depois somamos todas as multiplicações em x e todas as multiplicações em y e dividimos pela soma total das cargas. x = y = n i=0 S i n i=0 S i. X i n i=0 S i n i=0 S i. Y i Os valores de x e y encontrados apenas sinalizam a melhor posição para o quadro terminal e não sua posição absoluta (isto porque, muitas vezes, ele cairá fora de uma das paredes). Uma vez determinado os valores x e y verifica-se qual o melhor local para ser colocado o quadro, o mais perto possível dos valores calculados. Uma vez realizado este procedimento, possuímos todos os elementos representados em planta. Observando a distribuição dos pontos estuda-se a opção para dividir as cargas em circuitos. Com as cargas divididas em circuitos, dimensionam-se os condutores que alimentam cada um deles. Falta completar. 15

16 Representação Multifilar e Unifilar Esta etapa do projeto elétrico tem como objetivo a distribuição das cargas assim como a localização em planta dos pontos elétricos. A representação unifilar em planta exige o conhecimento da representação multifilar. Esta representação significa como as cargas devem ser ligadas no circuito e é o ponto de início para a representação unifilar. Multifilar: representa o sistema elétrico em seus detalhes. Denomina-se condutor de retorno aquele que interliga dois componentes do circuito como, por exemplo, um interruptor e uma lâmpada. Exceção ocorre entre a ligação de dois disjuntores. Unifilar: representa um sistema elétrico simplificado. O circuito anterior é representado por: Representação de um circuito unifilar utilizando interruptores paralelos. 16

17 Melhorar as imagens e a apresentação. 17

18 Tabelas de Símbolos 18

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24 EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO DOS SÍMBOLOS GRÁFICOS 24

25 Dimensionamento dos Condutores Os condutores elétricos por possuírem resistência, ao circular corrente elétrica por eles, sofrem aquecimento devido ao efeito Joule. No caso dos condutores que possuem isolação a temperatura assumida pela superfície do condutor em contato com a isolação é decisiva para a vida útil do condutor. Os materiais isolantes possuem limitações de temperatura. Quando a temperatura ultrapassa seus limites eles sofrem danos o que diminui a vida útil do condutor. Por outro lado, devido a impedância apresentada pelo condutor, principalmente em forma de resistência, existirá uma queda de tensão. Quedas de tensões não podem ser eliminadas, mas podem ser minimizadas. Quedas de tensões implicam em funcionamento inadequado do equipamento elétrico. Quanto maior for a queda de tensão menor será a potência de trabalho. Esta diminuição da potência implicará no aumento do tempo de funcionamento para certos equipamentos, para outros implicará em fornecer menos trabalho como, por exemplo, a lâmpada elétrica que diminuirá o brilho. No caso do chuveiro elétrico, haverá uma necessidade em se diminuir o fluxo da água para obter o aquecimento necessário. Os Condutores Ao lado temos dois tipos de condutores: 1 Fio sólido de cobre eletrolítico; 2 Cabo. Os condutores utilizados nos circuitos elétricos em edificações possuem isolação da parte metálica (3). Em função desta isolação, as normas de fios e cabos caracterizam para eles três temperaturas: 1. Temperatura máxima para serviço contínuo; 2. Temperatura de sobrecarga; 3. Temperatura de curto-circuito. O conhecimento destes valores é fundamental no dimensionamento dos circuitos. 25 A temperatura máxima de serviço contínuo é a maior temperatura que pode ser mantida em condições de funcionamento contínuo. É a alcançada pela superfície do condutor quando a corrente que circula é igual à capacidade de condução de corrente do fio ou cabo. Esta temperatura é indicada por θ Z. A capacidade de condução de corrente do condutor para determinada condição de instalação e temperatura ambiente é indicada por I Z. Estes valores são tabelados e fornecidos pela NBR5410 como veremos mais adiante.

26 A temperatura de sobrecarga é a maior temperatura que pode ser mantida na superfície do condutor por um tempo fixado em 100 horas, durante doze meses consecutivos, com um máximo de 500 horas ao longo da vida do condutor (geralmente estimada em 20 anos). Esta temperatura será alcançada quando pelo condutor circular uma corrente aproximadamente igual a 1,45I Z. Esta temperatura é identificada por θ sc. A temperatura de curto-circuito é a maior temperatura que pode ser mantida por um tempo máximo de 5 segundos, sendo designada por θ k. A isolação dos condutores pode ser de PVC (cloreto de polivinila), EPR (barracha etilenopropileno) e XLPE (polietileno reticulado). Os condutores mais utilizados em edificações são os que possuem isolação de PVC. Eles são facilmente coloridos em cores vivas, mas possuem limitação de emprego para tensões de até 15 kv. Estes condutores devem atender ABNT NBR 7288 ou à ABNT NBR 8661 As temperaturas características das isolações são: ISOLAÇÃO TEMPERATURA MÁXIMA DE SERVIÇO CONTÍNUO ( o C) TEMPERATURA DE SOBRECARGA ( o C) TEMPERATURA DE CURTO-CIRCUITO ( o C) PVC EPR XLPE Manual de Instalações Elétricas Pirelli. Seção dos condutores A seção dos condutores de fase, em circuitos de corrente alternada não deve ser inferior aos seguintes valores: 1. Circuitos de iluminação 1,5 mm², cobre; 2. Circuitos de força 2,5 mm², cobre 3. Circuitos de sinalização e de controle 0,5 mm², cobre. Além desta informação a NBR 5410 considera que a seção dos condutores deve ser determinada de forma a que sejam atendidos, no mínimo, todos os seguintes critérios: 1. A capacidade de condução de corrente dos condutores deve ser igual ou superior à corrente de projeto do circuito, incluindo as componentes harmônicas, afetada dos fatores de correção aplicáveis; 2. A proteção contra sobrecargas; 3. A proteção contra curtos-circuitos; 4. A proteção contra choques elétricos por seccionamento automático da alimentação em esquemas TN e IT, quando pertinente; 5. Os limites de queda de tensão; 6. As seções mínimas indicadas 26

