ENE065 Instalações Elétricas I

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1 19/03/2012 ENE065 Instalações Elétricas I Prof.: Ivo Chaves da Silva Junior ivo.junior@ufjf.edu.br

2 Previsão de Carga Especiais NBR-5410 Cargas Especiais? Em geral, são cargas de uso comum em um edifício. Cabe ao projetista prever a potência solicitada por elas, sendo esta potência normalmente definida pelos fornecedores especializados. Exemplos: Elevador Portão Garagem Bomba de água

3 Previsão de Carga Especiais NBR-5410 Exemplo (Potência Cargas Especiais Prédio): Unidades:

4 Condicionadores de Ar A seguir será apresentado um processo simplificado para a realização de uma análise quantitativa desse tipo de instalação. O que é preciso? Determinar a carga térmica do local a ser condicionado e em função disso escolher o aparelho conveniente(fabricante). 1) Primeira Etapa: Determine o volume do recinto e multiplique este valor pela quantidade de kcal/h para cada m³, indicado pela Tabela 3.2.

5 Condicionadores de Ar 2) Segunda Etapa: Determine a área da(s) janela(s); Some a área de todas as janelas situadas na mesma parede; Verifique se possui(em) cortina(s); E qual o período de incidência do sol (manhã ou tarde); Multiplique este valor pela quantidade de kcal/h por m² de janelas nas condições observadas, tabela 3.3.

6 Condicionadores de Ar 3) Terceira Etapa: Verifique o número de pessoas que habitualmente permanecem no local; Multiplique esse número pelo fator de 125kcal/(h.pessoa); 4) Quarta Etapa: Some as áreas das portas, arcos ou vãos que permaneçam constantemente abertos para os espaços não condicionados; Multiplique este valor pelo fator 125kcal/(h.m²).

7 Condicionadores de Ar 5) Quinta Etapa: Havendo aparelhos elétricos em uso no ambiente que desprendam calor, ( lâmpadas, cafeteira, esterilizador, etc) considere um fator de 0,9kcal/(h.watt) multiplicando a potência total dissipada no ambiente. Primeira Etapa Segunda Etapa Terça Etapa Quarta Etapa Quinta Etapa Tabela 3.5 (fabricante)

8 Condicionadores de Ar

9 Tarde Janela Cortina (1m x 1m) Acesso Corredor 1 (0,8m x 2m) Acesso Corredor 2 (0,8m x 2m) Sala Estar/Jantar: Largura: 4,13m Comprimento: 3,55m Altura: 2,40m Casa sobre Telhado Janela Manhã Cortina (2m x 1,5m) Porta Entrada (0,8m x 2m)

10 1) Primeira Etapa: Volume (sala) : 4,13 x 3,55 x 2,40 = 35,19 m³ Recinto sobre Telhado: 35,19m³ x 22,33 kcal/h.m³ = 785,74 kcal/h

11 2) Segunda Etapa: Área das Janelas : Janela 1 = (2 x 1,5) = 3m² Janela 2 = (1x1) = 1m² Janela 1 Cortina - (Sol Manhã) = 3m² x 160kcal/h.m² = 480 kcal/h Janela 2 Cortina - (Sol Tarde) = 1m² x 212kcal/h.m² = 212 kcal/h 692 kcal/h

12 3) Terceira Etapa: Número de pessoas (habitualmente): 3 pessoas; 3 pessoas x 125 kcal/h.pessoa = 375kcal/h

13 4) Quarta Etapa: Número de portas (normalmente abertas): Duas (acesso aos corredores); Acesso Corredor 1 (1,6m²) - Acesso Corredor 2 (1,6m²) 3,2 m² x 125kcal/h.m² = 400kcal/h

14 5) Quinta Etapa: Aparelhos dissipadores de energia --- Lâmpadas (260W) 260W x 0.9kcal/h.W = 234kcal/h

15 785, ,47

16 Tabela Fabricante

17 Sistema de motor-bomba Elevação de Água Para um projeto elétrico predial, deve-se prever a instalação de um conjunto elevatório (motores elétricos-bombas) de água. Processo Orientativo de Cálculo: Potência dos Motores nos Conjuntos Elevatórios A potência do motor, dado em cavalo-vapor(cv), é dada por: P. Q. H 75.

