Os assuntos relacionados com as instalações eléctricas, a domótica, os sistemas de segurança, as telecomunicações e a eficiência energética,

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1 EUTRO À TERRA Revista Ténio-Científia Nº3 Aril Os assuntos relaionados om as instalações elétrias, a domótia, os sistemas de segurança, as teleomuniações e a efiiênia energétia, partiularmente na utilização da força motriz, mereem partiular destaque nesta edição Doutor Beleza Carvalho Efiiênia Energétia Pág. 6 Sistemas Segurança Pág. 1 Teleomuniações Domótia Pág. 18 Pág. 3 Máquinas Elétrias Pág. 7 Instalações Elétrias Pág. 37 Engenharia Eletroténia Área de Máquinas e Instalações Elétrias

2 EDITORIAL Doutor José António Beleza Carvalho ARTIGOS TÉCNICOS EUT TRO À TERR RA 06 Desempenho Energétio dos Edifíios e a sua Regulamentação Engº Roque Filipe Mesquita Brandão 1 Segurança em Edifíios Sistemas de Ciruito Fehado de Televisão Engº António Augusto Araújo Gomes 18 Redes FierToTheHome FTTH O Despertar de Novos Serviços de Teleomuniações Engº Sérgio Filipe Carvalho Ramos 3 Gestão Ténia de Edifíios om KNX Engº Domingos Salvador Gonçalves dos Santos 7 Efiiênia Energétia em Equipamentos de Força Motriz Doutor José António Beleza Carvalho Engº Roque Filipe Mesquita Brandão 37 Projeto de Instalações Elétrias Seção Ténia Vs Seção Eonómia de Canalizações Elétrias Engº Henrique Jorge de Jesus Rieiro da Silva Engº António Augusto Araújo Gomes EVENTOS 43 Workshop Disussão do Manual ITED-NG e da 1.ª edição do Manual ITUR FICHA TÉCNICA DIRECTOR: PRODUÇÃO GRÁFICA: PROPRIEDADE: CONTACTOS: Doutor José António Beleza Carvalho António Augusto Araújo Gomes Área de Máquinas e Instalações Elétrias Departamento de Engenharia Eletroténia j@isep.ipp.pt ; aag@isep.ipp.pt

3 EDITORIAL Caros leitores A puliação Neutro à Terra volta novamente à vossa presença, om novos e interessantes artigos na área da Engenharia Eletroténia em que nos propomos intervir. Os assuntos relaionados om as instalações elétrias, a domótia, os sistemas de segurança, as teleomuniações e a efiiênia energétia, partiularmente na utilização da força motriz, mereem partiular destaque nesta edição. O desempenho energétio dos edifíios é hoje uma questão inontornável que, de uma forma direta ou indireta, a todos nos afeta atualmente. Nesta edição, apresenta-se um artigo que faz o estado da arte relativamente à legislação Europeia e Portuguesa apliável à ertifiação energétia de edifíios, fazendo-se uma análise sintétia ao Regulamento dos Sistemas Energétios e de Climatização de Edifíios (RSECE) e ao Regulamento das Caraterístias de Comportamento Térmio dos Edifíios(RCCTE). Outro assunto de grande interesse apresentado nesta puliação, tem a ver om neessidade de garantir a segurança das pessoas e dos ens. Este assunto é atualmente de grande importânia, sendo ojeto de legislação reentemente puliada, que o tornam origatoriamente onsiderado no âmito da onepção e projeto das instalações elétrias. No artigo apresentado faz-se um enquadramento geral sore os sistemas de iruito fehado de televisão (CCTV), aordando-se as estruturas mais omuns destes sistemas e referindo-se os prinipais aspetos tenológios inerentes a estes sistemas. No âmito das teleomuniações, apresenta-se um artigo relaionado om o forneimento de novos serviços nesta área da engenharia. A tenologia das firas óptias tem-se imposto de uma forma ada vez mais onsistente, verifiando-se que paulatinamente os operadores têm sustituído os aos de par de ore e oaxiais pela fira óptia. No artigo que é apresentado analisa-se as novas infra-estruturas de teleomuniações em fira óptia, na maior parte das vezes disponiilizada por iniiativa partiular dos operadores privados, de forma a ofereer serviços e soluções a veloidades de transmissão ada vez maiores. Nesta tereira puliação, pode-se ainda enontrar artigos relaionados om outros assuntos reonheidamente importantes e atuais, omo o dimensionamento e utilização efiiente de equipamentos de força motriz, o dimensionamento da seção ténia versus seção eonómia em redes de distriuição de energia elétria, e a domótia, om uma aordagem detalhada à gestão ténia de edifíios aseado no sistema KNX. Estando erto que esta tereira puliação da Neutro à Terra vai novamente satisfazer as expetativas dos nossos leitores, apresento os meus ordiais umprimentos. Porto, Aril de 009 José António Beleza Carvalho 3

