UC17.Projetos Elétricos Residenciais e Prediais

Curso Técnico em Eletrotécnica

Projetos Elétricos Residenciais e Prediais

Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidentee da Confeder President Confederação ação Nacional da Indústria

José Manuel de Aguiar Marns Diretor do Departamento Nacional do SENAI

Regina Maria de Fáma Torres Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI

Alcantaro Corrêa Presidentee da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina President

Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC

Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio Docia Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Confederação Nacional das Indústrias Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

Curso Técnico em Eletrotécnica

Projetos Elétricos Residenciais e Prediais João Máximo Cidral Junior Ronaldo Aparecido Schroeder

Florianópolis/SC 2010

É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consenmento do editor. Material em conformidade com a nova ortograa da língua portuguesa.

Equipe técnica que parcipou da elaboração desta obra Coordenação de Educação a Distância

Design Educacional, Ilustração,

Beth Schirmer

Projeto Gráco Editorial, Diagramação Equipe de Recursos Didácos SENAI/SC em Florianópolis

Revisão Ortográca e Normazação FabriCO

Autores Coordenação Projetos EaD

Maristela de Lourdes Alves

João Máximo Cidral Junior Ronaldo Aparecido Schroeder

Ficha catalográfica elaborada por Luciana Effting CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis

C568p Cidral Junior, João M áximo Projetos elétricos residenciais e prediais / João Máximo Cidral Junior, Ronaldo Aparecido Schroeder. – Florianópolis : SENAI/SC, 2010. 88 p. : il. color ; 28 cm. Inclui bibliografias. 1. Instalações elétricas - Projetos. 2. Instalações elétricas domiciliares. 3. Instalações elétricas – Requisitos de segurança. 4. Instalações elétricas – Normas. 5. Iluminação elétrica. I. Schroeder, Ronaldo Aparecido. II. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. Cata rina. III. Título. CDU 621.316.17

SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Rodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SC CEP: 88034-001 Fone: (48) 0800 48 12 12 www.sc.senai.br

Prefácio Você faz parte da maior instituição de educação prossional do estado. Uma rede de Educação e Tecnologia, formada por 35 unidades conecta das e estrategicamente instaladas em todas as regiões de Santa Catarina. No SENAI, o conhecimento a mais é realidade. A proximidade com as necessidades da indústria, a infraestrutura de primeira linha e as aulas teóricas, e realmente práticas, são a essência de um modelo de Educação por Competências que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, desenvolver habilidade e garantir seu espaço no mercado de trabalho. Com acesso livre a uma eciente estrutura laboratorial, com o que existe de mais moderno no mundo da tecnologia, você está construindo o seu futuro prossional em uma instituição que, desde 1954, se preocupa em oferecer um modelo de educação atual e de qualidade. Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos de ensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movimento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processos de educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as neces sidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Edu cação por Competências, em todos os seus cursos. É nesse contexto que este livro foi produzido e chega às suas mãos. Todos os materiais didáticos do SENAI Santa Catarina são produções colaborativas dos professores mais qualicados e experientes, e contam com ambiente virtual, mini-aulas e apresentações, muitas com anima ções, tornando a aula mais interativa e atraente. Mais de 1,6 milhões de alunos já escolheram o SENAI. Você faz parte deste universo. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indústria do Conhecimento.

Sumário Conteúdo Formavo Apresentação

9

40

11

Unidade de estudo 1

Demanda e Carga Instalada

Seção 1 - Normas e simbolo-

gias elétricas 48

Seção 2 - Diagramas elétri-

cos 50

Seção 3 - Condutores, prote-

ções e dutos 13

Seção 1 - Dimensionamento

78

63

Seção 4 - Dutos

Unidade de estudo 5

Documentação Para Projetos

Dimensionamento de Materiais 41

12

Unidade de estudo 3

79

Seção 1 - Introdução

79

Seção 2 - Desenhos e pran-

chas 82

Seção 3 - Memorial descri-

vo 83

Seção 4 - Listagem de mate-

riais e serviços

da carga 15

Seção 2 - Cálculo da deman-

da 19

66

Proteção Contra Descargas Atmosféricas

Seção 3 - Consumidores e

tarifação de energia

20

Unidade de estudo 2

Unidade de estudo 4

67

Seção 1 - Raios e formas de

proteção

Luminotécnica 72

Seção 2 - Projeto dos cap-

tores 21

Seção 1 - Luz, grandezas e

75

unidades 25

Seção 2 - Lâmpadas, luminá-

rias e aplicações 32

Seção 3 - Cálculo de ilumi-

nância para interiores

Seção 3 - Projeto das desci-

das 76

Seção 4 - Projeto do aterra-

mento

Finalizado

85

Referências

87

8

CURSOS TÉCNICOS SENAI

Conteúdo Formativo Carga horária da dedicação Carga horária: 120 horas

Competências Planejar e elaborar o projeto das instalações elétricas residenciais e prediais.

Conhecimentos Normas técnicas (instalação de SPDA “Sistema de Proteção contra descargaDescarga Atmosféricas”, luminotécnica, instalação predial, ergonomia e fator de potência). ▪

▪

Diagramas unilares, mullares e funcionais.

Técnicas de dimensionamento de condutores e disposivos de acionamento, proteção de máquinas e instalações elétricas residenciais/prediais. ▪

▪

Memorial descrivo.

▪

Análise de demanda para instalações elétricas residenciais/prediais.

Sistemas de controle e tarifação de energia elétrica para projetos elétricos prediais. ▪

▪

Disposivos e equipamentos para instalação elétrica predial/residencial.

▪

Soware dedicado para projetos elétricos.

Habilidades Aplicar normas técnicas (instalação de SPDA “Sistema de Proteção contra Ddescarga Atmosféricas”, luminotécnica, instalação predial, ergonomia, fator de potência). ▪

▪

Elaborar leiautes, diagramas e esquemas de iluminação.

▪

Idencar e selecionar os pos de lâmpadas conforme a aplicação.

▪

Elaborar projetos de aterramento idencando princípios químicos e sicos.

Idencar, selecionar e dimensionar disposivos e máquinas aplicadas aos sistemas de instalações prediais e residenciais. ▪

▪

Elaborar orçamento.

▪

Elaborar planilha de custo dos projetos elétricos industriais.

▪

Ulizar sowares especícos para elaboração de projetos.

▪

Elaborar e acompanhar cronograma de etapas para projetos.

▪

Analisar necessidades do consumo de energia elétrica por parte do usuário.

Idencar as fontes alternavas de energia, aplicando e substuindo fontes de energia tradicionais. ▪

PROJETOS ELÉTRICOS RESIDENCIAIS E PREDIAIS

9

Atudes

10

▪

Zelo no manuseio dos equipamentos.

▪

Atender prazos e datas pré-denidas.

▪

Responsabilidade sócio-ambiental.


Apresentação Seja bem-vindo! Espero que este material seja de grande utilidade para a orientação durante o desenvolvimento de projetos elétricos prediais. O prossional que atua nesta área de eletroeletrônica poderá desempe nhar atividades como trabalhador autônomo e até mesmo como fun cionário de instaladoras elétricas ou construtoras, dependendo de seu conhecimento em especicação de materiais e da sua habilidade para produzir detalhes técnicos necessários para a execução correta de uma instalação elétrica predial, é amplamente solicitado. Neste material, serão apresentados os principais aspectos que inuen ciam o processo de elaboração de um projeto elétrico predial. Serão abordadas questões relacionadas à aplicação de normas técnicas até in formações relacionadas ao uso de ferramentas de desenho auxiliado por computador. Boa leitura!

Professores João Máximo Cidral Junior e Ronaldo Aparecido Schroeder João Máximo Cidral Junior, nascido na cidade de São Francisco do Sul - SC, formado em Engenharia Elétrica pelo CCT-UDESC Joinville. Atuou no desenvolvimento de protópos eletrônicos para pequenas indústrias da região. Atualmente leciona em aprendizagem industrial e cursos técnicos no SENAI em Jaraguá do Sul. Ronaldo Aparecido Schroeder, nascido na cidade de São Paulo - SP, Ttcnólogo em Automação Industrial pelo SENAI Jaraguá do Sul. Atuou em diversas empresas na área de manutenção eletroeletrônica e mecânica. Atualmente leciona em aprendizagem industrial e cursos técnicos no SENAI em Jaraguá do Sul.


11

Unidade de estudo 1 Seções de estudo Seção 1 - Dimensionamento da carga

Seção 2 - Cálculo da demanda Seção 3 - Consumidores e tarifação de energia

Demanda e Carga Instalada

Para compreender melhor a relação entre a demanda e a carga instalada, observe o esquema a seguir:

A carga instalada é denida como o somatório das potências nominais de todos os equipamentos elétricos que podem ser conectados à instalação elétrica em questão (CELESC, 2007, p. 95).

O valor da carga instalada inuencia diretamente no dimensionamento dos materiais elétricos que interligam a distribuição de energia a cada circuito.

O quadro a seguir apresenta os principais equipamentos de uso doméstico e suas respectivas potências.

Figura 1 - Esquema de Representação das Partes que compõem uma instalação elétrica.

A instalação elétrica de uma determinada edicação permite interligar sicamente a fonte de alimentação de energia elétrica (rede elétrica) aos equipamentos elétricos disponíveis nessa edicação (carga), formando um caminho seguro e sem interrupções (distribuição) que possibilita ainda informar o consumo de energia (medição). A parte da instalação elétrica que interliga a rede elétrica à medição é chamada de alimentador de energia e a parte que interliga a medição à carga é chamada de distribuição de energia.

SEÇÃO 1 Dimensionamento de carga A seção 1 apresenta as informações sobre carga instalada e potência média fornecida que contribuem para o correto dimensionamento dos condutores, condutos, proteção e acessórios (caixas de passagem, tomadas, co nectores etc.).


13

Equipamento (uso domésco) de 50 a 100 litros Aquecedor de água central (boiler)

de 150 a 200 litros

1250

250 litros

1500

de 300 a 350 litros

2000

400 litros

2500

Aquecedor de água de passagem

de 4000 a 8200

Aquecedor portál de ambiente

de 500 a 1500

Aspirador de pó

de 250 a 1000

Chuveiro elétrico

de 4400 a 5400

Condicionador de ar po janela

7.100 BTU/h

900

8.500 BTU/h

1300

10.000 BTU/h

1400

12.000 BTU/h

1600

14.000 BTU/h

1900

18.000 BTU/h

2600

21.000 BTU/h

2800

30.000 BTU/h

3600

Congelador (freezer)

de 350 a 500

Copiadora (laser)

de 1500 a 3500

Exaustor de ar (para cozinha)

de 300 a 500

Ferramentas portáteis

de 500 a 1800

Ferro de passar roupa

de 800 a 1650

Fogão elétrico (por boca)

2500

Forno micro-ondas

1200

Geladeira

de 150 a 500

Grelha elétrica

1200

Máquina de lavar louça

de 1200 a 2800

Máquina de lavar roupas

de 750 a 1200

Liquidicador

270

Secadora de Roupas

de 2500 a 6000

Secador de Cabelo

de 500 a 1200

Televisor

de 75 a 300

Torradeira Elétrica

de 500 a 1200

Torneira Elétrica

de 2800 a 5200

Venlador

Portál

de 60 a 100

De pé

300

Quadro 1 - Equipamentos e potência nominal pica. Fonte: CELESC (1997, p. 39).

14

Potência Nominal Típica (W) 1000


Contudo, com o crescimento e a inovação tecnológica, os valores apresentados no quadro anterior podem sofrer alterações. Um exemplo seria os chuveiros eletrônicos, que além de apresentarem ajuste de temperatura, são capazes de dissipar potências em torno de 8000 W. DICA Faça um levantamento das cargas dos equipamentos em sua casa. Consulte os manuais e placas de informações dos equipamentos eletroeletrônicos para garanr a correta especicação da potência nominal de cada um.

Na próxima seção, você conhe cerá os três tipos de cálculo de demanda e aprenderá as fórmulas para efetuar esses cálculos.

SEÇÃO 2 Cálculo da demanda Demanda é denida como a po tência ativa média, fornecida (no caso do alimentador) ou consumida (no caso da carga) pelo sistema elétrico de distribuição, em períodos de 15 minutos (CELESC, 2007, p. 96). O cálculo da demanda depende essencialmente da carga instalada, porém há variações conforme o tipo de edicação. Desta forma, o cálculo de demanda é dividido em 3 tipos: Demanda residencial individual; Demanda comercial individual; Demanda para edicação de uso coletivo. ▪

▪

▪

Fonte: Walenia (2008, p. 171).

DICA

O Fator de demanda é a razão en tre a demanda máxima e a carga instalada numa unidade consumidora, num intervalo de tempo especicado (CELESC, 2007, p. 96).

O valor de demanda deve ser expresso em kVA.

Demanda

residencial

individual

O cálculo da demanda para uma residência individual segue a fórmula apresentada (LIMA, 2006, p. 30):

O fator de demanda também pode ser obdo dividindo-se o valor de demanda de uma instalação pela carga instalada.

Demanda comercial in-

DR = (FD . P1) + P2

dividual

Onde: DR → Demanda residencial. FD → Fator de demanda (veja a tabela a seguir) P1 → Soma das potências nominais dos pontos de luz e dos pon tos de força de uso geral. P2 → Soma das potências nominais atribuídas a tomadas de uso especíco. Somatório das potências dos pontos de luz e de força em kW (P1)

Fator de demanda (FD)

0 < P1 <= 1

0,88

1 < P1 <= 2

0,75

2 < P1 <= 3

0,66

3 < P1 <= 4

0,59

4 < P1 <= 5

0,52

5 < P1 <= 6

0,45

6 < P1 <= 7

0,40

7 < P1 <= 8

0,35

8 < P1 <= 9

0,31

9 < P1 <= 10

0,27

10 < P1

0,24

O cálculo de demanda para uma edicação destinada a ns comerciais é apresentada na fórmula a seguir: Demanda = Carga x Fator de Demanda A CELESC fornece uma tabela com os fatores de demanda típi cos conforme o ramo de atividade da unidade consumidora.

DICA A unidade consumidora é considerada como o conjunto de instalações e equipamentos elétricos que recebem energia elétrica de um mesmo ponto, apresentando uma única medição (CELESC, 2007, p. 95).

A próxima tabela mostra alguns exemplos de fator de demanda conforme o ramo de atividade.

Tabela1 - Fatores de demanda para unidades residenciais. PROJETOS ELÉTRICOS RESIDENCIAIS E PREDIAIS

15

Ramo de avidade

Código do ramo

Fator de demanda pico

Fator de carga pico

Comércio, varejo e por atacado de veículos automotores.

5010

41,23

15,49

Manutenção e conservação de veículos em geral.

5020

48,27

28,10

Comércio atacadista de carnes e produtos de carne.

5134

70,58

38,46

Hotéis, motéis e apart-hotel com restaurante.

5511

33,66

33,93

Lanchonete, casas de chá, sucos e similares.

5522

60,00

44,00

Avidades do Correio Nacional.

6411

49,34

35,50

Bancos Comerciais.

6521

49,19

32,00

Estabelecimentos parculares de ensino de 2º grau.

8021

45,00

22,50

Tabela 2 - Exemplos de Fatores de Demanda conforme o ramo da avidade comercial. Fonte: CELESC (2007, p. 93).

DICA Mais informações referentes ao cálculo da demanda de uma edicação poderão ser consultadas na CELESC por meio da Norma I-321.0023, Apêndice II.

“A unidade consumidora é um conjunto de instalações e equipamentos elétricos, caracterizado pelo recebimento de energia elétrica em um só ponto de entrega, com medição individualizada e correspondente a um único consumidor” (CELESC, 2007, p. 95).

A demanda das unidades residen ciais ( D1 ) normalmente utiliza a informação da área útil da unidade e do fator de diversidade em função do número de apartamentos. Veja a fórmula:

D1 = F x A

Demanda para edicação de uso colevo Uma edicação construída para ns residenciais e/ou comerciais, que apresente diversas unidades de consumo, é conhecida por edicação de uso coletivo. Neste caso, cada unidade de consumo deve possuir uma medição de energia elétrica individual. Essas medições devem ser agrupadas em um mesmo local e derivam todas de um único alimentador.

16


O cálculo da demanda para edifícios de uso coletivo é realizado com a seguinte fórmula:

DT = 1,2 . (D1 + D2 ) + E + G

Onde: DT → demanda total. D1 → demanda das unidades re sidenciais. D2 → demanda do condomínio (composta pelo somatório dos pontos de luz, força e motores). E → demanda de cargas especiais. G → demanda de estabelecimen tos comerciais.

Onde: D1 → demanda das unidades re sidenciais. F → fator de diversidade em fun ção do número de apartamentos. A → demanda do apartamento em função da área útil. “Diversas concessionárias de energia apresentam procedimentos especícos para o cálculo das demandas de instalações elétricas prediais situadas em suas áreas de fornecimento” (LIMA, 2006, p. 33).

A tabela a seguir relaciona a demanda com a área útil para unidades consumidoras com área útil até 71 m². Coluna 1

Coluna 2

Coluna 3

m²

kVA

m²

kVA

m²

kVA

Inferior a 42

1,00

52

1,20

62

1,40

43

1,01

53

1,22

63

1,43

44

1,03

54

1,24

64

1,45

45

1,05

55

1,26

65

1,47

46

1,08

56

1,28

66

1,49

47

1,10

57

1,30

67

1,51

48

1,12

58

1,32

68

1,53

49

1,14

59

1,34

69

1,55

50

1,16

60

1,36

70

1,57

51

1,18

61

1,38

71

1,59

Tabela 3 - Demanda x área total para apartamentos agrupados. Fonte: CELESC (1997, p. 43).