18 Sistema de motor-bomba Elevação de Água Peso específico do líquido a ser Elevado (kg/m³) Água = 1000 kg/m³ P. Q. H 75. Vazão em m³/s Altura total (m) Rendimento da bomba

19 Sistema de motor-bomba Elevação de Água Observações: Consumo médio residência ou apartamento (200 litros/ pessoa - dia) Tempo médio de operação do sistemas elevatório de 8 horas

20 Sistema de motor-bomba Elevação de Água Rendimento das Bombas Centrífugas Pode ser obtida em relação a altura máxima de elevação (Hmax) e a vazão da bomba (l/min), Tabelas (Fabricantes).

21 Sistema de motor-bomba Elevação de Água Potência Instalada Na prática deve-se admitir uma certa reserva de potência para os motores elétricos. Os seguintes acréscimos são recomendados:

22 Sistema de motor-bomba Elevação de Água Corrente nominal que motor solicitará da rede elétrica:

23 Exercício - Quadro Sistema de motor-bomba Elevação de Água

24 Elevadores Em um projeto de instalações elétricas deve-se prever a carga elétrica do conjunto de elevadores. A escolha do elevador deve ser feita de acordo com a NBR Aquecedores Elétricos Centrais A potência elétrica requerida por uma instalação de água quente depende do tipo de aquecedor escolhido. Esta escolha depende do: Volume de água quente necessário para a instalação

25 Aquecedores Elétricos Centrais

26 Aquecedores Elétricos Centrais Tamanho do Reservatório

27 Tomadas de Corrente

28 Tomadas de Corrente São peças que permitem a captação da tensão que alimenta um determinado circuito.

29 Tomadas de Corrente Até 2011 (Fabricantes e Comerciantes) Adaptação Produção

30 Tomadas de Corrente

31 Tomadas de Corrente Por que há necessidade de um Padrão?

32 Tomadas de Corrente

33 Tomadas e Plugues Antigos Tomadas de Corrente

34 Tomadas e Plugues Novos Tomadas de Corrente

35 Tomadas de Corrente PE

36 Dispositivos de Manobra

37 Dispositivos de Manobra São aqueles que interrompem os circuitos elétricos, isto é, impedem a passagem de corrente. Entre os principais dispositivos utilizados nas instalações elétricas Residenciais, tem-se: Seccionador Interruptores Chaves Magnéticas Chave-Boia Sensores de Presença Entre outros

38 Dispositivos de Manobra SECCIONADOR É um dispositivo utilizado para interrupção do circuito, sendo o disjuntor termomagnético o mais comum nas instalações elétricas residenciais.

39 Dispositivos de Manobra CHAVES MAGNÉTICAS Além da capacidade de interromper circuitos, com o acionamento eletromagnético, servem como proteção contra sobrecargas e curtos-circuitos.

40 Dispositivos de Manobra SENSOR DE PRESENÇA Ao detectar a presença de pessoas ou animais liga automaticamente a iluminação de áreas de passagem rápida (halls, corredores, garagens, etc). Principal objetivo é a economia de energia.

41 INTERRUPTORES Dispositivos de Manobra São os dispositivos mais usados para o comando de circuitos. Os interruptores devem ter capacidade suficiente para suportar, por tempo indeterminado as correntes que transportam. Os interruptores embutidos de teclas podem ser:

42 Quanto as formas de comando, tem-se: Dispositivos de Manobra Comando Simples

43 Comando de duas seções

44 Comando Paralelo

45 O Consumo de Energia em Residências

46 Consumo de Energia em Residências

47 Consumo de Energia em Residências Chuveiro Elétrico - Aparelho que mais consome energia em uma residência (25% a 35%); - Potência nominal varia de 4400W a 7500W - Posição inverno aumenta o consumo entre 30% e 40% Ferro Elétrico - Potência nominal de 500 a 1500W; -Responsável por cerca de 5% a 7% do consumo total de energia em uma residência; - Deve-se evitar ligá-lo várias vezes seguidas (aumento do consumo);

