ENE065 Instalações Elétricas I
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- Afonso Pinheiro Osório
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1 14/05/2012 ENE065 Instalações Elétricas I Prof.: Ivo Chaves da Silva Junior ivo.junior@ufjf.edu.br
2 Dimensionamento dos Condutores FASE Ampacidade Queda de Tensão Seção Mínima
3 Dimensionamento dos Condutores Perfeito Funcionamento dos Aparelhos Tensões Terminais Tensões Nominais
4 Dimensionamento dos Condutores Tensões Terminais Tensões Nominais Redução do torque de motores Dificuldade de partida Redução na iluminância de lâmpadas Redução de vida útil, entre outros.
5 Dimensionamento dos Condutores Queda de Tensão Esse critério tem por objetivo garantir que os níveis de tensão em todos os pontos da instalação estejam dentro de valores especificados pela NBR5410/2004 a fim de não prejudicar o funcionamento dos equipamentos conectados aos circuitos terminais.
6 Dimensionamento dos Condutores PRESCRIÇÕES DA NBR-5410/2004 QUANTO À QUEDA DE TENSÃO
7 Dimensionamento dos Condutores PRESCRIÇÕES DA NBR-5410/2004 QUANTO À QUEDA DE TENSÃO
8 Dimensionamento dos Condutores PRESCRIÇÕES DA NBR-5410/2004 QUANTO À QUEDA DE TENSÃO
9 Dimensionamento dos Condutores Serão apresentadas três formas de dimensionamento visando a redução da queda de tensão em condutores: - Pela máxima queda de tensão - Pela queda de tensão unitária - Pelo método Watts.metros (Seminário)
10 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A 2 FIOS COM CARGA CONCENTRADA Máx.Queda de Tensão Máxima Queda de tensão: V V V Rl Ic Rl Ic R l I c
11 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A 2 FIOS COM CARGA CONCENTRADA Máx.Queda de Tensão Resistividade do material.mm 2 m Resistência do condutor l R l S Comprimento do condutor m Área do condutor 2 mm
12 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A 2 FIOS COM CARGA CONCENTRADA Máx.Queda de Tensão Potência ativa do circuito P W Corrente no circuito A I c v c cos( ) Tensão de alimentação do circuito V Fator de potência
13 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A 2 FIOS COM CARGA CONCENTRADA Máx.Queda de Tensão Queda de Tensão do circuito: V 2 R I l c (1) A tensão nominal pode ser dada por: V nom V c V V V V nom c Substituído o valor de R, na equação (1), em função da resistividade, comprimento e área do condutor, tem-se : V 2 l S I c V nom V c
14 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A 2 FIOS COM CARGA CONCENTRADA Máx.Queda de Tensão V Queda de Tensão do circuito (%): nom c V (%) 100% V V nom Como: V nom Tem-se: V V c 2 2 l Ic (%) 100% S V nom l S I c
15 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A 2 FIOS COM CARGA CONCENTRADA Máx.Queda de Tensão V 2 l Ic (%) 100% S V nom Área do condutor em função da queda percentual de tensão S 2 V l I (%) V c nom 100% PRESCRIÇÕES DA NBR-5410/2004 QUANTO À QUEDA DE TENSÃO
16 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A 2 FIOS COM CARGA CONCENTRADA Máx.Queda de Tensão S 2 l I V (%) V c nom 100% Para circuitos com alimentação em corrente alternada a equação acima é APROXIMADA!! Para uma expressão mais precisa deve-se considerar: Z c R c jwl fator de potência Entretanto em Instalações Elétricas Residenciais, tem-se: R c jwl fator de potência 1
