5 - Instalações eletricas e Construções prediais II - 2ª série

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ELETROTÉCNICA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E CONSTRUÇÕES PREDIAIS II-2ª SÉRIE

Instalações e Construções II: 1

O projeto de instalações elétricas Projetar uma instalação elétrica para qualquer tipo de prédio ou local consiste essencialmente em, selecionar, dimensionar, e localizar os equipamentos e outros equipamentos necessários para proporcionar, de modo seguro e efetivo, a transferência de energia elétrica de uma fonte até os pontos de utilização. O projeto de instalações elétricas não se resume em um simples trabalho mecânico de consultar tabelas e de aplicação de formulas padronizadas. Muito pelo contrário o projetista tem de conhecer ao fundo todas as técnicas utilizadas na engenharia elétrica.

Etapas de um projeto de instalação elétrica para qualquer tipo de prédio 1. Analise inicial     

Uso previsto para todas as áreas do prédio; limitações físicas à instalação; Layout (planta) dos equipamentos de utilização previstos; Características elétricas dos equipamentos de utilização previstos; Classificação de todas as áreas do prédio quanto às influencias externas; Localização preferencial de entrada de energia.

2. Fornecimento de energia normal  Modalidade e tensões de fornecimento; tipo de entrada;  Ponto de entrada e localização de entrada de energia; Instalações e Construções II: 2

 Padrão de energia a ser utilizado;  Esquema de aterramento a ser utilizado. 3. Quantificação da instalação    

Iluminação de todas as áreas; marcação dos pontos de luz da planta; Divisão da instalação em setores/subsetores; Localização dos centros de carga dos setores/ subsetores; Potências instaladas e de alimentação dos setores/subsetores e global.

4. Seleção e dimensionamento dos componentes    

Seleção dos componentes de entrada; Seleção dos componentes das linhas elétricas e respectivas proteções; dimensionamento; Revisão de desenhos/ verificação de interferências; Complementação dos desenhos;

5. Especificações e contagem dos componentes  Especificação dos componentes  Contagem dos componentes Segurança em projetos elétricos – NR10

10.3.1 É obrigatório que os projetos de instalações elétricas especifiquem dispositivos de desligamento de circuitos que possuam recursos para impedimento de reneergização, para sinalização de advertência com indicação de condição operativa. 10.3.2 Todo projeto elétrico, na medida do possível, deve prever a instalação de dispositivos de seccionamento de ação simultânea que permita a aplicação de impedimento de reenergizaçao do circuito. Instalações e Construções II: 3

10.3.3 O projeto de instalação elétrica deve considerar o espaço seguro quanto ao dimensionamento e a localização de seus componentes e as influencias externas, quando da operação e da realização de serviços de construção e manutenção. 10.3.3.1 Os circuitos elétricos com finalidades diferentes, tais como comunicação, sinalização, controle e tração elétrica, devem ser identificados e instalados separadamente, salvo quando o desenvolvimento tecnológico permitir compartilhamento, respeitadas as definições de projetos. 10.3.4 O projeto deve definir a configuração do esquema de aterramento, a obrigatoriedade ou não da interligação entre o condutor neutro e o de proteção e a conexão à terra das partes condutoras não destinadas à condução da eletricidade. 10.3.5 Sempre que tecnicamente viável e necessário, devem ser projetados dispositivos de seccionamento que incorporem recursos fixos de equipotencialização do circuito seccionado. 10.3.6 Todo projeto deve prever condições para a adoção de aterramento temporário. 10.3.7 O projeto das instalações elétricas deve ficar a disposição dos trabalhadores autorizados, das autoridades competentes e de outras pessoas autorizadas pela empresa e deve ser mantido atualizado. 10.3.8 O projeto elétrico deve atender ao que dispõe as Normas Regulamentadoras de Saúde e Segurança do Trabalho, as regulamentações técnicas oficiais estabelecidas a ser assinado por profissional legalmente habilitado. 10.3.9 O memorial descritivo do projeto deve conter, no mínimo, os seguintes itens de segurança:  Especificações das características relativas a proteção contra choques elétricos, queimaduras e outros riscos adicionais;  Indicação de posição dos dispositivos de manobra dos circuitos elétricos;  Descrição do sistema de identificação de circuitos elétricos e equipamentos, incluindo dispositivos de manobra, de controle, de proteção, de intertravamento dos condutores e os próprios equipamentos e estruturas, definindo como tais indicações devem ser aplicadas fisicamente nos componentes das instalações; Instalações e Construções II: 4