O valor do fator de diversidade reduz à medida que a quantidade de unidades consumidoras eleva. A próxima tabela apresenta alguns fatores de diversidade para agrupamentos de até 40 unidades consumidoras. Coluna 1

Coluna 2

Coluna 3

Coluna 4

Qandade

Fator de diversidade

Qandade


Quandade


Qandade


01

1,00

11

10,42

21

18,04

31

24,08

02

1,96

12

11,20

22

18,65

32

24,69

03

2,92

13

11,98

23

19,25

33

25,29

04

3,88

14

12,76

24

19,86

34

25,90

05

4,84

15

13,54

25

20,46

35

26,50

06

5,80

16

14,32

26

21,06

36

27,10

07

8,76

17

15,10

27

21,67

37

27,71

08

7,72

18

15,88

28

22,27

38

28,31

09

8,68

19

16,66

29

22,88

39

28,92

10

9,64

20

17,44

30

23,48

40

29,52

Tabela 4 - Fatores de diversidade conforme a quandade de apartamentos. Fonte: CELESC (1997, p. 45).


17

A Demanda do condomínio ( D2 ) poderá ser calculada a partir da seguinte fórmula:

Quanto à demanda de motores elétricos do condomínio ( D ), considerase a potência nominal do motor e o fator de diversidade relacionado à quantidade de motores. As tabelas seguintes apresentam as relações de demanda para motores elétricos a partir da potência e a quantidade de motores até a potência de 1CV.

D2 = (B + C + D)

Onde: D2 → Demanda total do condomínio B → Demanda de iluminação do condomínio C → Demanda de tomadas do condomínio D → Demanda de motores elétri cos do condomínio

Potência do motor (CV)

1

2

3

4

1

1,5

1,9

2,3

1/3

0,65

0,98

1,24

1,50

1/2

0,87

1,31

1,65

2,00

3/4

1,26

1,89

2,39

2,90

1

1,52

2,28

2,89

3,50

Fator de diversidade →

Tabela 5 - Motores trifásicos e demanda (até 1CV). Fonte: CELESC (1997, p. 43).

Com relação à demanda de iluminação do condomínio, devese considerar para os primeiros 10kVA a demanda de 100%. Para o excedente, usar demanda de 25%. Para a demanda das tomadas do condomínio, deve-se considerar 20% da carga total de tomadas.

Quandade

Potência do motor (CV)

1

2

3

4

→

1

1,5

1,9

2,3

→

1/4

0,66

0,99

1,254

1,518

1/3

0,77

1,155

1,463

1,771

1/2

1,18

1,77

2,242

2,714

3/4

1,34

2,01

2,246

3,032

1

1,56

2,34

2,964

3,588


Tabela 6 - Motores monofásicos e demanda (até 1CV).

DICA No dimensionamento da carga instalada dos pontos de iluminação e de tomadas do condomínio, deve-se ulizar o fator de potência de 0,9.

Número de Fator de demanda %

Número de aparelhos

Fator de demanda %

Fonte: CELESC (1997, p. 43).

Quanto à demanda de cargas especiais ( E ): saunas, centrais de refrige ração, centrais de aquecimento, iluminação de quadras esportivas entre outros (CELESC, 1997, p. 16),considere o fator de demanda de 100%. Poderão ser aplicados fatores de diversidade conforme a quantidade de aparelhos. Veja as tabelas para a determinação do fator de diversidade para aparelhos de aquecimento e aparelhos de refrigeração.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

100

75

70

66

62

59

56

53

51

49

47

45

43

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25 ou mais

41

40

39

38

37

36

35

34

33

32

31

30

aparelhos

Tabela 7 - Demanda dos aparelhos para aquecimento. Fonte: SENAI (2004).

18

Quandade

→


s a i c n ê d i s e R

s o i r ó t i r c s E

Potências instaladas em aparelhos

Fator de demanda

1 a 10

100

11 a 20

85

21 a 30

80

31 a 40

75

41 a 50

70

51 a 75

65

acima de 75

60

1 a 25

100

26 a 50

90

51 a 100

80

acima de 100

70

Tabela 8 - Demanda dos aparelhos de ar condicionado, po janela em residências. Fonte: SENAI (2004).

Em relação à demanda de estabe lecimentos comerciais ( G ), o cálculo é o mesmo apresentado na subseção Demanda Comercial Individual, considerando Fator de diversidade igual a 100%. Na próxima seção, você visualiza rá como são classicados os consumidores de energia elétrica pelas concessionárias responsáveis por este fornecimento.

Classicação do consumidor

A gura anterior relaciona os custos que a concessionária de ener gia elétrica possui para compra de energia, transmissão e distribuição, além dos encargos e tributos. Cada estado brasileiro apresenta variações nesta composição.

Descrição

B1

Residencial e residencial de baixa renda.

B2

Rural, cooperava de eletricação rural e serviço público de irrigação.

DICA

B3

Outras classes.

B4

Iluminação pública.

Quadro 2 - Classicação de consumidores para baixa tensão. Fonte: ANEEL (2008, p. 22).

“Informar consumidores, empresas, autoridades e a sociedade em geral sobre as polícas e regulamentos do setor elétrico é uma das diretrizes da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica).” (ANEEL, 2008, p. 6).

O processo de formação de preço para a conta de energia elétrica é composto por várias parcelas. Suponha uma conta de energia elétrica que custe R$100,00. Agora veja as parcelas que compõe o preço da tarifa de energia:

Para mais informações sobre o sistema tarifário de sua região, consulte o site da ANEEL: .

Na primeira unidade, você pôde estudar sobre a condução da carga nas instalações elétricas, os cálcu los utilizados para obter a demanda, ou seja, a potência ativa média fornecida. Também conheceu as classicações dadas aos diferentes consumidores de energia elétrica. Agora, na próxima unidade, serão abordados os aspectos relaciona dos com o dimensionamento e especicação de lâmpadas e lu minárias, além de possibilitar a identicação de grandezas e va lores referentes à luz aplicada em ambientes, conforme os padrões da ABNT.

SEÇÃO 3 Consumidores e tarifação de energia Os consumidores são classicados conforme a tensão de fornecimento da concessionária de energia elétrica da região (PROCEL, 2001, p. 6). O quadro a seguir classica os consumidores segundo a tensão de fornecimento.

Figura 2 - Composição de uma conta de luz no valor de R$100,00. Fonte: ANEEL (2007).


19

Unidade de estudo 2 Seções de estudo Seção 1 - Luz, grandezas e unidades Seção 2 - Lâmpadas, luminárias e aplicações

Seção 3 - Cálculo de iluminância para interiores

Luminotécnica SEÇÃO 1 Luz, grandezas e unidades Tudo o que você vê é fruto do reexo da luz. Desta forma, a luz pode ser considerada uma radiação visível, ou seja, é composta por uma gama de comprimentos de onda entre o infravermelho e o ultravioleta. Se você enxerga um objeto com a cor vermelha, signica que a luz que incidiu sobre este objeto foi absorvida e foi reetida somente a radiação vermelha. nm 13 10 11 10

Ondas largas

10

Ondas médias Ondas curtas Ondas ultracurtas

107

Televisão

9

7

Radar

3

Infravermelho

10 10

nm 780

Luz

10 10-3 -5

10

610 590 570

Ultravioleta Raios X

Raios Gama

10

z u L

500 380

10-7 -9

o h l e m r e v a r f n I

a t e l o i v a r t l U

Raios Cósmicos

-11

10

10-15

Figura 3 - Espectro eletromagnéco. Fonte: OSRAM (2009, p. 16).

Algumas sensações (agradáveis ou não) dependem da coloração dos ambientes e do conforto lumino so. O quadro a seguir relaciona a inuência das cores nas sensações.

Cor

Sensações relacionadas

Branco

Higiene, neutralidade e frio.

Verde

Paciência, natural e seguro.

Azul

Profundidade, formalidade e liberdade.

Amarelo

Criavidade, visibilidade e atenção.

Laranja

Ajuda, abundância e comunicação.

Vermelho

Calor, alerta e comando.

Violeta

Feminilidade, luxo e melancolia.

Preto

Renúncia, soscação e vazio.

Quadro 3 - Sensações das Cores


21

O conforto luminoso está associado à necessidade de adaptação de um indivíduo a um determinado ambiente: quanto menor for essa necessidade, maior será seu conforto (OSRAM, 2009, p. 7).

Temperatura da cor (T)

Índice de reprodução de cores (IRC) “é a correspondência entre a cor real de uma imagem e sua aparência diante de uma fonte de luz. Quanto menor esta correspondência, mais deciente é a reprodução de cores. O IRC varia de 0 a 100%” (OSRAM, 2009, p. 27).

A gura a seguir apresenta uma comparação entre duas imagens.

Veja a denição de OSRAM (2009, p. 29): “Em aspecto visual, admite-se que é bastante dicil a avaliação comparava entre a sensação de tonalidade de cor de diversas lâmpadas. Para espular um parâmetro, foi denido o critério temperatura da cor (Kelvin) para classificar a l u z . Assim como um corpo metálico que, em seu aquecimento, passa desde o vermelho até o branco”.

Figura 5 - A inuência do IRC sobre uma imagem. Fonte: LUMICENTER (2009)

Desta forma, a temperatura da cor está indiretamente relacionada com o calor físico quando comparada a um corpo metálico aquecido. Veja a gura:.

Observe que as cores da imagem quando o IRC é igual a 100% são mais nítidas, trazendo um aspecto mais real, semelhante à luz natural. O IRC e a temperatura de cor podem ser relacionados confor me o tipo de nalidade do ambiente. Veja esta relação no quadro:

Figura 4 - Temperatura de cor e cor associada. Fonte: LUMICENTER (2009).

Observe na gura anterior que temperaturas de cor inferiores a 4.200K apresentam coloração amarelada e são chamadas de “luz quente”, já temperaturas de cor superiores a 5600K possuem colo ração azulada e são conhecidas como “luz fria”. Ao meio-dia de um dia ensolarado, sem nuvens, a temperatura de cor é de aproximadamente 5800K e possui uma aparência branca.

22


Grupo

IRC

Temperatura de Cor 4.100K ou maior

1

2

3

3.500K

IRC >=80

Aplicações Indústrias Têxteis, grácas ou de ntas. Galerias de Arte, museus, hospitais e joalherias.

3.000K ou menor

Residências, restaurantes, joias (iluminação dirigida).

4.100K ou maior

Indústrias leves, escritórios, escolas e magazines (climas quentes).

3.500K

Indústrias leves, escritórios, escolas e magazines.

3.000K ou menor

Indústrias leves, escritórios, escolas e magazines (climas frios).

60<=IRC<80

IRC<60

Todas

Interiores onde a eciência é mais importante que a reprodução de cores: vias de tráfego, canteiros de obras, estacionamentos.

Quadro 4 - IRC, Temperatura de cor e aplicações. Fonte: Walenia (2008, p. 90).

Note no grupo 2 que a tempera tura de cor contribui para minimizar a sensação térmica ocasionada pelo clima, assim, temperaturas de cor menores são mais indicadas para climas frios, enquanto temperaturas de cor maiores são mais aceitas em locais quentes. Portanto, ambientes com alto índice de reprodução de cores (superior a 80%) e alta temperatura de cor (superior a 4.100K) são destinados a desenvolvimento de tarefas que exijam o reconhe cimento de cores. Locais com características opostas, tanto de IRC, quanto de temperatura de cor, são mais indicados para pas sagem de pessoas e veículos ou armazenamento de materiais.

Fluxo Luminoso (Ø)

Intensidade Luminosa

É a quantidade total de luz visí vel emitida por uma determinada fonte em todas as direções. A fon te deve estar submetida a sua tensão nominal de funcionamento (OSRAM, 2009, p. 19). Sua uni dade de grandeza é o lumens (lm).

(I) É a intensidade de uxo luminoso medido em uma determinada direção. A unidade de medida é a candela (cd) e está diretamente relacionada à iluminação dirigida, (WALENIA, 2008, p. 92).

Figura 6 - Representação do uxo

Figura 7 - Representação da intensida-

luminoso.

de luminosa.


23

Iluminância (E) Também conhecida como iluminamento, é representada pela uni dade lux (lux). Trata-se da relação entre o uxo luminoso incidente e a área em que ele incide (WALENIA, 2008, p. 93).

Figura 8 - Representação da Iluminância

O nível de iluminamento para interiores é denido pela NBR5413 – iluminância de interiores. O equipamento usado para medi-lo é o luxímetro. A descrição dos métodos e procedimentos pernentes a essa medição são descritos na NBR5382 – Vericação de iluminância de interiores.

24


1 lux equivale a um 1 lm/m².

Em uma sala de aula, por exem plo, o iluminamento deve variar de 200 a 500 lux. Já o iluminamento necessário para a realização de uma cirurgia pode variar de 10.000 a 20.000 lux. Existe um gráco que representa a variação da intensidade luminosa em função do ângulo de direção da iluminância. Este gráco é chamado de Curva de Intensidade Luminosa. Geralmente ele prevê a fonte lu minosa montada, ou seja, con tendo a lâmpada e sua respectiva luminária. Este aspecto será abordado na próxima seção: Lâmpa das, luminárias e aplicações.

Luminância (L) É dada pela intensidade de luz reetida em uma determinada direção, portanto depende essen cialmente da qualidade da superfície (WALENIA, 2008, p. 94). É representada pela unidade cd/m² (candelas por metro quadrado).

Figura 9 - Representação de luminância em uma supercie. Fonte: LUMICENTER (2009).

Eciência Luminosa (ŋ) Também conhecida como rendimento, é dada pela relação entre o uxo luminoso emitido e a potência consumida por uma lâmpada (lm/W). Quanto maior for o rendimento, melhor é o aproveitamento de energia elétrica (WALENIA, 2008, p. 95). Este conceito é ex tremamente útil para averiguar se uma lâmpada é mais eciente do que outra. Note a gura a seguir: uma lâmpada incandescente de 40W possui rendimento menor (10 lm/W) do que uma lâmpada uorescente comum de 32W (algo em torno de 77 lm/W).

Lâmpadas

incandes-

centes “A luz desse po de lâmpada é proveniente de um lamento metálico (tungstênio) alojado no interior de um bulbo de vidro, sob vácuo, ou com gases quimicamente inertes em seu interior.” (CAVALIN, 2006, p. 68).

A gura a seguir mostra um tipo de lâmpada incandescente. Neste caso, é uma incandescente co mum em residências para iluminação geral.

Figura 11 - Lâmpada Incandescente Comum de 40W. Fonte: PHILIPS (2009).

Variações das lâmpadas incandescentes (CAVALIN, 2006, p. 70): Incandescentes para uso geral; Incandescentes para uso espe cíco; Lâmpadas decorativas; Lâmpadas reetoras/deetoras ou espelhadas; Halógenas; Infravermelhas. ▪

▪

▪

Figura 10 - Rendimento luminoso dos diferentes pos de lâmpadas.

▪

Fonte: LUMICENTER (2009).

▪

Agora que você já estudou a res peito da luz, aprenderá, na próxima seção, sobre as lâmpadas, pois elas fornecem energia luminosa. Você conhecerá os diversos tipos de lâmpadas, suas características e os equipamentos auxiliares para a instalação delas. E falando em instalação, você também apren derá a forma correta de ligar uma lâmpada e os danos de uma má instalação.

SEÇÃO 2

▪

Lâmpadas, luminárias e aplicações As lâmpadas fornecem a energia luminosa e, com o auxílio de luminárias, é possível aumentar o rendimento luminoso. As lâmpadas podem ser divididas em dois tipos: incandescentes e descarga (CREDER, 2000, p. 177). PROJETOS ELÉTRICOS RESIDENCIAIS E PREDIAIS

25

Lâmpadas de descarga

Variações das lâmpadas de descarga: ▪

“A luz emida por uma lâmpada de descarga é produzida pela passagem da corrente elétrica em um gás ou vapor ionizado que, ao chocar-se com a pintura uorescente ou cristais de fósforos (‘phósphor’) no interior do tubo, emite luz visível.” (CAVALIN, 2006, p. 77).

A gura a seguir mostra um tipo de lâmpada uorescente compac ta, aplicada normalmente para substituir lâmpadas incandescentes.

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

Fluorescentes; Luz mista; Vapor de mercúrio; Lâmpada de néon; Vapor metálico; Multivapor metálico; Vapor de sódio; Lâmpada de indução.

DICA Lâmpadas uorescentes compactas apresentam custo inicial mais elevado que as lâmpadas incandescentes comuns, porém apresentam rendimento muito maior. Assim são muito mais econômicas e contribuem para reduzir o consumo de energia elétrica.

Em ambos os pos de lâmpadas há a passagem de corrente elétrica para gerar energia luminosa. A diferença é que na lâmpada incandes cente, a corrente elétrica atravessa um o metálico condutor e na lâmpada de descargas, a corrente elétrica atravessa um gás, quando submeda à alta tensão em suas extremidades.

Figura 12 - Lâmpada Fluorescente Compacta de 15W. Fonte: PHILIPS (2009).

DICA Devido à alta tensão, as lâmpadas de descarga necessitam de um disposivo reator. Veja a subseção “Acessórios para lâmpadas”.

O próximo quadro relaciona as principais variações de lâmpadas e suas características.

26


Tipo

Incandescente

Halógena

Dicróica

Mista

Vapor de

mercúrio Vapor de sódio

Vapor metálico

Fluorescente

Fluorescente especial

Fluorescente

compacta

LEDs

Rendimento (lm/W)

Reprodução de cores (IRC)

Vida úl (h)

Aplicação

Observações

1.000

Iluminação residencial, emergência, comercial e locais com grande qualidade de luz, sem se preocupar com a eciência.

2.500

Iluminação decorava e de destaque em Para uso em luminárias ambientes comerciais compactas e iluminação (lojas, vitrines e joalherias) indireta. e ambientes residenciais.

