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ROBERTO DE CARVALHO JÚNIOR

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

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ROBERTO DE CARVALHO JÚNIOR

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E O PROJETO DE ARQUITETURA 4.ª edição revista e ampliada


Instalações elétricas e o projeto de arquitetura

© 2013 Roberto de Carvalho Júnior 4.ª ed. revista e ampliada Editora Edgard Blücher Ltda.

FICHA CATALOGRÁFICA Rua Pedroso Alvarenga, 1245, 4-º andar 04531-012 - São Paulo - SP - Brasil Tel.: 55 11 3078-5366

Cavalho Júnior, Roberto de Instalações elétricas e o projeto de arquitetura/Roberto de Carvalho Júnior. - 4. ed. - São Paulo: Blucher, 2013.

[email protected] www.blucher.com.br

Segundo Novo Acordo Ortográfico, conforme 5. ed. do Vocabulário Ortográfico da Língua Portuguesa , Academia Brasileira de Letras, março de 2009.

Bibliografia ISBN 978-85-212-0743-6 1. Instalações elétricas - Projetos e plantas I. Título

É proibida a reprodução total ou parcial por quaisquer meios sem autorização escrita da editora.

13-0196

Todos os direitos reservados pela Editora Edgard Blücher Ltda.

Índices para catálogo sistemático:

CDD 531

Aos meus queridos e inesquecíveis avós Lucato e Lucrécia (in memoriam)


AGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO SAGRADECIMENTOSAGRADE CIMENTOSAGRADECIMENTO

AGRADECIMENTOS

Tive a sorte de contar com bons professores, colegas e colaboradores que, direta ou indiretamente, influenciaram este trabalho. Sou particularmente grato ao arquiteto Prof. Dr. Admir Basso, da Escola de Engenharia de São Carlos-USP, que despertou meu interesse pelo estudo das instalações prediais e suas interfaces com a arquitetura. Devo especiais agradecimentos ao arquiteto, professor e mestre Ésio Glacy de Oliveira, que contribuiu para o desenvolvimento das ideias que se tornaram base e enfoque deste livro; ao engenheiro eletricista Geraldo Pansiera Júnior, que colaborou na revisão técnica deste trabalho; à Diretoria de Comunicação Empresarial e Relações Institucionais-Marketing da CPFL, que autorizou a transcrição de trechos e desenhos das normas publicadas pela CPFL; à Prysmian Cabled & Sistems, que disponibilizou seu Manual de instalações elétricas residenciais para a transcrição de alguns parágrafos e desenhos para fins didáticos; às bibliotecárias, Marilda Colombo Liberato e Ana Paula Lopes Garcia Antunes, que colaboraram na pesquisa sobre novos conceitos e tecnologias em instalações elétricas prediais; ao arquiteto Virgilio Zanqueta, que gentilmente elaborou a capa deste livro; ao arquiteto Mário Sérgio Pini, Diretor de Relações Institucionais do Grupo Pini, que acreditou neste trabalho, tornando-se um grande aliado na luta para a realização do sonho de editá-lo; à Editora Edgard Blücher pelo apoio e profissionalismo nesta parceria com o autor.

PREFÁCIO À 4.ª EDIÇÃO

Até o fim do século XIX não existia iluminação elétrica nas edificações. Do ponto de vista prático, as instalações elétricas e de comunicações prediais são uma inovação do início do século XX. É compreensível, portanto, que as escolas de belas-artes não se preocupassem em dar qualquer treinamento específico aos seus arquitetos. Mesmo na FAU/USP, fundada em meados do século XX, as informações sobre instalações elétricas eram parte pequena do curso de construção civil e não constituíam disciplina autônoma, como não se constituem até hoje. O resultado desse atraso foi uma inadequação dos formandos para se entenderem com o projetista de instalações elétricas que deveria embutir essas instalações onde conseguisse, isto é, no forro, nas lajes e nas paredes, causando a menor perturbação possível à arquitetura. Ora, ocorre que ao longo do século inicia-se um processo, que continua até hoje, de colocar demandas cada vez maiores de energia. As edificações são invadidas por uma diversidade de aparelhos elétricos e eletrônicos com potências crescentes. Mais importante, talvez, foi a introdução dos condicionadores de ar que chegaram a ser responsabilizados por graves incêndios ocorridos nas edificações. Ao par disso, as normas brasileiras e internacionais vão se tornando mais complexas e exigentes. A tudo isso se acrescente o desenvolvimento da luminotécnica e as exigências cada vez maiores dos usuários. Outro complicador nesse processo foi o desenvolvimento dos sistemas de comunicação. No começo do século XX, tudo que se queria era um ponto de telefone em cada residência. Hoje, os sistemas de comunicação interna, os porteiros eletrônicos e os sistemas de interfone vão se tornando cada vez ma is ubíquos. Mais recentemente a televisão a cabo e os sistemas de cabos para redes internas de computadores vão também exigir seu espaço nos projetos.

