INSTALAÇÕES PREDIAIS ELÉTRICAS Professor: Ricardo Borges Ferreira Engº Civil E-mail:
[email protected] Site: www.rbfengenhariacivil.com.br
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Instalações elétricas de baixa tensão •
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Para dimensionar e desenvolver um projeto elétrico de baixa tensão, o qual a nossa profissão esta habilitada a realizar. É necessário seguir orientações de normas como: NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão; NBR 5413 – Iluminação; NBR 5419 - Sistemas de Proteção contra descargas descargas atmosféricas; NBR 5444 – Simbologia; Para Curitiba-PR- NTC 9-01100 – Fornecimento de tensão secundária de distribuição - COPEL.
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Passos para dimensionamento de um projeto elétrico até 75KVA. •
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1 – Previsão de carga; 2 – Dimensionamento Dimensionamento da demanda e determinação da entrada de serviço (entrada de energia); 3 – Divisão da instalação e distribuição em circuitos; 4 – Dimensionamento Dimensionamento dos condutores; 5 – Dimensionamento Dimensionamento de dispositivo de proteção; 6 – Dimensionamento Dimensionamento de eletrodutos; 7 – Diagrama unifilar, multifilar; 8 – Memorial de cálculos e lista de materiais.
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1 – Previsão de carga Para prever a carga em uma instalação de uma edificação é necessário determinar a quantidade e potência de iluminação e das tomadas, seguindo critérios da NBR 5410. 1.1 Iluminação: A) Em cômodos ou dependências com área até 6m², atribuir no mínimo 100VA. B) Em cômodos ou dependências com área superior a 6m² , atribuir 100 VA para os primeiros 6m² e acrescentar 60VA para cada aumento de 4m² inteiros. •
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* O modelo de lâmpada utilizado para este critério é a incandescente (tradicional). * Arandelas no banheiro devem estar distantes no mínimo 60cm do limite do Box.
* Para áreas externas em residências não há critério definido pela NBR 5410, portanto os pontos de iluminação serão dimensionados conforme necessidade do cliente.
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1.2 Tomada de Uso Geral (TUG) •
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1.2.1 Quantidade A tomada de uso geral (TUG) com corrente inferior a 10A segue os seguintes critérios da NBR 5410 para quantidade: A) Cômodos e dependências com área inferior ou igual a 6m², utilizar uma TUG. B) Cômodos e dependências com área superior a 6m², utilizar uma TUG a cada 5m de perímetro ou fração de perímetro, espaçadas tão uniformemente quanto possível.
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C) Em cozinhas, copas,copa-cozinha, áreas de serviço e lavanderias, atribuir uma TUG para cada 3,5m de perímetro ou fração de perímetro. D) Em halls, corredores,subsolos, garagens, sótãos e varandas, pelo menos uma tomada. No caso de varandas, quando não for possível a instalação da tomada no próprio local, esta deverá ser instalada próximo ao seu acesso.
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1.2.2 Potência Conforme orientação da NBR 5410, para banheiros, cozinhas,copas,copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias, no mínimo 600VA por tomada, até 3 tomadas, e 100VA por tomadas, para as excedentes, considerando cada um desses ambientes separadamente. Nos demais cômodos ou dependências , no mínimo 100VA por tomada.
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1.3 Tomada de Uso Específico (TUE) •
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1.3.1 Quantidade A quantidade de tomada de uso especifico (TUE) é de acordo com a quantidade de aparelhos que necessitem o uso especifico para corrente superior a 10A. 1.3.2 Potência A potência de capacidade da TUE em (VA)deve ser de acordo com a potência que cada aparelho elétrico especifico oferece em (Watts).