 Recomendações de restrições e advertências quanto ao acesso de pessoas aos componentes das instalações;  Precauções aplicáveis em face das influencias externas;  O principio funcional dos dispositivos de proteção constantes do projeto destinados a segurança das pessoas,  Descrição da compatibilidade dos dispositivos de proteção com a instalação elétrica. Precisão de cargas A precisão de cargas é a parti inicial de um projeto de instalação elétrica. Os seus objetivos são determinar a quantidade e a localização dos diversos pontos de iluminação e tomadas. Vantagens de uma previsão de cargas bem feita:  Segurança;  Economia; Previsão de cargas de iluminação Há vários métodos para calculo da iluminação de um ambiente, entre os quais citamos os seguintes:    

Método da carga mínima pela NBR 5410; Método dos lúmens ou do fluxo luminoso; Método do ponto a ponto; Método Philips, GE e outros fabricantes.

Potência mínima de ponto de iluminação  Em cada cômodo ou dependência com área igual ou inferior a 6 m², deve-se prever uma carga de 100 VA;  Em cada cômodo ou dependência com área superior a 6 m², deve-se prever para os primeiros 6 m² uma carga de 100 VA, acrescentando 60 VA para cada 4 m²; Esses critérios são uma alternativa à aplicação da NBR 5413 – iluminação de interiores e, conforme frisamos tratam de previsão mínima, de modo que o projetista ou o cliente pode alterá-lo.

Exemplo: Considere o trecho de uma planta baixa representando na figura abaixo. A cozinha está representada por CZ, a sala por SL e o banheiro por B.

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Dependências

Área (m²)

Potência (VA) 1x 100

Sala (SL)

8,75 m² + 2,25² = 11

1x 60

Cozinha (CZ)

3x2 = 6

1x 100

Banheiro (B)

1,5x1,5 = 2,25

1x 100

Totais

19,25

360

Considerações sobre os circuitos e dispositivos de comando dos pontos de luz:  Banheiro: uma lâmpada (a) com um ponto de comando (a) mais duas arandelas (b) com um ponto de comando (b).  Sala: duas luminárias de uma lâmpada fluorescente compacta (c) com um ponto de comando (c).  Cozinha: uma lâmpada fluorescente compacta (d) com um ponto de comando (d).

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Exercícios 1) O que consiste um projeto elétrico? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 2) O que significa NR10? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ De acordo com a planta abaixo, calcule o que é pedido.

3) Qual a potência total de iluminação das áreas “secas”? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 4) Qual a potência total de iluminação das áreas “molhadas”?

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5) Quais as vantagens de dimensionar a previsão de iluminação? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Previsão de cargas de tomadas 1. Tomadas de uso geral (TUG) A tomada de uso geral é usada para a ligação de um ou mais equipamentos portátil, geralmente com consumo de corrente inferior a 10 A.  Banheiro: no mínimo um ponto de tomada próximo ao lavatório, respeitando a distancia de 0,60 m do boxe ou banheira e com proteção por dispositivo DR.  Cozinha, copa, copa-cozinha, área de serviço, lavanderia e locais análogos: no mínimo um ponto de tomada a cada 3,5 m ou fração de perímetro, considerando que na cozinha, acima da bancada da pia, devem ser prevista no mínimo mais duas tomadas no mesmo ponto ou em pontos distintos.  Garagem, subsolo e sótão: no mínimo um ponto de tomada independente da área.  Sala e dormitório: no mínimo um ponto de tomada a cada 5 m ou fração de perímetro, sendo os pontos espaçados ou mais uniformemente possíveis.  Área externa: se necessário, uma ou mais tomadas, em função da utilidade e independente da área. Exemplo:

Dependências

Perímetro (m)

Potência (VA)

Sala

18,00/5= 3,6 4

400

Cozinha

10/3,5= 2,8 3

1800

Banheiro

6,0/3,5= 1,7 2

1200

Totais:

34,0

3400

Considerações sobre os circuitos e dispositivos de comando dos pontos de Tomadas: Instalações e Construções II: 8

 Sala: 4 TUGs de 100 VA ( uma tomada quadrupla para TV, DVD, som etc.)  Cozinha: 1 TUG de 600 VA – geladeira ; 1 TUG de 600 VA – fogão; 1 TUG de 600 VA – freezer.  Banheiro: 2 TUGs de 600 VA. 1. Tomadas de uso específico (TUE) A tomada de uso específico é utilizada para alimentar equipamento fixo ou um equipamento estacionário com corrente nominal superior a 10 A.

Quantidade e potência mínima de pontos de tomadas de uso específico:  Os pontos de TUEs devem estar no máximo a 1,5 m do local previsto para os equipamentos;  A quantidade de TUE deve estar de acordo com a quantidade de aparelho com corrente nominal superior a 10 A, devendo cada tomada constituir um circuito independente com devida proteção.

Potência média de equipamentos:

Aparelho

Potência (W)

Aquecedor de água (200 L)

2000

Arcondicionado 6000 BTUS

800

Arcondicionado 14000 BTUS

1600

Arcondicionado 15000 BTUS

1800

Banheira de hidromassagem

6600

Barbeador elétrico

50

Cafeteira elétrica

750

Chuveiro elétrico

4400

Computador

250

Ferro elétrico

550

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Fogão elétrico

2000

Frigobar

80

Geladeira

380

Microoondas

1500

Panela elétrica

1200

Sanduicheira

640

Sauna residencial

4500

Secador de cabelo

1250

Televisor acima de 30 polegadas

200

Torneira elétrica

2000

Considerações sobre os circuitos e dispositivos de comando dos pontos de TUE:  Cozinha: 1 TUE – forno micro-ondas – 127 V – 1500 VA  Banheiro: 1 TUE – chuveiro 220 V – 4400 VA Exercícios De acordo com a planta do exercício anterior, calcule o que é pedido. 1) Quantos TUGs a sala deverá ter? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2) Qual a potência total do WC? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3) Cite as tomadas de uso especifico utilizada. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Circuitos terminais Para o dimensionamento apropriado dos quadros de distribuição de uma instalação elétrica, ou seja, para a determinação da quantidade de dispositivos de proteção e tipos de barramento, é necessário dividir a instalação em circuitos terminais. Instalações e Construções II: 10