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De outro lado, as normas de proteção contra incêndio e outros sistemas de segurança fazem-se presentes com sensores, alarmes, câmeras de televisão e supervisão. A presente obra aborda essa problemática de duas formas. Na Parte I, são expostos os conceitos, normas e exigências dos projetos de instalações, desde a simbologia básica até as diretrizes para as antenas de televisão, para-raios, telefonia etc. Na Parte II, a interfaces com o projeto arquitetônico são examinadas. O texto parte do exame dos conceitos básicos dos projetos luminotécnicos e prossegue até as implicações para os sistemas contrutivos mais modernos. Em particular, são abordadas as questões ligadas aos sistemas de ar-condicionado aos elevadores. Dessa forma, o livro se constitui em apoio fundamental ao cotidiano do arquiteto, mas não apenas dele, como também dos engenheiros e projetistas que com ele dialogam na sua atividade profissional. Trata-se, pois, de importante contribuição para a qualidade do projeto e, portanto, da própria arquitetura. Prof. Dr. Geraldo G. Serra

Arquiteto, Mestre, Doutor e Livre-Docente em “Estrututas Ambientais Urbanas”. Ex-Professor Titular de Tecnologia da Arquitetura da FAU/ USP, foi Pró-Reitor de Pesquisas da USP, autor de centenas de projetos de arquitetura e urbanismo.

PREFÁCIO À 3.ª EDIÇÃO

“Arquitetura não se ensina; se aprende.” Portanto, é preciso motivar o estudante, para que ele assuma e se integre num processo de trabalho permanente, a fim de seguir interessando-se pelo seu campo de estudo e conhecimento, autonomamente, com independência dos programas da Escola. Essa livre reflexão, sobre a base da formação do arquiteto contemporâneo, nos remete ao cumprimento dos currículos das matérias ditas técnicas das FAUs, sempre penoso para alunos e professores. No meu tempo, tirar nota 5 em Geometria Descritiva, no primeiro ano, “valia” o diploma. O autor e professor Roberto Carvalho Jr., engenheiro civil, mestre em Arquitetura e Urbanismo, projetista de Instalações Prediais, convencionais e complexas, convenceu-se de que, para o apoio de suas atividades, junto a estudantes, futuros arquitetos, era necessário um formato mais adequado para a abordagem do conhecimento técnico de sua área de dedicação. Todo o sentido de seu trabalho foi “espacializar” a questão das instalações prediais, motivando o aluno não somente a tratar da questão, com foco em pré-projeto e pré-dimensionamento, mas também apreciá-la, sob um novo e pertinente ângulo: a óptica da Arquitetura. É com convicção que afirmo tratar-se de um novo método de ensino, mais adequado e por isso mesmo mais efetivo, criado pelo professor Carvalho Jr. O sucesso dessa concepção, com a clara diretriz de apego à vontade de formar novos e competentes profissionais, pode ser medido pela inédita, prematura e proximamente esgotável nova edição do livro Instalações elétrica s e o projeto de arquitetura, que ora se apresenta com este honroso – para mim – espaço de palavras inicias. Sobre o autor, referimo-nos à sua obra, cobrindo Instalações Prediais, adotada por número crescente de FAUs do Brasil, e por meio dessa produção, com fundamento sensível e criativo, temos

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Carvalho Jr. Sobre a edição, temos mais um ad mirável trabalho da Editora Blucher, que participa de um esforço recorrente de elevar a competitividade do mercado editorial brasileiro de publicações técnicas ao plano da qualidade gráfica e editorial global. Os professores das disciplinas correlatas dispõem de um referencial de inestimável validade e efetividade para o ensino e o aprendizado. Os professores de outras disciplinas de conhecimento técnico dispõem de uma “fresta”, nas múltiplas frentes de trabalho, para ser decididamente explorada, na consolidação de suas experiências pedagógicas, com inovação. Mário Sérgio Pini