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Essa potência deve ser verificada no próprio aparelho, catálogo do fabricante ou tabelas específicas atuais. Adotaremos a seguir : Tabela 1 – Potência dos aparelhos eletrônicos fonte : ELETROBRAS Potência Média ITEM
Aparelhos Elétricos Watts
Dias estimados Uso/Mês
Média Utilização/Dia
Consumo Médio Mensal (Kwh)
1
ABRIDOR/AFIADOR
135
10
5 min
0,11
2
AFIADOR DE FACAS
20
5
30 min
0,05
APARELHO DE SOM
80
20
3h
4,8
APARELHO DE SOM PEQUENO
20
30
4h
2,4
4
AQUECEDOR DE AMBIENTE
1550
15
8h
186
5
AQUECEDOR DE MAMADEIRA
100
30
15 min
0,75
6
AR-CONDICIONADO 7.500 BTU
1000
30
8h
120
7
AR-CONDICIONADO 10.000 BTU
1350
30
8h
162
3
11
8
AR-CONDICIONADO 12.000 BTU
1450
30
8h
174
9
AR-CONDICIONADO 15.000 BTU
2000
30
8h
240
10
AR-CONDICIONADO 18.000 BTU
2100
30
8h
252
11
ASPIRADOR DE PÓ
100
30
20 min
10
12
BARBEADOR/DEPILADOR/MASSA GEADOR
10
30
30 min
0,15
13
BATEDEIRA
120
8
30 h
0,48
14
BOILER 50 e 60 L
1500
30
6h
270
15
BOILER 100 L
2030
30
6h
365,4
16
BOILER 200 a 500 L
3000
30
6h
540
17
BOMBA D’ÁGUA 1/4 CV
335
30
30 min
5,02
18
BOMBA D’ÁGUA 1/2 CV
613
30
30 min
9,2
19
BOMBA D’ÁGUA 3/4 CV
849
30
30 min
12,74
20
BOMBA D’ÁGUA 1 CV
1051
30
30 min
15,77
21
BOMBA AQUÁRIO GRANDE
10
30
24 h
7,2
22
BOMBA AQUÁRIO PEQUENO
5
30
24 h
3,6
12
23
CAFETEIRA ELÉTRICA
600
30
1h
18
24
CHURRASQUEIRA
3800
5
4h
76
25
CHUVEIRO ELÉTRICO
3500
30
40 min **
70
26
CIRCULADOR AR GRANDE
200
30
8h
48
27
CIRCULADOR AR PEQUENO/MÉDIO
90
30
8h
21,6
28
COMPUTADOR/
29
IMPRESSORA/
30
ESTABILIZADOR
180
30
3h
16,2
1140
2
2h
4,5
PEQUENO
500
2
2h
2
ENCERADEIRA
500
2
2h
2
50
30
10 min
0,2
31
CORTADOR DE GRAMA GRANDE
32
33
34
CORTADOR DE GRAMA
ESCOVA DE DENTES ELÉTRICA
13
35
ESPREMEDOR DE FRUTAS
65
20
10 min
0,22
36
EXAUSTOR FOGÃO
170
30
4h
20,4
37
EXAUSTOR PAREDE
110
30
4h
13,2
38
FACA ELÉTRICA
220
5
10 min
0,18
39
FERRO ELÉTRICO AUTOMÁTICO
1000
12
1h
12
40
FOGÃO COMUM
60
30
5 min
0,15
9120
30
4h
1094,4
1500
30
1h
45
PEQUENO
800
20
1h
16
FORNO MICROONDAS
1200
30
2O min
12
130
-
-
50
41
FOGÃO ELÉTRICO 4 CHAPAS
42
FORNO À RESISTÊNCIA GRANDE
43
44
45
FORNO À RESISTÊNCIA
FREEZER VERTICAL/HORIZONTAL
14
46
FRIGOBAR
70
-
-
25
47
FRITADEIRA ELÉTRICA
1000
15
30 min
7,5
90
-
-
30
2 PORTAS
130
-
-
55
50
GRILL
900
10
30 min
4,5
51
IOGURTEIRA
26
10
30 min
0,1
11
30
5h
1,65
15
30
5h
2,2
COMPACTA – 23 W
23
30
5h
3,5
LÂMPADA INCANDESCENTE – 40 W
40
30
5h
6
48
GELADEIRA 1 PORTA
49
52
GELADEIRA
LÂMPADA FLUORESCENTE COMPACTA – 11W
53
