Seminários Técnicos 2003 Eletricistas e Técnicos

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1 Seminários Técnicos 2003 Eletricistas e Técnicos Módulo?? 1 B Dimensionamento de instalação elétrica pela demanda de consumo s

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3 Seminários Técnicos Siemens 2003 Eletricistas e Técnicos Módulo 01 Dimensionamento de instalação elétrica pela demanda de consumo

4 Índice 1. Fórmulas básicas 2. Previsão de cargas conforme a NBR Cargas de Iluminação 2.2. Tomadas de uso específico 2.3. Tomadas de uso geral 3. Divisão das instalações 4. Prescrições da NBR 5410 referente ao componente da instalação 4.1. Tomadas de Corrente 4.2. Quadros de distribuição 5. Condições gerais de fornecimento de energia elétrica 5.1. Pedido de fornecimento 5.2. Aumento de carga 5.3. Suspensão de fornecimento 6. Entrada Consumidora 6.1. Ramal de ligação 6.2. Ponto de entrega 6.3. Ramal de entrada 6.4. Aterramento Aterramento da entrada consumidora Dimensionamento do aterramento Instalação de aterramento 7. Cálculo de Demanda 7.1. Iluminação e tomadas de uso geral Edificação de uso residencial, e acomodações de hotéis, motéis e similares Edificações com finalidades comerciais ou industriais 7.2. Equipamentos 7.3. Motores elétricos 7.4. Aparelhos de ar condicionado 7.5. Equipamentos especiais 7.6. Exemplo de cálculo 8. Glossário Anexo A Os invólucros e o grau de proteção Anexo B Classificação dos equipamentos elétricos e eletrônicos 9. Anotações Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 2

5 1. Fórmulas Básicas Grandezas elétricas básicas E = V = Tensão - Medida em volts (V)! Diferença de potencial elétrico I = A = Corrente - Medida em ampéres (A)! Fluxo de elétrons em movimento R = Resistência - Medida em Ohms (Ω)! Resistência à passagem da corrente elétrica P = W = Potência - Medida em Watts (W/kW)! Capacidade de um sistema elétrico para desenvolver trabalho Exemplo: Uma lâmpada de 1000W de potência ligada em uma rede de 220V, faz circular por esta rede uma corrente elétrica de 4,54 ampéres, e tem internamente uma resistência de 48,46 Ohms Relação entre as grandezas elétricas Potência (Watts) = V (tensão ou voltagem) x I (corrente em Ampéres)! P = V x I Corrente (ampéres) = Potência (Watts) / Tensão (em Volts)! I = P / V Tensão (Volts) = Potência (Watts) / Corrente (Ampéres)! V = P / I Resistência (Ohms) = Tensão (Volts) / Corrente (Ampéres)! R = V / I Tensão (Volts) = Resistência (Volts) x Corrente (Ampéres)! V = R x I Potência (Watts) = Corrente 2 (Amper 2 ) x Resistência (Ohms)! P(W) = I 2 x R Exemplo: 1 lâmpada de 1000W ligada em 220V Corrente:? Resistência:? F N Rede 220V I = 4,54 A Lâmpada 1000Watts, com resistência de 48,46 Ohms Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 3

6 Tipos de redes elétricas Redes mais usuais Aplicações usuais Tensões usuais A) Monofásicas (fase-neutro) F N 127V Residencial de baixa renda Eletrificação rural 110V 115V 127V B) Bifásicas (fase/fase/neutro) F1 220V F2 127V 127V N C) Trifásicas (fase/fase/fase/neutro) F1 127V 220V F2 127V 220V 220V F3 127V N PE (Terra) Residencial normal Comercial de pequeno porte Sistemas industriais Comercial de médio/grande porte 220/127V 220/110V 230/115V 380/220V 440/254V 380/220V 220/127V 230/115V 220/110V 2. Previsão de carga conforme a NBR 5410 Em uma instalação elétrica predial os equipamentos de utilização podem ser alimentados diretamente (caso de equipamentos fixos de uso industrial ou análogo), através de tomadas de corrente de uso específico ou através de tomadas de corrente de uso não específico (tomadas de uso geral). As caixas de derivação utilizadas para a ligação de equipamentos de utilização são consideradas, para efeito da contagem de carga, como tomadas de uso específico. Para efeito da previsão de cargas, a NBR 5410 considera os flats e as unidades de apart-hotéis e similares devem ser considerados como unidades residenciais. Na fase de previsão das cargas deve-se considerar para um equipamento de utilização a sua potência nominal absorvida da rede elétrica. Esta informação é normalmente dada pelo fabricante em catálogos ou dados de placa do equipamento. Nos casos em que for dada a potência nominal fornecida pelo equipamento (potência de saída), e não o absorvido, deve ser considerado, o rendimento do equipamento, que também deve ser fornecido pelo fabricante. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 4

7 2.1. Cargas de Iluminação Em uma instalação elétrica residencial, segundo as considerações da NBR 5410 para este tipo de instalação, a previsão de carga de iluminação deve ser feita obedecendo-se às condições estabelecidas a seguir: " as cargas de iluminação devem, a princípio, ser determinadas como resultado da aplicação da norma especifica que é a NBR 5413; " para os aparelhos fixos de iluminação a descarga, a potência nominal a ser considerada deverá incluir a potência das lâmpadas, as perdas e o fator de potência dos equipamentos auxiliares. " 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, comandada por interruptor de parede. A NBR 5410 apresenta como opção, nas acomodações de hotéis, motéis e similares, a substituição do ponto de luz no teto, por tomada de corrente, com potência mínima de 100 VA, comandada por interruptor de parede. " devido a complexidade dos cálculos luninotécnicos a norma permite que em unidades residenciais, como alternativa aos cálculos baseados na NBR 5413, para a determinação das cargas de iluminação, seja 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 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; Quando se usa o critério alternativo permitido pela norma de instalações elétricas, os valores encontrados correspondem à potência destinada a iluminação, para efeito de dimensionamento dos circuitos, e não necessariamente à potência nominal das lâmpadas. Isto porque cada tipo de iluminação adotado tem o seu rendimento e do ponto de vista luminotécnico a grandeza que importa para a lâmpada é o fluxo luminoso e não a potencia elétrica absorvida. Para exemplificar o procedimento prescrito na norma, seja uma dependência de unidade residencial, com dimensões de 5m x 4,5m, logo: Área = 5X4,5 =22,5m 2 = 6 m 2 + (4x4 m 2 ) + 0,5 m VA + (4x60 VA) + 0 VA = 340 VA 340 VA é a potência de iluminação atribuída à dependência, para efeito de cálculo da potência. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 5