27 Máxima capacidade de condução de corrente A capacidade de condução de corrente, devido aos problemas já citados, depende da maneira de instalar, da temperatura ambiente bem como da quantidade de condutores no local. Para adequar estes conhecimentos, a NBR 5410 fornece os dados dos condutores em tabelas. O primeiro passo no dimensionamento é a seleção da linha elétrica. Os tipos de linhas elétricas são fornecidos pela tabela 33. Abaixo temos esta tabela: 27

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32 Por exemplo, o método de instalação número 7 faz a descrição do tipo de linha como sendo para Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em alvenaria fazendo referência ao método B1, que será utilizado na determinação da capacidade de condução de corrente. Com a informação obtida sobre o método, verifica-se uma das tabelas de capacidade de condução de corrente. As tabelas de capacidade de condução de correntes estão numeradas de 36 a

33 Estas tabelas trazem indicados os tipos de condutores, a isolação, a temperatura no condutor com a máxima capacidade de condução de corrente, a temperatura de referência do ambiente, para o ar e para o solo, e a quantidade de condutores carregados para um circuito. Abaixo temos a Tabela 36, indicando os valores das correntes para condutores de cobre. Considerando o método de instalação 7, que faz referência à coluna B1, a capacidade de condução de corrente do condutor de seção nominal 1,5 mm², para um circuito instalado, teremos: no caso de dois condutores carregados I Z = 17,5 A, e para três condutores carregados I Z = 15,5 A. Temperatura ambiente 33 O valor da temperatura ambiente a utilizar é o da temperatura do meio circundante quando o condutor considerado não estiver carregado. Como os valores de capacidade de condução de corrente fornecidos pelas tabelas 36 a 39 são referidos a uma temperatura ambiente de 30 o C para todas as maneiras de instalar, exceto as linhas enterradas, cuja capacidade são referidas a uma temperatura (no solo) de 20 o C, os

34 condutores a serem instalados, em ambientes cuja temperatura difira destes valores, suas capacidades de condução de corrente devem ser determinadas com a aplicação dos fatores de correção dados na tabela 40. Considerando que nosso circuito anterior tenha sido projetado para um local com temperatura ambiente igual a 40 o C, o condutor de seção 1,5 mm² terá uma nova capacidade de condução de corrente: Agrupamento de circuitos I Z = 0,87x17,5 = 15,23 A, para dois condutores carregados; I Z = 0,87x15,5 = 13,49 A, para três condutores carregados. De acordo com a NBR 5410, os valores de capacidade de condução de corrente fornecidos pelas Tabelas 36 a 39 são válidos para circuito único com um número de condutores carregados que se encontra indicado em cada uma de suas colunas (2 condutores ou 3 condutores carregados) para cada tipo de instalação. Para as linhas elétricas contendo um total de condutores superior às quantidades indicadas, a capacidade de condução de corrente dos condutores deverá ser determinada usando-se os fatores de correção fornecidos pelas Tabelas 42 a

35 Abaixo reproduzimos a Tabela 42. Tomando como exemplo o condutor de seção 1,5 mm², caso ele esteja no interior de um eletroduto com três circuitos, em local de temperatura ambiente igual a 30 o C, sua nova capacidade passará a ser: I Z = 0,70x17,5 = 12,25 A, para dois condutores carregados; I Z = 0,70x15,5 = 10,85 A, para três condutores carregados. Alerta a norma que os fatores de agrupamento das tabelas 42 a 45 são aplicáveis a condutores com a mesma temperatura máxima para serviço contínuo. Para grupos contendo condutores com diferentes temperaturas máximas para serviço contínuo, a determinação da capacidade de condução de corrente dos condutores, para todos os circuitos do grupo, deve ser baseada não na temperatura máxima para serviço contínuo do condutor considerado, mas na menor temperatura máxima admissível em serviço contínuo encontrada entre os condutores do grupo, acompanhada da aplicação do fator de agrupamento incorrido. Também considera que, os condutores para os quais se prevê uma corrente de projeto não superior a 30% de sua capacidade de condução de corrente, já determinada observando-se o fator de agrupamento incorrido, podem ser desconsiderados para efeito de cálculo do fator de correção aplicável ao restante do grupo. 35 É preciso estar atento que os fatores de agrupamentos foram calculados admitindo-se todos os condutores vivos permanentemente carregados com 100% de sua carga. Caso o carregamento seja inferior a 100%, os fatores de correção podem ser aumentados.