LÂMPADA FLUORESCENTE COMPACTA – 15 W
54
55
LÂMPADA FLUORESCENTE
15
56
LÂMPADA INCANDESCENTE – 60 W
60
30
5h
9
57
LÂMPADA INCANDESCENTE 100 W
100
30
5h
15
58
LAVADORA DE LOUÇAS
1500
30
40 min
30
59
LAVADORA DE ROUPAS
500
12
1h
6
60
LIQUIDIFICADOR
300
15
15 min
1,1
61
MÁQUINA DE COSTURA
100
10
3h
3,9
62
MÁQUINA DE FURAR
350
1
1h
0,35
63
MICROCOMPUTADOR
120
30
3h
10,8
64
MOEDOR DE CARNES
320
20
20 min
1,2
65
MULTIPROCESSADOR
420
20
1h
8,4
66
NEBULIZADOR
40
5
8h
1,6
67
OZONIZADOR
100
30
10 h
30
68
PANELA ELÉTRICA
1100
20
2h
44
69
PIPOQUEIRA
1100
10
15 min
2,75
70
RÁDIO ELÉTRICO GRANDE
45
30
10 h
13,5
16
71
RÁDIO ELÉTRICO PEQUENO
10
30
10 h
3
72
RÁDIO RELÓGIO
5
30
24 h
3,6
73
SAUNA
5000
5
1h
25
74
SECADOR DE CABELO GRANDE
1400
30
10 min
7
75
SECADOR DE CABELOS PEQUENO
600
30
15 h
4,5
76
SECADORA DE ROUPA GRANDE
3500
12
1h
42
77
SECADORA DE ROUPA PEQUENA
1000
8
1h
8
78
SECRETÁRIA ELETRÔNICA
20
30
24 h
14,4
79
SORVETEIRA
15
5
2h
0,1
80
TORNEIRA ELÉTRICA
3500
30
30 min
52,5
81
TORRADEIRA
800
30
10 min
4
82
TV EM CORES – 14″
60
30
5h
9
83
TV EM CORES – 18″
70
30
5h
10,5
84
TV EM CORES – 20″
90
30
5h
13,5
85
TV EM CORES – 29″
110
30
5h
16,5
17
86
TV EM PRETO E BRANCO
40
30
5h
6
87
TV PORTÁTIL
40
30
5h
6
88
VENTILADOR DE TETO
120
30
8h
28,8
89
VENTILADOR PEQUENO
65
30
8h
15,6
90
VÍDEOCASSETE
10
8
2h
0,16
91
VÍDEOGAME
15
15
4h
0,9
18
2 – Dimensionamento da demanda e determinação da entrada de serviço (entrada de energia); •
Após concluir a previsão de carga elétrica, determinase o padrão de energia. A entrada de energia é denominada entrada de serviço, composta pelo conjunto de elementos pertencentes a entrada de energia em uma instalação elétrica. Dificilmente a carga elétrica instalada em uma edificação será utilizada simultaneamente (ao mesmo tempo). Assim, para determinar a entrada, adota-se o conceito de demanda.
19
•
•
2.1 Demanda A demanda significa o valor de carga elétrica instalada que é utilizada simultaneamente em uma edificação, calculada como Provável Máxima Demanda (PMD) através da seguinte fórmula:PMD = PMD = (P.I +PTUG) x FDTUG + PTUE x FDTUE P.I = Potência de iluminação em (VA); PTUG = Potência de TUG em (VA); FDTUG = Fator de demanda para TUG (encontra-se na tabela Fator de demanda para iluminação e TUG);
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•
•
•
•
PTUE = Potência de TUE em (VA). FDTUE = Fator de demanda para TUE. Encontra-se na tabela Fator de demanda TUE. PMD = Provável Máxima Demanda em (KVA). 1 KVA = 1000VA.
