Aula 2 Planejamento da instalação elétrica

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1 Aula 2 Planejamento da instalação elétrica Prof. Dr. Gustavo Della Colletta Universidade federal de Itajubá-UNIFEI 1 / 28

2 Agenda 1 Demanda e curva de carga Demanda Curva de carga 2 Fatores de projeto Fator de utilização 3 Pot^encia de alimentação e corrente de projeto Pot^encia de alimentação Corrente de projeto Previsão de cargas de iluminação e tomadas 4 Tabelas de apoio Pot^encias nominias de equipamentos elétricos 5 Estudo de caso Metodologia de estimativa 2 / 28

3 Seção 1 Demanda e curva de carga 3 / 28

4 Demanda É um valor médio de pot^encia em um intervalo de tempo especificado. D = 1 t+δt P (t).dt t t A área entre a curva e o eixo dos tempos é a energia consumida pela instalação no tempo considerado. ε = D. t = t+δt t P (t).dt A área em cinza é a energia consumida durante t. 4 / 28

5 Curva de carga Define-se curva de carga como a curva que apresenta a demanda em função do tempo, D(t), para dado período T. Na verdade, ela é constituída por patamares; no entanto, á mais comum apresentá-la como uma curva, resultado da união dos pontos médios das bases superiores de largura t. Para um período T, a ordenada máxima da curva, define a demanda máxima - D M. 5 / 28

6 Curva de carga A energia total consumida no peŕiodo, ε T é medida pela área entre a curva e o eixo dos tempos. ε T = T 0 D(t).dt A demanda média, D m, é a demanda constante que uma instalação elétrica deve apresentar para, no período considerado, consumir energia igual a que é consumida em funcionamento normal. D m = ε T T 6 / 28

7 Seção 2 Fatores de projeto 7 / 28

8 Fator de utilização - u No regime de funcionamento de um equipamento de utilização, pode ocorrer de a pot^encia efetivamente consumida seja iferior à pot^encia nominal do equipamento, caso comum em motores elétricos operando abaixo da plena carga. Dessa maneira, o fator de utilização é a razão da pot^encia de trabalho, P M, pela pottencia nominal, P N. u = P M P N Na prática 0,3 u 0,8 para equipamentos à motor em instalações industriais. u = 1 para aparelhos de iluminação, ar condicionado, aquecedores. 8 / 28

9 Fator de demanda - g É a razão da demanda máxima pela pot^encia instalada na instalação completa ou em partes da instalação. g = D M P inst Em instalações complexas é aplicado no dimensionamento dos circuitos de distribuição dos quadros de distribuição, levando em conta a provavel não simultaneidade no funcionamento dos equipamentos ligados a um ponto de distribuição. Na prática Os projetistas não t^em disponíveis os valores do fator de demanda (pois depende da rotina de utilização da instalação). Os fatores de demanda típicos são observados e tabelados para uso em planejamento de novas instalações. 9 / 28

10 Fator de diversidade - d Considerando-se conjuntos de cargas (A, B e C) distintos, ligados ao mesmo ponto de tomada, as demandas máximas de cada conjunto ou setor, não ocorrem ao mesmo tempo. Desse modo, o fator de diversidade para um ponto de distribuição, é a razão entre a soma das demandas máximas dos diversos conjuntos de cargas ligadas ao ponto de tomada (D M,i ) e a demanda máxima do ponto de tomada (D M ). d = n D M,i i=1 D M 10 / 28

11 Seção 3 Pot^encia de alimentação e corrente de projeto 11 / 28

12 Pot^encia de alimentação Considere um ponto de distribuição de uma instalação ao qual estejam ligados, em diversos circuitos, n conjuntos de cargas com uma potencia instalada P inst, um fator de demanda prático g i e um fator de pot^encia cosφ i, e m cargas individuais, cada um com uma pot^encia nominal de entrada P N,j e um fator de pot^encia cosφ j. P A = n P inst,i.g i + m i=1 j=1 P N,j Q A = n m P inst,i.g i.tgφ i + P N,j.tgφ j i=1 j=1 S A = 2 P 2 A + Q2 A 12 / 28

13 Corrente de projeto A corrente de projeto de um circuito de distribuição que alimenta o ponto de carga é: I B = P A t.u N.cosφ onde U N é a tensão nominal do circuito e t é um fator que vale 2 3 para circuitos trifásicos e 1 para circuitos monofásicos. 13 / 28

14 Iluminação A NBR5410 indica Prever pelo menos um ponto de luz no teto, comandado por um interruptor na parede. No entanto, admite-se que o ponto de luz fixo no teto seja substituído por ponto na parede em espaços sob escadas, depósitos, despensas, lavabos e varandas e demais locais de pequenas dimensões onde a colocação do ponto no teto seja de difícil exacução ou não vonveniente. Arandelas no banheiro devem estar distantes no mínimo, 60 cm do limite do boxe. Para área igual ou inferior a 6 m 2, atribuir um mínimo de 100 VA. Para área superior a 6 m 2, atribuir um mínimo de 100 VA para os primeiros 6 m 2, acrescido de 60 VA para cada aumento de 4 m 2 inteiros. NOTA: A NBR 5410:2004 não estabelece critérios para iluminação de áreas externas em resid^encias, ficando a decisão por conta do projetista e do cliente. 14 / 28