17 Dimensionamento dos Condutores Exemplo: Dimensionar os condutores de cobre, para um circuito (fase-fase) de um chuveiro elétrico, distante 15m do QD, com potência de 4500VA, tensão de 220V, de modo que a queda de tensão máxima seja de 4%. Resistividade do cobre 1.mm 2 57 m
18 Dimensionamento dos Condutores Área do condutor em função da queda percentual de tensão S 2 V l I (%) V c nom 100%
19 Dimensionamento dos Condutores S 2 l I V (%) V c nom 100% P 4500 I 20, A c v cos( ) c 1.mm 2 57 m l 15m V nom 220V V (%) 4 S 1.2mm 2
20 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A 2 FIOS COM CARGA DISTRIBUÍDA Máx.Queda de Tensão
21 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A 2 FIOS COM CARGA DISTRIBUÍDA Máx.Queda de Tensão Área do condutor em função da queda percentual de tensão nc S 2 V ( l I ) c c c 1 100% (%) V nom
22 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A TRÊS FIOS COM CARGAS CONCENTRADAS Máx.Queda de Tensão
23 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A TRÊS FIOS COM CARGAS CONCENTRADAS Máx.Queda de Tensão Resistência l R l S Corrente I l 3 V P l 3 cos( ) V Carga em Estrela 3 l V f Usando o raciocínio análogo ao circuitos a dois condutores chega-se nas seguintes expressões:
24 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A TRÊS FIOS COM CARGAS CONCENTRADAS Máx.Queda de Tensão V l (%) 3 l S V l( nom) I l 100% Área do condutor em função da queda percentual de tensão S 3 l I V (%) V l l l( nom) 100%
25 Dimensionamento dos Condutores CIRCUITOS A TRÊS FIOS COM CARGAS DISTRIBUÍDAS Máx.Queda de Tensão Área do condutor em função da queda percentual de tensão S 3 V l n ( l (%) V I l ( nom ) ) c c c 1 100%
26 Dimensionamento dos Condutores QUEDA DE TENSÃO UNITÁRIA EM V/A.km Praticidade Precisão USO DE TABELAS DOS FABRICANTES (V/A.km) Consideram: Comprimentos superiores a 15 m Reatância do condutor Fator de potência Característica Magnética do Eletroduto
27 Dimensionamento dos Condutores ROTEIRO DIMENSIONAMENTO PELA QUEDA DE TENSÃO UNITÁRIA EM V/A.km 1º-Passo: MATERIAL DO ELETRODUTO (MAGNÉTICO OU NÃO) 2º-Passo: TIPO DE CIRCUITO ( MONOFÁSICO, BIFÁSICO OU TRIFÁSICO) 3º-Passo: TENSÃO DO CIRCUITO ( F-N OU F-F) 4º-Passo: CÁLCULO DA CORRENTE DE PROJETO 5º-Passo: DETERMINAÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA 6º-Passo: COMPRIMENTO DO CIRCUITO EM KM 7º-Passo: CÁLCULO DA QUEDA DE TENSÃO 8º-Passo: ESCOLHA DO CONDUTOR (TABELAS A SEGUIR)
28 Dimensionamento dos Condutores CÁLCULO DA QUEDA DE TENSÃO UNITÁRIA EM V/A.km Queda de tensão percentual permitida e(%). V Tensão do Circuito V unit I p. l Corrente de Projeto Comprimento do Circuito
29 Dimensionamento dos Condutores QUEDA DE TENSÃO UNITÁRIA V/A.km
30 Dimensionamento dos Condutores TABELAS - QUEDA DE TENSÃO UNITÁRIA V/A.km - FABRICANTES
31 Dimensionamento dos Condutores Exemplo: Dimensionar pelo limite de queda de tensão unitária, os condutores de cobre para um circuito (fase-fase) de um chuveiro elétrico, distante de 15m do QD, com potência de 4500VA, tensão de 220V, isolação tipo PVC, eletroduto magnético, embutido em alvenaria e temperatura ambiente de 30 C.