8 2.2. Tomadas de uso específico " Às tomadas de uso específico deve ser atribuída uma potência igual à potência nominal do equipamento a ser alimentado; " 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, ou a potência determinada a partir da corrente nominal da tomada e da tensão do respectivo circuito; " As tomadas de uso específico devem ser instaladas, no máximo, a 1,5 m do local previsto para o equipamento a ser alimentado Tomadas de uso geral Em uma instalação elétrica residencial, segundo as considerações da NBR 5410 para este tipo de instalação, a previsão de carga de tomadas, onde serão ligados os equipamentos de utilização, deve ser feita obedecendo-se às condições estabelecidas a seguir: 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 critério: em banheiros, pelo menos uma tomada junto ao lavatório, desde que observadas as restrições de ligações de equipamentos neste locais, 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; Por exemplo, para uma cozinha, com 3,5m x 3,0m, tem-se: - perímetro = 3,5 + 3,0 + 3,5 + 3,0 = 13 m 13/3,5 = 3,71 => 4 tomadas em halls,corredores, subsolos, garagens, sótão e varandas, pelo menos uma tomada; Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 6

9 NOTA - No caso de varandas, quando não for possível a instalação da tomada no próprio local, esta deverá ser instalada próxima a seu acesso. 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; 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 3 tomadas no mínimo, 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. 3. Divisão das instalações Qualquer instalação deve ser dividida, de acordo com as necessidades, em vários circuitos, devendo cada circuito ser concebido de forma a poder ser seccionado sem risco de realimentação inadvertida, através de outro circuito. Esta divisão deve ser feita em tantos circuitos quantos forem necessários de forma a proporcionar facilidade de inspeção, ensaios e manutenção, bem como evitar que, por ocasião de um defeito em um circuito, toda uma área fique desprovida de alimentação (por exemplo, circuitos de iluminação).circuitos de distribuição distintos devem ser previstos para partes das instalações que necessitem de controle específico, de tal forma que estes circuitos não sejam afetados pelas falhas de outros (por exemplo: minuterias, circuitos de supervisão predial, etc.). Os circuitos terminais devem ser individualizados pela função dos equipamentos de utilização que alimentam. Em particular, devem ser previstos circuitos terminais distintos para iluminação e tomadas de corrente. Em unidades residenciais e acomodações (quartos ou apartamentos) de hotéis, motéis e similares, devem ser previstos circuitos independentes para cada equipamento com corrente nominal superior a 10 A. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 7

10 Em função da ocupação do local e da distribuição de circuitos efetuada, deve-se prever a possibilidade de ampliações futuras, com a utilização de circuitos terminais futuros. Tal necessidade deverá se refletir ainda, na taxa de ocupação dos condutos elétricos e quadros de distribuição. Nas instalações alimentadas com duas ou três fases, as cargas devem ser distribuídas entre as fases de modo a obter-se o maior equilíbrio possível. Quando houver alimentação a partir de vários sistemas (subestação, gerador, etc.,), o conjunto de circuitos alimentados por cada sistema constitui uma instalação. Cada uma delas deve ser claramente diferenciada das outras, observando-se que: " um quadro de distribuição só deve possuir componentes pertencentes a uma única instalação, com exceção de circuitos de sinalização e comando e de conjuntos de manobra especialmente projetados para efetuar o intercâmbio das fontes de alimentação; " os condutos fechados só devem conter condutores de uma única instalação; " nos condutos abertos, bem como nas linhas constituídas por cabos fixados diretamente em paredes ou tetos, podem ser instalados condutores de instalações diferentes, desde que adequadamente identificados. 4. Prescrições da norma NBR 5410 referente aos componentes da instalação 4.1 Tomadas de Corrente Quando as linhas possuírem condutor de proteção, a tomada de corrente deve ser única para os condutores vivos e o de proteção. Nas tomadas de corrente com contato de aterramento, este não deve poder entrar em contato com os pinos vivos dos plugues; os contatos de aterramento (da tomada e do plugue) devem se unir antes dos contatos vivos e se separar após a separação dos contatos vivos. Quando se fizer uso de tensões ou de correntes de naturezas diferentes, é necessário utilizar tomadas e plugues de tipos distintos e não intercambiáveis. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 8

