Disciplina: Instalações Elétricas II UNIDADE II : QUADRO DE FORÇA. Professor: Marcelino Vieira Lopes, Me.Eng.

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1 Disciplina: Instalações Elétricas II UNIDADE II : QUADRO DE FORÇA Professor: Marcelino Vieira Lopes, Me.Eng.

2 Objetivos GERAL: O objetivo desta disciplina é avançar com os conhecimentos mais aprofundados de eletricidade. ESPECÍFICO: Mostrar aos alunos a necessidade do engenheiro conhecer um pouco mais de eletricidade e suas aplicações, como também os equipamentos. 2

3 EMENTA Para atingir os objetivos, a seguinte ementa será seguida: Noções de Produção, Transmissão e Distribuição de Energia; Quadros de Força; Motores; Transformadores; Turbo-Geradores, Turbo-Bomba e Turbo-Compressor; Subestação; Para-raios; Luminotécnica;. 3

4 Programa UNIDADE I : NOÇÕES DE PRODUÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO 1.1 A produção de energia elétrica 1.2 A transmissão de energia elétrica 1.3 A distribuição de energia elétrica UNIDADE II : QUADRO DE FORÇA 2.1 Introdução e conceitos 2.2 Função do quadro 2.3 Equipamentos componentes UNIDADE III : MOTORES ELÉTRICOS 2.1 Introdução e conceitos 2.2 Tipos de motores 2.3 Funcionamento dos motores 2.4 Regras práticas para escolha de um motor 4

5 Estatística I Programa UNIDADE IV : TRANSFORMADORES 4.1 Introdução e conceitos 4.2 Tipos de transformadores 4.3 Funcionamento dos transformadores UNIDADE V : TUBO-GERADORES, TURBO-BOMBA E TURBO-COMPRESSOR 5.1 Introdução e conceitos 5.2 Tipos de máquinas 5.3 Funcionamento das máquinas 5.4 Funções de cada máquina UNIDADE VI : SUBSTAÇÃO 6.1 Introdução e conceitos 6.2 Tipos de subestação 6.3 Equipamentos componentes da subestação 5

6 Estatística I Programa UNIDADE VII : PARA-RAIOS 7.1 Introdução e conceitos 7.2 Tipos de para-raios Aplicações UNIDADE VIII : LUMINOTÉCNICA 8.1 Introdução e conceitos 8.2 Lâmpadas e luminárias 8.3 Iluminação incandecente 8.4 Iluminação fluorescente 8.5 Método dos lumens 6

7 Bibliografia BÁSICA: CREDER, Helio. Instalações Elétricas, revista e atualizada. Rio de Janeiro: LTC, 14 ed, COTRIM, Ademaro A. M. B. Instalações Elétricas. São Paulo: Makron Books, NISKIE, J e MACINTYRE, A. J. Instalações Elétricas. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, COMPLEMENTAR: GUSSOW, Milton. Eletricidade Básica 247 Problemas Resolvidos, 379 Problemas Propostos. 2 ed. São Paulo: Makron Books, RAMALHO, F, NICOLAU, G e TOLEDO, P. Os fundamentos da Física Vol. 3. São Paulo: Moderna, HALLIDAY D. & RESNICK R. Física 3, Rio de Janeiro: LTC, SEARS, ZEMANSKY et al. Física, Vol. 3, São Paulo: Pearson, FRIAS, Fernando; GONZAGA, Henrique Oswald Monzo. Eletricidade 2. Rio de Janeiro: MIGUEL COUTO, s.d. 75p. Leão, Ruth. GTD Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica. Universidade Federal do Ceará, 2009, Disponível em acessado em 01/07/2014. Moreno, Hilton. INSTALAC O ES ELE TRICAS RESIDENCIAIS. São Paulo: Pirelli, BASOTTI, Ma rcio Roge rio. Eletricidade-instalac o es industriais. Sapucaia do Sul: SENAI,

8 Unidade 2: Quadro de Força 1. Introdução e Conceitos 2. Função do Quadro 3. Equipamentos Componentes 8

9 Unidade 2: Quadro de Força 9

10 2 Quadros de Distribuição 10

11 2 Quadros de Distribuição 11

12 2 Quadros de Distribuição 1. Introdução e Conceitos De acordo com a NBR IEC (826), quadro de distribuição é o equipamento elétrico destinado a receber energia elétrica através de uma ou mais alimentações, e distribuí-la a um ou mais circuitos, podendo também desempenhar funções de proteção, seccionamento, controle e/ou medição. 12