4 EM DESTAQUE Engº António Augusto Araújo Gomes Segurança Contra Inêndio em Edifíios Novo Enquadramento Regulamentar A regulamentação de segurança ontra inêndio em edifíios foi reentemente ojeto de revisão, através da puliação em Diário da Repúlia de um onjunto de diplomas legislativos, que vieram revogar o anterior enquadramento de segurança ontra inêndio em edifíios, onstituído por todo um onjunto de Regulamentos de Segurança Contra Inêndio, Normas de Segurança Contra Inêndio e Medidas de Segurança Contra Inêndio, que emora volumoso, mesmo assim era inompleto, no espaço e no tempo, repetitivo, de manuseamento ompliado e, por vezes, de interpretação prolemátia. Justifia-se assim a pertinênia desta revisão, que onsolida toda a legislação de segurança ontra inêndio em edifíios num únio regulamento, e define o novo regime de redeniação de entidades envolvidas ao nível de projeto, exeução e exploração dos edifíios. - Dereto-Lei n.º 0/008, de 1 de Novemro Estaelee o regime jurídio da segurança ontra inêndios em edifíios. - Portaria n.º 153/008, de 9 de Dezemro Aprova e pulia o Regulamento Ténio de Segurança ontra Inêndio em Edifíios (SCIE), dando umprimento ao disposto no artigo 15.º do Dereto -Lei n.º 0/008, de 1 de Novemro, que aprovou o regime jurídio de segurança ontra inêndio em edifíios, que determinava que seriam regulamentadas por portaria do memro do Governo responsável pela área da proteção ivil as disposições ténias gerais e espeífias de SCIE referentes às ondições exteriores omuns, às ondições de omportamento ao fogo, isolamento e proteção, às ondições de evauação, às ondições das instalações ténias, às ondições dos equipamentos e sistemas de segurança e às ondições de autoproteção. - Portaria n.º 64/009, de de Janeiro Estaelee o regime de redeniação de entidades para a emissão de pareeres, realização de vistorias e de inspeções das ondições de segurança ontra inêndio em edifíios (SCIE), motivado pelo novo enquadramento definido pelo Dereto-Lei n.º75/007,de9demarço. 4

5 Puliidade 5

6 Henrique Jorge de Jesus Rieiro da Silva, António Augusto Araújo Gomes, Eng.º s ARTIGO TÉCNICO Projeto de Instalações Elétrias Seção Ténia Vs Seção Eonómia de Canalizações Elétrias 1. Introdução O projeto das instalações elétrias deve responder a ritérios de ordem ténia, nomeadamente no que se refere à garantia da proteção das pessoas e instalações, mas ontrapõem-se neessariamente os aspetos de ordem eonómia; resultará do ompromisso entre estas duas posições ontrastantes a definição daquela que será a solução mais aertada para uma dada instalação. No apítulo dos ustos assoiados a uma instalação elétria tem um peso ruial a energia desperdiçada durante o funionamento da mesma, duração esta que pode em média onsiderar-se ompreendida entre 0 e 30 anos. Este desperdíio tem duas origens: perdas exessivas por inefiiente onepção das instalações e seleção não riteriosa de equipamentos que utilizam a energia elétria e malaratamento da energia elétria por funionamento além do neessário. A aordagem dum projeto elétrio efiiente so o ponto de vista energétio deverá ontemplar os seguintes pontos: a) Minimização de perdas no sistema de distriuição ) Redução das perdas devido ao desperdíio na utilização do equipamento elétrio ) Redução das perdas assoiadas aos prolemas assoiados à qualidade da energia d) Prever as instalações para inorporarem aparelhagem de ontagem e medida para fins de monitorização e de realização de auditorias elétrias. A Seção Ténia dos Condutores A definição ténia de analizações em instalações de utilização de energia elétria, deve ser realizada de aordo om o definido nas Regras Ténias de Instalações Elétrias de Baixa Tensão, e assenta na verifiação das seguintes ondições: - Critério do Aqueimento; - Critério da proteção ontra soreintensidades Põe-se, portanto, tamém neste domínio a questão da efiiênia energétia. 3. A Seção Eonómia dos Condutores Calulada a Partir da Norma CEI/IEC Assim, o responsável pela onepção de uma instalação elétria deverá prourar não somente a solução ténia funional da mesma mas preoupar-se que essa solução seja igualmente efiiente do ponto de vista energétio. Os métodos de álulo eonómio dos ondutores levam em linha de onta não somente o usto iniial dos mesmos e da sua instalação mas tamém os ustos assoiados à exploração, isto é, os ustos das perdas por efeito Joule. 37