100

4.000

Iluminação decorava e de destaque em Ideal para luminárias ambientes comerciais compactas. (lojas, vitrines e joalherias) e ambientes residenciais.

25

62

Locais que necessitem de grande quandade de luz, 10.000 não se preocupando com a eciência do sistema.

Não necessita de equipamento auxiliar para seu funcionamento.

55

44

Iluminação de galpões 24.000 industriais e iluminação pública.

Necessitam de um reator para seu funcionamento.

25

Iluminação pública e 28.000 locais que priorizem a alta eciência do sistema.


88

Iluminação comercial (lojas e vitrines), áreas externas (fachadas, 12.000 monumentos, outdoors), galpões industriais e estádios esporvos.


70

Iluminação comercial, 12.000 industrial, residencial, garagens, depósitos etc.


95

Iluminação comercial, industrial, residencial, 12.000 escritórios, lojas, grácas e indústrias têxteis.


80

Iluminação residencial (hotéis, teatros, 10.000 escritórios, escolas, shoppings etc.).


90

Letreiros, displays, sinalização, iluminação 50.000 decorava (destaque de aspectos arquitetônicos).

Redução do custo de manutenção, fontes compactas, baixa tensão e não emite radiações ultravioleta ou infravermelho.

17

25

25

100

100

135

80

65

80

65

210

Para uso em luminárias fechadas ou com difusores de luz, para evitar ofuscamento direto.

Quadro 5 - Lâmpadas e suas caracteríscas. Fonte: Walenia (2009, p. 96).


27

Nome

Descrição

Exemplo de Figura

DICA Consulte sempre catálogos atualizados dos fabricantes! Novas tecnologias contribuem para elevar a vida úl de lâmpadas, melhorar o IRC e aumentar o rendimento luminoso.

Padronizam a conexão elétrica para a lâmpada, facilitam a instalação e a substuição. Conforme o po de base da Receptáculo lâmpada, o soquete tem uma ou soquete idencação. Exemplo: para Figura 5.1: soquete lâmpadas incandescentes E-27 para lâmpada comuns, o po de soquete incandescente para xação possui base E-27. no plafonier.

Equipamentos Auxiliares

Para a instalação e o funciona mento correto de lâmpadas, são necessários certos acessórios que auxiliarão na conexão elétrica, na xação mecânica, no aumento do rendimento luminoso e até no funcionamento (no caso das lâm padas de descarga). Estes acessórios são respectivamente apresentados n0 quadro a seguir, conforme a função (CA VALIN, 2006, p. 97):

Plafoniers

Luminárias

Reatores

Padronizam a xação mecânica de soquetes de lâmpadas (incandescentes e uorescentes compactas). Podem ou não aceitar o encaixe de lustres com formato de globo para nalidade decorava ou de proteção.

Figura 5.2: plafonier para xação de lâmpada incandescente e lustre po globo no teto.

Distribuem, ltram e controlam a luz gerada pela lâmpada. Contribuem principalmente para elevar o rendimento luminoso e evitar ofuscamento. Algumas luminárias são tão completas que são formadas por uma única peça, contendo elementos de conexão elétrica e mecânica.

Figura 5.3: luminária para duas lâmpadas uorescentes para iluminação comercial. Fonte: PHILIPS (2009).

São necessários para lâmpadas de descarga. São equipamentos auxiliares que têm a nalidade de proporcionar a parda e de estabilizar a corrente do circuito. Os reatores devem ser dimensionados conforme a potência da lâmpada.

Figura 5.4: reator eletrônico para lâmpadas uorescentes.

Quadro 6 - Resumo exemplicado dos acessórios de uma lâmpada.

28


Principais pos de luminárias

▪

DICA Uma lâmpada montada em uma luminária selecionada corretamente contribui para melhorar seu rendimento luminoso.

Pública: são usadas exclu-

sivamente em montagens de sobrepor externas, com lâmpadas de vapor de sódio ou de vapor metálico. Sua nalidade é a ilumi nação de ruas, avenidas, calçadas, praças, jardins, entroncamentos, estacionamentos e orlas marítimas. Decorativa: são luminárias de diversas cores e modelos desti nadas para iluminação dirigida e iluminação geral de ambientes como residências, jardins, bares, lanchonetes, restaurantes e clu bes. Os modelos mais comuns são o spot (ponto de luz), reetor e arandela. ▪

Existem diversos tipos de luminárias, contudo suas características comuns permitem dividi-las conforme sua aplicação: ▪

Comercial: normalmente são luminárias de embutir ou sobrepor,

montadas com 2, 3 ou 4 lâmpadas uorescentes tubulares para ilumina ção interna de escolas, ocinas, postos de gasolina, depósitos, garagens, almoxarifados, corredores, agências bancárias, lojas, shoppings, escritó rios, entre outros. Também são usadas em montagem com lâmpada de vapor metálico ou de vapor de sódio para a iluminação de grandes áreas comerciais (PHILIPS, 2008, p. 4). ▪

Industrial: são luminárias capazes de suportar excessos de tempe-

ratura, maresia, gases, pó e umidade. Em alguns casos, dependendo da atividade industrial realizada, a luminária deve apresentar pintura com proteção antichama, seu material construtivo deve ser capaz de su portar altos níveis de temperatura e proteger a lâmpada contra corpos sólidos e água. Podem ser utilizadas em montagens embutidas ou de sobrepor com lâmpadas uorescentes, lâmpadas de vapor metálico, mista, vapor de mercúrio e vapor de sódio.

DICA Algumas luminárias industriais apresentam grau de proteção IP-65, ou seja, seu interior é totalmente protegido contra poeira e protegido contra jatos de água. Para maiores informações sobre graus de proteção, consulte a unidade “Dimensionamento de Materiais”.

▪

Caracteríscas dos reatores

Para o correto funcionamento de algumas lâmpadas, é necessário o uso de dispositivos auxiliares como: transformadores, reatores e ignitores (WALENIA, 2009, p. 102). Os reatores têm função de ele var a tensão entre os terminais da lâmpada e controlar a passagem de corrente. Basicamente existem 3 tipos de reatores, veja:

Esportiva: são destinadas à iluminação de áreas abertas ou não de

pátios, quadras, ginásios, estádios, hipódromos, entre outros. Também podem ser aplicadas para a iluminação de canteiros de obras, complexos viários, docas, aeroportos etc. (PHILIPS, 2008, p. 22). Empregam lâmpadas de vapor de sódio ou de vapor metálico em montagens de sobrepor e são bastante aplicadas em áreas abertas. Assim, sua estrutura possui proteção contra: raio ultravioleta do sol, oxidação, entrada de partículas sólidas e água.


29

Tipo de Reator

Descrição

Exemplo de Figura

É o mais barato e usado no mercado. Os componentes para Eletromagnéco circuitos convencionais convencional são: reator, “starter”, soquete para “starter”, lâmpada e soquete para lâmpada. Os componentes para circuitos de parda rápida não necessitam de “starter”, já que na composição do reator, há enrolamentos separados Eletromagnéco para aquecerem os de parda rápida eletrodos da lâmpada connuamente. Entretanto, necessitam de aterramento das partes metálicas como luminárias, eletrocalhas etc.

Eletrônico

Figura 6.1: reator eletromagnéco convencional. Fonte: PHILIPS (2009).

Figura 6.2: reator eletromagnéco de parda rápida. Fonte: PHILIPS (2009).

Apresenta parda instantânea e pode ser dimerizável ou não. Possui maior fator de potência e Figura 6.3: Reator eletrônico. maior rendimento, além de eliminar cinlações da Fonte: PHILIPS (2009). luz.

Quadro 7 - Exemplos de reator.

Outros componentes auxiliares usados para o acionamento de lâmpadas são os ignitores e os transformadores. Os ignitores funcionam como uma espécie de circuito de partida para lâmpadas de alta pressão. Eles geram picos de alta tensão sobre os terminais da lâmpada até

30


que ela acenda, desligando o ignitor automaticamente. O “starter”, mencionado antes, nada mais é do que um ignitor para lâmpadas uorescentes. Dependendo da potência da lâmpada usada, há um código de “starter” a ser especicado, veja a tabela (CAVALIN, 2006, p. 106):

Código comercial do “starter”

Potência da lâmpada (W)

S-2

15 ou 20

S-10

30, 40 ou 65

Tabela 9 - “Starters” da PHILIPS. Fonte: PHILIPS (2009).

Estes transformadores nada mais são do que reatores eletromag néticos que geram altas tensões em seus terminais de saída (entre 2.000 e 15.000 V). São usados em outras lâmpadas de descarga de alta pressão (como lâmpadas de vapor metálico, vapor de mercúrio e vapor de sódio) e lâmpadas de néon e argon (CAVALIN, 2006, p. 101). As lâmpadas de alta pressão funcionam com circuitos contendo transformadores e ignitores.

Esquemas de ligação A ligação correta de uma lâmpada garante seu funcionamento sem falhas nem acidentes. Quando se trata de lâmpadas de descarga, onde o circuito é mais complexo do que o de uma lâmpada incan descente, então o cuidado deve ser ainda maior. A seguir, é apresentado o esquema de ligação para lâmpadas de descarga de baixa pressão (uo rescente tubular), com reator eletromagnético para uma lâmpada.

Figura 13 - Esquema de ligação de lâmpada uorescente tubular e reator eletromagnéco. Fonte: PHILIPS (2009).

Veja agora o esquema anterior montado, utilizando reator eletrônico:

Figura 14 - Esquema de ligação de lâmpada uorescente tubular e reator eletrônico. Fonte: PHILIPS (2009).


31

Porém, em muitas montagens com luminárias, utilizam-se duas lâmpa das por reator. Veja os próximos esquemas:

Método ponto por ponto é recomendado para iluminação dirigida, pois garante o nível de iluminamento em pontos especicados. Este dimensionamento apresenta maior precisão, porém é menos utilizado pela complexidade de seu cálculo. ▪

DICA

Figura 15 - Esquema de ligação de 2 lâmpadas uorescentes com um reator.

Os fabricantes de luminárias disponibilizam na internet programas de computador que auxiliam no dimensionamento de luminárias conforme o iluminamento desejado. Para mais informações, veja a unidade “Documentação para Projetos”, seção “Desenho auxiliado por computador”.

Fonte: PHILIPS (2009).

DICA Para outras informações sobre modelos, caracteríscas e aplicações das lâmpadas, luminárias e componentes acessórios, você pode consultar os catálogos e informações técnicas de fabricantes, nos sites: , , , , e .

Na seção que terminou, você pôde aprender conceitos importantes sobre a luz, os tipos de lâmpadas, suas características e aplicações, acessórios necessários para instalação das lâmpadas, reatores e esquema de ligação das luminárias.

32


SEÇÃO 3 Cálculo de iluminância para interiores

Quando se projeta a iluminação para um ambiente, deve-se levar em consideração (WALENIA, 2009, p. 107):

Nesta seção, você aprenderá mé todos para calcular o iluminamento, as dimensões do ambiente e a quantidade de lâmpadas necessárias para cada ambiente. Conhece rá o melhor local para instalar as lâmpadas e a forma de escolher as lâmpadas apropriadas para cada local, tudo para se obter uma ilu minação perfeita. Basicamente existem dois mé todos de cálculo luminotécnico: método dos lúmens ou método do uxo luminoso e método pon to por ponto (WALENIA, 2009, p. 106):

1. O nível de iluminamento necessário para a tarefa a ser executada no ambiente;

Método dos lúmens ou método do uxo luminoso, calcula o iluminamento médio. Por se tratar de um cálculo simples e rápido, é o mais utilizado e se baseia na norma NBR5413.

5. O tipo e quantidade de luminárias e lâmpadas necessárias para garantir o iluminamento necessário;

▪

2. O índice de reprodução de cores mais adequado para o am biente; 3. As dimensões (comprimento, largura e altura) do ambiente a ser iluminado, inclusive a altura da bancada de trabalho, caso houver; 4. As cores de paredes, teto e chão;

6. O fator de potência e o rendimento luminoso das lâmpadas escolhidas para o projeto; 7. A presença de ofuscamento causado pela iluminação do ambiente; 8. O custo para implantação do projeto de iluminação; 9. A corrente de partida para todo o circuito de iluminação; 10. A corrente nominal para todo o circuito de iluminação; 11. A vida útil das lâmpadas.

A fórmula para calcular o iluminamento é:

Fórmula: cálculo do uxo luminoso total. Fonte: Walenia (2009, p. 107).

EP = I x (cos α)³ x Ф H² x 1.000

Considere um uxo luminoso de 5.400lm e a altura do plano de trabalho de 2,90 m. Desta forma, para um ângulo de 0º (totalmente vertical), tem-se: EP1 = 282,52 lux E para um ângulo de 45º (inclinação de 45º em relação à normal), tem-se: EP2 = 40,86 lux.

Método ponto a ponto É usado principalmente em métodos computacionais e para estabelecer a iluminância em um determinado ponto. A gura seguinte apresenta uma curva de iluminância dada para determinada lâmpada e, posteriormente, será apresentado o cálculo da iluminância a 0º e 45º.

Ø = (S x E) / (Fu x Fd)

Método dos lúmens Este método é calculado a partir das seguintes fórmulas (WALENIA, 2009, p.107):

N=Ø/φ Fórmula: cálculo do número de luminárias. Fonte: Walenia (2009, p. 107).

onde: Ø – Fluxo luminoso total (lm). φ – Fluxo luminoso da(s) lâmpada(s) montadas na lu minária (lm). S – Área total do ambiente (m²). E – Iluminância desejada (lux). Fu – Fator de utilização: depende da lâmpada, luminária e do local (sem dimensão). Fd – Fator de depreciação (sem dimensão). N – Número total de luminárias necessárias. Veja que o uxo luminoso depende diretamente da área do ambiente e da iluminância desejada. Ainda são considerados dois fatores para a determinação do uxo luminoso total: fator de utilização e fator de depreciação.

DICA

Figura 16 - Curva de Iluminamento e ângulo da luz sobre o plano de trabalho. Fonte: Intral (2010, p. 8).

Observe que a relação entre o uxo luminoso necessário para o ambiente e o uxo fornecido pela lâmpada escolhida é que dene a quandade de lâmpadas necessárias.


33

Selecionando corretamente a iluminância A iluminância é identicada segundo as recomendações da NBR5413, pode ser genericamente classicada pelo tipo de atividade visual a ser desenvolvida, ou de maneira mais precisa, considerando o tipo de atividade a ser executada. Veja a quadro a seguir: Grupo

A (área de uso connuo e/ou execução de tarefas simples)

B (áreas de trabalho em geral)

C (áreas para execução de tarefas visuais e minuciosas)

Iluminância (lux)

Iluminância geral para áreas usadas ou com tarefas visuais simples.

Iluminação geral para área de trabalho.

Iluminação adicional para tarefas visuais diceis.

Tipo de Avidade

20 – 30 – 50

Áreas públicas com arredores escuros.

50 – 75 – 100

Orientação simples para permanência curta.

100 – 150 – 200

Recintos não usados para trabalho connuo; depósitos.

200 – 300 – 500

Tarefas com requisitos visuais limitados, trabalho bruto de maquinaria, auditórios.

500 – 750 – 1.000

Tarefas com requisitos visuais normais, trabalho médio de maquinaria e escritórios.

1.000 – 1.500 – 2.000

Tarefas com requisitos especiais, gravação manual, inspeção e indústria de roupas.

2.000 – 3.000 – 5.000

Tarefas visuais exatas e prolongadas, eletrônica de tamanho pequeno.

5.000 – 7.5000 – 10.000

Tarefas visuais muito exatas e montagem de microeletrônica.

10.000 – 15.000 – 20.000

Tarefas visuais muito especiais e cirurgias.

Quadro 8 - Iluminância por classe de tarefas visuais. Fonte: ABNT (1992).

DICA A denição mais precisa da iluminância necessária para um ambiente é determinada pela avidade a ser executada.

34


Note que no campo “iluminância” existem três valores marcados, repre sentando o valor mínimo, valor médio e valor máximo respectivamente. Estes valores são calculados somando os pesos dos parâmetros P1, P2 e P3, conforme o quadro:

Peso (valor atribuído ao parâmetro)

Caracterísca da tarefa e do observador

DICA

-1

0

+1

P1: Idade (em anos)

Idade < 40

40 ≤ Idade ≤ 55

Idade > 55

P2: Velocidade e precisão

Sem importância

Importante

Críca

P3: Reetância do fundo de tarefa

Superior a 70%

De 30 a 70%

Inferior a 30%

Consulte a norma NBR 5413 para vericar os níveis de iluminamento conforme a avidade a ser pracada no ambiente.

Calculando o fator de

Quadro 9 - Fatores de determinação da iluminância.

ulização (Fu)

Fonte: ABNT (1992).

O resultado do somatório pode ser interpretado conforme a relação apresentada a seguir: Resultado do somatório

Valor de iluminamento a ser escolhido

-3 ou -2

Valor de iluminância mínima

-1, 0 ou +1

Valor de iluminância média

+2 ou +3

Valor de iluminância máxima

Quadro 10 - Relação entre o somatório dos parâmetros e o valor da iluminância.

Normalmente o cálculo é efetuado utilizando informações padronizadas de luminárias, fornecidas por fabricantes. A seguir, é mostrada uma tabela para cálculo do fator de utilização de luminária de sobrepor para 2 lâmpadas uorescentes tubulares de 32W. As dimensões da luminá ria são: altura = 75 mm, largura = 304 mm e comprimento = 1315 mm.

Para a execução de cálculos mais precisos, a norma NBR 5413 possui uma relação mais especíca entre a avidade a ser exercida no ambiente e o nível de iluminância.