Diretor de Relações Institucionais Grupo Pini maio 2011

PALAVRAS INICIAIS

As instalações prediais constituem subsistemas que devem ser integrados ao sistema construtivo proposto pela arquitetura de forma harmônica, racional e tecnicamente correta. Quando não há coordenação e/ou entrosamento entre o arquiteto e os profissionais contratados para a elaboração dos projetos técnicos complementares, pode ocorrer uma incompatibilização entre os projetos, o que, certamente, implicará inúmeras improvisações, durante a execução da obra, para solucionar os conflitos surgidos. O projeto de instalações elétricas, harmoniosamente integrado aos demais projetos do edifício, com fiação e circuitos bem dimensionados, permitirá fácil execução e manutenção das instalações sem riscos de acidentes, além de gerar economia na aquisição dos materiais para sua execução e no consumo de energia. Cabe ao arquiteto estudar, com os usuários da edificação, como será a iluminação, onde estarão os pontos futuros de tomadas, telefonia, lógica, antenas etc. A disposição dos móveis e, consequentemente, dos aparelhos eletrônicos e luminárias deve ser considerada como fundamento básico para a elaboração do projeto. Resolvidas essas questões, entra em cena o projetista de instalações elétricas para definir os circuitos, a bitola (seção nominal) dos fios e cabos e o dimensionamento e distribuição dos conduítes. Se, por um lado, um projeto arquitetônico elaborado com os equipamentos e mobiliário adequadamente localizados, tendo em vista suas características técnicas e funcionais, é condição básica para a compatibilização dos projetos de instalações e outros pertinentes; por outro, a área de instalações elétricas prediais é carente de uma bibliografia que atenda às necessidades do aprendizado acadêmico, e até mesmo dos profissionais, no que se refere às interfaces físicas e funcionais com a arquitetura. Foi no decorrer de nosso trabalho acadêmico, observando e resolvendo conflitos entre

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manual de instrução, de modo a melhorar a qualidade do projeto e da obra. Este livro foi desenvolvido com o intuito de abordar as principais interferências das instalações elétricas prediais com o projeto arquitetônico. Para tanto, apresenta uma visão simplificada das instalações elétricas prediais dirig idas para o arquiteto, designer ou estudante de arquitetura, para que possam resolver essas interfaces e, consequentemente, desenvolver projetos compatíveis com as exigências das instalações e seu perfeito funcionamento. É importante ressaltar que o trabalho não tem por objetivo formar especialistas em instalações elétricas; por esse motivo, a parte relativa a cálculos e dimensionamentos foi basicamente substituída pela abordagem direta dos conceitos, tratando somente das instalações elétricas prediais em suas interfaces com a arquitetura. A elaboração deste livro fundamentou-se na bibliografia indicada e na experiência do autor conquistada no decorrer dos anos como projetista de instalações e professor em cursos de graduação na área de Arquitetura e Urbanismo.

CONTEÚDO

PARTE I – INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS

1

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS .............................. Considerações gerais ..........................................................

2

21 21

FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA ...................... 23 Limites para fornecimento ................................................. 25 Ligação monofásica .................................................... 25 Ligação bifásica .......................................................... 26 Ligação trifásica ......................................................... 26 Ligações de cargas especiais ..................................... 27

3

PADRÃO DE ENTRADA ..................................................... 28 Ramal de ligação ................................................................. 32 Poste particular e pontalete ............................................... 40 Quadro de medição ............................................................. 42

4

EQUIPAMENTOS DE UTILIZAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ............................................................................

46 Instalação de equipamentos ............................................... 47 Instalação de aparelhos especiais...................................... 48

5

TENSÃO E CORRENTE ELÉTRICA ..................................... As variações de tensões e os aparelhos bivolt ..................

6

POTÊNCIA ELÉTRICA ........................................................ 50 Fator de potência ................................................................

7

51

POTÊNCIA ELÉTRICA TOTAL INSTALADA ...................... 52 O cálculo do consumo .........................................................