36 Os fatores de agrupamentos indicados nas tabelas 42 a 45 são válidos para grupos de condutores semelhantes, igualmente carregados. São considerados condutores semelhantes aqueles cuja capacidade de condução de corrente baseia-se na mesma temperatura para serviço contínuo e cujas seções nominais estão contidas no intervalo de três seções normalizadas sucessivas. Quando os condutores de um grupo não preencherem essa condição, os fatores de agrupamento aplicáveis devem ser obtidos recorrendo-se a qualquer das duas alternativas seguintes: 1. Cálculo caso a caso, utilizando, por exemplo, a ABNT NBR 11301; 2. Caso não seja viável um cálculo mais específico, adoção do fator F da expressão: 1 F = n, Exemplos sendo n o número de circuitos ou de cabos multipolares. 1. Considere a seguinte situação indicada abaixo que representa um trecho da instalação elétrica residencial, cuja temperatura ambiente a ser considerada é de 40 o C: Circuitos de tomadas: Circuito 1: 1800 VA, 127 V Circuito 2: 1500 VA, 127 V Circuito 3: 2200 VA, 220 V. Resolução Cálculo das correntes de projeto: I 1 = I 2 = = 15,74 A = 11,81 A I 3 = = 10,00 A 36 Em princípio, de acordo com o que estabelece a norma, as cargas de todos os circuitos devem utilizar condutores de 2,5 mm², por se tratar de circuitos de força. Porém, como os

37 circuitos estão agrupados e a temperatura ambiente é diferente de 30 o C, precisamos verificar se o condutor com esta seção suporta as corrente indicadas acima nas condições de agrupamento. A tabela 36 nos fornece a capacidade máxima do condutor 2,5 mm² como sendo I Z = 24 A, para circuito único em eletroduto embutido em alvenaria, com dois condutores carregados e em uma temperatura ambiente de 30 o C; A tabela 40 fornece o fator de correção de temperatura, para t = 40 o C, f = 0,87; A tabela 42 fornece o fator de correção de agrupamento para três circuitos agrupados como f = 0,70. A nova corrente suportada pelo condutor de 2,5 mm² será: I Z = 24x0,87x0,70 = 14,62 A Com este resultado, comparando as correntes de projeto calculadas, concluímos que o circuito 1 não poderá utilizar o condutor de 2,5 mm². Os circuitos 2 e 3 podem utilizar. Para o circuito 1 devemos usar um condutor de seção maior. Fazendo uso do condutor de seção 4 mm², sua capacidade de condução de corrente é I Z = 32 A, em ambiente de temperatura 30 o C e circuito único. Nas novas condições: I Z = 32x0,87x0,70 = 19,49 A. Este condutor satisfaz às condições, pois 19,49 A < 15,74 A. Resultado dos cálculos: Circuito 1: condutor de 4 mm²; Circuito 2: condutor de 2,5 mm²; Circuito 3: condutor de 2,5 mm². 2. Em local de temperatura ambiente igual a 30 o C, circuito em eletroduto embutido em alvenaria (7). 37 Circuito 1: iluminação, 500 VA, 127 V; Circuito 2: iluminação, 600 VA, 127 V; Circuito 3: TUG, 2000 VA, 127 V. Cálculo das correntes de projeto: I Z1 = 400 = 3,15 A; 127 I Z2 = 600 = 4,72 A; 127 I Z3 = = 17,32 A.

38 De acordo com a tabela de máxima capacidade de condução de corrente os condutores a serem utilizados são: Para o circuito 1: 1,5 mm², em função do agrupamento I Z = 17,5x0,70 = 12,25 A; Para o circuito 2: 1,5 mm², em função do agrupamento I Z = 17,5x0,70 = 12,25 A; Para o circuito 3: 2,5 mm², em função do agrupamento I Z = 24x0,70 = 16,8 A. Em princípio parece que precisamos alterar o condutor do circuito 3 para uma seção maior. Porém, o valor de corrente solicitado pelos outros circuitos é pequeno e precisamos verificar se caem nas condições dos 30%. Vamos rever o circuito 1. Verificamos que 30% da corrente a ser suportada pelo condutor de 1,5 mm², nas condições de instalação, vale 0,30x12,25 = 3,68 A. Como a corrente solicitada pelo circuito 1 é menor que este valor, devemos descartar este circuito do agrupamento. Nosso agrupamento passa a ser com apenas 2 circuitos. ATENÇÃO: Neste exemplo, inicialmente o circuito 3 deveria ser dimensionado com um condutor de seção 4 mm², entretanto, como o circuito 1 apresentava uma capacidade de condução de corrente que era menor que 30% da capacidade do condutor, ele não foi considerado agrupado com os outros dois circuitos contribuindo para que o circuito 3 ficasse com um condutor de seção nominal 2,5 mm², mesmo estando projetado com uma carga elevada. Para o circuito 2: 1,5 mm², em função do agrupamento I Z = 17,5x0,80 = 14 A, satisfaz; 30% da capacidade deste condutor é 0,3x14 = 4,2 A. A corrente solicitada pelo circuito é superior. Mantemos o condutor e não o descartamos do agrupamento. Para o circuito 3: 2,5 mm², em função do agrupamento I Z = 24x0,8 = 19,2 A, satisfaz. Finalizando: Circuito 1: condutor de seção 1,5 mm²; Circuito 2: condutor de seção 1,5 mm²; Circuito 3: condutor de seção 2,5 mm². Máxima queda de tensão A passagem de corrente elétricas por condutores provoca queda de tensão. Esta queda de tensão deve estar dentro de limites pré-fixados para que os equipamentos possam funcionar de maneira adequada. A NBR 5410 considera que em qualquer ponto de utilização da instalação elétrica, a queda de tensão verificada não deve exceder aos seguintes valores, dados em relação ao valor da tensão nominal da instalação: 38