7 ARTIGO TÉCNICO A norma CEI/IEC Eletri ales Calulation of the urrent rating Eonomi optimization of power ale size (CEI, 1995) apresenta duas metodologias de álulo uma aseada na determinação de gamas eonómias de orrente, para diferentes aos empregados, e uma outra, onheida a orrente de projeto, que determina a seção que minimiza a função usto total. CT=CI+CE (1) A norma onsidera uma temperatura média igual a: θ m θ θa = + θ 3 θ = temperatura orrespondente a Iz θa = temperatura amiente T=nºdehorasdeutilizaçãodasperdas a (3) CT ustototal CI usto de investimento CE ustodeexploração Perdadeenergiano1ºano: ( max p ) I R L N N T E= () O número de horas de utilização das perdas é dado pela relação: T = I() t dt I máx NaFig.1podemosapreiarumdiagramadeargadiário,que traduzavariaçãodaorrenteomotempo. 60 (4) Imax orrentedepiododiagrama R resistênia CA por unidade de omprimento L omprimento da analização Np nº de ondutores so idêntias ondições N nºdeiruitosidêntios T nºdehorasdeutilizaçãodasperdas Figura 1 -Diagrama de arga I(t) AresistêniaunitáriaRédefinidaatravésdoseuvaloremCC e leva em onsideração quer os efeitos peliular e de proximidade y S e y P, quer as perdas em erãs metálios e armaduras-λ 1 e λ. A Fig. representa o hamado diagrama normalizado π(t) que resulta do preedente dividindo-o por I máx. A ordenada máxima passa a ser oviamente 1. 1, Em virtude da variação da orrente, fator de arga 1, e da possiilidade de inremento da mesma, a temperatura do ondutor será diferente da orrespondente à orrente máxima admissível θ(θz). 1 0,8 0,6 0,4 0, Figura - Diagrama normalizado π(t) 38

8 ARTIGO TÉCNICO AFig.3orrespondeaodiagrama π (t). Custodapotêniadeperdas: 1, 1 0,8 CE = ( I R L N N) D P max p (9) 0,6 0,4 0, Figura 3 -Diagrama normalizado π (t) CE P = usto de exploração por soliitação de potênia adiional D=ustoanualdapotênia Como se trata da elevação ao quadrado de valores quando muitoiguaisa1virámaisavado. T 8760 = 0 π() t dt O nº de horas de utilização das perdas é referido ao período de 8760 h (1 ano). A estimação deste valor vem normalmente dada através da fórmula: (5) Custos de exploração(1º ano): CE= ( I R L N N)( TP+ D) max (10) Considerando-se os pagamentos feitos no fim do ano, os ustos no iésimo ano virão dados por: CE = CE[(1 + a) (1 + )] i i p 1 (11) T = µ 8760 (6) Admitindo-se resimento perentual anual da arga de a e dosustosdeenergiaepotêniade. µ= p f + (1 p) f (7) µ=fatordeargadasperdas f=fatordearga p=oefiiente (igual a 0,3 - redes de transporte, e igual a 0, - redes de distriuição(ieee, 1990) Há duas aordagens para lidar om pagamentos feitos em tempos diferentes, o investimento no iníio da exploração da instalaçãoeosustosduranteotempodevidadamesma: - método das anuidades; - método da atualização. Ométododaatualizaçãoémaisgeraleéousadonanorma. Custodasperdasno1ºano: CE = ( I R L N N) T P E max p (8) (1 + a) (1 + ) r = (1 + i ) N 1 r Q = 1 r (1) (13) CE E =ustodeexploraçãoporperdadeenergiano1ºano i=taxadeatualização P=ustodoWh N=nºdeanosdevidamédiadainstalação 39