15 Tomadas de corrente elétrica de uso geral - TUGs C^omodos com área igual ou inferior a 6 m 2 : no mínimo um ponto. Salas e dormitórios, independente da área e c^omodos ou depend^encias com mais de 6 m 2 : no mínimo um ponto de tomada para cada 5m ou fração de perímetro, espaçadas tão uniformemente quanto possível, Cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais semelhantes: um ponto de tomada para cada 3,5m ou fração de perímetro, independentemente da área. Acima da bancada da pia devem ser previstas, no mínimo, duas tomadas de corrente, no mesmo ponto ou em pontos separados. Varandas: pelo menos um ponto de tomada. banheiros: no mínimo um ponto junto ao lavatório com dist^ancia mínima de 60cm do limite do boxe. Banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderia e locais semelhantes: atribuir no mínimo 600 VA por ponto de tomada, até 3 tomadas. Atribuir 100 VA para os excedentes. Demais c^omodos ou depend^encias: atribuir 100 VA por ponto de tomada. 15 / 28

16 Tomadas de corrente elétrica de uso específico - TUEs A quantidade de TUEs é estabelecida de acordo com o número de aparelhos de utilização que sabidamente vão ser fixos em uma dada posição no ambiente. Chuveiros elétricos, Torneiras elétricas, Secadoras de roupas... Atribuir a pot^encia nominal do equipamento a ser alimentado. NOTA: A ligação dos aquecedores elétricos de água ao ponto de utilização deve ser direta, sem uso de tomadas de corrente. Podem ser utilizados conectores apropriados. 16 / 28

17 Pot^encia de alimentação P A = (P ilum + P tug ).g + P ilum = pot^encia instalada de iluminação. m j=1 P tug = pot^encia instalada de tomadas de uso geral. g= fator de demanda tabelado. Importante!!! P N,j O fator de pot^encia das cargas de iluminação depende do tipo de l^ampada (fp=1 para incandescentes). O fator de pot^encia para TUGs é 0,8 indutivo. O fator de pot^encia para o circuito de distribuição é 0,95 indutivo. 17 / 28

18 Seção 4 Tabelas de apoio 18 / 28

19 Pot^encias nominais de equipamentos comuns em habitações Tabela: Pot^encias nominais típicas de aparelhos eletrodomésticos. Aparelho Pot^encia (W) Aparelho Pot^encia (W) Aquecedor de água (boiler) até 80 litros 1500 Ferro elétrico 1000 Aquecedor de água de 100 a 150 litros 2500 Forno a resist^encia 1500 Aquecedor de água (torneira elétrica) 2500 Forno de microondas 1300 Aquecedor de ambiente 1000 Geladeira doméstica 300 Ar condicionado 7500 BTU/h 720 Lavadora de louça 1500 Ar condicionado BTU/h 960 Lavadora de roupa 1000 Ar condicionado BTU/h 1200 Liquidificador 200 Aspirador de pó 200 Secador de cabelo 500 Batedeira de bolo 100 Secadora de roupa 3500 Cafeteira elétrica 600 Torradeira Chuveiro elétrico 4400 TV em cores 20 polegadas 90 Circulador de ar 150 TV em cores 14 polegadas 60 Congelador (freezer) 600 TV preto e branco 40 Enceradeira 300 Ventilador 100 Exaustor doméstico / 28

20 Fator de demanda para iluminação e TUGs Pot^encia (W) Fator 0 a , a , a , a , a , a , a , a , a , a ,27 Acima de ,24 20 / 28

21 Fator de demanda para TUEs n o circuitos Fator n o circuitos Fator 1 1, ,45 2 1, ,44 3 0, ,43 4 0, ,40 5 0, ,40 6 0, ,40 7 0, ,40 8 0, ,39 9 0, , , , , , , , ,46 21 / 28

22 Seção 5 Estudo de caso 22 / 28

23 Reconhecimento da planta baixa Depend^encias Área de serviço Área externa Banheiro Copa Cozinha Dormitório 1 Dormitório 2 Hall Sala 23 / 28

24 Estimativa das cargas de iluminação Tabela: Estimativa das cargas de iluminação. Dimensões Depend^encia Lado 1 (m) Lado 2 (m) Área (m2) Pot^encia (VA) Critério Área de serviço 1,75 3,40 5, Área inferior a 6m 2 Área externa Projetista Banheiro 1,80 2,30 4, Área inferior a 6m 2 Copa 3,10 3,05 9, m 2 +3,46m 2 (100VA) Cozinha 3,75 3,05 11, m 2 +4m 2 +1,44m 2 (100VA+60VA) Dormitório 1 3,25 3,40 11, m 2 +4m 2 +1,05m 2 (100VA+60VA) Dormitório 2 3,15 3,40 10, m 2 +4m 2 +0,71m 2 (100VA+60VA) Hall 1,80 1,00 1, Área inferior a 6m 2 Sala 3,25 3,05 9, m 2 +3,91m 2 (100VA) 24 / 28