11 Quando for necessário impedir a permutação dos pólos ou das fases deve-se empregar tomadas assimétricas. Para a alimentação de equipamentos móveis e portáteis através de tomadas de corrente, devem ser previstas disposições especiais para que um aparelho de uma dada classe não possa ser utilizado em circunstâncias onde a proteção contra contato indireto não seja assegurada. As tomadas de corrente e extensões devem ser dispostas de maneira que as partes vivas nuas não sejam acessíveis ao toque, tanto quando seus elementos estiverem unidos, quanto quando separados. Nos locais que apresentem riscos de explosão (condição BE3 - tabela 16), as tomadas de corrente, extensões e conectores nos quais os condutores não sejam constantemente mantidos em invólucros antideflagrantes, devem ser dotados de um dispositivo de intertravamento elétrico ou mecânico, tal que a desenergização dos condutores preceda sua separação Quadros de distribuição O quadro de distribuição é definido na norma de terminologia NBR IEC como equipamento elétrico destinado a receber energia elétrica, através de uma ou mais alimentações, e a distribuí-la a um ou mais circuitos, podendo também desempenhar funções de proteção, seccionamento, controle e/ou medição. Os quadros de distribuição devem ser instalados em local de fácil acesso, com grau de proteção adequado à classificação das influências externas, possuir identificação (nomenclatura) do lado externo e identificação dos componentes. A norma apresenta prescrições que são aplicáveis aos conjuntos montados no local da instalação (conjuntos que não vêm prontos de fábrica) e para os casos em que o conjunto seja montado em fábrica, este deverá estar em conformidade com a NBR No caso dos quadros montados na instalação os quadros devem seguir a norma IEC e os componentes utilizados devem ser adequados às influências externas previstas, principalmente no que concerne às solicitações mecânicas, umidade, calor e riscos de incêndio. Os quadros de distribuição devem ser concebidos e montados com as medidas de proteção adequadas, de forma a poderem ser utilizados sem risco para os usuários, em particular, devem ser consideradas as medidas de proteção contra choques por contato direto e indireto e as medidas de proteção contra sobretensão. A montagem do quadro deve ser feita de forma que as seguintes distâncias mínimas devem ser respeitadas: " entre partes vivas nuas de polaridades diferentes: 10 mm; " entre partes vivas nuas e outras partes condutoras (massas, invólucros externos): 20 mm. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 9

12 A distância especificada em b deve ser aumentada para 100 mm quando os invólucros externos possuírem aberturas cuja menor dimensão esteja entre 12 mm e 50 mm. Os dispositivos de proteção, de seccionamento e de comando instalados nos quadros devem ser instalados e ligados segundo as instruções fornecidas pelo fabricante, respeitadas as prescrições relativas a acessibilidade, identificação dos componentes e independência, além, das suas prescrições particulares. As placas dos equipamentos e dispositivos constituintes do conjunto não devem ser retiradas. No interior do conjunto, a correspondência entre os componentes e o circuito respectivo deve ser feita de forma clara e precisa. A designação dos componentes deve ser legível, executada de forma durável e posicionada de forma a evitar qualquer risco de confusão. Além disso, deve corresponder à notação adotada no projeto (diagramas e memoriais). Deverá ser previsto em cada quadro de distribuição capacidade de reserva (espaço), que permita ampliação futura, compatível com a quantidade e tipo de circuitos efetivamente previstos inicialmente. Esta previsão de reserva deverá obedecer ao seguinte critério: " quadros com até 6 circuitos, prever espaço reserva para no mínimo 2 circuitos; " quadros de 7 a 12 circuitos, prever espaço reserva para no mínimo 3 circuitos; " quadros de 13 a 30 circuitos, prever espaço reserva para no mínimo 4 circuitos; " quadros acima de 30 circuitos, prever espaço reserva para no mínimo 15% dos circuitos; NOTA - Esta capacidade reserva deverá se refletir no cálculo do circuito de distribuição do respectivo quadro de distribuição. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 10

13 5. Condições de Fornecimento de Energia Elétrica A AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA ANEEL na resolução Nº 456, de 29 de novembro de 2000 estabeleceu, de forma atualizada e consolidada, as condições gerais de fornecimento de energia elétrica. 5.1 Pedido de Fornecimento Art. 3º Efetivado o pedido de fornecimento à concessionária, esta cientificará ao interessado quanto à: I - obrigatoriedade de: a) observância, nas instalações elétricas da unidade consumidora, das normas expedidas pelos órgãos oficiais competentes, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT ou outra organização credenciada pelo Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - CONMETRO, e das normas e padrões da concessionária, postos à disposição do interessado; b) instalação, pelo interessado, quando exigido pela concessionária, em locais apropriados de livre e fácil acesso, de caixas, quadros, painéis ou cubículos destinados à instalação de medidores, transformadores de medição e outros aparelhos da concessionária, necessários à medição de consumos de energia elétrica e demandas de potência, quando houver, e à proteção destas instalações; c) declaração descritiva da carga instalada na unidade consumidora; 5.2 Aumento de Carga Art. 31. O consumidor deverá submeter previamente à apreciação da concessionária o aumento da carga instalada que exigir a elevação da potência disponibilizada, com vistas a verificação da necessidade de adequação do sistema elétrico, observados os procedimentos fixados nos arts. 26 a 30. Parágrafo único. Em caso de inobservância, pelo consumidor, do disposto neste artigo, a concessionária ficará desobrigada de garantir a qualidade do serviço, podendo, inclusive, suspender o fornecimento, se o aumento de carga prejudicar o atendimento a outras unidades consumidoras. Art. 17. Se o consumidor utilizar na unidade consumidora, à revelia da concessionária, carga susceptível de provocar distúrbios ou danos no sistema elétrico de distribuição ou nas instalações e/ou equipamentos elétricos de outros consumidores, é facultado à concessionária exigir desse consumidor o cumprimento das seguintes obrigações: I - a instalação de equipamentos corretivos na unidade consumidora, com prazos pactuados e/ou o pagamento do valor das obras necessárias no sistema elétrico da concessionária, destinadas a correção dos efeitos desses distúrbios; e Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 11