35

Índice de reexão Teto (%) Parede (%)

70 50

Piso (%)

30

50 10

50

10

30

30 10

30

10

K

10 10

Fator de ulização

0,6

0,45

0,41

0,38

0,44

0,4

0,38

0,4

0,37

0,8

0,52

0,48

0,45

0,51

0,47

0,45

0,47

0,45

1

0,58

0,56

0,53

0,58

0,55

0,53

0,54

0,53

1,25

0,59

0,56

0,53

0,58

0,56

0,53

0,55

0,53

1,5

0,66

0,56

0,61

0,64

0,62

0,6

0,61

0,6

2

0,66

0,63

0,61

0,65

0,63

0,61

0,61

0,6

2,5

0,72

0,64

0,69

0,71

0,69

0,68

0,68

0,67

3

0,72

0,7

0,69

0,71

0,69

0,68

0,69

0,67

4

0,72

0,71

0,69

0,71

0,69

0,69

0,69

0,67

5

0,73

0,71

0,69

0,72

0,7

0,69

0,69

0,68

Tabela 10 - Exemplo de fator de ulização para luminária com lâmpada uorescente. Fonte: Intral (2010, p. 124, tab. 108).

Primeiramente é calculado o fator de local (K) e depois é denido o índice de reexão do ambiente (teto, parede e piso). Assim é encontrado o fator de ulização.

Onde: K – fator de local; C – comprimento do ambiente; L – largura do ambiente; H – Altura da luminária em relação ao plano de trabalho.

DICA

A gura seguinte mostra uma representação da dimensão H na fórmula anterior. Observe que aparece a distância chamada de pé direito. Esta distância representa a altura total de um pavimento (do piso até o teto).

Os fabricantes fornecem catálogos com informações padronizadas referentes ao fator de ulização de suas luminárias.

O fator de local é denido pela fórmula: Figura 17: Representação da altura H – da luminária até o plano de trabalho.

K=(C x L) / [(C + L) x H]

Fórmula 1: Cálculo do fator de local. Fonte: Walenia (2009, p. 111). 36


DICA Lembre-se que a instalação da luminária no ambiente inuencia na distância H: se a luminária for instalada de forma pendente, então esta distância (do teto até a boca da luminária) deve ser subtraída de H.

A reexão do ambiente (teto, parede e piso) pode ser classicada de acordo com a cor usada na construção, veja o quadro a se guir:

Supercie

Tipo de cor Branco

Teto

Parede

Piso

Fator de reexão (%)

Cores possíveis Branco.

80

Creme claro, amarelo-claro e marm.

70

Claro

Creme-escuro, verde-claro, azul-claro e rosa.

50

Médio

Cinzento, vermelho, verde-escuro e marrom.

30

Branca

Bran Br anco co,, mar marm m,, cre creme me,, ama amare relo lo-c -cla laro ro,, ver verde de-cl -clar aro, o, az azul ul-cl -clar aro o e ro rosa sa..

50

Clara

Marm, creme, amarelo-claro, verde-claro, azul-claro e rosa.

30

Média

Marrom, verde-escuro e vermelho.

10

Claro

Branco, marm e creme.

30

Escuro

Marrom, vermelho e cinzento.

10

Muito claro

Quadro 11 - Reexão de ambiente. Fonte: Walenia (2008, p. 113).

Calculando o fator de depreciação (Fd) Também é conhecido como fator de manutenção e está relacionado ao estado de conservação do ambiente, principalmente em relação à pre sença de poeira. Simplicadamente, você poderá relacionar esse índice conforme a ta bela:

Ambiente

Período de manutenção 2.500 h

5.000 h

7.500 h

Limpo

0,95

0,91

0,88

Normal

0,91

0,85

0,80

Sujo

0,80

0,66

0,57

Tabela 11 - Fator de depreciação. Fonte: PHILIPS (2009).

O fator de depreciação também pode ser relacionado com a facilidade de manutenção de um ambiente: quanto mais fácil a manutenção, maior será o fator de depreciação.

Calculando e posicionando as luminárias ne-

cessárias (N) Considere como exemplo um ambiente com área igual a 250 m² (comprimento = 25 m, largura = 10 m) e pé-direito igual a 4 m, destinado para um escritório de contabilidade. O teto e as paredes são azul-claro e o piso é marrom. Como a atividade principal do ambiente é contabilidade, então você pode classicá-lo como classe B, com características similares a um escritório. Assim a faixa de iluminância necessária varia entre 500 – 750 – 1.000 lux (segundo a Tabela: Iluminância por classe de tarefas visuais). Entretanto, há outra seção 5.3 da NBR5413 que também permite que seja denido o nível de iluminância através da atividade a ser realizada. Essa seção, por ser mais especíca, fornece valores meno res de iluminância, considerando os valores médios em serviço. Neste caso, a faixa de iluminância é determinada por meio da subse ção 5.3.3 “Bancos – estatística e contabilidade”: 300 – 500 – 750 lux.


37

DICA Sugere-se que sejam usados os valores especícos, quando possí vel, pois fornecem valores menores de iluminância.

Levando em consideração as co res especicadas para o ambiente, você terá os seguintes fatores de reexão: ▪

▪

Para este cálculo, utilize a lâmpada uorescente especicada na tabela abaixo:

▪

Teto: 50%; Paredes: 30%; Piso: 10%.

Agora você poderá utilizar a tabela “Exemplo de Fator de Utilização para luminária com lâmpada uorescente”, para determinar o fator de utilização. Simplicando os cálculos, você deve considerar o menor valor para o fator de lo cal.

Tabela 12 - Informações sobre a lâmpada uorescente tubular T8 F032W/840. Fonte: OSRAM (2010, p. 4.08).

DICA

DICA

As dimensões e a base (soquete) para encaixe da lâmpada e da luminária devem ser compave compaveis. is.

Lembre-se: supercies mais escuras e mais porosas apresentam menor reetância.

Para determinar qual valor será utilizado, você deve levar em con sideração os aspectos como: a idade das pessoas que trabalham no ambiente, se há velocidade e precisão nas tarefas visuais desenvolvidas e se a geometria do ambiente (teto, paredes e piso) possui boa reetância. Desta forma, o somatório dos parâmetros resultou respectivamente em (-1) + (-1) + (0) = (-2). Portanto, considerando a relação entre o somatório dos parâmetros e o valor da iluminância, o valor selecionado da luminância é 300 lux.

38

DICA


Para o cálculo do fator de local, será considerado que a altura da bancada de trabalho é de 0,75 m em relação ao piso e as luminárias a serem instaladas carão penden tes a uma altura de 1 m. Portanto: H = 4 – 1 – 0,75 = 2,25 m. Então, aplicando a fórmula para cálculo do fator de local, tem-se: K = (25 x 10) / ((25 + 10) x 2,25) = 3,17

Quanto ao fator de utilização, de verão ser escolhidos os tipos de luminária e de lâmpada a serem instalados. Por questões de praticidade, serão consideradas lâmpadas uorescentes (2 x 32W) montadas em luminária de sobrepor com dimensões 304 x 1.315 mm e altura de 75 mm.

Cada luminária possui sua tabela de fator de ulização. Os fabricantes de luminárias disponibilizam estas informações em seus catálogos técnicos.

Desta forma, o fator de utilização encontrado é igual a 0,69. Para encontrar o fator de depreciação, utilize a tabela “Fator de depreciação”. Como se trata de um escritório, você pode consi derar o ambiente normal, limpo diariamente e que a estimativa de manutenção seja a cada 7.500 ho ras. Então, nessa situação, o fator de depreciação usado será igual a 0,8. Após ter efetuado os cálculos anteriores, você conseguirá encontrar o uxo luminoso usando a fórmula: Cálculo do uxo luminoso total. Assim: Ø = (250 x 300) / (0,69 x 0,8) = 135869,5 Ø = 135.870 lm

Agora é necessário descobrir o uxo luminoso de cada conjunto de luminária com lâmpadas a ser instalada. Neste caso, a luminária possuirá 2 lâmpadas uorescentes. Seguindo a especicação da tabela “Informações sobre a lâmpada uorescente tubular T8 F032W/840”. Então o uxo luminoso de uma lâmpada é igual a 2.700 lm. Para duas, você terá 2 x 2.700 = 5.400, ou seja, 5.400 lm. Agora basta calcular o número de luminárias necessárias a partir da fórmula: Cálculo do número de luminárias. N = 135.870 / 5.400 = 25,1 N = 25

A disposição das luminárias no ambiente deverá ser feita de maneira uniforme, deixando apenas metade do afastamento entre luminárias em relação às paredes. Por questões estéticas, optou-se por usar 27 luminárias (duas a mais que o resultado) divididas em 3 linhas de 9 luminárias. Optou-se por esta disposição para que os valores de d1 e d2 não sejam muito diferentes. A gura a seguir mostra como deverá ser feita essa disposição:

Figura 18 - Disposição de 27 luminárias em uma área de 250 m².

Note que para esta disposição de (3 x 9) luminárias, o valor de d1 equivale a 2,7 m e o valor de d2 equivale a 3,3 m. Caso a disposi ção seja: (5 x 5) luminárias, então d1 seria 5 m e d2 igual a 2 m.

DICA

Na unidade 2, você conheceu o conceito de luz, a inuência das cores, os tipos de luminárias, os acessórios usados em sua instalação, a relação das dimensões do ambiente na iluminação, aprendeu a calcular a quantidade de lâmpadas por ambiente e o posiciona mento ideal para elas.

Lembre-se que para lâmpadas de descarga, deverão ser especicados os acessórios necessários para xação e funcionamento (como reator, ignitor, transformador etc.).


39

Unidade de estudo 3 Seções de estudo Seção 1 - Normas e simbologias elétricas

Seção 2 - Diagramas elétricos elétricos Seção 3 - Condutores, proteções e dutos Seção 4 - Dutos

Dimensionamento de Materiais SEÇÃO 1 Normas e simbologias elétricas Na primeira seção serão apresentadas algumas normas e simbologias elétricas que permitem a permanência da padronização dos produtos e serviços, com qualidade.

São as normas que permitem que os produtos e serviços permaneçam padronizados e com um mí nimo de qualidade satisfatória. Os principais órgãos responsáveis pela emissão e controle de nor mas são relacionados no quadro seguinte:

Nome do órgão

Relação com as normas técnicas

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

Regulamenta normas técnicas abrangentes e especícas em todas as áreas e que possuem validade em todo país.

INMETRO – Instuto Nacional de Metrologia, Normazação e Qualidade Industrial

Regulamenta e scaliza o padrão de qualidade de produtos como: disjuntores, painéis elétricos, entre outros.

ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica

Regulamenta e scaliza o mercado de energia elétrica, desde a cobrança de tarifas das concessionárias de energia elétrica até a qualidade da energia produzida pelas produtoras de energia elétrica.

CONFEA – Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia

Regulamenta as atribuições dos prossionais que projetam e/ou executam serviços nas áreas técnicas.

Concessionárias de Energia Elétrica

Produzem normas especícas de validade estadual relacionadas com a distribuição de energia. Fiscaliza os projetos e a execução de instalações elétricas.

Ministério do Trabalho

Regulamenta e scaliza a relação entre empresas e funcionários, visando garanr a segurança, a saúde dos trabalhadores e as condições mínimas de trabalho para os eletricistas que executam a obra.

Corpo de Bombeiros Voluntários

Regulamenta e scaliza ações de combate a incêndio e pânico, como em projetos e execução de para-raios e de iluminação de mergência.

Quadro 12 - Órgãos regulamentadores na área de eletricidade.

O órgão responsável pela scalização da atuação dos prossionais na área de eletricidade é o CREA.


41

Agora veja a seguinte situação: caso um projeto elétrico seja elaborado sem seguir as normas e as leis vigentes e alguma falha ocorra durante ou após sua execução, o projetista será punido pelo órgão competente (Walenia, 2008, p.19). As principais normas técnicas relacionadas com a área de eletricidade estão relacionadas a seguir:

DICA Em Santa Catarina, a concessionária de energia elétrica é a CELESC (Centrais Elétricas de Santa Catarina S.A.).

Nome da norma / Ano

Descrição

NBR 5410 / 2004

Norma ABNT para instalações elétricas de baixa tensão.

NBR 5413 / 1992

Norma ABNT para iluminação de interiores.

NBR 5419 / 2005

Norma ABNT para proteção de estruturas contra descargas atmosféricas.

NBR 5444 / 1989

Norma ABNT para símbolos grácos em instalações elétricas prediais.

NBR 10898 / 1999

Norma ABNT para sistema de iluminação de emergência.

NBR 13534/ 1995

Norma ABNT para instalações elétricas em estabelecimentos de assistência de saúde – requisitos para segurança.

NBR 13570 / 1996

Norma ABNT para instalações elétricas em locais de auência de público – requisitos mínimos.

NBR 14039 / 2005

Instalações elétricas de média tensão de 1kV a 36,2kV.

NBR 14639 / 2001

Norma ABNT para posto de serviço – instalações elétricas.

NR 10 / 2004

Norma do Ministério do Trabalho sobre segurança em instalações e serviços em eletricidade.

NR 17 / 1990

Norma do Ministério do Trabalho que regulamenta as questões de ergonomia para a realização de trabalhos.

Quadro 13 - Normas técnicas mais usadas na área de eletricidade. Fonte: Walenia (2008, p. 19).

DICA Para consultar mais informações sobre as normas técnicas vigentes no país, entre no site .

Observe, através do quadro an terior, que a norma NBR 5444 padroniza a simbologia elétrica utilizada, tanto para a elaboração, quanto para a interpretação de projetos elétricos.

42


A simbologia é essencial para a representação gráca de um projeto elétrico. Esta representação permite que sejam dimensionados materiais, se jam avaliadas as caracteríscas de uma instalação elétrica ou sejam informados a localização e o po de carga em um cômodo de uma unidade consumidora.

Os símbolos possuem vários sig nicados e aplicações: além do desenho, podem carregar outras instruções importantes para o diagrama ao qual pertencem. Veja a gura:

Figura 19: Representação de um ponto de luz. Fonte: ABNT (1989, p. 5).

Símbolo

Além da imagem do círculo, que neste caso representa segundo a NBR5444/89 um ponto de luz incandescente instalado no teto, ainda há as informações do nú mero do circuito (neste caso, 4), a letra do comando (neste caso, A) e a informação de potência (neste caso, duas lâmpadas de 100W cada uma). Signicado Fusível Disjuntor a seco

A seguir, são exibidos alguns tipos de símbolos para representação de dispositivos de proteção, condutores e interruptores, em diagramas elétricos unilares e multilares:

Observação Indica a tensão e a corrente nominais. Indica a tensão, a corrente, a potência, a capacidade nominal de interrupção e a polaridade, por traços.

Condutor de fase Condutor neutro Condutor de retorno

Podem conter informações referentes ao circuito, à bitola de cabo, à isolação, ao material do condutor e ao material do isolante. Estes símbolos podem ser ulizados em diagramas elétricos.

Condutor terra Tabela 13 - Exemplos de símbolos para representação de condutores e elementos de proteção. Fonte: ABNT (1989, p. 2).


43

A seguir, são mostrados alguns símbolos relacionados a dutos, caixas de passagem e quadros de distribuição, normalmente usados em diagramas elétricos. Símbolo

Signicado

Observação

Eletroduto que sobe.

Eletroduto que desce.

Eletroduto que passa descendo.

Caixa de passagem no piso.

Caixa de passagem no teto.

Caixa de passagem no piso.

Quadro parcial de luz e força aparente. Quadro parcial de luz e força embudo.

Indicar cargas de luz em W e de força em kW.

Quadro geral de luz e força aparente. Quadro geral de luz embudo. Caixa de telefone. Caixa de medidor. Quadro 14 - Exemplos de símbolos para representação de dutos, quadros de distribuição e caixas de passagem. Fonte: ABNT (1989, p. 3).

44


Na sequência, são exibidos alguns tipos de símbolos para representação de pontos de luz. Símbolo

Signicado

Observação

Ponto de luz incandescente no teto. Indica o n° de lâmpadas e potencia em was.

A letra maiúscula indica o ponto de comando e o número entre dois traços, o circuito correspondente

Ponto de luz incandescente na parede (arandela).

Deve indicar a altura da arandela.

Ponto de luz uorescente no teto. Indica o número de lâmpadas e na legenda, o po de parda a reator.

Ponto de luz uorescente na parede.

A letra maiúscula indica o ponto de comando e o número entre dois traços, o circuito correspondente.

Deve indicar a altura da luminária.

Ponto de luz incandescente no teto em circuito vigia (emergência). Ponto de luz uorescente no teto em circuito vigia (emergência). Quadro 15 - Símbolos comuns para pontos de luz. Fonte: ABNT (1989, p. 5).


45

No próximo quadro, são exibidos alguns tipos de símbolos para repre sentação de interruptores. Símbolo

Signicado Interruptor de uma seção.

Letra minúscula indica o ponto comando.

Interruptor de duas seções.


Interruptor de três seções.


Interruptor paralelo ou “three-way”.


Interruptor paralelo ou “four-way”.


Botão de minuteria.

Botão de campainha na parede (ou comando à distância). Quadro 16 - Símbolos comuns para interruptores usados em plantas. Fonte: ABNT (1989, p. 4).

46


Observação

A seguir, são exibidos alguns tipos de símbolos para representação de tomadas. Símbolo

Signicado

Observação

Tomada de luz na parede embaixo (30 cm do piso acabado).

Tomada de luz de meia altura (130 cm do piso acabado).

Tomada de luz alta (200 cm do piso acabado).

A potência deve ser indicada ao lado em VA ( exceto se for de 100VA), assim como o número do circuito correspondente e a altura da tomada, se forem diferente da normalizada. Se a tomada for de força, indicar o número de W ou KW.

Tomada de luz no piso.

Saída para telefone na parede.

Quadro 17 - Símbolos comuns para tomadas. Fonte: ABNT (1989, p. 6).

DICA Os projestas podem criar variações destes símbolos desde que seja apresentada a legenda no projeto, próxima ao diagrama e contendo a variação do símbolo e sua descrição detalhada.