13 2 Quadros de Distribuição Disjuntor Termomagnético (DTM): sa o dispositivos que: Oferecem proteção aos fios do circuito. Desligando-o automaticamente quando da ocorrência de uma sobrecorrente provocada por um curto-circuito ou sobrecarga. Permitem manobra manual. Operando-o como um interruptor, secciona somente o circuito necessário numa eventual manutenção. 13

14 21: Introdução e Conceitos Interruptor diferencial residual: são dispositivos que protegem as pessoas contra choques elétricos. 14

15 2 Quadros de Distribuição Interruptor diferencial residual Conceito de atuação As correntes de fuga que provocam riscos às pessoas são causadas por duas circunstâncias: Contato direto: Falha de isolação ou remoção das partes isolantes, com toque acidental da pessoa em parte energizada (fase / terra). Contato indireto: Através do contato da pessoa com a parte metálica (carcaça do aparelho), que estará energizada por falha de isolação, com interrupção ou inexistência do condutor de proteção (terra). 15

16 2 Quadros de Distribuição Interruptor diferencial residual Conceito de atuação: A somatória vetorial das correntes que passam pelos condutores ativos no núcleo toroidal é praticamente igual a zero (Lei de Kirchhoff). Existem correntes de fuga naturais não relevantes. Quando houver uma falha à terra (corrente de fuga) a somatória será diferente de zero, o que irá induzir no secundário uma corrente residual que provocará, por eletromagnetismo, o disparo do Dispositivo DR (desligamento do circuito). 16

17 2 Quadros de Distribuição Tipos de Montagem 17

18 Tipos de Circuito Circuito Elétrico: E o conjunto de equipamentos e fios, ligados ao mesmo dispositivo de proteção. Circuito de Distribuição: Liga o quadro do medidor ao quadro de distribuição. Circuito Terminal: Partem do quadro de distribuição e alimentam diretamente lâmpadas, tomadas de uso geral e tomadas de uso específico. 18

19 2 Quadros de Distribuição 19

20 2 Quadros de Distribuição 20

21 2 Quadros de Distribuição 21

22 2 Quadros de Distribuição 22

23 DIMENSIONAMENTO DE CIRCUITOS TERMINAIS 23

24 Quantidade de circuitos terminais Dimensionamento de Circuitos Terminais: 1. Prever circuitos de iluminação separados dos circuitos de tomadas de uso geral (TUG s). Na prática estes circuito deve ficar limitado a 10 A (cada um), para facilitar a instalação. 2. Prever circuitos independentes, exclusivos para cada equipamento com corrente nominal superior a 10A. Por exemplo, equipamentos ligados em 127V com potencias acima de 1270VA (127V x 10A) devem ter um circuito exclusivo para si. 24

25 Exercício Dimensionamento de Circuitos Terminais: Uma residência onde há um chuveiro de 5600W e uma torneira de 5.000W, responda: 1. Qual o número mínimo de circuitos terminais? 2. Descreva cada um deles? 25

26 Circuito de Iluminação: Quantidade e Carga Mínimas RECOMENDAC O ES DA NBR 5410 PARA O LEVANTAMENTO DA CARGA DE ILUMINAC A O 1. Condições para se estabelecer a quantidade mínima de pontos de luz. prever pelo menos um ponto de luz no teto, comandado por um interruptor de parede. arandelas no banheiro devem estar distantes, no mínimo, 60cm do limite do boxe 2. Condições para se estabelecer a potencia mínima de iluminação. A carga de iluminação e feita em função da área do cômodo da residência. Atribuir um mínimo de 100VA para os primeiros 6m 2, acrescido de 60VA para cada aumento de 4 m 2 inteiros; 26

27 2 Dimensionamento do quadro de distribuição 27

28 Circuito de Iluminação: Quantidade e Carga Mínimas Exercicício: Baseado na planta baixa apresentada no slide anterior, levante a quantidade e carga mínimas para a ILUMINAÇÃO. 28

29 Circuito de Iluminação: Quantidade e Carga Mínimas Exercicício: Baseado na planta baixa apresentada no slide anterior, dimensione o(s) circuito(s) para iluminação. Circuito Área Potência de Iluminação (VA) Área de Serviço Cozinha Banheiro Sala Copa Dormitório 1 Dormitório 2 Circulação Área externa 29 TOTAL

30 Tomadas de Uso Geral: Quantidade Mínimas RECOMENDAC O ES DA NBR 5410 PARA O LEVANTAMENTO DA CARGA DE TOMADAS Condição / Local Quantidade Mínima de Tomadas de Uso Geral (TUG) Co modos ou depende ncias com a rea igual ou inferior a 6m 2 Cômodos ou dependências com mais de 6m 2 cozinhas, copas, copas-cozinhas No mi nimo uma tomada No mi nimo uma tomada para cada 5m ou frac a o de peri metro, espac adas ta o uniformemente quanto possi vel Uma tomada para cada 3,5m ou frac a o de peri metro, independente da a rea Banheiros Subsolos, varandas, garagens ou sota os No mi nimo uma tomada junto ao lavato rio com uma dista ncia mi nima de 60cm do limite do boxe No mínimo uma tomada. 30 NOTA: em diversas aplicações, e recomendável prever uma quantidade de tomadas de uso geral maior do que o mínimo calculado.