39 a. 7%, calculados a partir dos terminais secundários do transformador MT/BT, no caso de transformador de propriedade da(s) unidade(s) consumidora(s); b. 7%, calculados a partir dos terminais secundários do transformador MT/BT da empresa distribuidora de eletricidade, quando o ponto de entrega for aí localizado; c. 5%, calculados a partir do ponto de entrega, nos demais casos de ponto de entrega com fornecimento em tensão secundária de distribuição; d. 7%, calculados a partir dos terminais de saída do gerador, no caso de grupo gerador próprio. Estes limites de queda de tensão são válidos quando a tensão nominal dos equipamentos de utilização previstos for coincidente com a tensão nominal da instalação. Em nenhum dos casos indicados acima a queda de tensão nos circuitos terminais pode ser superior a 4%. É considerado Ponto de Entrega o ponto de conexão do sistema elétrico da empresa distribuidora de eletricidade com a instalação elétrica da(s) unidade(s) consumidora(s) e que delimita as responsabilidades da distribuidora, definidas pela autoridade reguladora. As tabelas usuais dão as quedas de tensão nos condutores a partir da expressão simplificada: ΔU = I z. l. β r. cosφ + xsenφ V/Akm é um fator que vale 3 para os circuitos trifásicos e 2 para os circuitos monofásicos. Abaixo temos a tabela para o cálculo da queda de tensão fornecido pelo fabricante de condutores Pirelli. 39 Eletroduto, calha fechada, bloco alveolado (material não magnético) Seção Nominal Pirastic AF, Pirastic-flex AF, Sintenax AF mm² Circuito Monofásico Circuito Trifásico F p = 0,8 F p = 0,95 F p = 0,8 F p = 0,95 1,5 23,30 27,60 20,20 23,90 2,5 14,30 16,90 12,40 14,70 4 8,96 10,60 7,79 9,15 6 6,03 7,07 5,25 6, ,63 4,23 3,17 3, ,32 2,68 2,03 2, ,51 1,71 1,33 1, ,12 1,25 0,98 1, ,85 0,94 0,76 0, ,62 0,67 0,55 0, ,48 0,50 0,43 0, ,40 0,41 0,36 0, ,35 0,34 0,31 0, ,30 0,29 0,27 0, ,26 0,24 0,23 0, ,23 0,20 0,21 0, ,21 0,17 0,19 0,15 Manual de Instalações Elétricas Ademaro Cotrim

40 Esta tabela nos fornece o valor da queda de tensão unitária em V/A.km. O cálculo da queda de tensão ao passar determinada corrente pelo condutor é determinado por: U representa a queda de tensão no condutor; U = u. I B. l u. queda de tensão unitária, lida em tabela do fabricante; I B corrente de projeto; l comprimento do circuito em km. Exemplos 1. Um circuito terminal possui 10 m de comprimento de condutor 2,5 mm² e corrente de projeto igual a 20 A. Verificar a queda de tensão. Fator de potência 0,8. U = 14,3x20x10x10 3 = 2,86 V/Akm Executando a regra de três determinamos a porcentagem da queda: U% = 100x2, = 2,25 % Esta é uma queda maior que a permitida. Neste caso, o condutor deve ser alterado para 4 mm². 2. Considere uma instalação com os circuitos contidos em eletrodutos embutidos em alvenaria em temperatura ambiente 40 o C: Circuito VA, 127 V, TUE, 15 m; Circuito VA, 127, Iluminação. 1 Máxima capacidade de condução de corrente Corrigindo as correntes: I B1 = I B1 = = 15,75 A I B2 = 800 = 6,30 A ,75 = 22,63 A 0,87x0,8 I B2 = 6,30 = 9,05 A 0,87x0,8 40 De acordo com a tabela teremos os condutores:

41 S 1 = 2,5 mm 2 S 2 = 1,5 mm 2 Verificando a queda de tensão para o primeiro circuito: Percentual de: U = 14,30x15,75x15x10 3 = 3,34 V/Akm U% = 3,34x = 2,63% Este é um valor superior ao permitido de 2% para circuito terminal. O condutor a ser utilizado será de seção maior: 4 mm². 3. Circuito com carga distribuída em tensão de 127 V Determinando a seção do condutor pela máxima capacidade de condução de corrente: Condutor a ser utilizado: S = 1,5 mm². Calculando as correntes em cada trecho: 1º trecho: I b1 = 500 = 3,94 A; 127 2º trecho: I b2 = 400 = 3,15 A; 127 I B = 500 = 3,94 A º trecho: I b3 = 300 = 2,36 A; 127 4º trecho: I b4 = 200 = 1,57 A; 127 5º trecho: I b5 = 100 = 0,79 A; 127

42 Verificando a queda de tensão em cada trecho: 1º trecho: U = 27,6x3,94x3,50x10 3 = 0,38 V; 2º trecho: U = 27,6x3,15x3,00x10 3 = 0,26 V; 3º trecho: U = 27,6x2,36x4,00x10 3 = 0,26 V; 4º trecho: U = 27,6x1,57x3,50x10 3 = 0,15 V; 5º trecho: U = 27,6x0,79x2,50x10 3 = 0,05 V; Queda de tensão até a última carga: U = 1,10 V. Queda percentual: U% = 1,10x Valor menor que 2%. = 0,87 %. 42

43 Dimensionamento dos Eletrodutos A NBR 5410/04 considera que as dimensões internas dos eletrodutos e de suas conexões devam permitir, após montagem das linhas, que os condutores possam ser instalados ou retirados com facilidade. Por isto admite que a taxa de ocupação do eletroduto, dada pelo quociente entre a soma das áreas das seções transversais dos condutores previstos, calculadas com base no diâmetro externo, e a área útil da seção transversal do eletroduto, não deva ser superior a: - 53% no caso de um condutor; - 31% no caso de dois condutores; - 40% no caso de três ou mais condutores. Em relação aos trechos de tubulação, caso seja contínuo, para linhas internas às edificações elas não devem exceder a 15 m e para linhas aéreas externas às edificações, 30 m; em caso de existirem curvas, os valores fornecidos anteriormente devem ser reduzidos em 3 m para cada curva de 90 o. Dar continuidade. 43