25 Estimativa da quantidade de tomadas de corrente Tabela: Previsão da quantidade de Tomadas Dimensões Quantiadae mínima Depend^encia Lado 1 (m) Lado 2 (m) Área (m2) Perímetro (m) PTUGs Critério PTUEs Descrição Área de serviço 1,75 3,40 5,95 10,30 2 Área inferior a 6m 2 1 Maquina de lavar Área externa Projetista - - Banheiro 1,80 2,30 4,14 8,20 1 Área inferior a 6m 2 1 Chuveiro Copa 3,10 3,05 9,46 12,30 4 3,5m+3,5m+3,5m+1,8m - - Cozinha 3,75 3,05 11,44 13,60 4 3,5m+3,5m+3,5m+3,1m 1 Torneira 1 Geladeira Dormitório 1 3,25 3,40 11,05 13,30 3 5m+5m+3,3m - - Dormitório 2 3,15 3,40 10,71 13,10 3 5m+5m+3,1m - - Hall 1,80 1,00 1,80 5,60 1 Área inferior a 6m Sala 3,25 3,05 9,91 12,60 3 5m+5m+2,6m - - Notar que... Foi estimada a quantidade mínima de tomadas segundo a NBR 5410:2004, podendo ser alterada segundo os critérios do projetista. 25 / 28

26 Estimativa das cargas das tomadas de corrente Tabela: Previsão da carga de tomadas. Dimensões Quantidade mínima Previsão de carga Depend^encia Área (m2) Perímetro (m) PTUGs PTUEs Descrição PTUGs PTUEs Área de serviço 5,95 10, Maquina de lavar Área externa Banheiro 4,14 8, Chuveiro Copa 9,46 12, Cozinha 11,44 13, Torneira Geladeira Dormitório 1* 11,05 13, Dormitório 2* 10,71 13, Hall 1,80 5, Sala* 9,91 12, *Foi aumentada a quantidade de tomadas segundo critérios do projetista. 26 / 28

27 Resumo da estimativa da pot^encia instalada Tabela: Resumo da estimativa da pot^encia instalada. Dimensões Pot^encia de Quantidade mínima Previsão de carga Depend^encia Área (m2) Perímetro (m) Iluminação PTUGs PTUEs Descrição PTUGs PTUEs Área de serviço 5,95 10,30 100, Maquina de lavar Área externa , Banheiro 4,14 8,20 100, Chuveiro Copa 9,46 12,30 100, Cozinha 11,44 13,60 160, Torneira Geladeira Dormitório 1* 11,05 13,30 160, Dormitório 2* 10,71 13,10 160, Hall 1,80 5,60 100, Sala* 9,91 12,60 100, Total , , ,00 *Foi aumentada a quantidade de tomadas segundo critérios do projetista. 27 / 28

28 Cálculo da pot^encia ativa instalada Pot^encia de iluminação (F P =1) P ativa = F P P aparente P ativa = P ativa = 1080W Pot^encia de PTUGs (F P =0,8) P ativa = F P P aparente P ativa = 0, P ativa = 5520W Norma da CEMIG para consulta - pag7-9 Pot^encia de PTUEs A pot^encia de PTUEs foi especificado em termos da pot^encia ativa, portanto não é necessário realizar os cálculos. Pot^encia ativa total Iluminação: PTUGs: PTUEs: Total: 1080 W 5520 W W W 28 / 28

29 Fator de demanda para iluminação e TUGs Pot^encia (W) Fator 0 a , a , a , a , a , a , a , a , a , a ,27 Acima de ,24 O fator de demanda... representa uma porcentagem da utilização da pot^encia instalada, uma vez que a instalação residencial nunca será utilizada a plena carga. O fator de demanda visa o não superdimensionamento dos circuitos de distribuição. Planta em estudo (valores calculados anteriormente) P iluminação P TUGs TOTAL 1080 W 5520 W 6600 W Fator utilizado: 0,40 P considerada : 2640 W 29 / 28

30 Fator de demanda para TUEs n o circuitos Fator n o circuitos Fator 1 1, ,45 2 1, ,44 3 0, ,43 4 0, ,40 5 0, ,40 6 0, ,40 7 0, ,40 8 0, ,39 9 0, , , , , , , , ,46 Planta em estudo (valores já calculados) Chuveiro 5600 W Torneira 5000 W Geladeira 500 W Maquina de lavar 1000 W TOTAL W Quantidade de TUEs: 4 Fator de demanda considerado: 0,76 Pot^encia considerada: 9196 W 30 / 28

31 Cálculo da pot^encia do circuito de distribuição 1 - Calcular a pot^encia ativa total Pot^encia ativa de iluminação e TUGs: Pot^encia ativa de TUEs TOTAL W 9196 W W 2 - Calcular a pot^encia aparente total Pot^encia do circuito de distribuição: , 95 = VA 3 - Calcular a corrente total I = P U = = 56, 6 A 31 / 28