14 II - o ressarcimento à concessionária de indenizações por danos acarretados a outros consumidores, que, comprovadamente, tenham decorrido do uso da carga provocadora das irregularidades. 1 o Na hipótese do inciso I, a concessionária é obrigada a comunicar ao consumidor, por escrito, as obras que realizará e o necessário prazo de conclusão, fornecendo, para tanto, o respectivo orçamento detalhado. 2 o No caso referido no inciso II, a concessionária é obrigada a comunicar ao consumidor, por escrito, a ocorrência dos danos, bem como a comprovação das despesas incorridas, nos termos da legislação e regulamentos aplicáveis. 5.3 Suspensão do Fornecimento Art. 90. A concessionária poderá suspender o fornecimento, de imediato, quando verificar a ocorrência de qualquer das seguintes situações: IV - deficiência técnica e/ou de segurança das instalações da unidade consumidora, que ofereça risco iminente de danos a pessoas ou bens, inclusive ao funcionamento do sistema elétrico da concessionária. Art. 91. A concessionária poderá suspender o fornecimento, após prévia comunicação formal ao consumidor, nas seguintes situações: V - descumprimento das exigências estabelecidas nos arts. 17 e 31; Art. 99. A concessionária não será responsável por danos causados a pessoas ou bens decorrentes de defeitos nas instalações internas da unidade consumidora, da má utilização e conservação das mesmas ou do uso inadequado da energia, ainda que tenha procedido vistoria. Parágrafo único. A concessionária deverá comunicar ao consumidor, por escrito e de forma específica, a necessidade de proceder as respectivas correções, quando constatar deficiência nas instalações internas da unidade consumidora, em especial no padrão de entrada de energia elétrica. 6. Entrada Consumidora 6.1. Ramal de ligação O ramal de ligação é a composto pelos condutores e acessórios compreendidos entre o ponto de derivação da rede da concessionária e o ponto de entrega. O dimensionamento, instalação e manutenção é de responsabilidade da concessionária. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 12

15 6.2. Ponto de entrega É o ponto até o qual a concessionária se obriga a fornecer energia elétrica, participando dos investimentos necessários, bem como responsabilizando-se pela execução dos serviços, pela operação e manutenção, não sendo necessariamente o ponto de medição. Em zona de distribuição subterrânea, o ponto de entrega situar-se-á no limite de propriedade com a via pública. O ponto de entrega é definido na resolução 456/2000 da ANEEL Ramal de entrada Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 13

16 Instalação elétrica intencional com a terra, com objetivos funcionais - ligação do condutor neutro à terra - e com objetivos de proteção - ligação à terra das partes metálicas não destinadas a conduzir corrente elétrica. O consumidor deve prover sua instalação de um sistema de aterramento conforme as diretrizes da Norma NBR-5410, da ABNT Aterramento Aterramento da Entrada Consumidora O esquema de aterramento mais usado na distribuição pública no Brasil é o TN-C, comumente chamado de neutro multiaterrado. Como não há dispositivo de proteção na rede de distribuição de baixa tensão, a proteção contra choque por contato indireto é feito por equipotencialização. Muitos países adotam a proção por dupla isolação, com caixas de material isolante. Deve ser feito um aterramento, destinado ao aterramento das caixas metálicas da entrada consumidora e do condutor neutro do ramal de entrada. Este aterramento deve ficar na linha vertical da caixa e o condutor de aterramento deve ser o mais curto possível e sem emendas. Quando o consumidor desejar utilizar outro tipo de proteção ou de sistema de aterramento, a instalação do mesmo poderá atender às prescrições contidas na norma NBR-5410, mas sempre com aprovação prévia da concessionária Dimensionamento do Aterramento Dado que o mais usual no Brasil é a utilização do esquema de aterramento TN-C na entrada consumidora, e as concessionárias não tem exigido um eletrodo de aterramento com resistência baixa, grande parte da corrente de falta irá retornar pelo PEN. A determinação da seção mínima do condutor de aterramento das caixas metálicas (massas) e do neutro, definido na NBR 5410 e apresentado na tabela abaixo, quase sempre é suficiente. Seção dos Condutores Fase da Instalação (mm²) Seção Mínima dos Condutores de Aterramento (mm²) S < = 16 S 16 < S < = S > 35 S/2 Seção Mínima dos Condutores de Aterramento e de Proteção Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 14

17 O valor limite da resistência de aterramento, quando existir, deverá ser definido pela concessionária. Quando o eletrodo de aterramento da entrada consumidora for o mesmo eletrodo do sistema de proteção contra descargas atmosféricas deverá estar de acordo também com a NBR Instalação do Aterramento O aterramento das caixas metálicas (massas) e do neutro deve ser feito de acordo com uma das sugestões apresentadas nas normas e padrões da concessionária de energia elétrica. Como a conexão do condutor de aterramento com o eletrodo de aterramento nas instalações prediais quase sempre é feita com conectores, recomenda-se que seja prevista, uma caixa de inspeção de aterramento para alojar o ponto de conexão entre o condutor de aterramento e o eletrodo (haste) de aterramento. Esta caixa pode ser de acordo com os padrões da concessionária. 7. Cálculo de Demanda A potencia de alimentação de uma instalação ou de uma parte de uma instalação é definida como a soma das potências nominais de todos os equipamentos de utilização existentes ou previstos na instalação, ou na parte considerada da instalação, susceptíveis de funcionar simultaneamente. Sendo que, a potência de alimentação deve corresponder à demanda máxima presumida de uma instalação, ou de uma parte da instalação, em um período de 24 h. 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. Na determinação da potência de alimentação de uma instalação ou de parte de uma instalação, devem-se prever os equipamentos de utilização a serem instalados, com suas respectivas potências nominais e, após isso, considerar as possibilidades de não simultaneidade de funcionamento destes equipamentos, bem como capacidade de reserva para futuras ampliações. As cargas que se ligam simultaneamente em uma instalação elétrica depende do uso que se faz da edificação. A soma total de todas as cargas possíveis de ser ligadas em uma instalação elétrica é definida como carga instalada. A relação entre as cargas que são susceptíveis de serem ligadas simultaneamente e a carga instalada é o fator de demanda. O fator de demanda, então, depende do uso que se faz da instalação, não podendo a rigor ser generalizado. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 15