8

49 49

56

QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE CIRCUITOS............... 57

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9

PRUMADAS ELÉTRICAS E CAIXAS DE PASSAGEM........ 66

10 CIRCUITOS DA INSTALAÇÃO..........................................

69 Circuitos de distribuição .................................................... 69 Circuitos terminais ............................................................. 70 Divisão da instalação em circuitos terminais ................... 71 Potência por circuito........................................................... 74

11 ATERRAMENTO DO SISTEMA .........................................

75 Aterramento da entrada consumidora .............................. 76 Barramento equipotencial (BEQ)...................................... 76 Aterramento do quadro de distribuição de energia ......... 79 Aterramento dos aparelhos eletrodomésticos................... 80

12 DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO PARA BAIXA TENSÃO

81

13 COMPONENTES UTILIZADOS NAS INSTALAÇÕES .....

85 Eletrodutos .......................................................................... 86 Caixas .................................................................................. 91 Condutores de eletricidade ................................................ 96

14 DISPOSITIVOS DE MANOBR A ........................................ 102 Seccionador ......................................................................... Interruptores ....................................................................... Interruptor simples .................................................... Interruptor paralelo.................................................... Interruptor intermediário .......................................... Interruptor controlador de luz ................................... Minuterias ................................................................... Interruptores temporizados ....................................... Pulsadores................................................................... Interruptores remotos ................................................ Esquemas de ligação e fiação de interruptores........ Contactores e chaves magnéticas ...................................... Chave-boia .......................................................................... Campainha ou cigarra ........................................................ Sensor de presença .............................................................

102 102 104 104 104 104 105 105 105 105 106 108 108 108 108

15 TOMADAS DE CORRENTE ............................................... 109 Tomadas de uso geral ......................................................... Tomadas de uso específico ................................................. Quantidade mínima de tomadas ........................................ Tomadas de uso geral ......................................................... Instalações residenciais .............................................

109 110 111 112 112

Potência mínima das tomadas de uso geral.............. Tomadas de uso específico ................................................. Exemplo de aplicação ................................................. Esquemas de ligação e fiação de tomadas ........................

113 113 114 117

16 APARELHOS DE ILUMINAÇÃO ........................................ 120 Tipos de luminárias segundo a forma de aplicação da luz 121 Tipos de lâmpadas .............................................................. 122 Cálculo de iluminação ........................................................ 129

17 INSTALAÇÕES PREDIAIS DE TELEFONIA........................ 134 Considerações gerais .......................................................... Entrada telefônica ............................................................... Poste particular para entrada telefônica .................. Caixa externa para entrada telefônica...................... Aterramento ................................................................ Ramal de entrada telefônica .............................................. Entrada aérea ............................................................. Entrada subterrânea .................................................. Prumada telefônica ............................................................. Caixas de distribuição ........................................................ Caixas de saída.................................................................... Tomadas de telefonia .......................................................... Critério para previsão de pontos telefônicos .................... Critério para previsão de caixas de saída ......................... Fio telefônico ....................................................................... Canaletas de piso ................................................................ Caixas de derivação ............................................................ Simbologia utilizada............................................................

134 135 137 139 140 140 141 142 142 146 149 151 151 152 153 154 155 156

18 SIMBOLOGIA BÁSICA ....................................................... 157 PARTE II – AS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E SUAS INTERFACES COM O PROJETO ARQUITETÔNICO

19 SOLUÇÕES PARA QUADROS DE MEDIÇÃO E CAVALETES DE ÁGUA NO PROJETO ARQUITETÔNICO ........ 165 20 OS EQUIPAMENTOS E SUAS INTERFACES COM A ARQUITETURA ............................................................... 169 21 PONTOS DE ELÉTRICA EM INSTALAÇÕES RESIDENCIAIS .................................................................... 173 Sala

.......................................................................... 174




Quarto .......................................................................... Terraço .......................................................................... Banheiros .......................................................................... Cozinha .......................................................................... Área de serviço ................................................................... Pontos externos ..................................................................

175 175 176 180 183 183

22 INSTALAÇÕES DE ANTENAS E SUAS INTERFACES COM AS REDES ELÉTRICAS.............................................. 184 23 INSTALAÇÕES DE PARA-RAIOS E SUAS INTERFACES COM A ARQUITETURA ..................................................... 187 24 ADEQUAÇÃO DAS INSTALAÇÕES PARA PORTADORES DE NECESSIDADES ESPECIAIS............... 190 25 LUMINOTÉCNICA.............................................................. 192 Interfaces da iluminação com a superfície de trabalho ... Interfaces da iluminação com o projeto arquitetônico..... Iluminação residencial........................................................ Iluminação comercial e administrativa ............................. Iluminação industrial .........................................................