9 ARTIGO TÉCNICO Q CEa= ( Imax R L Np N)( TP+ D) (14) 1 +i CEa = usto de N anos de exploração da instalação, referidos ao iníio do empreendimento, isto é, atualizados. Seja F uma variável auxiliar dada por: Q F= Np N( TP+ D) 1 +i Afunçãoustototalviráentãoomaforma: CT = CI+ ImáxRLF ( ) (15) (16) ρ0 B 1 α0 θm R= 10 Ω/m (17) S B= (1 + y + y )(1 + λ + λ) s p 1 ρ0=resistividadedoondutora0ºcemcc θm = temperatura média (18) 4. Método de fixação dos valores máximos de perdas admissíveis nas analizações Este método é preonizado pela Região Administrativa de Hong-Kong, que através do Departamento Elétrio e Meânio do Governo (EMSD) definiu uma aordagem no domínio da aixa tensão, até 008 de aráter voluntário, mas que a partir de 009 será integrado na legislação, tornando-se, por onseguinte de aráter origatório(emsd, 1997). A metodologia sugerida pelo presente método onduziu a resultados signifiativos no que se refere à poupança de energia elétria, omprovados pelo EMSD, no deorrer de estudos realizados nos últimos 30 anos, junto dos operadores que voluntariamente adoptaram este proedimento(emsd, 1997),(Hui, 003). A metodologia onsiste em fixar os valores máximos de perdas admissíveis nas analizações, ou seja, a de impor rendimentos mínimos das linhas. Para além das ondições ténias de temperatura e queda de tensão a máxima perda de potênia passa a ser ritério de dimensionamento. Admitindo um usto de investimento dado por: CI= ( A S+ C) L (19) Consideram-se duas situações: - iruitos trifásios lineares equilirados; - trifásios não-lineares. A=termodependentedaseçãodoao C = termo onstante 1º aso- Ciruito trifásio linear equilirado Potênia transportada e perdas nos ondutores do iruito: S A seção eonómia virá dada pela fórmula: e ( ) F ρ B 1+ α θ 0 = 1000 I mm máx A 0 0 m (0) A seção eonómia será normalizada para o valor omerial mais próximo. 40 P = 3 U I osϕ p = I r L 3 I = orrente do iruito (1) ()

10 ARTIGO TÉCNICO L = omprimento dos ondutores r = resistênia em CA por metro de analização à temperatura de funionamento α 0 =oefiientedetermorresistividadea0ºc Donde: Ovalorperentualp r dasperdasvemdadopelarelação: p r = 3 I r L 3 U I osϕ (3) Donde, definido o valor perentual que se admite para as perdas, se determinará o máximo valor para a resistênia r. R R 1+ α θ 34, 4+ θ = = 1+ α θ 34, 4+ θ 0 z 0 z z (7) º aso - Ciruito trifásio não-linear, equilirado, om valores onheidos de orrente I e de taxa de distorção harmónia THD r máx A potênia aparente transportada pelo iruito será dada p r U os ϕ 1000 = mω/m Ω (4) por: 3 I L Enontrado o valor de r máx, as taelas forneerão a seção a utilizar. S = 3 U I (8) Correção das perdas nos aos devido às diferentes temperaturas de funionamento. I = I = I + I + I h= 1 h (9) A temperatura do ondutor pode ser aproximada através da seguinte fórmula: I θ = θ + 30 a z IzT ( θ ) (5) θ =temperaturadoondutor θ a =temperaturaamiente I zt =orrentemáximaadmissívelnoaodadapelastaelas THD= 1 1 h= I 1 I h I = I + THD I = 1 I 1+ THD (30) (31) (3) θ z =temperaturamáximaadmissívelnosondutores A resistênia à temperatura θ pode ser expressa a partir da relação: Admitindo aixa distorção da tensão, o que é razoável, a potênia ativa transportada terá por expressão: P= 3 U I osϕ 1 (33) ( 1 ) R = R + α θ 0 0 R 0 =resistêniadoondutora0ºc (6) I1 = omponente fundamental da orrente os ϕ=fatordepotêniadoiruito 41