18 A determinação da potência de alimentação é a base do projeto da instalação, usada no dimensionamento dos cabos e dos dispositivos de proteção. Para facilitar o trabalho dos projetistas foram feitos estudos estatísticos sobre fatores de demanda, que tiveram como resultados valores médios de coeficientes de demanda. Estes valores que servem como base para a determinação do valor real da demanda, para a instalação em projeto, muitas vezes são fornecidos pela concessionária de energia elétrica. Um ponto importante a ressaltar é que como a demanda depende do uso da instalação, a determinação da demanda prevista é de responsabilidade do autor do projeto. No dimensionamento do quadro de distribuição, geral ou parcial, e o cabo que o alimenta, as cargas são consideradas como um conjunto, independente dos circuitos de distribuição a jusante deste quadro. Neste conjunto as cargas são agrupadas segundo suas características e peculiaridades, por exemplo, as tomadas, a iluminação, os equipamentos de ar condicionados, os motores, etc... Portanto pode-se dizer que a potencia de alimentação em um dado ponto é dado por: P A = P I g I + P T g T + P E g E Onde: P A P I G i potência de alimentação; soma das potências absorvidas das cargas de iluminação; fator de demanda do tipo das cargas de iluminação. P i soma das potências absorvidas das cargas de tipo I; G i fator de demanda do tipo de carga i. A potência de alimentação, associada a um quadro de distribuição, é utilizada na determinação da corrente de projeto do circuito que alimenta o referido quadro, enquanto que, para um circuito terminal, a corrente de projeto é determinada em função da potência instalada, sem a aplicação de qualquer fator de demanda. Os valores de coeficientes de demanda sugeridos pela Eletropaulo são apresentados a seguir Iluminação e tomadas de uso geral Edificação de uso residencial, e acomodações de hotéis, motéis e similares A potência de alimentação ou demanda referente às cargas de iluminação e tomadas de uso geral, das edificações de uso residencial, e acomodações de hotéis, motéis ou similares poderá ser calculada com base na potencia absorvida total das cargas de iluminação e nos fatores de demanda indicados na tabela a seguir, Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 16

19 As demais partes dos hotéis motéis e similares como por exemplo, a recepção ou a administração, devem ser calculadas como cargas comerciais. Potência instalada de iluminação e tomada de uso geral (kw) Fator de Demanda (%) Até 1 86 Acima de 1 a 2 75 Acima de 2 a 3 66 Acima de 3 a 4 59 Acima de 4 a 5 52 Acima de 5 a 6 45 Acima de 6 a 7 40 Acima de 7 a 8 35 Acima de 8 a 9 31 Acima de 9 a Acima de Fator de Demanda Para Iluminação e Tomadas de Uso Geral de Edificações de Uso Residencial e Acomodações de Hotéis, Motéis e Similares Edificação com Finalidades Comerciais ou Industriais A potencia de alimentação ou demanda das cargas de iluminação e tomadas de uso geral, para as edificações comerciais ou industriais, poderá ser calculada com base na potencia absorvida total das cargas de iluminação e nos fatores de demanda, indicados na tabela a seguir. Descrição Fator de Demanda Auditórios, salões para exposição e semelhantes 1,0 Banco, lojas e semelhantes 1,0 Barbearias, salões de beleza e semelhantes 1,0 Clubes e semelhantes 1,0 Escolas e semelhantes 1,0 para os primeiros 12kW e 0,5 para o que exceder a 12kW Escritórios 1,0 para os primeiros 20kW e 0,7 para o que exceder a 20kW Garagens Comerciais e semelhantes 1,0 Hospitais e semelhantes 0,4 para os primeiros 50kW e 0,2 para o que exceder a 50kW Igrejas e semelhantes 1,0 Indústrias 1,0 Restaurantes e semelhantes 1,0 Fator de Demanda Para Iluminação e Tomadas em Edificações com Finalidade Comercial ou Industrial. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 17

20 7.2. Equipamentos A demanda dos equipamentos elétricos de uso residencial poderá ser calculada com base na potencia absorvida total das cargas dos aparelhos e nos fatores de demanda, utilizando-se para isto a Tabela 7.3. Vale a pena lembrar, que a potência absorvida total é a soma das potencias absorvidas de cada equipamento individual. A potência absorvida de cada equipamento deve ser fornecida pelo fabricante do equipamento. Número de aparelhos Chuveiro, torneira elétrica, aquecedor Máquinas lavalouças, Aquecedor central de Fogão elétrico, forno Máquina e secar roupas, sauna, Hidromassagem individual de passagem aquecedor central de passagem acumulação microondas xerox, ferro elétrico industrial a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a Fatores de Demanda Para Equipamentos de Uso Residencial Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 18