32 Dimensionamento dos Condutores Informações para o dimensionamento: a) Material do eletroduto Magnético b) Tipo de circuito monofásico (F-F) c) Tensão do circuito 220V d) Corrente de projeto I P = 20,45A e) Fator de potência FP = 1 f) Comprimento 15m = 0,015km g) Queda de tensão 4% = 0,04
33 Dimensionamento dos Condutores h) Cálculo da queda de tensão unitária: V unit = e(%). V I P. L V unit = 0, V unit = 28,7 V/A.km 20,45. 0,015 i) Escolha do condutor Consultar tabela do fabricante
34 Solução: 1,5 mm²
35 Dimensionamento dos Condutores Seção Mínima A NBR5410/2004 determina a seção mínima dos condutores Fase de acordo com o tipo de instalação e sua utilização:
36 Dimensionamento dos Condutores FASE Ampacidade Queda de Tensão Seção Mínima Escolhe-se A maior seção entre os três métodos
37 Observações: Dimensionamento dos Condutores Em trechos maiores de 15m Em trechos curtos (inferior a 15m) Iniciar o dimensionamento pelo circuito mais longo (pior caso) de cada grupo (Iluminação TUGs TUEs )
38 Dimensionamento do Condutor de Proteção NBR-5410/2004 Tabela 58 Dimensionamento mínimo : 2,5 mm² com proteção mecânica 4,0 mm² sem proteção mecânica
39 com proteção mecânica Dimensionamento do Condutor de Proteção 2,5 mm² 4,0 mm² sem proteção mecânica
40 Dimensionamento do Condutor Neutro Basicamente há dois fatores para o dimensionamento: Tipo de circuito (monofásico, bifásico, trifásico) Existência ou não de corrente de terceira harmônica
41 HARMÔNICAS Dimensionamento do Condutor Neutro Corrente em algum ponto da instalação (1) + (5) = (T) (1) e (5) Senóides com Frequências e Amplitudes DIFERENTES Causas: Cargas Não Lineares (computadores, lâmpadas de descarga, máquinas de solda, etc) Consequências: Aquecimento, aumento da queda de tensão, etc.
42 HARMÔNICAS Dimensionamento do Condutor Neutro
43 Dimensionamento do Condutor Neutro Critérios de dimensionamento condutor NEUTRO: O condutor neutro não deve ser comum a mais de um circuito O condutor neutro deve ter, no mínimo, a mesma seção do condutor fase nas seguintes situações: Circuitos Monofásicos; Circuitos Bifásicos, se a taxa de 3ª harmônica for inferior a 33%; Circuitos Trifásicos, se a taxa de 3ª harmônica estiver entre 15% e 33%.
44 Dimensionamento do Condutor Neutro Critérios de dimensionamento condutor NEUTRO: O condutor neutro pode ter seção menor que a do condutor fase, Tabela 48 NBR5410, nas seguintes situações desde que ocorram simultaneamente: Circuito considerado equilibrado; A corrente das fases com uma taxa de 3ª harmônica inferior a 15%.
45 Dimensionamento do Condutor Neutro Circuito Equilibrado; 3ª harmônica inferior a 15%.
46 6º TRABALHO SALA DE AULA GRUPOS Dimensionamento Condutores
47 Capacidade de condução de corrente Método de Instalação (capacidade de dissipação de calor) Devemos conhecer os tipos de condutos
48 Condutos Eletrodutos Bandejas Canaletas
49 Condutos Definição: O componente de uma instalação que propicia um meio envoltório, ou invólucro, aos condutores elétricos é chamado conduto. Objetivo Proteger os condutores elétricos contra: Ações mecânicas Corrosões Incêndios (resultante do superaquecimentos dos condutores)
50 Eletrodutos Tipos de Eletrodutos Metálico Rígido PVC Rígido Metálico Flexível PVC Flexível Eletroduto para cabos subterrâneos
51 Eletrodutos
52 Eletrodutos
53 Eletrodutos
54 Eletrodutos
55 Eletrodutos
56 Eletrodutos - Acessórios
57 Eletrodutos - Acessórios X Conduletes TB Referência:
58 Eletrodutos
59 Medidas dos Eletrodutos (Descem)
60 Medidas dos Eletrodutos (Sobem)
61 Dimensionamento de Eletrodutos As dimensões internas dos eletrodutos e respectivos acessórios de ligação devem permitir instalar e retirar facilmente os condutores
62 Dimensionamento de Eletrodutos Exemplo Um eletroduto com diâmetro externo de 26,2mm e área de seção transversal igual a 346,4 mm², pode ser ocupado por condutores nas seguintes condições: Um condutor de seção máxima de 183,6mm² (53%) Dois condutores, cuja a soma de suas seções não ultrapasse 107,4mm² (31%); Três ou mais condutores, cuja a soma de suas seções não ultrapasse 138,6mm² (40%);
63 Dimensionamento dos Eletrodutos Cálculo da Seção externa (Sec) e Seção Total (St) De = Diâmetro externo
64 Dimensionamento dos Eletrodutos Roteiro para Dimensionamento dos Eletrodutos 1º) Determina-se a seção total (St-mm²) ocupada pelos condutores via tabelas dos fabricantes ou através de calculo; 2º) Determina-se o diâmetro externo nominal do eletroduto (mm), entrando-se nas tabelas de fabricantes de eletrodutos, com o valor encontrado no item anterior; ***) Caso os condutores instalados em um mesmo eletroduto sejam do mesmo tipo e tenham seções nominais iguais, pode-se eliminar os itens 1 e 2, encontrando-se o diâmetro externo nominal do eletroduto em função da quantidade e seção dos condutores, diretamente por tabelas específicas.