Na seção seguinte, você aprenderá a esboçar, por meio dos diagramas elétricos, informações necessárias para a execução de uma instalação elétrica. Também conhecerá os tipos de diagramas elétricos existentes, suas aplicações e vantagens.


47

SEÇÃO 2 Diagramas elétricos “Para a execução de uma instalação elétrica, o eletricista deve ter à sua disposição uma série de dados importantes, tais como: a localização dos elementos na planta do imóvel, a quandade e seção dos os que passarão dentro de cada eletroduto, qual o trajeto da insta lação, a distribuição dos disposivos, circuitos e seu funcionamento.” (SENAI/SP (2), 2001, p. 10).

Há 2 tipos de detalhes a serem utilizados em projetos elétricos prediais, como apresentado no quadro a seguir: Diagrama

Descrição

Aplicação

Representação de cargas e quadros de distribuição em plantas baixas; ▪

Unilar

Mullar

Simplica em um único caminho a passagem dos condutores (Lima, 2006, p. 80).

“Cada condutor de cada circuito é representado por uma linha exclusiva, sendo uma representação integral das conexões elétricas existentes no interior de cada quadro da instalação”. (Lima, 2006, p. 80).

Representação simplicada dos materiais que compõe a instalação elétrica. ▪

Representação de circuitos de distribuição presentes em quadros de medição; ▪

Representação de detalhes de esquemas de aterramento. ▪

Quadro 18 - Tipos de Diagrama Unilar.

Agora é apresentado um exemplo de diagrama elétrico unilar aplicado sobre o desenho de uma planta baixa, considerando apenas um cômodo. Nesta situação, a representação unilar é mais adequada, pois reduz a poluição visual causada pelo excesso de linhas e facilita a interpretação do diagrama elétrico.

Figura 20 - Exemplo de diagrama elétrico unilar. 48


A vantagem deste diagrama é a simplicidade de compreensão, principalmente em representações carregadas de informação. Não deixa claro onde os condutores são ligados, mas mostra por onde eles são passados – em muitos casos esta informação é suciente.

Observe, na gura anterior, que são utilizadas como ponto de luz, duas lâmpadas uorescentes de 32W, situadas no teto e perten centes ao circuito 1. Esse circuito também é comandado pelo interruptor e retorno “a”. Observe ainda, que há um pon to de força situado na parede, posição baixa, com potência de 300VA e pertencente ao circuito 3. Este é composto por 3 condu tores de seção 2,5 mm², enquanto que o circuito 1 não possui indicação, sugerindo que deve ser a seção mínima, ou seja, 1,5 mm². Note também que o eletroduto (tanto o que segue pela parede, quanto o que segue pelo teto, não possui informação de diâmetro, sugerindo que são de diâmetros iguais a 3/4”). Outro exemplo de aplicação de diagrama elétrico unilar é mostrado na próxima gura.

Veja que neste caso, o diagrama tem por nalidade simplicar um circuito de distribuição de energia e informar a presença de dispositivos de proteção (neste caso disjuntores) e a quantidade de circuitos, bem como os condutores e dutos que pertencem a esta instalação. Agora veja um exemplo de diagrama unilar.

Figura 22 - Exemplo de diagrama mullar. Fonte: SENAI/RS (2002, p. 58).

Observe, na gura anterior, que este diagrama é mais indicado para quem irá realizar a instalação do interruptor, da lâmpada e da tomada, pois apresenta como de verão ser ligados os condutores a cada componente.

O diagrama elétrico unilar pode auxiliar na representação da prumada elétrica de um projeto elétrico predial, por meio da representação de uma letra para cada duto. É possível posteriormente montar uma tabela com as infor mações dos condutores, dimensões e materiais dos dutos, além do local de passagem, como pode ser observado a seguir.

Figura 21 - Exemplo de diagrama unilar. PROJETOS ELÉTRICOS RESIDENCIAIS E PREDIAIS

49

Critério da capacidade de corrente (ampacidade) – verica-se o limite de temperatura dos cabos em função da corrente; Limite de queda de tensão; Escolha da proteção contra correntes de sobrecarga e aplicação dos critérios de coordenação entre condutores e proteção; Escolha da proteção contra correntes de curto-circuito e aplicação dos critérios de coordenação entre condutores e proteção; Vericação da bitola mínima estipulada pela NBR5410: 2004 para os circuitos. ▪

▪

▪

▪

▪

Figura 23 - Representação de uma prumada elétrica. Fonte: Lima (2006, p. 77).

SEÇÃO 3 Condutores, proteções e dutos Os critérios necessários no dimensionamento dos condutores de um circuito, os tipos de isola mento, de condutores e a forma de instalação do circuito são alguns dos conteúdos que você es tudará nessa 3ª seção.

“É necessário haver uma coordenação entre os diversos componentes de uma instalação. O tempo de atuação dos disposivos de proteção para eventuais sobrecargas e para os níveis presumidos de curto-circuito deve ser estabelecido de forma a garanr que as temperaturas admissíveis estabelecidas em norma para os condutores anteriormente dimensionados não sejam ultrapassadas.” (LIMA, 2006, p. 109).

Condutores e Proteções

O dimensionamento dos condutores de um circuito deve atender simultaneamente aos seguintes critérios (WALENIA, 2008, p. 201):

50


“Determinadas as seções dos condutores pelos critérios da capacidade de corrente e do limite de queda de tensão, adota-se como resultado a maior seção e escolhe-se o condutor padronizado comercialmente, cuja seção nominal seja igual ou superior à seção calculada” (LIMA, 2006, p. 109).

Desta forma, iniciando o cálculo pela capacidade de corrente, é necessário determinar (LIMA, 2006, p. 109): a. O tipo de isolação; b. Maneira de instalar; c. Corrente de projeto; d. Número de condutores carregados; e. Bitola do condutor segundo a temperatura do ambiente; f. Fatores de correção para o dimensionamento de cabos; g. Corrente corrigida.

Tipo de isolação Em primeiro lugar, temos que escolher o tipo de isolação, de acordo com as temperaturas de regime constante de operações e de sobrecarga. Podemos usar a tabela 3. Em instalações prediais convencionais, usam-se, em geral, os os e cabos com isolação de PVC (SENAI/SC, 2004, p. 22). O tipo de isolação está relacionado a um conjunto de materiais isolantes aplicados de maneira homogênea sobre o condutor, cuja nalidade é isolá-lo eletricamente do ambiente em que se en contra e de outros componentes de instalação, como por exemplo, de outros condutores. A terra, contra contatos acidentais. Serve também para proteger o condutor contra ações mecânicas, como no caso da função de empurrar vários cabos juntos em um eletroduto na hora da instalação (CAVALIM, 2006, p. 227).

Isolação

A isolação deve suportar a diferença de potencial entre os condutores e terra, além de proteger o condutor contra choques mecânicos, umidade e corrosivos. Alguns condutores são fabricados com duas camadas de materiais diferentes, porém completamente aderidas entre si. A camada interna é constituída por um composto com propriedades elétricas superiores, sendo que a externa é constituída por um material com características mecânicas excelentes.

Isolação

Condutor

Cobertura

Figura 25 - Cabo unipolar.

A isolação suporta temperaturas elevadas de acordo com o material que é utilizado na sua fabricação. Veja o quadro a seguir:

Condutor

Figura 24 - Cabo isolado.


51

Tipo de isolação

Temperatura máxima para serviço connuo (condutor °C)

Temperatura limite de sobrecarga (condutor °C)

Temperatura limite de curto-circuito (condutor °C)

70

100

160

90

130

250

90

130

250

Cloreto de polivilina

(PVC) Borracha

elenopropileno (EPR) Polieleno reculado (XLPE)

Quadro 19 - Caracteríscas térmicas das capas de isolação dos condutores. Fonte: ABNT (2004).

Obs.: Esta é a padronização de

cores dos condutores para instalações residenciais e comerciais: (SENAI/RS, 2002, p. 21) ▪

Fase: vermelho (podendo ser

preto nos circuitos principais de alimentação dos CD`s); Neutro: branco ou azul claro; Terra: verde ou verde e amarelo; Retorno: preto ou demais cores. ▪

▪

▪

Em geral, os os e cabos são de signados em termos de seu com portamento quando submetidos à ação do fogo, isto é, em função do material de sua isolação e cobertura. Assim, os cabos elétricos podem ser: Propagadores da chama São aqueles que entram em combustão sob a ação direta da chama e a mantêm mesmo após a retirada da chama. Pertencem a esta ca tegoria o etilonopropileno (EPR) e o polietileno reticulado (XLPE). Não-propagadores de chama Removida a chama ativadora, a combustão do material cessa. Considera-se o cloreto de poli vinila (PVC) e o neoprene como não-propagadores de chama. 52


Resistentes à chama Mesmo em caso de exposição prolongada, a chama não se pro paga ao longo do material isolante do cabo. É o caso dos cabos Sintemax Antiam, da Pirelli, e o Noam BWF 750V, da Ficap. Resistentes ao fogo

São materiais especiais incombustíveis, que permitem o funcionamento do circuito elétrico mesmo em presença de um incêndio. São usados em circuitos de segurança e sinalizações de emergência. No Brasil, fabrica-se uma linha de cabos que tem as características anteriormente descritas. A Pirelli chamou-os de cabos Afumex e a Ficap, Atox. No caso dos cabos de potência, a temperatura de exercício no condutor é de 90ºC, a temperatura de sobrecarga é de 130ºC e de curtocircuito, de 250ºC (SENAI/SC, 2004, p. 18). Em instalações residenciais, comerciais e industriais, o condutor de cobre é o mais utilizado, exceto condutores de aterramento e proteção. O condutor de alumínio é mais empregado em linhas de transmissão de eletricidade. Esse uso é devido à sua menor densidade e,

consequentemente, menor peso. Isso é um fator de economia, pois as torres de sustentação podem ser menos reforçadas. Em instalações comerciais é permitido o emprego de condutores de alumínio com seções iguais ou superiores a 50 mm². Em instalações industriais podem ser utilizados condutores de alumínio, desde que sejam obedecidas simultaneamente as seguintes condições: Seção nominal dos condutores igual a 10 mm²; Potencia instalada igual ou superior a 50kW; Instalações e manutenção qualicadas (SENAI / SC, 2004). ▪

▪

▪

Tipos de condutores O condutor pode ser constituído de um ou vários os. Quando constituído por apenas um o é denominado de o rígido, quando por vários os, é chamado de cabo. (Figura 26)

Método de instalação

Método de referência para dimensionar a capacidade decCorrente

Figura 26 - Diferença entre o e cabo elétrico.

O cabo é mais exível que um o de mesma seção. Assim, quando se necessita de um condutor com seção transversal superior a 10 mm² é quase obrigatório o uso do cabo, devido à sua exibilidade, uma vez que o o é de difícil ma nuseio a partir desta seção. O cabo pode ser formado por um condutor ( cabo simples ou singelo ) ou vários condutores ( múltiplo ), conforme a gura:

A1

Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embudo em parede termicamente isolante.

A2

Cabo mulpolar em eletroduto de seção circular embudo em parede termicamente isolante.

B1

Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede ou espaçado desta menos de 0,3 vezes o diâmetro do eletroduto.

B2

Cabo mulpolar em eletroduto aparente de seção circular sobre parede ou espaçado desta menos de 0,3 vezes o diâmetro do eletroduto.

B1

Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção não circular sobre parede.

B2

Cabo mulpolar em eletroduto aparente de seção não circular sobre parede.

B1

Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embudo em alvenaria.

B2

Cabo mulpolar em eletroduto de seção circular embudo em alvenaria.

11

C

Cabos unipolares ou cabo mulpolar sobre parede ou afastado desta menos de 0,3 vezes o diâmetro do cabo.

11A

C

Cabos unipolares ou cabo mulpolar xado diretamente no teto.

1

2

3

4

5

6

7 Figura 27 - Mulcabos. Fonte: Cavalin (2005, p. 231).

Maneira de Instalar

O trajeto de um circuito faz com que seus condutores possam seguir pelos mais diversos locais. Desta forma, é importante determinar o(s) local(is) por onde estes condutores irão seguir e, no caso de mais de um local, dever-se-á escolher o caminho que apresente a pior condição.

Descrição

8

Tabela 14 - Tipos de linhas elétricas. Fonte: ABNT (2004, tabela 33).

A tabela a seguir transcreve algumas situações de instalação de condutores, seguindo as recomendações da NBR5410: 2004.


53

Disjuntores DICA Existem vários outros métodos que podem ser consultados na NBR5410: 2004, tabela 33, da página 90.

“São assim denominados os equipamentos e disposivos que ao serem instalados, evitarão a ocorrência de danos aos demais equipamentos e disposivos a eles conectados” (SENAI/ RS, 2002, p. 19).

Corrente de Projeto

A partir da fórmula da lei de Ohm, foi obtida a fórmula geral para cálculos de corrente, envol vendo equipamentos elétricos:

Os disjuntores a serem estudados serão termomagnéticos, assim chamados por atuarem de duas maneiras: térmica e magnética. ▪

P=VxI

Para calcularmos a corrente, de vemos considerar sempre a situação mais crítica, ou seja, a de maior potência que um aparelho pode consumir. Exemplo Calcule os condutores para um chuveiro de 3.600 W (inverno) ligado em 120 V. P = 3600 W V = 120 V I=? I = P / V I = 3600 / 120 = 30 A Pela tabela 1, podemos utilizar o condutor de 4 mm², que suporta uma corrente de 32 A.

Atuação por efeito térmico:

ocorre quando a corrente elétrica que passa pelo disjuntor excede o valor máximo para o qual ele foi construído, ou seja, quando ocorre sobrecarga. Atuação por efeito magnético: ocorre somente quando

existir um curto – circuito. Capacidade dos disjuntores

de fabricação Eletromar Monofásicos e bifásicos: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70 A. Trifásicos: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 90, 100, 125, 150, 175, 200, 225 e 300 A.

Obs.: A capacidade de corrente do disjuntor deve ser sempre igual ou inferior à capacidade de corrente do condutor.

Em resumo, para dimensionarmos o condutor temos que: Calcular a corrente. Procurar, na tabela 5, o valor que seja igual ou maior que a corrente calculada. Ver, na primeira coluna da tabela, a seção do condutor. ▪

▪


Índice = ∆v IxD

▪

▪

54

Os disjuntores têm a função de proteger o condutor (o) ou carga. Quando protegem o condutor, o disjuntor tem que ser igual ou menor que a corrente que passa pelo condutor. Quando protege a carga, o disjun tor tem que ser igual ou o mais próximo possível da carga, (sem ultrapassar a corrente que o condutor suporta). Dimensionamento de condutores pela queda de tensão – neste caso, você deve aplicar a fórmula:

Onde: índice = nº a ser procurado na tabela; ∆ V = queda de tensão em volts; I = corrente de ampères; D = distância em km. Exemplo Calcule o condutor e o disjuntor, considerando uma queda de tensão de 2% e o chuveiro instalado a uma distância de 20 m do CD. P = 3600 W Tensão = 120 V D = 20 m = 0,02 km I = 30 A Queda de tensão de 2% = ∆ V = 2 x 120 / 100 ∆ V = 2,4 V Índice = 2,4 = 2,4 = 30 A x 0,02 km 0,6 4 V / A km Pela tabela, temos que o condutor deverá ser 10 mm². Disjuntor = 50 A

Seção mínima dos condutores

O condutor neutro deve possuir a mesma seção que o(s) condutor(es) fase nos seguintes casos:

Em circuitos monofásicos e bifásicos, qualquer que seja a seção. Em circuitos trifásicos, quando a seção do condutor fase for inferior ou igual a 25 mm², em cobre ou em alumínio. Em circuitos trifásicos, quando for prevista presença de harmônicos, qualquer que seja a seção.

Notas a. Os valores acima são aplicáveis quando os condutores fase e o condutor neutro forem constuídos pelo mesmo metal. b. Em nenhuma circunstância, o condutor neutro pode ser comum a vários circuitos.

▪

▪

Ulização do circuito

Seção mínima do condutor (mm²) material

Circuitos de iluminação

1,5 Cu 10 Al

Circuitos de força

2,5 Cu 10 Al

Circuitos de sinalização e circuitos de controle

0,5 Cu

Circuitos de força

10 Cu 10 Al

Circuitos de sinalização e circuitos de controle

4 Cu

Para um equipamento especico

Como especicado na norma do equipamento

Para qualquer aplicação

0,75 Cu

Circuitos a extrabaixa tensão

0,75 Cu

Tipo de instalação

▪

Seção do fase (mm²)

Seção do neutro (mm²)

1,5 a 25

a mesma

35

25

50

25

70

35

95

50

120

70

150

70

185

95

240

120

300

150

400

185

Tabela 15 - Seções mínimas para o condutor neutro em circuitos trifásicos

Cabos isolados Instalações xas em geral

Condutores nus

Ligações exíveis feitas com cabos isolados

Tabela 16 - Seções mínimas dos condutores. Fonte: SENAI/SC (2004, p. 17).


55

Notas a. Em circuitos de sinalização e controle desnados a equipamentos eletrônicos, são admidas seções de até 0,1 mm². b. Em cabos mulpolares exíveis contendo sete ou mais veias, são admidas seções de até 0,1 mm. c. Os circuitos de tomadas de corrente são considerados circuitos de força.