44 Aterramentos Em uma instalação, existem dois tipos básicos de aterramento: 1. O aterramento funcional; 2. O aterramento de proteção. O primeiro visa garantir a utilização correta e confiável da instalação. O segundo é destinado à proteção contra choques elétricos provocados por contatos indiretos. Um aterramento é constituído por: a) Eletrodo de aterramento: condutor ou conjunto de condutores em contato direto com o solo; b) Condutor de proteção: também conhecido como PE, destinado a ligar massas, elementos condutores estranhos à instalação, terminal de aterramento principal, eletrodos de aterramento, pontos de alimentação ligados à terra ou ao ponto neutro artificial. c) Condutor PEN: condutor que garante ao mesmo tempo as funções de proteção e neutro. Esquemas de Aterramentos A NBR 5410 classifica os sistemas de aterramentos de acordo com a seguinte simbologia, constituída por 2 ou 3 ou, eventualmente 4 letras. 1) A primeira letra indica a situação da alimentação em relação à terra: T um ponto diretamente aterrado; I isolação de todas as partes vivas ou aterramento através da impedância. 2) A segunda letra indica a situação das massas em relação à terra: T massas diretamente aterradas, independentemente do aterramento eventual de um ponto de alimentação; N massas ligadas diretamente ao ponto de alimentação aterrado, geralmente o ponto neutro. 3) As outras letras indicam a disposição do condutor neutro e do condutor de proteção: S funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores distintos; 44 C funções de neutro e de proteção combinadas em um único condutor (PEN).

45 Os condutores neutro (N), proteção (PE) e aquele que combina as duas funções (PEN) são representados em circuito unifilar por: Esquema IT: Existem dois casos: Em A o sistema é sem aterramento da alimentação; Em B o sistema é com aterramento da alimentação através de uma impedância. Este esquema comporta três variantes: 45

46 Em B1 temos as massas são aterradas em eletrodos separados e independentes do eletrodo de aterramento da alimentação; Em B2 as massas são coletivamente aterradas em eletrodos independentes do eletrodo de aterramento da alimentação; Em B3 as massas são coletivamente aterradas no mesmo eletrodo da alimentação. Esquema TT Este possui um ponto da alimentação diretamente aterrado, estando as massas da instalação ligadas a eletrodo(s) de aterramento eletricamente distinto(s) do eletrodo de aterramento da alimentação. O primeiro esquema mostra as cargas aterradas através de um único condutor e o segundo esquema apresenta cada uma das cargas aterradas separadamente. Esquema TN Este esquema possui um ponto da alimentação diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a esse ponto por intermédio de um condutor. De acordo com a disposição do condutor neutro e proteção, este esquema apresenta três variantes. Esquema TN-C Quando as funções de neutro e proteção são combinadas em um único condutor, na totalidade do esquema. 46

47 Esquema TN-S Quando as funções de neutro e proteção são realizadas por condutores distintos. Esquema TN-C-S Em parte da instalação as funções de neutro e proteção são combinadas em um único condutor. 47

48 Segundo Ademaro Cotrim, os esquemas de aterramentos apresentam características próprias que conferem a cada um deles vantagens sobre os outros para determinados tipos de instalação. Este autor recomenda que o esquema TT seja utilizado em todas as instalações alimentadas por rede pública de baixa tensão e a proteção contra os contatos indiretos deva ser preferencialmente executada por dispositivos a corrente diferencial residual (dispositivos DR). Quando a instalação possui transformador ou gerador próprio, via de regra a opção pelo esquema TN é a mais adequada. Alerta Cotrim que este esquema não é indicado para alimentar equipamentos com elevada vibração mecânica devido à possibilidade de rompimento dos condutores. Também ele desaconselha o uso deste esquema em locais com risco de incêndio ou de explosão e mesmo em locais molhados. Para estes últimos casos é mais conveniente usar o esquema TT. Quando se exige a continuidade no serviço, como em hospitais e em certos tipos de indústrias, deve-se optar pelo esquema IT. Neste esquema o seccionamento só ocorre com a segunda falta. Aterramento em instalações elétricas alimentadas por rede pública de baixa tensão. TR transformador da Concessionária; L1, L2 e L3 condutores da rede pública de baixa tensão; L2, L3, PEN ramal de entrada; QE quadro de entrada da concessionária; QD quadro de distribuição; DPG dispositivo de proteção geral; TA1, TA2, TA3 terminais (barra) de aterramento; N terminal (barra) de neutro; B terminal de aterramento principal; C ligações equipotenciais principais; T1, T2, T3 eletrodos de aterramento. 48

49 Esquema de ligação entre medidor e caixa de disjuntores proposto pela CESP e Pirelli. Melhorar as explicações. Acrescentar mais informação nesta parte. 49