65 Tabela Diâmetro Externo e Seção Total - Condutores
66 Tabela Eletrodutos PVC Rígido
67 Tabela Eletrodutos Aço Carbono
68 ***) Tabela - Condutores mesmo tipo e seção
69 Dimensionamento de Eletrodutos - PVC
70 Dimensionamento dos Eletrodutos Exercício: Dimensionar o trecho de eletroduto de PVC rígido roscável, mostrado abaixo, no qual devem ser instalados os seguintes circuitos:
71 Dimensionamento dos Eletrodutos Circuito 3 Circuito 1 Circuito 2
72 Dimensionamento dos Eletrodutos Área Total ELETRODUTO DE 25 mm
73 Eletrodutos - Observação Trechos superiores a 15 m (NBR5410) Caixa de Passagem (Derivação) Objetivo: Facilitar a passagem de condutores
74 Caixas de Derivação
75 Caixas de Derivação NBR5410 As caixas de derivação devem ser empregadas: Em todos os pontos de entrada e saída da tubulação; Em todos os pontos de emenda ou derivação de condutores. Recomendações: Não deve haver trechos retilíneos maiores que 15 metros, sendo que, nos trechos com curvas, essa distância deve ser reduzida de 3 metros para cada curva; Em cada trecho de tubulação, entre duas caixas, podem ser previstas no máximo 3 curvas de 90º.
76 Lmáx 15 3 N Caixas de Derivação Comprimento máximo retilíneo de um trecho entre duas caixas de passagem (derivação) Número de curvas Comprimento real do trecho A Lreal 6 Lmáx Aumento de bitola do eletroduto devido as eventuais curvas existentes no trecho (deslocamento Tabela)
77 Dimensionamento dos Eletrodutos Exercício: Dimensionar o eletroduto PVC para o trecho de tubulação mostrado na figura abaixo, entre duas caixas CP-1 e CP-2, no qual não há possibilidade de instalação de caixas intermediárias. Os circuitos que o eletroduto conterá são os seguintes: Quantos condutores? 14 Condutores
78 Dimensionamento dos Eletrodutos mm² 95
79 Dimensionamento dos Eletrodutos Área Total 913 mm² Tabela Eletrodutos PVC Rígido ELETRODUTO DE 75 mm
80 Dimensionamento dos Eletrodutos
81 Dimensionamento dos Eletrodutos 913 mm² Tabela Eletrodutos PVC Rígido ELETRODUTO DE 85 mm
82 Eletrodutos Orientações Gerais: Em instalações embutidas só são admitidos eletrodutos que suportem os esforços de deformação característicos do tipo de construção; Dentro de um trecho de eletroduto só é conveniente instalar até nove condutores ( ou seja, no máximo três ou quatro circuitos); Evitar cruzamento de eletrodutos; A NBR5410 não permite a utilização de eletrodutos com comprimentos superiores a 15 metros sem a interposição de caixa de passagem;
83 Temas do Segundo Seminário
84 Temas do Segundo Seminário Dimensionamento de Condutores pelo Critério Econômico e Watts.metros Harmônicos em Instalações Elétricas Residenciais Luminotécnica: Luz, Lâmpadas e Iluminação Grupos Bruno Santiago Guilherme Alves Guilherme Couto Antônio Candia Matheus Braga Edgar Alves Ivan Stoppa Felipe Barros André Lopes
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