Dimensionamento de condutores

Após o cálculo da intensidade da corrente de projeto Ip de um circuito, procede-se ao dimensionamento do condutor, capaz de per mitir, sem excessivo aquecimento e com uma queda de tensão predeterminada, a passagem da corrente elétrica. Além disso, os condutores devem ser compatíveis com a capacidade de proteção contra sobrecarga e curto-circuito. Uma vez determinadas as seções possíveis para o condutor, calculadas de acordo com os critérios referidos, escolhe-se em tabela de capacidade de condutores padronizados e comercializados, o o ou cabo, cuja seçãomais se apro xime por excesso da seção calcu lada. Em circuitos de distribuição de apartamento, em geral, é su ciente a escolha do condutor com

base no critério de não haver aquecimento indesejável. Podemse simplesmente usar as tabelas. Em circuitos de iluminação de grandes áreas industriais, comerciais, de escritórios e nos alimentadores nos quadros terminais, calcula-se a seção dos condutores segundo os critérios do aquecimento e da queda de tensão. Nos alimentadores principais e secundários de elevada carga ou de alta tensão, deve-se proceder à vericação da seção mínima para atender à sobrecarga e à corrente de curto-circuito. Antes de calcularmos o condutor, vamos relembrar que potência elétrica é a energia necessária para produzir trabalho (calor, luz, radiação, movimento etc.). Símbolo: W; Unidade de medida: Watt; Múltiplo da unidade: 1 Quilo watt – 1 kw = 1.000 W; A potência elétrica de um ponto consumidor é o produto da tensão aplicada, multiplicado pela corrente que circula; ▪

▪

▪

▪

P=IxU

Quando se deseja encontrar o valor da corrente elétrica; ▪

I= P U

Quando se deseja encontrar o valor da tensão elétrica (SENAI RS, 2002, p19):


Esta pode ser conseguida por uma ds equações a seguir, que melhor se adapta ao projeto.

Circuitos monofásicos (fase e neutro) Ip =

Pn v. Cosφ.η

Ip = Corrente de projeto do circuito, em amperes(A); Pn = Potencia nominal do circui to, em watts; v = Tensão entre fase e neutro, em volts; V = Tensão entre fase e fase ,em volts; Cosφ = Fator de potencia; η = Rendimento, isto é, a relação entre a potência de saída Os (η =Os/Pe) e a potencia de entrada Pe de um equipamento. Para circuito puramente resistivo, composto apenas por lâmpadas incandescentes e resistências, te mos o exemplo: η =1 e Cosφ =1, daí: Ip = Pn / v. (LIMA FILHO, 2006, p. 115)

▪

U= P I

56

“Então para calcularmos o condutor necessário, precisamos saber no mínimo qual a tensão em que ele ira trabalhar e qual a potência do ponto consumidor para podermos encontrar a corrente nominal ou Ip” (LIMA FILHO, 2006, p. 115).

Circuitos trifásicos

(3F E N) Ip = Pn 3 . v . Cosφ.η

Dimensionamento de

Circuitos trifásicos

equilibrados (3F)

condutores segundo o cri-

tério de aquecimento Ip = Pn (√ 3) . V . Cosφ.η

Circuitos bifásicos (2F) Ip = Pn V . Cosφ.η

Exemplo Dimensionar o condutor para um chuveiro de 6.000W, ligado em 120 V. I = P / U = 6000 / 120 = 50 A I = 50 A Na tabela a seguir, encontraremos o valor 57 A, que é maior que a corrente calculada, mas é o valor que nos interessa. Neste caso, teremos condutor (o) = 10 mm². Condutores

O condutor não pode ser subme tido a um aquecimento exagerado provocado pela passagem da corrente elétrica, pois a isolação e cobertura do mesmo poderiam ser danicadas. Entre os fatores que devem ser considerados na escolha da seção de um o ou cabo, supostamente operando em condições de aque cimento normais, destacam-se: O tipo de isolação e de cobertura do condutor; O número de condutores carregados, isto é, de condutores vivos, efetivamente percorridos pela corrente; A maneira de instalar os cabos; A proximidade de outros condutores e cabos; ▪

▪

A temperatura ambiente ou a de solo (se o cabo for diretamen te no mesmo). ▪

Número de condutores a considerar

Tem-se: 2 condutores carregados: F – N (fase – neutro) ou F – F (fase – fase); 3 condutores carregados. Podemos ter: a) 2F – N; b) 3F c) 3F – N (supondo o sistema de circuito equilibrado). ▪

▪

4 condutores carregados, será: a) 3F – N. ▪

▪

▪

Corrente máxima

Índice para queda de tensão

Área ext.

Diâmetro ext.

Mm²

trifásica

monofásica

< (V/ .Km)

Mm²

mm

1,5

15,5

17,5

23

6,16

2,8

2,5

21

24

14

9,08

3,4

4

28

32

9

11,95

3,9

6

36

41

5,87

15,21

4,4

10

50

57

3,54

24,63

5,6

16

68

76

2,27

33,18

6,5

25

89

101

1,5

56,75

8,5

35

111

125

1,12

70,88

9,5

50

134

151

0,86

103,87

11

70

171

192

0,64

132,73

13

Tabela 17 - Secção dos condutores pela capacidade de corrente. Fonte: ABNT (2004, NB-3).


57

Bitola do condutor supondo uma temperatura amDICA

biente de 30ºC

É o caso, por exemplo, de circuito alimentando aparelhos de luz uorescente com fase e neutro.

Colocando o valor da corrente (ampères), conforme a tabela 7, se a pro teção for de PVC para 70ºC, e conforme a tabela 8 , se for de etilenopropileno (EPR) ou polietileno ter moxo (XLPE) para 90ºC. Obtendo, assim, a bitola do condutor. Ao colocar o valor da corrente de projeto Ip na tabela, deve-se consi derar se os condutores são de cobre ou de alumínio; se são dois ou três condutores; e se a maneira de instalar corresponde às letras da tabela 6 com seus respectivos números, quando houver.

Maneira segundo a qual o cabo será instalado

Pela tabela 6, você pode identicar a letra e o número correspondente à maneira de instalação do cabo.

DICA Por exemplo: se vermos cabos unipolares ou cabo mulpolar colocado dentro de eletroduto embudo em alvenaria ou concreto, o código será B-5.

58


Exemplo Suponha: Ip = 170A, três condutores carregados, instalação em eletro duto, temperatura a considerar = 50ºC e temperatura ambiente = 30ºC. Usando três condutores de cobre e cobertura de PVC = 70ºC. Modali dade de instalação: eletroduto embutido em alvenaria. Na próxima tabela, veja as condições acima e Ip = 171A (valor mais próximo de 170A). Deveremos usar cabo de 70 mm² de seção. ▪

▪

▪

Condutores e cabos de cobre alumínio, com isolação de PVC. 2 e 3 condutores carregados. Temperatura no condutor: 70ºC.

Temperatura ambiente: 30ºC para linhas não subterrâneas e 20ºC para linhas subterrâneas.

Seções A

mínimas

COBRE Maneiras de instalar denidas na tabela 6. B C 2 cond. 3 cond. 2 cond. 3 cond.

(MM²)

2 cond.

3 cond.

1

carregados 11

carregados 10,5

carregados 13,5

carregados 12

carregados 15

1,5

14,5

13

17,5

15,5

2,5

19,5

18

24

4

26

24

6

34

10

D 2 cond.

3 cond.

carregados 13,5

carregados 17,5

carregados 14,5

19,5

17,5

22

18

21

26

24

29

24

32

28

35

32

38

31

31

41

36

46

41

47

39

46

42

57

50

63

57

63

52

16

61

56

76

68

85

76

81

67

25

80

73

101

89

112

96

104

86

35

99

89

125

111

138

119

125

103

50

119

108

151

134

168

144

148

122

70

151

136

192

171

213

184

183

151

95

182

164

232

207

258

223

216

179

120

210

188

269

239

299

259

246

203

150

240

216

307

275

344

294

278

230

185

273

248

353

314

392

341

312

257

240

320

286

415

369

461

403

360

297

300

367

328

472

407

336

2 cond.

3 cond.

Seções A

mínimas

420 530 464 ALUMÍNIO Maneiras de instalar denidas na tabela 6. A 2 cond. 3 cond. 2 cond. 3 cond.

(MM²)

2 cond.

3 cond.

10

carregados 36

carregados 32

carregados 44

carregados 39

carregados 49

carregados 44

carregados 48

carregados 40

16

48

43

59

53

66

59

62

52

25

63

57

79

69

83

73

80

66

35

77

70

98

86

103

91

96

80

50

93

84

118

105

125

110

113

94

70

118

107

150

133

160

140

140

117

95

142

129

181

161

195

170

166

138

120

164

149

210

186

226

197

189

157

150

189

170

241

215

261

227

213

178

185

215

194

274

246

298

259

240

200

240

252

227

323

289

352

305

277

230

300

289

261

361

332

406

351

313

260

Tabela 18 - Capacidade de condução de corrente, em ampères, para as maneiras de instalar A, B, C e D. Fonte: ABNT (2004, tabela 7).


59

Bitola

do

condutor com isolação de PVC insta lado ao ar livre

Sobrecarga – as sobrecargas não são defeitos elétricos propriamente

ditos e sim solicitações indevidas do sistema. Para esses casos, é necessário um disposivo de proteção contra sobrecargas desligando o circuito antes que o mesmo queime. O relé térmico é o disposivo aconselhável nesses casos. Todos os disjuntores possuem relés tér micos embudos em seu corpo.

Para cabos multipolares em bandeja perfurada, considerar esta instalação como disposta ao ar livre. (Tabela 7 – Ref. E). Os cabos com isolação em PVC são os mais usados pelas instala ções prediais e industriais de media e baixa tensão.

DICA Para outros pos de isolação ou maneiras de instalar consulte as tabelas 36 a 40 da NBR 5410 – 2004.

Proteção de circuitos

elétricos Os circuitos elétricos devem ser protegidos contra sobrecarga e curto-circuito, pois há uma diferença entre os dispositivos que protegem contra um e outro caso. Para se estabelecer essa diferença, devemos saber o que signica sobrecarga e curto-circuito. ▪

Curto circuito: é um aumento

repentino da corrente em que a resistência é nula, fazendo com que a corrente tenda ao innito quando a tensão cai a zero; a temperatura nesses casos é relati vamente alta. Sobrecarga: é um aumento gradativo da corrente originado pelo aumento da carga instalada e pelo dimensionamento errado dos componentes que compõe o circuito; a resistência nesses casos não é nula, contudo uma corren te elevada pode danicar o circuito e originar um curto-circuito (SENAI/SC, 2004, p. 62).

Figura 28 - Esquema de sobrecarga. Fonte: SENAI/SC (2004, p. 70).

Os curtos-circuitos, ao contrário das sobrecargas, são defeitos na instalação originados por falhas de isolamento, fazendo com que a corrente suba muitas vezes além da nominal. Seus efeitos danosos são bem mais rápidos que os da sobrecarga, exigindo um desligamento quase instantâneo. O relé eletromagnéco e o fusível são os disposi vos aconselháveis a essa proteção.

▪

60


Disjuntor quick–lag é um dispositivo de proteção e de manobra das instalações elétricas próprio para uso em quadros de distribuição. É composto de caixa moldada em baquelita, de um mecanismo de disparo por ação do relé bimetálico e do relé eletromagnético, podendo ser desarmado ou armado por meio de uma alavanca (liga 0 desliga). ▪

Nesta, encontram-se inscritas as capacidades do disjuntor em ampères (SENAI/SC, 2004, p. 70). As capacidades usuais são de 6 A a 60 A / 110 – 220 V. Os disjuntores são especialmente fabricados para uso embutido, embora possam ser usados nas instalações externas com suporte próprio. Servem para ma nobra e proteção dos circuitos contra sobrecargas e curto – circuitos. Relé térmico de sobrecarga é utilizado no disjuntor, sendo constituído por uma lâmina bimetálica, um elemento resistor e um dispositi vo de disparao. ▪

Figura 29 - Esquema relé térmico de sobrecarga.

A retenção mecânica dos contatos principais do disjuntor está ligada mecanicamente ao dispositivo disparador e estes, a parte móvel do núcleo do imã. A função do relé de sobre corrente é de interromper o circuito de alimentação da carga quando houver um aumento de corrente ocasionado por um curto-circuito. Quando houver um curto-circuito, uma corrente elétrica de gran de intensidade circulará através da bobina, aumentando o campo magnético que atrairá, instantaneamente, a parte móvel do núcleo e assim, acionará o dispositivo disparador, ocasionando o destravamento da retenção mecânica dos contatos do disjuntor, abrindo-se o circuito (SENAI/SC, 2004, p. 72).

Fonte: SENAI/SC (2004, p. 71).

Quando uma corrente elétrica de intensidade superior à prevista circula através do elemento resistor, há um aquecimento da lâmina bimetálica. Esta lâmina, por sua vez, se curva e aciona o dispositivo disparador, ocasionando o destravamento mecânico da retenção dos contatos do disjuntor, abrindo assim, o circuito. Este fenômeno só acontece quando o valor da corrente que circula pelo elemento resistor ultrapassar o valor da regulagem estabelecida (sobrecarga). A função do relé térmico de sobrecarga é interromper o circuito de alimentação da carga quando este solicitar, à rede, uma corrente maior do que deve consumir em condições normais de trabalho (SENAI/SC, 2004, p. 70).

Relé de sobrecorrente Utilizado no disjuntor industrial e residencial, sendo constituído de um eletroímã enrolado com poucas espiras de condutor de cobre de seção avantajada e de um dispositivo disparador (SENAI/SC, 2004, p. 71).

Figura 31 - Disjuntor. Fonte: SENAI/SC (2004, p. 72).

Nos disjuntores o relé de sobrecarga e o relé de sobrecorrente possuem função conjunta de proteção à carga. Ambos acionam o mesmo dispositivo disparador de destravamento mecânico dos contatos. O disjuntor industrial possui ainda, um dispositivo único para regular a corrente de dispara dos relés de sobrecarga e sobrecorrente. A regulagem deve ser feita em função da corrente nominal da carga, podendo car ajustada em torno de 10 a 20%, conformeas condições de trabalho do equipa mento.

Figura 30 - Esquema relé de sobre corrente. Fonte: SENAI/SC (2004, p. 71). PROJETOS ELÉTRICOS RESIDENCIAIS E PREDIAIS

61

utilizado no disjuntor industrial, é composto, basicamente por um eletroímã com grande número de espiras de condutor de cobre de pequena seção e por um dispositivo disparador acoplado ao núcleo do eletroímã. ▪

Relé de subtensão –

Por contato com circuito energizado; Por contato com corpo eletri cado; Por descarga atmosférica. ▪

▪

▪

A função do relé de subtensão é desligar o circuito de alimentação da carga quando a tensão da rede diminuir (queda de tensão) a limites que prejudiquem o funcionamento nominal do equipamento.Tam bém tem como nalidade evitar a ligação do disposivo enquanto a tensão da rede permanecer muito baixo do valor nominal.

Nas situações o relé de subtensão possui uma faixa de operação, de mais ou menos 20% abaixo da tensão nominal da rede. A interrupção do circuito em condições anor mais ocorre porque o ele troímã perde, parcial ou totalmente, a sua força magnética, quando hou ver uma queda de tensão ou a tensão for interrompida. Nesta situação, o núcleo do eletroímã se desloca, acionando o dispositi vo disparador e este, por sua vez, aciona o dispositivo de travamento da retenção mecânica dos contatos do disjuntor, provocando consequentemente, a interrupção do circuito ou impedindo o seu restabelecimento.

Em alguns casos, em locais con tendo: banheiras, chuveiros, pisci nas, ou saunas, pode ser necessária a realização de proteção adicional, devido ao aumento do risco de choque elétrico. Esta proteção é realizada por meio da equipo tencialização suplementar e com o uso de dispositivo diferencialresidual (DR) de alta sensibilidade (inferior a 30 mA). Um dispositivo DR atua quando detecta uma diferença de corrente em relação a que entra e sai de um circuito – uma fuga de corrente. Ele atua desligando a energia, evi tando que o choque atinja valores de corrente maiores e possam causar danos a pessoas e instala ções. Veja a sua foto:

Figura 33 - Disjuntor DR. Figura 32 - Esquema de interrupção de um circuito (SENAI/SC,2004,73).

Disposivos DR Os efeitos de um choque elétrico são os mais diversos, dependendo das condições do ambiente, dos níveis de tensão, da corrente e ainda do percurso da corrente elétrica. As sensações variam desde formigamento até violentas contrações musculares, queimaduras e até mesmo a morte (WALENIA, 2009, p. 257). O choque elétrico pode ocorrer em função de uma das seguintes situa ções:

62


a. → Disjuntor DR monofásico. b. → Disjuntor DR trifásico. Função dos DR pela sensibilidade de corrente: Proteção contra contato direto: 30 mA. Contato direto com partes energizadas pode ocasionar fuga de corrente elétrica, através do corpo humano, para terra.

Proteção contra contato indireto: 100 mA a 300 mA. No caso de uma falta interna em algum equipamento ou falha na isola ção, peças de metal podem tornar-se “vivas” (energizadas). Proteção contra incêndio: 500 mA. Correntes para terra com este valor podem gerar arcos/faíscas e provo car incêndios. Porém, para seu funcionamento correto, é necessário observar as reco mendações da NBR5410:2004 para instalação do DR, segundo o esque ma de aterramento. Veja a tabela a seguir: Uso do DR

Esquema de Aterramento

Proibido C

TN

Recomendado

Obrigatório

X

S

X

C-S

X

TT

X

IT*

X

SEÇÃO 4 Dutos Para o correto dimensionamento dos eletrodutos de uma instalação elétrica, é necessário denir a taxa de ocupação do eletroduto a ser utilizado. A taxa de ocupação é o percentual máximo da área do eletroduto que pode ser ocupada pelos condutores. A taxa de ocupação pode va riar entre 40% e 53% em função da quantidade de condutores que serão instalados, segundo Walenia (2008, p. 75). As recomendações da NBR5410: 2004 são para:

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. A taxa de ocupação mais utilizada é a de 40%, pois é utilizada quando serão instalados 3 ou mais con dutores no interior do eletroduto. Para simplicar o dimensionamento, utiliza-se uma tabela, que a partir do número de condutores e da seção do maior condutor de cada trecho, fornece o tamanho nominal do eletroduto. Veja a tabela 20: ▪

* para a segunda falta Tabela 19 - recomendações para instalação do DR segundo o esquema de aterramento. Fonte: WALENIA (2008, p. 271).