11 ARTIGO TÉCNICO Desprezando os efeitos peliular e de proximidade, as perdas nos ondutores, inluindo o ondutor neutro, será: ( 3 N) p= I + m I r L IN = 3 I + I + I... S m= S F N Queéarelaçãoentreasseçõesdefaseedeneutro. (34) (35) (36) As perdas perentuais (pr) na analização virão então dadas por: p r = ( 3 N ) I + m I r L 3 U I osϕ 1 E a máxima resistênia unitária a atriuir ao ao: r máx pr 3 U I1 osϕ 1000 = I + m I L ( 3 N) (37) (38) 5. Conlusões A usa da efiiênia e da utilização raional de energia (URE), partiularmente nos sistemas elétrios, leva a onsiderar todos aqueles aspetos que onorrem para realizar esse fim. A onsideração do rendimento das analizações, já ontemplada nas áreas do transporte e grande distriuição, faz todo o sentido apliada às redes de aixa tensão, até pela sua enorme extensão. Em Hong-Kong, onde o sistema de fixação de perdas máximas se enontra implementado há alguns anos, o dimensionamento eonómio de ondutores insere-se num programa mais vasto de URE em edifíios de serviços, ontemplando vertentes tais omo instalações de iluminação, sistemas de aqueimento, ventilação e ar ondiionado, transporte por elevadores, monta-argas e esadas rolantes e o desempenho energétio de edifíios apresentando resultados tangíveis signifiativos. Fontes de Informação Relevantes As taelas espeifiarão a seção do ao a onsiderar. A orreção de temperatura poderá ser feita mediante a fórmula aproximada seguinte: ( 3 I+ m IN) ( 3 IzT) a z ( θ 30) θ = θ + Algunsvaloresdereferêniaparap r : (39) Taela I -Valores máximos das perdas perentuais para diferentes tipos de iruitos Tipo de iruito Ligações entre transformadores de distriuição e Quadros Gerais Canalizações entre Quadros Gerais e Quadros Pariais Ciruitos terminais: iluminação, tomadas ou outrosusosomorrentesaimade3a Colunas montantes e entradas, (até,5% para utilizações doméstias) Alimentações de grandes argas omo motores de potênia apreiável p r [CEI, 1995] CEI IEC , Eletri ales, Calulation of theurrentrating Part3 Setion,Suiça,1995. [Cooper, 1997] Copper Development Assoiation, Eletrial Energy Effiieny, U.K., [EMSD, 1997] Eletrial and Mehanial Servies Department (EMSD), Code of Pratie for Energy Effiieny of Eletrial Installations, Hong-Kong, 005. [Anders, 1997] Anders J George, Rating of Eletri Power Cales, MGraw-Hill, Nova Iorque, [Hui, 003] Hui, Sam C. M., Energy Effiieny and Environmental Assessment for Buildings in Hong Kong, Máx. MECM LEO Seminar, Advanes on Energy Effiieny and 0,5% Sustainaility in Buildings, pag, 1-, 003, Kuala Lumpur, 1,5% 1% 1,5%,5% Malaysia. [Silva, 009] Silva H.J., Gomes A.A., Ramos S.C., A definição do valor máximo das perdas nas analizações elétrias omo medida de efiiênia energétia, JLBE09 - Jornadas Luso- Brasileiras de Ensino e Tenologia em Engenharia 009, 10 a 13 de Fevereiro de 009, Instituto Superior de Engenharia do Porto, Porto, Portugal. 4

12 EVENTOS Workshop Disussão do Manual ITED-NG e da 1.ª edição do Manual ITUR Ojetivos do evento: Apresentação e Disussão da Proposta de Revisão do Manual ITED(Infra-estruturas de Teleomuniações em Edifíios) e da 1.ª edição do Manual ITUR(Infra-estruturas de Teleomuniações de Loteamentos e Uranizações) Organização Profº Beleza Carvalho, António Gomes, Roque Brandão, Sérgio Ramos, Departamento de Engenharia Eletroténia Informação geral Dia/Hora:01Julho009/das14h30màs19h00m Loal: Auditório E do Rua Dr. António Bernardino de Almeida, 431, Porto T F Número Máximo de partiipantes: 00 Púlio-alvo: Projetistas; Instaladores; Certifiadores de ITED; Alunos Engenharia Eletroténia Insrição As insrições serão onsideradas por ordem ronológia de hegada e só serão onsideradas válidas após ter sido efetuado o pagamento. Fiha de Insrição disponível em: Preço: 5 Data limite de insrição: 30 Junho 009 Informações: Professor Beleza Carvalho- j@isep.ipp.pt Emissão de ertifiado de presença 43

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