21 7.3. Motores Elétricos A potencia de alimentação ou demanda das cargas de motores elétricos poderá ser calculada com base na potencia absorvida dos motores, fornecida pelo fabricante e nos seguintes fatores de demanda: " 100% para o motor de maior potência, em kva, e " 50% para os demais motores, em kva. No caso de existirem motores tenham a partida simultânea com o maior motor deve ser atribuído a estes motores um fator de demanda de 100%, independente da potência de cada um. Potência nominal Potência absorvida na rede Corrente à plena carga (A) Corrente de partida (A) cos φ médio (cv ou HP) kw kva 380 V 220 V 380 V 220 V 1/3 0,39 0,65 0,90 1,70 4,10 7,10 0,61 ½ 0,58 0,87 1,30 2,30 5,80 9,90 0,66 ¾ 0,83 1,26 1,90 3,30 9,40 16,30 0,66 1 1,05 1,52 2,30 4,00 11,90 20,70 0,69 1 ½ 1,54 2,17 3,30 5,70 19,10 33,10 0,71 2 1,95 2,70 4,10 7,10 25,00 44,30 0,72 3 2,95 4,04 6,10 10,60 38,00 65,90 0,73 4 3,72 5,03 7,60 13,20 43,00 74,40 0,74 5 4,51 6,02 9,10 15,80 57,10 98,90 0,75 MOTORES MONOFÁSICOS MOTORES MONOFÁSICOS 7 ½ 6,57 8,65 12,70 22,70 90,70 157,10 0, ,89 11,54 17,50 30,30 116,10 201,10 0,77 12 ½ 10,85 14,09 21,30 37,00 156,00 270,50 0, ,82 16,65 25,20 43,70 196,60 340,60 0, ,01 22,10 33,50 58,00 243,70 422,10 0, ,92 25,83 39,10 67,80 275,70 477,60 0, ,03 30,52 46,20 80,10 326,70 566,00 0, ,38 39,74 60,20 104,30 414,00 717,30 0, ,93 48,73 73,80 127,90 528,50 915,50 0, ,42 58,15 88,10 152,60 632, ,70 0, ,44 72,28 109,50 189,70 743, ,00 0, ,23 95,56 144,80 250,80 934, ,00 0, ,67 117,05 177,30 307, , ,00 0, ,09 141,29 214,00 370, , ,70 0, ,65 190,18 288,10 499, , ,00 0,85 ¼ 0,42 0,66 5,90 3,00 27,00 14,00 0,63 1/3 0,51 0,77 7,10 3,50 31,00 16,00 0,66 ½ 0,79 1,18 11,60 5,40 47,00 24,00 0,67 ¾ 0,90 1,34 12,20 6,10 63,00 33,00 0,67 1 1,14 1,56 14,20 7,10 68,00 35,00 0,73 1 ½ 1,67 2,35 21,40 10,70 96,00 48,00 0,71 2 2,17 2,97 27,00 13,50 132,00 68,00 0,73 3 3,22 4,07 37,00 18,50 220,00 110,00 0,79 Características Elétricas Usuais dos Motores Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 19

22 7.4. Aparelhos de Ar Condicionado Tipo Central A demanda dos equipamentos de ar condicionado central deverá ser calculada com base na potencia absorvida total das cargas dos aparelhos e com fator de demanda 100%. Este critério vale para edificação residencial, comercial ou industrial. Quando o sistema de refrigeração possuir Fan-Coil, o fator de demanda desses dispositivos deve ser de 75%; Tipo Janela A demanda dos equipamentos elétricos de ar condicionado tipo janela poderá ser calculada com base na potencia absorvida total das cargas dos aparelhos e nos fatores de demanda, utilizando-se para isto a tabela abaixo. A tabela abaixo fornece as características elétricas usuais dos aparelhos de ar condicionado tipo janela. CAP (BTU/h) CAP (Kcal/H) Tensão (V) Corrente (A) Potência (VA) Potência (W) ,5 17 8,5 9, Características Elétricas dos Aparelhos de Ar Condicionado Tipo Janela Número de aparelhos Fator de Demanda (%) 1 a a a a a Acima de Fatores de Demanda Para Aparelhos de Ar Condicionado Tipo Janela Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 20

23 7.5. Equipamentos Especiais Consideram-se equipamentos especiais os aparelhos de raios X, máquinas de solda, fornos elétricos a arco, fornos elétricos de indução, retificadores e equipamentos de eletrólise, máquinas injetoras e extrusoras de plástico, etc. A potencia de alimentação ou demanda das cargas especiais poderá ser calculada com base na potencia absorvida das cargas, fornecida pelo fabricante e nos seguintes fatores de demanda: 100% para o equipamento de maior potência, em kva, e 50% para os demais equipamentos, em kva Exemplo de Cálculo Seja, por exemplo, uma unidade residencial contendo as seguintes cargas, já agrupadas em conjuntos e cargas isoladas: Conjunto 1 - iluminação incandescente W Conjunto 2 - tomadas de uso geral (admitido cosφ= 0,8) φ: banheiros 2 2 x 600 = 1200 VA copa-cozinha 4 3 x x 100 = 1900 VA área de serviço 2 2 x 600 = 1200 VA demais dependências x 100 = 1500 VA 5800 VA Conjunto 3 -tomadas de uso específico na copa-cozinha forno de microondas lavadora de pratos geladeira freezer 1500 W 1500 W 500 W 500 W 4000 W Conjunto 4 -tomadas de uso específico da área de serviço lavadoras de roupas secadora de roupas 700 W 1500 W 2200 W Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 21

24 Conjunto 5 -aparelhos de aquecimento de água, tipo instantâneo chuveiro 4400 W torneira 3000 W 7400 W Cargas isoladas aquecedor de água (boiler) aparelho de ar condicionado 2500 W 1500 W os fatores de demanda das tabelas, a potência de alimentação será: P A = 0,66 x ,20 x (5800 x 0,8) + 0,75 x ,70 x ,5 x = P A = 4369W 8. Glossário Art. 2º Para os fins e efeitos desta Resolução são adotadas as seguintes definições mais usuais: Carga instalada: soma das potências nominais dos equipamentos elétricos instalados na unidade consumidora, em condições de entrar em funcionamento, expressa em quilowatts (kw). Concessionária ou permissionária: agente titular de concessão ou permissão federal para prestar o serviço público de energia elétrica, referenciado, doravante, apenas pelo termo concessionária. Consumidor: pessoa física ou jurídica, ou comunhão de fato ou de direito, legalmente representada, que solicitar a concessionária o fornecimento de energia elétrica e assumir a responsabilidade pelo pagamento das faturas e pelas demais obrigações fixadas em normas e regulamentos da ANEEL, assim vinculando-se aos contratos de fornecimento, de uso e de conexão ou de adesão, conforme cada caso. Contrato de adesão: instrumento contratual com cláusulas vinculadas às normas e regulamentos aprovados pela ANEEL, não podendo o conteúdo das mesmas ser modificado pela concessionária ou consumidor, a ser aceito ou rejeitado de forma integral. Contrato de fornecimento: instrumento contratual em que a concessionária e o consumidor responsável por unidade consumidora do Grupo A ajustam as características técnicas e as condições comerciais do fornecimento de energia elétrica. Demanda: média das potências elétricas ativas ou reativas, solicitadas ao sistema elétrico pela parcela da carga instalada em operação na unidade consumidora, durante um intervalo de tempo especificado. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 22