193 196 197 199 200

26 O CONSUMO DE ENERGIA EM RESIDÊNCIAS.............. 201 Os vilões do consumo ......................................................... 202 A iluminação e o consumo de energia ............................... 206 Aquecimento de água: como gastar menos ....................... 207

27 SISTEMAS DE CONDICIONAMENTO DE AR................. 209 28 OS REFRIGERADORES E BALCÕES FRIGORÍFICOS...... 212 29 PREVISÃO DE CABINAS DE FORÇA NO PROJETO ARQUITETÔNICO.............................................................. 213 Localização das cabinas ..................................................... 214 Tipos de cabinas ................................................................. 214

30 CASA DE BOMBAS NO PROJETO ARQUITETÔNICO... 216 31 PREVISÃO DE SHAFTS E ÁREAS TÉCNICAS ................... 218 32 ELEVADOR ELÉTRICO ....................................................... 221 Novas tecnologias para o transporte vertical.................... 222

33 NOVOS CONCEITOS E TECNOLOGIAS EM SISTEMAS PREDIAIS ............................................................................. 224 Novos componentes e equipamentos ................................. 225 Cabeamento estruturado .................................................... 229

34 AVANÇOS TECNOLÓGICOS NO SUPRIMENTO DE ENERGIA.............................................................................. 232 Sistemas de cogeração de energia ..................................... 233 Sistema direto de alimentação de energia ........................ 235

35 EDIFÍCIOS INTELIGENTES (COM ALTA TECNOLOGIA) ... 236 Sistema de automação predial ........................................... 238

36 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ALVENARIA ESTRUTURAL ...................................................................... 244 37 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM SISTEMA DRYWALL ...... 248 38 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM SISTEMA STEEL FRAME ......................................................................

250

39 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM SISTEMA WOOD FRAME ...................................................................

253

40 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM SISTEMA CONSTRUTIVO CONCRETO + PVC ............................... 256 41 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................... 258

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PARTE I

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS

s i a r e G s e õ ç a r e d i s n o C


INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS CONSIDERAÇÕES GERAIS O projeto de instalações elétricas prediais é uma representação gráfica e escrita do que se pretende instalar na edificação, com todos os seus detalhes e a localização dos pontos de utilização (luz, tomadas, interruptores, comandos, passagem e trajeto dos condutores, dispositivos de manobras etc.). Quando bem elaborado e corretamente dimensionado, com materiais de qualidade comprovada e também integrado de uma forma racional, harmônica e tecnicamente correta com os projetos técnicos complementares, o projeto de instalações elétricas gera significativa economia na aquisição de materiais e na execução das instalações, além de evitar o superdimensionamento (ou sub) de circuitos, disjuntores desarmados, falta de segurança nas instalações (incêndios, perda de equipamentos, choques elétricos) e dificuldade para a execução das instalações desconformes com as normas vigentes. O tempo despendido na compatibilização do projeto arquitetônico com o de instalações elétricas será recuperado quando na execução de ambos, evitando desperdício de energia e o mau funcionamento dos aparelhos e equipamentos e permitindo fácil operação e manutenção de toda a instalação. Para facilitar a manutenção, o ideal é que o arquiteto proponha soluções a partir do projeto. Por esse motivo, é importante o acompanhamento dos projetistas de instalações já na fase de criação arquitetônica. Para a elaboração dos projetos deve ser consultada a concessionária de energia elétrica, que fixa os requisitos mín imos indispensáveis para a ligação das unidades consumidoras. Além das normas da concessionária e das normas específicas aplicáveis, também devem ser consultadas as Normas Técnicas

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Baixa Tensão – Procedimentos), que contém prescrições relativas ao projeto, à execução, à verificação final da obra e à manutenção das instalações elétricas.

Figura 1.1 Esquema de instalação elétrica.

Rede da concessionária em baixa tensão

s i t o i s u r c n a C i r m i t e

Ramal de ligação

Quadro de distribuição

Medidor

Circuito de alimentação principal

Aterramento

Fonte: Prysmian

instalacoes-eletricas-e-o-projeto-de-arquitetura-carvalho-junior.pdf

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