21
Fator de demanda Iluminação e tomadas de uso geral (TUG) Potência (W) 0 a 1000 1001 a 2000 2001 a 3000 3001 a 4000 4001 a 5000 5001 a 6000 6001 a 7000 7001 a 8000 8001 a 9000 9001 a 10000 Acima de 10000
Fator de demanda 0,86 0,75 0,66 0,59 0,52 0,45 0,40 0,35 0,31 0,27 0,24
22
Fator de demanda para TUE Nº de circuitos de TUE
Fator de demanda
01
1,00
02
1,00
03
0,84
04
0,79
05
0,76
06
0,65
07
0,60
08
0,57
09
0,54
23
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
0,52 0,49 0,48 0,46 0,45 0,44 0,43 0,42 0,41 0,40 0,40 0,39 0,39 0,39 0,38 0,38
24
Detalhes de entrada de energia
25
26
27
•
•
Após calcular o PMD total da edificação e transformar a unidade em KVA, entra-se em contato com a companhia de energia do município onde localiza-se a edificação e solicita-se a metodologia de dimensionamento de Disjuntor de proteção (externo de entrada da edificação). Onde no caso da COPEL é fornecido uma tabela de dimensionamento que através do PMD total da edificação em KVA, é possivel encontrar o disjuntor de proteção (externo de entrada da edificação). o número de fios, o medidor, o aterramento, o poste e etc.
28
29
3 – Divisão instalação e distribuição em circuitos; •
•
•
•
O objetivo é dividir a instalação, numerando os circuitos (ligação de elementos elétricos), distribuindo as cargas das tomadas e iluminação dos cômodos para cada circuito. Seguindo os seguintes critérios: Circuitos de iluminação e tomadas são independentes; Circuitos de tomadas de cozinha e área de serviço devem estar em circuitos exclusivos; Para cada TUE deve ser associado um circuito terminal.
30
•
3.1 Para iluminação atribuir até 1500VA para cada circuito.
•
3.2 Para TUG atribuir até 2000VA para cada circuito.
•
3.3 Para TUE atribuir um circuito por TUE.
•
3.4 Para TUG + Iluminação atribuir um circuito até 2000VA.
31
Exemplos de distribuição dos circuitos
32
33
4 – Dimensionamento dos condutores Os condutores são dimensionados por vários critérios e métodos diferentes, como o da queda de tensão e o método da corrente . Vamos utilizar o método da corrente. Para dimensionar os condutores, primeiro é necessário calcular a corrente, a fórmula utilizada para encontrar a corrente do condutor é a seguinte: I=P÷V I = Corrente na unidade Ampère (A); P = Potência na unidade Volts Ampère (VA); V = Tensão em Volts (V). •
•
•
34
•
Para este cálculo podemos utilizar a tensão de127V ou 220V para iluminação e tomadas, isto vai depender do fornecimento da companhia de energia da cidade.
4.1Correção da corrente Para correção da corrente utilizaremos a seguinte fórmula: I’ = I÷ (Fct x Fca) •
•
•
•
I’ = Corrente corrigida do circuito em (A).
Fct = Fator de correção de temperatura, encontra-se na tabela 35 da NBR 5410 a seguir:
35
36 •
Fca = Fator de correção para agrupamento, encontrase na tabela a seguir:
37
38
•
•
•
Após determinar a corrente corrigida para cada circuito, determina-se- o disjuntor (Id) (valores comerciais) através de tabela ou catálogo de fabricantes, a seguir os disjuntores mais utilizados no mercado: 10A, 15A,16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A,70A 80A , 90A ,100A.
39
Exemplos de disjuntores
40
41
42
Exemplo esquemático do quadro de distribuição
43
44
45
Esquema para projeto
46
47
Após determinar o disjuntor (valore comerciais) utiliza-se os métodos de referência da NBR 5010 para determinar as colunas das tabela 31 e 32 da NBR 5010.
Métodos de referência Os métodos de referência são os métodos de instalação, indicados na IEC 364-5-523, para os quais a capacidade de condução de corrente foi determinada por ensaio ou por cálculo. São eles: a) A1 - condutores isolados em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante; b) A2 - cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante;
48
c) B1 - condutores isolados em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira; d) B2 - cabo multipolar em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira; e) C - cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira; f) D - cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo; g) E - cabo multipolar ao ar livre; h) F - cabos unipolares justapostos (na horizontal, na vertical ou em trifólio) ao ar livre; i) G - cabos unipolares espaçados ao ar livre.