50 Dispositivos de Proteção e Segurança Os dispositivos de proteção atuam sobre diferentes aspectos. Existem aqueles que se destinam unicamente à proteção tanto dos condutores de alimentação quanto dos condutores dos circuitos terminais contra sobrecorrente (devido a sobrecarga) e curto-circuito, os que são utilizados unicamente para proteger as pessoas ou o patrimônio contra faltas à terra e aqueles que realizam todas estas funções. Eles são conhecidos respectivamente como: Disjuntor Termomagnético DTM; Interruptor Diferencial Residual IDR; Disjuntor Diferencial Residual DDR. Denominamos sobrecorrente, a intensidade de corrente superior à máxima permitida para um sistema ou equipamento elétrico ou para um componente devido à sobrecarga que representa a parcela da potência fornecida ou absorvida que excede a potência nominal de um sistema ou equipamento elétrico ou de um componente. Ainda como dispositivo de proteção temos o fusível que consiste em um condutor de seção reduzida, intercalado em um circuito, que se rompe por fusão, ao ser ultrapassado um determinado valor de corrente. Disjuntores Termomagnéticos - DTM O disjuntor termomagnético é um dispositivo eletromecânico que além de executar a mesma função do fusível, também age como dispositivo de manobra. O disjuntor termomagnético funciona devido aos fenômenos físicos térmicos e magnéticos. No fenômeno térmico ele desliga em função do aquecimento de uma peça. O calor gerado pela passagem de uma sobrecorrente faz com que um elemento se mova e solte um mecanismo de trava provocando a abertura dos contatos interrompendo a passagem da corrente pelo circuito; o fenômeno magnético atua com a passagem de uma corrente de grande intensidade que provoca um aumento do campo magnético que atua sobre o núcleo da bobina e esta atua sobre o elemento de travamento. A rapidez da atuação está diretamente 50

51 associada à intensidade da corrente elétrica que circula pelo disjuntor. Associamos a ação térmica à sobrecarga e a ação magnética ao curto-circuito. Partes constituintes de um disjuntor: 1. Parte externa termoplástica; 2. Terminal superior; 3. Câmara de extinção de arco; 4. Bobina responsável pelo disparo instantâneo (magnético); 5. Alavanca (0 desligado; I ligado); 6. Contato fixo; 7. Contato móvel; 8. Guia para o arco (sob condições de falta, o contato móvel se afasta do contato fixo e o arco resultante é guiado para a câmara de extinção, evitando danos no bimetal, em caso de altas correntes (curto-circuito); 9. Bimetal (responsável pelo disparo por sobrecarga térmico); 10. Terminal inferior; 11. Clip para fixação no trilho DIN Seus valores nominais de corrente são estabelecidos para determinada temperatura ambiente que servirá de parâmetro para a calibração do disparador térmico. São estabelecidas as seguintes temperaturas de calibração: 20 o C, 30 o C ou 40 o C. Quando o disjuntor for instalado em local com temperatura diferente destas, é necessário que se faça a devida correção. Os disjuntores termomagnéticos apresentam as seguintes características: I N = corrente nominal; I nt = corrente convencional de não atuação (em certo tempo convencional t c ); I 2 = corrente convencional de atuação (em certo tempo convencional t c ). O tempo convencional estabelecido são os seguintes: 51 Para disjuntores com corrente nominal igual ou inferior a 63 A, t c = 1 hora; Para disjuntores com corrente nominal superior a 63 A, t c = 2 horas.

52 Os valores k 1 e k 2 indicam as constantes multiplicativas do disjuntor para a corrente de não atuação e atuação respectivamente. Para disjuntores não compensados com corrente nominal inferior a 63 A eles são k 1 = 1,05 e k 2 = 1,35, para temperatura de 20 o C ou 40 o C. É importante saber que os disjuntores possuem diferentes curvas de atuação. Estas curvas são indicadas pelas letras B, C e D. Normalmente os disjuntores a serem utilizados em residências são aqueles que atuam na curva B. Estas curvas são delimitadas pelas constantes k 3 e k 4. A IEC estabelece para o disparo instantâneo, os valores para as curvas: B: de 3I N a 5I N ; C: de 5I N a 10I N ; D: de 10I N a 20I N. Observe que todas as curvas possuem a mesma curva de disparo térmico. A curva de disparo magnético é que difere. São as seguintes as aplicações relacionadas às faixas: Curva B: para proteção de circuitos que alimentam cargas com características predominantemente resistivas, como lâmpadas incandescentes, chuveiros, torneiras e aquecedores elétricos, além dos circuitos de tomadas de uso geral. Curva C: para proteção de circuitos que alimentam especificamente cargas de natureza indutiva que apresentam picos de corrente no momento de ligação, como microondas, ar condicionado, motores para bombas, além de circuitos com cargas de características semelhantes a estas. Curva D: para proteção de circuitos que alimentam cargas altamente indutivas que apresentam elevados picos de corrente no momento de ligação, como grandes motores, transformadores, além de circuitos com cargas de características semelhantes a essas. Ao lado temos um exemplo para a curva B do disjuntor fabricado pela Siemens. A corrente de não atuação é de 1,13I N e a corrente de atuação é de 1,45I N para o tempo de 60 minutos. 52

53 A Siemens apresenta sua linha de disjuntores identificada por código. Entenda o significado deles: Dispositivo Diferencial Residual Os dispositivos DR são basicamente utilizados para protegerem as pessoas ou o patrimônio contra faltas à terra, isto é, evitando choques elétricos e incêndios. Os dispositivos DR são: IDR e o DDR. O DDR também atua protegendo os condutores contra sobrecorrente. Eles são identificados por sua sensibilidade IΔn. A NBR 5410 considera que o uso de DR em um circuito não dispensa o condutor de proteção. Todo circuito deve dispor de condutor de proteção em todo extensão. Um dispositivo DR será utilizado quando for necessário limitar os riscos de incêndio suscitados pela circulação de correntes de falta. Neste caso o circuito deve ser protegido por dispositivo com corrente diferencial residual nominal de atuação de no máximo 500 ma. Em caso de choques elétricos o circuito deve ser protegido por dispositivo com corrente diferencial residual nominal de atuação de no máximo 30 ma. É de uso obrigatório dos dispositivos DR de alta sensibilidade ( 30 ma) como proteção adicional em: Circuitos que sirvam a pontos de utilização situados em locais contendo banheira ou chuveiro; 2. Circuitos que alimentam tomadas de corrente situadas em áreas externas à edificação; 3. Circuitos de tomadas de corrente situadas em áreas internas que possam via a alimentar equipamentos no exterior; 4. Circuitos que, em locais de habitação, sirvam a pontos de utilização situados em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e demais dependências internas molhadas em uso normal ou sujeitas a lavagens;