48 Consumo de Energia em Residências Geladeira - Um dos aparelhos que mais consomem energia em uma residência (cerca de 30%); - Potência nominal varia de 150W a 400W; Recomendações de uso: - Instalação em lugar ventilado; - Desencostada da parede; - Longe de fontes de calor; - Não colocar alimentos quentes ; - Não impedir a circulação interna de ar; - Verificar borrachas de vedação; - Escolher geladeiras que possuam o selo do Immetro;

49 Consumo de Energia em Residências Máquina de Lavar Roupa - Responsável por cerca de 2% a 5% do consumo total de energia em uma residência; - Potência nominal varia de 500W a 1000W; Televisor - Responsável por cerca de 5% a 15% do consumo total de energia em uma residência; - Potência nominal varia de 70W a 200W;

50 Consumo de Energia em Residências Ar Condicionado - Responsável por cerca de 2% a 5% do consumo total de energia em uma residência; - Potência nominal varia de 1200W a 3400W; Iluminação - Responsável por cerca de 25% do consumo total de energia em uma residência;

51 Consumo de Energia em Residências

52 Consumo de Energia em Residências RAMAS/EFICIENCIAENERGETICA/Paginas/Economia emcasa.aspx

53 Custo da Energia Elétrica em Baixa Tensão

54 Custo da Energia Elétrica em Baixa Tensão

55 Custo da Energia Elétrica em Baixa Tensão O custo se resume em três parcelas: KW consumidos Mês Impostos (PIS/PASEP, ICMS, CONFINS); Taxa de Iluminação Pública

56 Custo da Energia Elétrica R$/kWh

57 Como se chega a este valor?? Consumo Mês : 209 KW Preço Energia : 0,569 R$/KWh Custo Consumo : R$ 119,00 Taxa de Iluminação : R$ 9,91 Valor a pagar : R$ 9,91 +R$ 119,00

58 OK!!!! Vamos Fazer um conta? Consumo Mês : 209 KW Preço Energia : 0,38978 R$/KWh Valor a pagar : R$ 9,91 +R$ 81,46 Taxa de Iluminação : R$ 9,91 Com Impostos Valor a pagar : R$ 128,91 Sem Impostos Valor a pagar : R$ 91,37 aproximadamente 30% de Impostos

59 Demanda de Energia de Uma Instalação Elétrica

60 Demanda de Energia de uma Instalação Elétrica POTÊNCIA ELÉTRICA CONSUMIDA VARIA A CADA INSTANTE Por que há esta variação? Porque os diversos equipamentos que compõem a instalação nunca estarão operando simultaneamente.

61 Demanda de Energia de uma Instalação Elétrica DEFINIÇÕES FUNDAMENTAIS Carga ou Potência Instalada ou Potência Total É a soma das potências nominais de todos os aparelhos elétricos existentes em uma instalação elétrica ou sistema. Demanda É a potência elétrica realmente absorvida (consumida) em um determinado instante por um aparelho ou sistema. Potência de Alimentação ou Provável Demanda É a demanda máxima da instalação. Este é o valor utilizado para o dimensionamento dos condutores, dos dispositivos de proteção, da classificação do tipo de consumidor e do padrão de atendimento (estes dois últimos conforme norma da concessionária local).