49
NOTAS 1 Nos métodos A1 e A2, a parede é formada por uma camada externa estanque, isolação térmica e uma camada interna em madeira ou material análogo com condutância térmica de no mínimo 10 W/m2.K. O eletroduto, metálico ou de plástico, é fixado junto à camada interna (não necessariamente em contato físico com ela). 2 Nos métodos B1 e B2, o eletroduto, metálico ou de plástico, é montado sobre uma parede de madeira, de modo tal que a distância entre o eletroduto e a superfície da parede seja inferior a 0,3 vez o diâmetro externo do eletroduto.
50
3 No método C, a distância entre o cabo multipolar, ou qualquer cabo unipolar, e a parede de madeira deve ser inferior a 0,3 vez o diâmetro externo do cabo. 4 No método D, o cabo é instalado em um eletroduto de plástico,metálico, ou de barro, ou diretamente enterrado no solo de resistividade térmica de 2,5 K.m/W, a uma profundidade de 0,7 m. 5 Nos métodos E, F e G, a distância entre o cabo multipolar ou qualquer cabo unipolar, e qualquer superfície adjacente deve ser de no mínimo 0,3 vez o diâmetro externo do cabo, para o cabo multipolar, ou no mínimo igual ao diâmetro do cabo, para os cabos unipolares.
51
6 No método G, o espaçamento entre os cabos unipolares deve ser no mínimo igual ao diâmetro externo do cabo. O eletroduto, metálico ou de plástico, é fixado junto à camada interna (não necessariamente em contato físico com ela). Após determinado as colunas da tabela 31 e 32 da NBR 5410, através da temperatura define-se qual das duas tabelas será utilizada, 31 ou 32. Em seguida com a corrente corrigida consulta-se a tabela e encontra-se o diâmetro do condutor em mm² .
52
53
54
55
56
4.2 Condutores (fios/cabos elétricos) •
•
•
•
•
Os condutores a serem dimensionados são os seguintes: Fase = liga a corrente elétrica. Neutro = neutraliza a corrente elétrica. Proteção = protege a instalação elétrica de descargas de energia. Retorno = retorna a corrente elétrica.
57
O condutor dimensionado anteriormente é o fase, o neutro e o proteção podem ser dimensionados com um diâmetro no mínimo igual ao do fase, conforme orientação da NBR 5410. O diâmetro do condutor retorno será igual ao do condutor neutro. Conforme a NBR 5444. A simbologia adotada para estes condutores são as seguintes: Fase
Neutro Proteção Retorno
58
A NBR 5410 propõe o uso das seguintes cores para os condutores elétricos: Condutor neutro: azul claro; Condutor proteção: verde-amarelo ou verde
59
Exemplo de utilização dos condutores
60
61
62
63
5 – Dimensionamento de dispositivo de proteção para o disjuntor e circuito A proteção dos circuitos terminais é feita através do disjuntor, que quando houver uma sobrecarga no circuito o disjuntor se desliga. O disjuntor de proteção (corrente que o condutor suporta) é dimensionado da seguinte forma: I´ ≤ Id ≤ Ic I´ = Corrente corrigida do circuito em (A). Id = corrente do disjuntor (valores comerciais) em (A). Ic = corrente que o condutor suporta em (A).
64
6 – Dimensionamento de eletrodutos O eletroduto é um elemento da instalação ao qual os condutores são instalados passando por dentro dele. Segundo orientação da NBR5410 a taxa máxima de ocupação em relação à área da seção transversal dos eletrodutos não seja superior a: 53% no caso de um condutor ou cabo; 31% no caso de dois condutores ou cabos; 40% no caso de três ou mais condutores ou cabos •
•
•
65
Tabela- Dimensões totais dos condutores isolados
66
Tabela – Eletroduto de PVC rígido com rosca
67
Exemplo - eletroduto com mais de três condutores
68
Exemplo- eletroduto flexível
69
7 – Diagrama unifilar, multifilar; •
O diagrama unifilar ou o multifilar são representações esquemáticas da instalação elétrica, sendo o unifilar representado por todas as fases através de um único fio (cabo), e o multifilar é representado cada fase com um linha diferente. Ou seja o multifilar contém mais informações detalhadas.
70
Exemplo de diagrama unifilar
71
Exemplo de diagrama multifilar