54 5. Circuitos que, em edificações não-residenciais, sirvam a pontos de toma situados em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e, no geral, em áreas internas em uso normal ou sujeitas a lavagens. Em geral os dispositivos DR funcionam como sensores que medem as correntes que entram e saem de uma carga. A primeira figura abaixo mostra a corrente que vai para a carga e a que sai da carga. São utilizados dois sensores, um monitorando o condutor fase, outro monitorando o condutor retorno. As correntes nestes condutores possuem a mesma intensidade em qualquer trecho dos condutores como mostra a primeira figura à esquerda. Estas correntes, embora sejam iguais em módulo, criam campos magnéticos diferentes. A segunda figura mostra este fato ao colocarmos o sensor de corrente abraçando os dois condutores simultaneamente: a corrente medida é nula. Mantendo este sensor abraçando os dois condutores e provocando o desvio da corrente que circula pelo retorno. Maior intensidade de corrente circula pela fase e menor pelo retorno em função do desvio provocado, no caso apresentado abaixo, por um toque de uma pessoa conduzindo parte da corrente através do corpo para a terra. O sensor perceberá a diferença de corrente e atuará desligando o circuito evitando consequência maiores. Os condutores fase e neutro do circuito têm obrigatoriamente que passar pelo DR, o que não acontece com o DTM, pelo qual só passa os condutores fase. Deve-se ter cuidado com o condutor de proteção. Este nunca poderá passar pelo DR, por isto o neutro não poderá ser aterrado após passar pelo DR. Para circuitos de torneira e/ou chuveiro elétrico a GE recomenda que os mesmos sejam de resistência blindada/isolada. Alerta o fabricante GE para que se atente sobre observações de compatibilidade para uso de DR inscrito na embalagem destes equipamentos elétricos. Interruptor diferencial Residual IDR Este tipo de DR não protege os condutores contra sobrecorrentes e por isto devem ser associados em série com os DTM. Eles apenas evitam choques elétricos e incêndios. A sensibilidade do interruptor varia de 30 ma a 500 ma e deve ser dimensionada com cuidado, pois existem perdas para a terra inerentes à própria qualidade da instalação. 54

55 Disjuntor Diferencial Residual - DDR Os DDR s são disjuntores com proteção diferencial,onde estão incorporados em um único produto as funções do DR e do DTM. Por isto estes componentes possuem proteção diferencial contra contatos diretos e indiretos e proteção contra sobrecarga e curto-circuito. De acordo com o fabricante GE, eles estão disponíveis nas correntes de 4 até 40 A, nas curvas B e C, nas sensibilidades de 30 ma e 500 ma e apenas na versão bipolar (1 polo + neutro). Os valores I N disponíveis são: 6 A 10 A 16 A 20 A 25 A 32 A 40 A. Dimensionamento O dimensionamento do disjuntor para proteção de um circuito deve existir coordenação entre ele e o condutor. As condições para que isto ocorra são: a) I B I N I Z b) I 2 = 1,45I Z I B = corrente de projeto; I N = corrente nominal do disjuntor; I Z = capacidade de condução de corrente do condutor; I 2 = corrente que assegura efetivamente a atuação do disjuntor. A coordenação entre condutor e disjuntor como prescrito anteriormente pode ser visto no desenho acima. Deve-se levar em conta a temperatura de padronização do disjuntor, isto é, a temperatura com que o disjuntor foi calibrado. A temperatura na qual o disparador térmico é calibrado usualmente são: 20 o C, 30 o C e 40 o C. Por exemplo, os disjuntores UNIC entre 10 A e 60 A são calibrados em temperatura de 20 o C e de 70 A a 100 A, são referidos a 40 o C. 55 Este conhecimento é importante no dimensionamento do disjuntor. A temperatura a ser considerada para o disjuntor deve ser somada mais 10 o C à temperatura que foi considerada no dimensionamento dos condutores: t disjuntor = t condutor + 10 o C

56 Exemplo Considere um circuito com corrente de projeto igual a 27 A, instalado em eletroduto embutido em alvenaria, temperatura ambiente 30 o C e circuito único no eletroduto. Utilizar disjuntor UNIC. Segundo o fabricante, o disjuntor possui a seguinte informação: I N40 = 0,9I N20. O condutor dimensionado pela máxima capacidade de condução de corrente: S = 4 mm² (I Z = 32 A). Como o condutor foi calculado para a temperatura de 30 o C, o disjuntor deverá ser dimensionado com a temperatura de 40 o C (t condutor + 10 o C). (Melhorar e acrescentar mais exemplos). a) Primeira condição: 27 I N40 32 Usando o de 30 A, I N40 = 0,9x30 = 27 A. Condição satisfeita b) Segunda condição: O disjuntor utilizado possui I 2 = 1,35I N40 = 1,35x27 = 36,45 A. Então: I 2 1,45x32. Também satisfaz. 36,45 46,40 Proteção Contra Sobretensões Transitórias (Falta Fazer). Proteção Contra Quedas e Faltas de Tensão (Falta Fazer). Exemplos (Falta Fazer). Proteção Contra Descargas Atmosféricas 56 (Falta Fazer).