▪

▪

Na próxima seção, você aprenderá a calcular o diâmetro do eletroduto para dimensionar a área de utilização dos condutores.


63

Número de condutores no eletroduto

Seção Nominal (mm²)

2

1,5

16

16

16

16

16

2,5

16

16

16

20

4

16

16

20

6

16

20

10

20

16

3

4

5

6

7

8

9

10

16

20

20

20

20

20

20

25

25

20

20

25

25

25

25

20

25

25

25

25

32

32

20

25

25

32

32

32

40

40

20

25

25

32

32

40

40

40

40

25

25

32

32

40

40

40

50

50

50

35

25

32

40

40

50

50

50

50

60

50

32

40

40

50

50

60

60

60

75

70

40

40

50

60

60

60

75

75

75

95

40

50

60

60

75

75

85

85

85

120

50

50

60

75

75

75

85

85

xxx

8

9

10

Tamanho nominal do eletroduto em mm

Tabela 20 - numero de condutores no eletroduto. Fonte: ABNT (2004).

Observe os exemplos abaixo para auxiliá-lo no entendimento da tabela de dimensionamento de eletrodutos. Exemplo 1 Determinar o diâmetro do eletroduto para os condutores fase e neutro de 1,5 mm2 com duas fases e um condutor terra de seção igual a 4 mm2. Neste trecho de eletroduto passam cinco condutores e a seção do maior condutor é 4 mm2. Aprenda como localizar o valor na tabela. Número de condutores no eletroduto

Seção nominal (mm²)

2

1,5

16

16

16

16

16

16

20

20

20

2,5

16

16

16

20

20

20

20

25

25

4

16

16

20

20

20

25

25

25

25

6

16

20

20

25

25

25

25

32

32

10

20

20

25

25

32

32

32

40

40

16

20

25

25

32

32

40

40

40

40

25

25

32

32

40

40

40

50

50

50

35

25

32

40

40

50

50

50

50

60

50

32

40

40

50

50

60

60

60

75

70

40

40

50

60

60

60

75

75

75

95

40

50

60

60

75

75

85

85

85

120

50

50

60

75

75

75

85

85

xxx

3

4

5

7

Tamanho nominal do eletroduto em mm

Tabela 21 - Exemplo de aplicação da tabela citada anteriormente.

64

6


Caso seja necessário dimensionar a área de utilização dos condutores usa-se as fórmulas baixo:

1,5 mm², seis os 2,5 mm² e três os 4 mm². Ac1,5 = 3,1416 x (2,8)² x 2 / 4 = 12,3

Ac = área do condutor Au = área útil do eletroduto (veja tabela 2) Ac = π x (diâmetro externo do condutor)² x nº de os (dentro dos eletrodutos) / 4

Ac2,5 = 3,1416 x (3,4)² x 6 / 4 = 54,47 Ac4 = 3,1416 x (3,9)² x 3 / 4 = 35,83 AcT = 12,3 + 54,47 + 35,83 = 102,6

Ac = 3,1416 x (diâmetro Ext.)² x nº os / 4

AcT - 40%

Ac = 40%

Au – 100%

Au = 100%

Au = 102,6 x 100 / 40 = 256,51 mm²

Por regra de três simples, acha-se a área útil e entra-se com valor calculado na tabela abaixo, para achar o diâmetro do eletroduto. (SENAI/RS, 2001,p75) Exemplos 1. Calcular o diâmetro do eletroduto sabendo que dentro dele passam seis os de 1,5 mm². Ac = 3,1416 x (2,8)² x 6 = 36,94 / 4 Ac – 40% = 36,94 Au – 100% = ? Au = 36,94 x 100 / 40 = 92,36

Pela tabela, teríamos um eletroduto de diâmetro 40 mm, o que, para uma instalação residencial, é muito elevado, devido às espessuras das paredes e lajes. Neste caso, deveremos dividir a ação em dois eletrodutos, ambos com diâmetro 25 mm.

DICA Para mais informações sobre medidas e formas de eletrodutos e eletrocalhas consulte os fonecedores de materiais como a ELECOM: www.elecom.com.br.

3. Calcular o diâmetro do eletroduto sabendo que dentro dele passam doze os 2,5 mm² e seis os 4 mm². Ac2,5 = 3,1416 x (3,4)² x 20 / 4 = 181,58

Na unidade 4 serão explicados e dimensionados os principais elementos que compõem um sistema de proteção contra descargas atmosféricas. Dos tipos de SPDA existentes, serão feitas comparações, apontando os pontos fortes e pontos fracos.

Ac4 = 3,1416 x (3,9)² x 6 / 4 = 71,68 AcT = = 253,26

181,58

+

71,68

Ac – 40% Au – 100% Au = 253,26 x 100 / 40 = 633,15 mm²

Da tabela acima, obtemos o diâ metro = 20 mm para o eletroduto. 2. Calcular o diâmetro do eletroduto sabendo que dentro dele, passam dois os PROJETOS ELÉTRICOS RESIDENCIAIS E PREDIAIS

65

Unidade de estudo 4 Seções de estudo Seção 1 - Raios e formas de proteção Seção 2 - Projeto dos captores Seção 3 - Projeto das descidas

Seção 4 - Projeto do aterramento

Proteção Contra Descargas Atmosféricas SEÇÃO 1 Raios e formas de proteção Os raios são gerados a partir do carregamento elétrico das nuvens. A diferença de potencial formada entre uma nuvem carregada e a superfície da terra pode variar de 10 a 1.000 kV (LIMA, 1997, p. 215). A tendência natural é que as descargas atmosféricas atinjam os pontos mais elevados do relevo. Quando uma descarga atmosfé rica ocorre, a corrente conduzida através do raio pode chegar até 200.000 A, sendo capaz de des truir árvores, edicações não protegidas e causar riscos à vida de pessoas, animais e equipamentos. A seguir, é apresentado um esquema que simplica o processo de formação de um raio:

Em relação a uma instalação elétrica, o raio pode inuenciar de duas maneiras: Incidência direta, quando o raio atinge a superfície da edicação. Incidência indireta, quando o raio atinge as redondezas de instalações elétricas, linhas de distribuição de energia e de telecomunicações. Forma-se uma grande radiação eletromagnética que gera sobretensões causandno danos a equipamentos e instalações de empresas, indústrias e residências. ▪

▪

Um sistema de proteção contra descargas atmosféricas ou SPDA consiste em oferecer aos raios um ponto de captação, um percurso seguro e um sistema de escoa mento das descargas elétricas de origem atmosférica para a terra, minimizando seus efeitos perigosos. Desta forma, um SPDA possui duas funções: preventiva e prote tora. A função preventiva é justicada pelo permanente escoamento de cargas elétricas do meio ambiente para a terra, pelo poder de atração das pontas, neutralizando o cres cimento gradiente de potencial entre o solo e as nuvens.

Figura 34 - Esquema de formação do raio. Fonte: Lima (1997, p. 216).


67

Já a função protetora está associada à presença de um caminho preferencial para um possível raio que se forme na região. Existem basicamente três tipos de SPDA: Franklin, Gaiola de Faraday e Radioativo. Todos são compostos por estruturas chamadas de captores do raio, cabos de descida e sistema de aterramento.

DICA Um sistema de proteção contra descargas atmosféricas não busca evitar a formação dos raios nem atrai raios, mas proporcionar um caminho controlado para o raio angir a terra.

A caixa de inspeção possibilita que sejam desconectados os captores e descidas para realizar a medição da malha de aterramento. Já o eletroduto (que deve permanecer a uma altura de 2,5 m acima do solo) tem a nalidade de proteger principalmente os condutores de descida contra danos mecânicos (ABNT, 2005, p. 9). Quando for necessário usar mais de um mastro, os captores presen tes nos mastros devem ser interli gados.

Para-raio po Franklin É composto por uma haste captora xada no topo de um mastro eleva do. O captor é ligado ao aterramento através dos condutores de desci da. Na maior parte dos casos, os condutores de descida são instalados afastados da edicação. O mastro pode ser instalado sobre ou ao redor da edicação. Observe a gura:

Figura 35 - Exemplo de pára-raio do po Franklin.

68


Gaiola de Faraday

Utiliza captores formando uma malha e cobrindo o plano mais alto do prédio. As descidas devem ser dispostas, no mínimo, em cada vértice da edicação e a malha de aterramento forma um anel ao redor da edicação, podendo inclusive estar interconectada com a estrutura metálica de sustentação da construção.

Veja a representação na gura: DICA O para-raio radioavo não deve ser projetado para um SPDA, pois sua ulização está proibida no Brasil.

Disposivo de proteção contra surtos

Também conhecido como DPS, tem por nalidade evitar que a incidência indireta de descargas atmosféricas que danicom equipamentos presentes dentro da edicação. Os DPS devem atender à IEC 61643-1 e ser selecionados com base, no mínimo, nas seguintes características (CAVALIN, 2006, p. 379): Nível de proteção; Máxima tensão de operação contínua; Suportabilidade a sobretensões temporárias; Corrente nominal de descarga e/ou corrente de impulso; Suportabilidade à corrente de curto-circuito. ▪

▪

Figura 36 - Exemplo de para-raio do po Gaiola de Faraday.

▪

▪

▪

Observe na gura anterior, novamente, a presença de eletrodutos e caixas de inspeção, que aqui apresentam a mesma nalidade: proteção mecânica e possibilidade de medição da malha de aterramento, respecvamente.

Para-raio radioavo Na maioria dos países e no Brasil, sua utilização está proibida desde 1989 por resolução da CNEN – Comissão Nacional de Energia Nucle ar. O princípio do para-raio radioativo é usar captores com pontas com tratamento radioativo, o que causa riscos diretos para pessoas que realizam sua instalação e manutenção, além riscos indiretos às pessoas que efetuam transporte, armazenamento, venda, etc. Além disso, estudos re centes mostram que esse tipo de para-raio não possui maior eciência em relação aos outros tipos de para-raio.

Os componentes da instalação devem ser selecionados de modo que o valor nominal de sua tensão de impulso suportável não seja inferior àqueles indicados no quadro seguinte:


69

Tensão de impulso suportável requerida (kV)

Tensão nominal da instalação (V)

Sistemas trifásicos

Categoria do produto Produto a ser ulizado na entrada da instalação

Sistemas monofásicos com neutro

Produto a ser ulizado em circuitos de distribuição e circuitos terminais

Equipamentos de ulização

Produtos especialmente protegidos

Categoria de suportabilidade a impulsos IV

III

II

I

120/208 127/220

115/230 120/240 127/254

4

2,5

1,5

0,8

220/380, 230/400, 277/480

-

6

4

2,5

1,5

400/690

-

8

6

4

2,5

Quadro 20 - Suportabilidade a impulso exigível dos equipamentos e instalações. Fonte: ABNT (2004, Tabela 31).

Os DPS protegem os equipamentos contra sobretensões transitórias nas instalações das edicações, cobrindo tanto as linhas de energia quanto as linhas de sinal (ABNT, 2004, p. 130).

Os DPS podem ser especicados pela máxima corrente de curtocircuito, veja os exemplos a seguir: DPS 20kA: recomendado como proteção única ou primária em instalações situadas em zonas de exposição a raios classicados como AQ1 (desprezível). Deve ser instalado no circuito elétrico no qual o equipamento está conectado. DPS 30kA: recomendado como proteção única ou primária em redes de distribuição de baixa tensão situadas em áreas urbanas e densamente edicadas, expos tas a raios, classicadas como in diretas (AQ2). Deve ser instalado junto com o quadro de distribuição central de rede elétrica. DPS 45kA: recomendado como proteção única ou primária em redes de distribuição de baixa ▪

▪

▪

70


tensão, situadas em áreas rurais ou urbanas com poucas edicações, em zonas expostas a raios, classicadas como diretas (AQ3) e com históricos frequentes de sobretensão. Deve ser instalado junto com o quadro de distribuição central de rede elétrica. DPS 90kA: recomendado como proteção única ou primária em redes de distribuição de baixa tensão situadas em áreas rurais ou urbanas com poucas edicações, em zonas expostas a raios classicadas como diretas (AQ3) e com histórico de frequencia elevada de sobretensões. Deve ser instalado junto com o quadro de distribuição central de rede elétrica. ▪

A instalação de um DPS irá depender das características do sistema de alimentação de energia da edicação.

Veja a gura:

Figura 37 - Esquemas de conexão dos DPS. Fonte: ABNT (2004, gura 13).

De forma geral, o DPS deve ser instalado juntamente com um dispo sitivo de proteção contra sobrecorrentes (disjuntor ou fusível). Veja a representação a seguir: A norma regulamentadora da ABNT NBR5419 estabelece os procedimentos relacionados com a proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. O projeto do SPDA basicamente é dividido em projeto dos captores, projeto das descidas e projeto da malha de aterramento.


71

Figura 38 - Esquema de ligação entre DPS, DP e E/I. Fonte: ABNT (2004, gura 14).

Onde: DPS → Dispositivo de proteção contra surto; DP → Dispositivo de proteção contra sobrecorrente; E/I → Equipamento ou instalação.

Classicação dos níveis de proteção para SPDA

O projeto de um SPDA pode ser composto pelo tipo gaiola de Fa raday e o tipo Franklin. Os mastros usados para o tipo Franklin são normalmente de 6 m. Quan do a especicação resulta em mastros maiores, por questões de custo, opta-se pelo tipo gaiola de Faraday. Para atribuir os parâmetros corretos para o projeto de um SPDA deverá ser levado em considera ção o nível de proteção do am biente da instalação. Existem 4 níveis de proteção, explicados (MAMEDE, 2001, p. 556): Nível I: é o mais severo quanto à perda de patrimônio. Referese às construções protegidas, cuja ▪

72


falha no sistema de para-raios pode provocar danos às estruturas adjacentes, tais como indús trias petroquímicas, de materiais explosivos etc. Nível II: refere-se às constru ções protegidas, cuja falha no sis tema de para-raios pode ocasionar a perda de bens de estimável valor ou provocar pânico aos presentes, porém sem nenhuma consequência para as construções adjacentes. São exemplos: mu seus, estádios de futebol, teatros, bancos, fóruns etc. Nível III: refere-se às cons truções de uso comum, tais como os prédios residenciais, comerciais e indústrias de manufaturados simples. Nível IV: refere-se às cons truções onde não é rotineira a presença de pessoas. São feitas de material não inamável, com produto não-combustível armazenado nelas, tais como armazéns de concreto, depósitos de materiais ferrosos, entre outros.

O nível de proteção inuencia nos afastamentos, seções e materiais dos condutores envolvidos no projeto do SPDA.

▪

▪

▪

SEÇÃO 2 Projeto dos captores Nesta seção, você estudará como podem ser constituídos os capto res, os métodos existentes para os projetos dos captores e as condições dos captores naturais. Os captores podem ser constitu ídos pelos seguintes condutores: ▪

▪

▪

▪

Hastes; Cabos esticados; Condutores em malha; Elementos naturais.

DICA Quaisquer elementos condutores expostos, ou seja, que possam ser angidos por raios, deverão ser interconectados ao SPDA.

As condições a que devem satis fazer os captores naturais são as seguintes: a. a espessura do elemento metálico não deve ser inferior a 0,5 mm ou devem seguira tabela 4, quando for necessário prevenir contra perfurações ou pontos quentes no volume a proteger; b. a espessura do elemento metálico pode ser inferior a 2,5 mm, quando não for importante

prevenir contra perfurações ou ignição de materiais combustí veis no volume a proteger;

Quanto ao projeto dos captores, existem 3 métodos:

c. o elemento metálico não deve ser revestido de material isolante (não se considera isolante uma camada de pintura de proteção, ou 0,5 mm de asfalto, ou 1 mm de PVC);

a ser protegido é encontrado em função do ângulo formado entre o topo do captor e sua altura em relação ao plano. Método Eletrogeométrico: o volume a ser protegido é encontrado em função do raio de um circulo que tangencia o captor e o plano.

d. a continuidade elétrica, entre as diversas partes, deve ser vericada de modo a assegurar durabilidade; e. os elementos não-metálicos acima ou sobre o elemento metálico podem ser excluídos do volume a proteger (em telhas de brocimento, o impacto do raio ocorre habitualmente sobre os elementos metálicos de xação).

▪

Método Franklin: o volume

▪

Método da Malha de Captores: o volume a ser protegido é ▪

coberto por uma malha formando quadrículos de largura e comprimento de tamanho igual ou inferior ao valor da largura. A gura a seguir mostra os parâmetros relacionados a estes métodos.

Figura 39 - Parâmetros e volumes de proteção do SPDA. Fonte: ABNT (2005).


73

O SPDA poderá ser isolado ou não. Quando se tratar de um SPDA isolado, seus condutores deverão permanecer afastados da estrutura metálica a proteger à distância de 2 m. Já um SPDA não isolado, seus condutores poderão ser xados diretamente sobre a estrutura metálica, desde que não haja presen ça de materiais inamáveis, que podem causar danos para a estrutura. No topo das estruturas e edicações, principalmente àquelas superiores a 10 m, recomenda-se a instalação de um SPDA. Todos os elementos metálicos (calhas, antenas, placas etc.) que estejam expostos na edicação devem ser interconectados ao sistema SPDA. A próxima tabela foi retirada da norma NBR 5419 e relaciona o nível de proteção com o método de projeto de captores.

Observe que se o estabelecimento tiver nível de proteção II e os cap tores forem dimensionados pelo método Franklin para um mastro de até 20 m de altura, o ângulo de proteção corresponde a 25°. A região a ser protegida poderá ser visualizada na gura a seguir, correspondendo a uma região circu lar com raio de 93 m.