25 Energia elétrica ativa: energia elétrica que pode ser convertida em outra forma de energia, expressa em quilowatts-hora (kwh). Energia elétrica reativa: energia elétrica que circula contínuamente entre os diversos campos elétricos e magnéticos de um sistema de corrente alternada, sem produzir trabalho, expressa em quilovolt-ampèrereativo-hora (kvarh). Fator de carga: razão entre a demanda média e a demanda máxima da unidade consumidora, ocorridas no mesmo intervalo de tempo especificado. Fator de demanda: razão entre a demanda máxima num intervalo de tempo especificado e a carga instalada na unidade consumidora. Fator de potência: razão entre a energia elétrica ativa e a raiz quadrada da soma dos quadrados das energias elétricas ativa e reativa, consumidas num mesmo período especificado. Ponto de entrega: ponto de conexão do sistema elétrico da concessionária com as instalações elétricas da unidade consumidora, caracterizando-se como o limite de responsabilidade do fornecimento. Potência: quantidade de energia elétrica solicitada na unidade de tempo, expressa em quilowatts (kw). Potência instalada: soma das potências nominais de equipamentos elétricos de mesma espécie instalados na unidade consumidora e em condições de entrar em funcionamento. Ramal de ligação: conjunto de condutores e acessórios instalados entre o ponto de derivação da rede da concessionária e o ponto de entrega. Tensão secundária de distribuição: tensão disponibilizada no sistema elétrico da concessionária com valores padronizados inferiores a 2,3 kv. Tensão primária de distribuição: tensão disponibilizada no sistema elétrico da concessionária com valores padronizados iguais ou superiores a 2,3 kv. Unidade consumidora: conjunto de instalações e equipamentos elétricos caracterizado pelo recebimento de energia elétrica em um só ponto de entrega, com medição individualizada e correspondente a um único consumidor. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 23

26 Normas: NBR 5410:97 Instalações elétricas de baixa tensão NBR 5413:92 - Iluminância de interiores - Procedimento NBR 6808: Conjuntos de manobra e controle de baixa tensão montados em fábrica - CMF - Especificação NBR IEC 50(826): Vocabulário eletrotécnico internacional Capítulo 826 Instalações elétricas em edificações IEC Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 24

27 ANEXO A Os invólucros e o grau de proteção Para um equipamento não é suficiente atender somente a exigências de desempenho funcional. Também é necessário que ele seja adequado ao ambiente onde ele está instalado, ou seja, que ele ofereça a proteção necessária, a seus componentes internos, contra as influencias externas que lhes possa ser nociva e ainda que ele assegure de que não oferece perigo aos usuários ou ao seu entorno. Para se satisfazer estas exigências os equipamentos são colocados dentro de invólucros, que tem a função de proteger as pessoas contra os efeitos perigosos da eletricidade no interior do equipamento, a NBR 5410 chama isto de proteção contra contato direto, e proteger os componentes internos do equipamento contra as certas influências como: A penetração de corpos estanhos que pediria perturbar o funcionamento mecânico ou elétrico. A penetração de água e outros líquidos que poderiam alterar o isolamento interno do equipamento e provocar um defeito. O invólucro é definido na NBR IEC como elemento que assegura proteção de um equipamento contra determinadas influências externas e proteção contra contatos diretos em qualquer direção. Os invólucros podem ser parte integrante do equipamento ou ser um componente separado, vendido vazio, para que outros componentes sejam montados no seu interior, como é o caso dos quadros de distribuição. Os invólucros podem, portanto, ser tanto a carcaça de um equipamento como os quadros e caixas usados nas instalações elétricas. Os invólucros podem ser de materiais com características isolantes ou condutores. Para garantir o uso correto dos invólucros nas instalações elétricas, a NBR 5410 define as necessidades mínimas de grau de proteção que os invólucros devem garantir e a NBR 6146 define as características e os ensaios que verificam estas características, aplicáveis aos equipamentos. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 25

28 Tabela 3 - Presença de água Código Classificação Características Aplicações e exemplos AD1 Desprezível A probabilidade de presença de água é desprezível AD2 Quedas de gotas Possibilidade de quedas de água verticais de água AD3 Aspersão de água Possibilidade de chuva caindo numa direção em ângulo máximo de 60 o C com a vertical AD4 Projeções de Possibilidade de projeções água de água em qualquer direção AD5 Jatos de água Possibilidade de jatos de água sob pressão em qualquer direção AD6 Ondas Possibilidade de ondas de água AD7 Imersão Possibilidade de recobrimento intermitente, parcial ou total, por água AD8 Submersão Possibilidade de total recobrimento por água de modo permanente Locais em que as paredes não apresentam geralmente traços de umidade, mas que podem apresentá-lo durante períodos curtos, por exemplo sob forma de lixívia, e que secam rapidamente graças a uma boa aeração Locais em que a umidade se condensa ocasionalmente, sob forma de gotas de água, ou em que há a presença ocasional de vapor de água Locais em que a água, ao respingar, forma uma película nas paredes ou solos Locais em que além de haver água nas paredes, os componentes da instalação elétrica também são submetidos a projeções de água; por exemplo, certos aparelhos de iluminação, painéis de canteiros de obra,etc. Locais que são freqüentemente lavados com ajuda de mangueiras, tais como passeios públicos, áreas de lavagem de carros, etc. Locais situados à beira mar, tais como piers, praias, ancoradouros, etc. Locais susceptíveis de serem inundados e/ou onde a água possa se elevar, no mínimo, a 15 cm acima do ponto mais elevado do equipamento, estando a parte mais baixa do equipamento a, no máximo, 1m abaixo da superfície da água Locais onde os componentes da instalação elétrica sejam totalmente cobertos de água, de maneira permanente, sob uma pressão superior a 10 kpa (0,1 bar, 1 m de água) Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 26