57 Características das Cargas Para determinar o tipo de fornecimento e para o dimensionamento da entrada de serviço das unidades consumidoras é necessário conhecer a demanda elétrica desta unidade consumidora. Especificação da Carga Demanda Representa em uma instalação elétrica, a potência média ativa, reativa ou aparente consumida em um intervalo de tempo. A curva de demanda pode ser levantada para qualquer intervalo, ou seja, diário, mensal ou anual. Demanda Máxima Representa em uma instalação elétrica a maior de todas as potências consumidas que ocorre em um período especificado de tempo. Fator de Demanda Definimos como sendo: f d = D máx P inst O conhecimento do fator de demanda é básico para o dimensionamento dos condutores de uma instalação porque ele é realizado a partir da demanda máxima e não da potência instalada. A potência instalada tem sua importância. Algumas empresas de distribuição elétrica tomam por base a potência instalada para definir o padrão de entrada. Fator de Utilização Este é um fator interessante para previsão de futuras instalações. Com ele é possível perceber até quanto a carga do circuito ou sistema pode ser aumentada. Definimos por: 57 C é a capacidade nominal. f u = D máx C

58 Por exemplo, em um circuito utilizando condutor de 2,5 mm², ele poderá ter capacidade igual a 24 A. Caso ele alimente um circuito, que na demanda máxima, solicite 10 A, o fator de utilização será: f u = = 0,42 Na demanda máxima o condutor esta sendo utilizado em 42% de sua capacidade. Dimensionando o Alimentador O condutor que alimenta todas as cargas do circuito não deve, necessariamente, ter a capacidade de alimentar todas as cargas, mas sim de ser capaz de alimentar as cargas na demanda máxima. Para o caso de residências individuais (casas e apartamentos) o fator de potência para tomadas de uso geral e iluminação pode ser determinado pela tabela abaixo: Potência de iluminação e Fator de demanda tomadas de uso geral 0 < P 1 0,88 1 < P 2 0,75 2 < P 3 0,66 3 < P 4 0,59 4 < P 5 0,52 5 < P 6 0,45 6 < P 7 0,40 7 < P 8 0,35 8 < P 9 0,31 9 < P 10 0,27 10 < P 0,24 Exemplo Uma residência que possua: Iluminação: 800 VA; Tomadas de Uso geral: 2500 VA; Chuveiro elétrico de 4500 W. Considerando um fator de potência 0,9, então P = 800x0, x0,9 = 2970 W. Observando a tabela acima, ficamos com o valor = 2970x0,66 = 1960,2 W. Somando com a carga do chuveiro: P total = 6460,2 W. A corrente será: I = 6460,2 127x0,95 = 53,54 A. O condutor a ser utilizado S = 10 mm². 58 Considerando a extensão do alimentador como 10 m, pela queda de tensão:

59 Em termos percentuais: U = 2,26x (Melhorar). U = 4,23x53,54x10x10 3 = 2,26 V = 1,78%. O condutor é adequado. 59

60 Dimensionamento dos Quadros A Siemens nos fornece um exemplo da montagem de Quadro de distribuição padrão IEC. Neste exemplo ela esclarece que a montagem foi simulada para uma rede bifásica e considera que junto ao medidor existe uma proteção realizada por meio de disjuntor IEC ou fusível. Por isto foi possível realizar o exemplo de montagem sem utilizar um disjuntor geral no Quadro de Distribuição, realizando a entrada pelo dispositivo DR. Nos casos onde não houver proteção prévia coordenada é recomendável a utilização de um disjuntor geral no Quadro de Distribuição. 1) Dispositivo DR tetrapolar de 30 ma; 2) Circuitos de saída protegidos por disjuntores; 3A) Dispositivo de proteção contra surtos- DPS instalados entre fase (F) e terra (PE); 3B) Dispositivo de proteção contra surtos- DPS, instalados entre neutro (N) e terra (PE). Nos casos onde a separação do condutor neutro (N) e terra (PE) ocorre dentro do Quadro de Distribuição, não é necessário a aplicação desse módulo; 4) Barramento para condutores de proteção terra (PE); 5) Barramento para condutores neutro; 6) Barramento bifásico isolado para alimentação dos circuitos; 7) Terminal para derivação; 8) Trilho de fixação rápida; 9) Isolador terminal (reserva); 10) Circuito de saída dos cabos terra; 11) Circuito de saída dos cabos neutro; 12) Cabos de entrada; 13) Cabos de interligação interna do quadro. Terminar. 60

61 Exemplos de Quadros usando DTM e IDR (Falta Fazer). 61

62 Elaborando um Projeto Elétrico A seguir temos os passos básicos na elaboração de um projeto elétrico. O Projeto elétrico não é apenas um trabalho mecânico de consulta a tabelas e fórmulas. O projetista deve conhecer as normas, preocupando-se com a segurança, a funcionalidade e a conservação da energia. Informações preliminares Planta para elaboração do projeto elétrico. 1. Planta de situação: localização dos acessos, bem como da rede de energia elétrica da concessionária; 2. Projeto arquitetônico: plantas, cortes, detalhes, fachadas, etc. Obtêm-se a partir daí todas as dimensões, inclusive pé-direito, de todos os recintos e áreas externas, bem como a sua respectiva utilização; 62