31 Tomadas de Uso Geral: Carga Mínimas Banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais semelhantes: atribuir, no mínimo, 600VA por tomada, ate 3 tomadas. atribuir 100VA para os excedentes. Demais cômodos ou dependências atribuir, no mínimo, 100VA por tomada. 31

32 Tomadas de Uso Específico: Quantidade e Carga Quantidade de tomadas de uso específico (TUE s). A quantidade de TUE s e estabelecida de acordo com o número de aparelhos de utilização que sabidamente vão estar fixos em uma dada posição no ambiente.. O projetista deve levantar a quantidade de chuveiros, torneiras elétricas e equipamentos similares (potência elevada) que serão instalados, bem como a respectiva potência. 32

33 Circuito de TUG: Quantidade e Carga Mínimas Exercicício: Baseado na planta baixa apresentada anterioriormente, levante a quantidade e carga mínimas para as TUGs. Considerando que há um chuveiro de 5600W e uma torneira de 5.000W, determine as TUEs. 33

34 TUGs e TUEs: Quantidade e Carga Mínimas Exercicício: Circuito Área (m2) Perímetro (m) TUG n x S (VA) TUE N x P (W) Área de Serviço Cozinha Banheiro Sala Copa Dormitório 1 Dormitório 2 Circulação Área externa 34 TOTAL

35 Iluminação, TUGs e TUEs: Resumo Dependência Dimensões L C Área Perímetro Potência de Iluminação (VA) Potência (VA) TUGs QTD Pot. Total (VA) Potência (W) QTD TUEs Pot. Total (W) Descricão Cozinha 3,05 3,75 11,44 13, Torneira Área Serviço 3,4 1,75 5,95 10, Banheiro 1,8 2,3 4,14 8, Chuveiro Sala 3,25 3,05 9,91 12, Copa 3,1 3,05 9,46 12, Dormitório 1 3,25 3,4 11,05 13, Dormitório 2 3,15 3,4 10,71 13, Circulação 2,1 1,8 3,78 7, Área externa 0 0 0,00 0, TOTAL

36 Divisão dos circuitos 36

37 Dimensionamento de fiação e disjuntores DTM 37

38 Dimensionamento de IDR 38

39 Divisão dos circuitos Nr. Circuito Tipo Tensão (V) Local Potência (VA) Potência QTD Pot. Total (VA) corrente (A) Nr. Circuitos agrupados Seção dos condutores (mm2) Tipo Proteção Nr. Polos Corrente Nominal 1 2 Iluminação Social Iluminação Serviços TUG TUG 127 Sala Dormitório Dormitório Hall Banheiro Cozinha Copa Área Serviço Área externa Sala Dormitório Hall Dormitório Banheiro ,88 3 1,5 DTM ,62 3 1,5 DTM+IDR e ,09 3 2,5 DTM+IDR e ,09 3 2,5 DTM+IDR e 25 5 TUG 127 Cozinha ,17 3 2,5 DTM+IDR e 25 6 TUG 127 Copa ,17 3 2,5 DTM+IDR e 25 7 TUG TUE 220 Área Serviço Área Serviço Área externa Chuveiro ,24 3 2,5 DTM+IDR e , DTM+IDR e TUE 220 Torneira , DTM+IDR e 25

40 Potência Ativa, Reativa e Aparente Nos projetos elétricos residenciais, desejando-se saber o quanto da potência aparente foi transformada em potência ativa, aplica-se os seguintes valores de fator de potência: 1,0 para iluminação 0,8 para tomadas de uso geral; 40

41 Fator de Demanda Nem todos os equipamentos são ligados ao mesmo tempo. Para circuito de iluminação (FP=1) e TUG (FP=0,8) usa-se a tabela abaixo. 41

42 Fator de Demanda Para TUE usa-se a seguinte tabela: 42

43 Eletrodutos 43

44 2 Dimensionamento do quadro de distribuição 44