29 Tabela 4 - Presença de corpos sólidos Código Classificação Características Aplicações e exemplos AE1 Desprezível Não existe nenhuma quantidade apreciável de poeira ou de corpos estranho AE2 Objetos Presença de corpos sólidos cuja menor pequenos dimensão é igual ou superior a 2,5 mm AE3 Objetos muito Presença de corpos sólidos cuja menor pequenos dimensão é igual ou superior a 1mm. Nota: Nas condições AE2 e AE3 pode existir poeira, desde que esta não tenha influência sobre os materiais elétricos AE4 Poeira Presença de poeira em quantidade apreciável Instalações residenciais ou instalações onde não são manipulados objetos pequenos Ferramentas e pequenos objetos são exemplos de corpos sólidos cuja menor dimensão é igual ou superior a 2,5 mm Fios são exemplos de corpos sólidos cuja menor dimensão é igual ou superior a 1 mm Locais empoeirados. Quando as poeiras forem inflamáveis, condutoras, corrosivas ou abrasivas, deve-se considerar simultaneamente outras classes de influências externas, se necessário AD Presença de água ( ) AD1 Desprezível IPX0 AD2 Quedas de gotas de água IPX1 AD3 Aspersão de água IPX3 AD4 Projeção de água IPX4 AD5 Jatos de água IPX5 AD6 Ondas IPX6 AD7 Imersão IPX7 AD8 Submersão IPX8 AE Presença de corpos sólidos ( ) AE1 Desprezível IP0X AE2 Objetos pequenos (2,5 mm) IP3X Ver também AE3 Objetos muito pequenos (1mm) IP4X IP5X Se as poeiras puderem penetrar sem AE4 Poeira prejudicar o funcionamento do componente IP6X Se as poeiras não devem penetrar no componente Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 27

30 O código IP é apresentado na NBR 6146 (norma baseada na IEC 60529). IP significa International Protection. Este código permite descrever os graus de proteção proporcionados pelos invólucros contra a aproximação das partes energizadas, a penetração de corpos sólidos estranhos e contra os efeitos nocivos da água, por meio dos códigos descritos a seguir. É importante ressaltar que este código normalizado está destinado ao uso nas normas dos produtos e, no caso dos quadros e caixas, não especifica as características de montagens internas, como por exemplo, as distâncias mínimas entre as partes vivas e o invólucro. Numeral característico único Quando for necessário indicar a classe de proteção apenas por meio de um numeral característico, o numeral omitido deve ser substituído pela letra X. Por exemplo, IPX5 ou IP2X. Graus de proteção - Primeiro numeral característico O primeiro numeral característico indica o grau de proteção dado pelo invólucro em relação às pessoas e ao equipamento no seu interior. A Tabela 1 do Anexo A descreve, sumariamente, na 3ª coluna, os objetos que, para cada grau de proteção representado pelo primeiro numeral característico, não devem poder penetrar no interior do invólucro. A expressão não devem poder penetrar significa que partes do corpo humano, ferramentas ou fios seguros por uma pessoa, não podem penetrar no invólucro ou, se isto ocorrer, será mantida uma distância suficiente para as partes vivas ou partes móveis perigosas (eixos lisos em rotação ou similares não são considerados perigosos). A 3ª coluna da Tabela 1 do Anexo A fornece também as dimensões mínimas dos corpos sólidos estranhos que não podem penetrar. Uma vez satisfeito o grau de proteção declarado de um invólucro, estarão também satisfeitos todos os graus inferiores de proteção da Tabela 1 do Anexo A. Em conseqüência, não será necessária a realização dos ensaios de verificação dos graus inferiores de proteção. Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 28

31 Graus de proteção - Segundo numeral característico O segundo numeral característico indica o grau de proteção dado pelo invólucro, tendo em vista a penetração prejudicial de água. A Tabela 2 do Anexo A descreve, na 3ª coluna, o tipo de proteção previsto para o invólucro, para cada um dos graus de proteção representado pelo segundo numeral característico. Uma vez satisfeito o grau de proteção declarado de um invólucro, estarão também satisfeitos todos os graus inferiores de proteção da Tabela 2 do Anexo A. Em conseqüência, não será necessária a realização dos ensaios de verificação dos graus inferiores de proteção. Primeiro numeral Grau de proteção característico Descrição sucinta Corpos que não devem penetrar 0 Não protegido Sem proteção especial 1 Protegido contra objetos sólidos maiores que 50 mm Uma grande superfície do corpo humano, como a mão (mas nenhuma proteção contra uma penetração deliberada). Objetos sólidos cuja menor dimensão é maior que 50 mm 2 Protegido contra objetos sólidos maiores que 12 mm Os dedos ou objetos similares, de comprimento não superior a 80 mm. Objetos sólidos cuja menor dimensão maior que 12 mm 3 Protegido contra objetos sólidos maiores que 2,5 mm Ferramentas, fios, etc., de diâmetro ou espessura superior a 2,5 mm. Objetos sólidos cuja menor dimensão é maior que 2,5 mm 4 Protegido contra objetos sólidos maiores que 1,0 mm Fios ou fitas de largura superior a 1,0 mm. Objetos sólidos cuja menor dimensão é maior que 1,0 mm 5 Protegido contra poeira Não é totalmente vedado contra a penetração de poeira, porém a poeira não deve penetrar em quantidade suficiente que prejudique a operação do equipamento 6 Totalmente protegido contra poeira Nenhuma penetração de poeira Dimensionamento de instalações elétricas pela demanda de consumo 29