Para saber o raio da região a ser protegida, pode-se usar os concei tos de trigonometria, considerando duas vezes o valor do cateto oposto dado na fórmula a seguir: Tangente(α)= CO / CA

Onde: α – ângulo dado; CO – cateto oposto (raio da região de proteção); CA – cateto adjacente (altura do mastro).

Figura 40 - Exemplo de dimensionamento de captores, método Franklin.

Caso seja usado o método da gaiola de Faraday, então deverá ser protegida a região de topo da edicação. No caso de uma edi cação com área igual a 400 m² com nível II de proteção, o dimensionamento da malha pode ser especicado conforme a gu ra a seguir:

Ângulo de proteção (a) – método Franklin, em função da altura do captor (h) (ver nota 1) e do nível de proteção Nível de Proteção

R/h

0 – 20 m

21 – 30 m

31 – 45 m

46 – 60 m

> 60 m

Largura do módulo da malha (Veja nota 2) m

I

20

25º

1)

1)

1)

2)

5

II

30

35º

25º

1)

1)

2)

10

III

45

45º

35º

25º

1)

2)

10

IV

60

55º

45º

35º

25º

2)

20

R = raio da esfera rolante 1) Aplicam-se somente os métodos eletrogeométrico, malha ou da gaiola de Faraday. 2) Aplicam-se somente o método da gaiola de Faraday. Notas: 1 → Para escolha do nível de proteção, a altura é em relação ao solo e, para vericação da área protegida, é em relação ao plano horizontal a ser protegido. 2 → O módulo da malha deverá constuir um anel fechado, com o comprimento não superior ao dobro da sua largura. Tabela 22 - Posicionamento dos captores conforme o nível de proteção. Fonte: ABNT (2005, Tabela 1)

74


Figura 41 - Exemplo de dimensionamento de captores, método Gaiola de Faraday

Nível de Proteção

Espaçamento médio entre descidas (m)

I

10

II

15

III

20

IV

25

Tabela 24 - Espaçamento médio vs. Nível de proteção para condutores de descida não naturais. Fonte ABNT (2005 , tabela 2)

A norma NBR 5419 recomenda que a malha de captores seja disposta ao longo do topo da edica ção a uma distância não inferior a 0,5 m da borda.. O método eletrogeométrico ou das esferas rolantes, por questões didáticas, não será abordado aqui, já que em grande parte dos projetos de SPDA, o método Franklin, continua sendo utilizado sem diferenças signicativas. Os condutores que formam os captores podem ser de cobre, alu mínio ou aço galvanizado a quente. Veja a relação dos materiais dos captores com a seção:

Material

Seção dos captores (mm²)

Cobre

35

Alumínio

70

Aço galvanizado a quente ou embudo em concreto

Na próxima seção, você conhece rá uma parte do processo de pro teção contra descarga atmosférica que é um projeto de descida, que permite a conexão dos captores e um anel que interliga todas as descidas, feito com o objetivo de evi tar que ramicações das descargas atmosféricas possam atingir lateralmente a edicação e causar danos signicativos.

SEÇÃO 3 Projeto das descidas As descidas permitem a conexão dos captores à malha de aterra mento. As descidas podem ser dimensionadas dependendo das características da edicação e do projeto dos captores. Podem ser dispensados condutores de descida quando existir condutores de descidas naturais (estruturas metálicas de torres, postes, mastros e armaduras de aço interligadas de postes de concreto) na edicação, desde que sigam contínuas até a base da construção. Pode ser dimensionado apenas um único condutor de descida quando o captor for do tipo Franklin, instalado em um único mastro que não represente uma descida natural. Quando houver anel de capto res (tanto do tipo gaiola de Fara day, quanto Franklin), deverão ser realizadas várias descidas, com afastamento padronizado conforme a tabela a seguir, apresen tando, pelo menos, um condutor de descida em cada vértice da edicação. ▪

▪

▪

50

Tabela 23 - Material vs. secção dos captores. Fonte: ABNT (2005, Tabela 3).

Os condutores que formam as descidas podem ser de cobre, alu mínio ou aço galvanizado a quente. A cada 10 m, partindo do solo, deverá ser montado um anel de condutores que interliguem todas as descidas.

O objevo deste anel é evitar que ramicações das descargas atmosféricas possam angir lateralmente a edicação e causar danos signicavos.

Além disso, em cada descida, de verá ser instalado um eletroduto e uma caixa de inspeção com conector de metal nobre, para garantir a conexão dos captores à malha de aterramento e permitir a desconexão das descidas para medir a resistência de aterramento. A cada 20 m de altura ou fração, deverá ser efetuada uma interligação dos condutores: neutro, terra e das massas de todos os elemen tos metálicos presentes naquela fração de altura. Deverão ser in terconectados a um barramento de equalização que também deverá ser interligado ao aterramento. A tabela a seguir relaciona os ma teriais dos captores com a área de secção:


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Material

Anéis intermediários (mm²)

Descidas para estruturas com altura de até 20 m (mm²)

Descidas para estruturas com altura superior a 20 m (mm²)

Cobre

35

16

35

Alumínio

70

25

70

Aço Galvanizado a quente ou embudo em concreto

50

50

50

Tabela 25 - Material vs. secção dos captores. Fonte: ABNT (2005, Tabela 3).

Observe que é considerada a for mação dos anéis intermediários (a cada 10 m de altura) e as descidas apresentam seções diferentes de pendendo da altura da edicação.

DICA Uma ligação equinopotencial, como o próprio nome sugere, serve para deixar todos os pontos interligados com o mesmo potencial.

SEÇÃO 4 Projeto do aterramento Agora que você já estudou o pro jeto de descida, na seção 4, estu dará outra parte do processo de proteção contra descargas atmos féricas, que é o projeto de aterramento. Esta parte do projeto é extrema mente importante, pois um mau aterramento contribui para dicultar o caminho do raio, aumen tando o aquecimento dos condu tores de captação e de descida, podendo causar sua explosão e até mesmo a inltração do raio para outras partes da edicação, causando danos a pessoas e equipamentos. A resistência de aterramento recomendada pela norma NBR 5419 é de aproximadamente 10 Ohms. Se a edicação possuir mais de um sistema de aterramento, todos deverão ser interligados através de uma ligação equipotencial de baixa impedância.

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O principal elemento de uma malha de aterramento é o eletrodo. Este elemento possibilita a interligação de todo SPDA ao solo. Os eletrodos de aterramento podem ser formados por (ABNT, 2005, p. 12): Armaduras de aço das fundações da edicação; Condutores horizontais em anel enterrados no solo; Hastes verticais enterradas no solo; Condutores horizontais radiais (conhecidos como “pés de gali nha”). ▪

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DICA Devem-se evitar condutores em forma de ta ou placas devido à corrosão.

Normalmente são usados eletro dos em forma de hastes, de 2,4 m de comprimento, com diâmetro de 5/8” e alma de aço e revesti mento de cobre de 254 µm. Os condutores horizontais são espe cicados conforme a tabela:

Material

Eletrodo de aterramento (mm²)

Cobre

50

Alumínio

-

Aço galvanizado a quente ou embudo em concreto

80

Tabela 26 - Material vs. secção dos eletrodos de aterramento. Fonte: ABNT (2005, tabela 3).

A montagem dos eletrodos poderá ser composta por condutores horizontais (formando um anel ao redor da edicação) e verticais (incluindo uma haste de aterramento ao nal de cada descida, pelo menos): esta montagem é re comendada principalmente quando não se pode utilizar a armação metálica de sustentação da edicação (caso seja constatado que esta armação não é totalmente interligada).

DICA A quandade de eletrodos não naturais deve ser aumentada para garanr a rápida dissipação da energia do raio.

As conexões principais entre todos os condutores de um SPDA devem ser realizadas com conectores de metais nobres e, em alguns casos, com soldas exotérmicas, que garantem a condutividade elétrica entre os condutores interligados. Na unidade que acabou de estudar, você acompanhou conceitos e pro cedimentos necessários para a proteção contra as descargas atmosféri cas, os raios. A 5ª e última unidade tem por nalidade comentar e apresentar os principais documentos envolvidos na elaboração de um projeto elétrico pre dial, além de relacionar com o uso de ferramentas de desenho auxiliado por computador, trazendo conceitos práticos para o projetista.


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Unidade de estudo 5 Seções de estudo Seção 1 - Introdução Seção 2 - Desenhos e pranchas

Seção 3 - Memorial descrivo Seção 4 - Listagem de materiais e serviços

Documentação Para Projetos SEÇÃO 1 Introdução Diferente do que se pensa, o pro jeto não é apenas uma “planta assinada”, mas um conjunto de documentos que tem por nalidade orientar o construtor para a correta execução das instalações. Neste contexto, a própria NBR5410:2004 estabelece que o projeto elétrico deve conter, no mínimo (WALENIA, 2009, p. 281): Planta dos pavimentos; Esquemas unilares; Outros esquemas, quando aplicáveis; Memorial descritivo da instalação; Especicação dos componen tes; Parâmetros de projeto; Manual do usuário para instalações sem equipe de manutenção; Aspectos construtivos e informações sobre segurança durante a execução de trabalhos.

Prumada elétrica; Planta baixa com esquema elétrico; Diagrama unilar; Detalhes de caixas de passagem; Detalhes do ramal de ligação de energia elétrica; Detalhes do ramal de entrada de energia elétrica; Esquemas de ligação entre quadro geral de medidores e barramento de equipotencialização; Detalhes sobre o quadro geral de medidores. ▪

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Uma imagem vale mais do que mil palavras!

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Estes desenhos são montados em folha no formato A2, A1 ou A0, apre sentando legenda e campos com os nomes dos desenhos. Essa folha é chamada de prancha ou leiaute impresso e é o documento mais usado pelo eletricista que executa o serviço, por isso, os desenhos e textos ex plicativos que a compõe devem ser visíveis, diretos e em linguagem que facilite sua compreensão. A seguir, é apresentado um exemplo de prancha.

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Na próxima seção, serão apresentados os principais desenhos que compõem um projeto elétrico.

SEÇÃO 2 Desenhos e pranchas Os desenhos são extremamente importantes, pois facilitam a interpretação de projetos. A seguir são citados os principais desenhos que compõe um projeto elétrico predial:

Figura 42 - Exemplo de prancha em formato A0 para projeto elétrico predial.


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A legenda deve conter informações sobre o responsável técnico, pro prietário, obra e resumo da prancha, além de campos para a assinatura do cliente e do responsável técnico. Veja a gura:

Figura 43 - Exemplo de legenda de projeto.

Antigamente as pranchas eram desenhadas em pranchetas de desenho, utilizando esquadros, transferidores e canetas de diferentes espessuras de pontas. Mas a evolução dos computadores inuenciou bastante a for ma de produzir documentos e desenhos. Hoje os desenhos são produ zidos utilizando softwares chamados de CAD ( computed aided design → desenho auxiliado por computador).

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A ferramenta CAD, além de padronizar a criação de desenhos, possibilitou que os mesmos fossem armazenados virtualmente, eliminando a necessidade de arquivos físicos. Além da ferramenta CAD existem ainda as ferramentas CAE ( computed aided engineering → engenharia auxiliada por computador) que automatizam cálculos complexos, permitindo a realização de simulações, geração de listas de materiais a partir de desenhos, entre outros. Os desenhos podem ser basica mente divididos em dois tipos: desenhos de detalhes e desenhos de esquemas. Os desenhos de detalhes repre sentam aspectos de montagem ou construtivos e devem trazer informações dimensionais sobre as partes, veja:

Figura 44 - Exemplo de desenho de detalhe.

Já os desenhos de esquemas não possuem características dimensionais e se destinam a informar aspectos relacionados à montagem simplicadamente. Veja a próxima gura:

Figura 45 - Exemplo de desenho de esquema (diagrama unilar).


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Figura 46 - Exemplo de desenho de esquema (prumada elétrica).

DICA Para construir o desenho de um detalhe elétrico, o projesta não precisa ser um ómo desenhista, basta fazer desenhos simples, usando textos explicavos para esclarecer sobre o que trata o desenho.

Na próxima seção, você aprende rá a elaborar o documento me morial descritivo e conhecerá a importância desse documento no desenvolver do projeto.

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SEÇÃO 3

DICA

Memorial descrivo É elaborado na forma de texto, contendo tabelas, esquemas re presentativos (se for necessário) e termos técnicos compatíveis. Neste documento, você deve apresentar as soluções adotadas durante o dimensionamento de componentes do projeto, além de especicar os detalhes para a execução da obra. O memorial poderá ser utilizado para esclarecimentos técnicos e é documento fundamental para análise em auditorias e processos judiciais, apurando se as falhas foram come tidas por que projetou ou quem executou a obra.

Escrever um memorial descrivo claro e conciso facilita a interpretação de decisões, auxiliando o prossional na descoberta de falhas.

O memorial poderá apresentar as seguintes informações (WALE NIA, 2009, p. 282): Identicação da obra, proprietário, prossional (título, registro no conselho regional de engenharia e anotação de responsabilidade técnica sobre o serviço contra tado) e descrição do serviço a ser realizado. ▪

Descrição de parâmetros pré-denidos, como características da rede de distribuição de energia, análise de consulta prévia para abastecimento de energia, condições climáticas, condições de fornecimento de energia esta belecidas pela concessionária de energia elétrica etc. Descrição da tomada de decisões e sua justicativa, como local selecionado para instalação do ramal de energia elétrica, tipo de SPDA a ser instalado, divisão de circuitos elétricos, cálculo de demanda etc. Associação com os desenhos apresentados em prancha e complementação de informações relacionadas. Citação da base de cálculo e da tomada de decisões a partir de normas técnicas estabelecidas pela ABNT, concessionária de energia elétrica, corpo de bom beiros, Ministério do Trabalho etc. ▪

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SEÇÃO 4 Listagem de materiais e serviços Na seção 4, serão apresentados itens importantes para elaboração de uma listagem de materiais de serviço e os benefícios dessa listagem no desenvolvimento do projeto. A listagem de materiais pré-estabelecido no projeto, contribui para a prevenção de desperdícios e na escolha de componentes não recomendados no projeto. A especicação de materiais depende essencialmente do conheci mento de catálogos de fabricantes e especicações de fornecedores. Para tanto, uma lista de materiais completa deve conter os seguintes campos: ▪

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O projetista deverá indicar no memorial descritivo todas as soluções não-convencionais ou nãopadronizadas, para execução da instalação, justicando o porquê dessa solução.

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Nº do item; Nome do item; Descrição do item; Quantidade; Unidade de medida; Observações.

Além destes campos, para facilitar o gerenciamento do custo da obra/serviço, poderão existir os seguintes: Modelo recomendado pelo fabricante; Fabricante recomendado; Código do fornecedor de cotação; Fornecedor de cotação; Preço unitário do fornecedor; Preço total do fornecedor. ▪

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Finalizando O conteúdo de projetos elétricos prediais é extremamente amplo. Este material didático apresenta uma parte desses conteúdos. Para seu maior aprofundamento nesta área, sugere-se que se utilize de outras fontes de conhecimento para complementar seu aprendizado, pois o conhecimento é dinâmico: está sempre em movimento. Esperamos que tenha aproveitado ao máximo os recursos disponibilizados pelo SENAI para esta disciplina, seja por este livro, ou por laboratórios e professores capacitados, e que esse material tenha lhe esclarecido o papel do projetista dentro de uma instalação elétrica. Que você possa usar, com êxito, todo conhecimento adquirido através desse material, no dia-a-dia da sua prossão e dentro da sociedade.


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Referências ▪

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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Eletrical Installation. NBR 5444 - Símbolos grácos para instalações elétricas prediais: simbologia. Rio de Janeiro, RJ: ABNT, 1989. 9 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Lighting. NBR 5413 - Iluminação de interiores: procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1992. 13 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410: Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro - RJ: ABNT, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5419 - Proteção de estruturas contra descarga atmosféricas. 2. ed. Rio de Janeiro, RJ: ABNT, 2005. 42 p. BASOTTI, Márcio Rogério. Eletricidade: instalações industriais. Sapucaia do Sul-RS: Centro de Educação Prossional SENAI de Eletromecânica, 2001. 124 p. CARVALHO, Moisés Roberto Lanner. Apostila Instalações Elétricas De Baixa Tensão. Rio de Janeiro – RJ: ABACUS Informática e Engenharia, 2003. 80 p. CAVALIN, Geraldo; CERVELIN, Severino. Instalações Elétricas Prediais. 15. ed. São Paulo: Editora Érica, 2006. CENTRAIS ELÉTRICAS SANTA CATARINA S.A. NT03 - BT: Fornecimento de En ergia Elétrica a Edifícios de Uso Coletivo. Florianópolis – SC: CELESC, 1997. CORTES, Maria Cláudia. Color in motion. Disponível em: . Acesso em: 10 nov. 2009. COTRIM, Ademaro A. M. B. Instalações Elétricas. 4. ed. São Paulo: Editora Prentice Hall, 2003. CREDER, Hélio. Instalações Elétricas. 14. ED. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Cientícos. Editora S.A., 2000. FERRAZ, Rubinei de Servi. Dispositivos de Média e Baixa Tensão. Pelotas-RS: CEFET-RS, 2008. 52 p. INTRAL, Reatores e Luminárias. Catálogo Geral de Produtos. Caxias do Sul - RS, 2010. Disponível em: LIMA Filho, Domingos Leite. Projetos de Instalações Elétricas Prediais. 10. ed. São Paulo: Editora: Érica, 1997. LUMICENTER. Informações Técnicas. Disponível em: . Acesso em: 11 nov. 2009. OSRAM. Iluminação: conceitos e projetos. Disponível em: . Acesso em: 11 nov. 2009.


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UC17.Projetos Elétricos Residenciais e Prediais

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