62 Demanda de Energia de uma Instalação Elétrica Visto que há uma variação da potência elétrica consumida, será que é correto do ponto de vista técnico e econômico considerar a demanda como sendo a soma das potências instaladas? Não, pois caso isso fosse feito haveria um superdimensionamento de todos os elementos (disjuntores, condutores, poste, etc.) que fazem parte da entrada de energia. Potência de Alimentação Utilizada para o dimensionamento da entrada de serviço da instalação elétrica

63 Fator de Demanda Fator de Demanda (FD) È a razão entre a Demanda Máxima e a Potência Total Instalada Exemplo

64 Fator de Demanda dimensionamento da entrada

65 Critérios na Determinação do Fator de Demanda Fatores que influem na determinação do fator de demanda: Grandeza da carga - Tipo de carga - Época do ano Etc... Entretanto, na elaboração do projeto, estes dados não estarão disponíveis!!!!! Como estimar o Fator de Demanda? - O mesmo deve ser estimado em função das informações preliminares tomadas com o cliente e dos prováveis equipamentos. Na dúvida, como medida de segurança, é melhor SUPERDIMENSIONAR o fator de demanda. O SUBDIMENSIONAMENTO DO FATOR DE DEMANDA É INADMISSÍVEL EM INSTALAÇÕES RESIDENCIAIS.

66 Demanda em Edificações Individuais e Coletivas Considerações Preliminares Diversas concessionárias apresentam procedimentos específicos para o cálculo das demandas situadas em suas áreas de fornecimento. Existem na literatura diversos procedimentos para o cálculo da demanda. Desta forma, cabe ao projetista a escolha do procedimento que mais de aproxime da situação em estudo. A escolha de um procedimento de cálculo que esteja em consonância com a realidade da região e com os regulamentos e normas da concessionária local é de extrema importância.

67 Cálculo da Demanda em Edificações Individuais Provável Demanda Fator de Demanda (Tabela 4.1) D = (g x P1)+P2 Soma das Potências de Iluminação e TUGs Soma das Potências das TUEs

68 Cálculo da Demanda em Edificações Individuais

69 Exemplo: Determine a Provável Demanda para o apartamento abaixo: Obs: Fator de potência unitário

70 P1 = =4100 W g = 0,52 (Tabela 4.1) P2 = 9900W D = (0,52x4100)+9900 Provável Demanda = W Potência Instalada = W

71 Demanda Total em Edificações Coletivas COMITÊ DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA - CODI Considerações Preliminares As recomendações do CODI são aplicáveis a edifícios residenciais, contendo de 4 a 300 apartamentos, independente de área útil, tipo de prédio residencial e região do país. CÁLCULO BASEADO EM TRATAMENTOS ESTATÍSTICOS DE MEDIÇÕES

72 Cálculo Demanda Edificações Coletivas - CODI Provável Demanda Total do Edifício Fator de Segurança DEDIF = 1.2 x (DAPT+ Dcond) Demanda correspondente aos apartamentos Demanda correspondente Ao condomínio

73 Cálculo Demanda Edificações Coletivas - CODI Fator de Diversidade (Tabela Nº de Apartamentos) DAPT= F1 x F2 Demanda correspondente aos apartamentos Demanda em Função da Área Útil ( Tabela 4.2)

74 Cálculo Demanda Edificações Coletivas - CODI

75 Cálculo Demanda Edificações Coletivas - CODI LIMITE DA TABELA 4.2 Para apartamentos com área superior a 400 m², aplica-se a seguinte expressão:

76 Cálculo Demanda Edificações Coletivas - CODI

77 Cálculo Demanda Edificações Coletivas - CODI Parcela de Carga de Iluminação até 10kW Parcela de Carga de Iluminação acima de 10kW DCOND= I x I x T + M Demanda correspondente ao condomínio Carga Total de Tomadas (TUG e TUE) Demanda Total de Motores (Tabela 4.4 e 4.5)

78 Cálculo Demanda Edificações Coletivas - CODI kva

79 Cálculo Demanda Edificações Coletivas - CODI kva

80 3º TRABALHO SALA DE AULA GRUPOS DETERMINAÇÃO DA DEMANDA ELÉTRICA EM EDIFICAÇÕES

81 Temas do Primeiro Seminário 1. Combate e Prevenção de Incêndios em Instalações Elétricas Residenciais 2. Edifícios e Casas Inteligentes: Automação Residencial 3. Aplicação de Energia Renováveis em Instalações Elétricas Residenciais Sorteio dos temas para os 3 primeiros grupos Dia 16 de Abril de 2012 Próxima Aula 26/03/2012