A divisão deve ser feita:  Segurança: a divisão dos circuitos deve possibilitar que, quando houver uma falha em um circuito, o seu seccionamento não venha a privar toda uma área de alimentação.  Conservação de energia: a divisão em circuitos possibilita que cargas de iluminação ou e climatização sejam acionadas apenas conforme a necessidade, evitando o desperdício.  Manutenção: a divisão em circuitos deve facilitar ou possibilitar as ações de inspeção e manutenção.  Flexibilidade: a divisão em circuitos deve considerar se for o caso, a possibilidade de futuras ampliações de potência de alimentação e taxa de ocupação dos eletrodutos do quadro de distribuição. Recomendações técnicas  Instalações monofásicas: todos os circuitos terminais serão constituídos obrigatoriamente pelos condutores fase e neutro (FN), cuja tensão padronizada pela concessionária, normalmente 115, 120 ou 127 V.  Instalações bifásicas ou trifásicas: os pontos de iluminação, as tomadas de uso geral (TUG) e as tomadas de uso específico (TUE) devem constituir circuitos monofásicos (FN), salvo exceções. As tomadas de uso específico (TUE) de maior potência devem constituir preferencialmente circuitos bifásicos (FF) se a tensão fase-fase no máximo 230 V, pois isso garante um melhor equilíbrio entre as fases e menor corrente de circuito, salvo exceções.  Todas as instalações: os circuitos terminais devem ser diferenciados por suas finalidades: 1. Iluminação: os circuitos iluminação devem ser independentes dos circuitos de tomadas e limitados em potencia para que a sua corrente total não ultrapasse 10 A, sendo aceitável uma tolerância, em caso de necessidade, devido à provável não simultaneidade de operação. Limite de potência por fase em circuito de iluminação.

Tensão (V)

Potência Máxima (VA)

127

1270 (aceitável até 1500)

220

2200(aceitável até 2500)

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TUG: os circuitos de tomadas devem ser independentes dos circuitos de iluminação e limitados em potência para que a sua corrente total não ultrapasse 16 A, sendo aceitável uma tolerância, em caso de necessidade, devido à provável não simultaneidade de operação. Limite de potência por fase em circuitos de TUG. Tensão (V)

Potência máxima (VA)

127

2100 (aceitável até 2300)

220

3500 (aceitável até 4000)

2. TUE: o ponto de tomada de uso específico (TUE) usado para alimentar um equipamento fixo ou estacionário com corrente nominal superior a 10 A deve constituir um circuito independente.  Imunidade à interferência eletro magnética: os circuitos de TUGs de quarto, sala, corredor, garagem, hall não devem ser comuns aos circuitos de cozinha, banheiro, e lavanderia para evitar interferências eletromagnéticas de equipamentos a motores (liquidificador, micro-ondas, hidromassagem etc.) com equipamentos eletrônicos (televisão, DVD etc.). 3. Exceção à regra: em residências, admitem-se pontos de tomada e de iluminação constituindo um circuito comum, desde que as condições a seguir sejam atendidas simultaneamente:  Não inclua as tomadas de banheiro, cozinha, copa-cozinha, área de serviço, lavanderia e locais análogos.  A corrente de projeto (Ib) do circuito comum (iluminação e tomadas) não deve ser superior a 16 A.  Os pontos de iluminação, em sua tonalidade, não devem ser alimentados por um só circuito, se este for o circuito comum (iluminação e tomadas).  Os pontos de tomada, em sua tonalidade, já excluídos os citado na primeira condição, não devem ser alimentados por um só circuito, se este for o circuito comum (iluminação e tomadas). No entanto, o circuito comum de tomadas e pontos de iluminação deve ser evitado, pois ele dificultaria, por exemplo, a manutenção de uma tomada à noite, já que o desligamento do disjuntor torna tanto a tomada como o ponto de iluminação desativado.

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Exemplo: Circuitos

Potência (VA)

Tensão (V)

Ib (A)

Iluminação

360

127

2,8

TUG - SL

400

127

3,1

TUG – CZ

1800

127

14,1

TUG - B

1200

127

9,4

TUE – CZ

1500

127

11,8

TUE - B

4400

220

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Exercícios 1) De acordo com a planta utilizada nos exercícios anteriores, faça a tabela dos circuitos terminais. Circuitos

Potência (VA)

Tensão (V)

Ib (A)

Quadro de distribuição

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Local que concentra os diversos dispositivos de proteção ( DTM – disjuntor termomagnético, DR – dispositivo diferencial-residencial e DPS – dispositivo de proteção contra surtos ) e faz a divisão da instalação em circuitos terminais. 1. Quantidade de quadros A quantidade de quadros de distribuição de uma instalação dependente basicamente da flexibilidade e da versatilidade desejadas pelo projetista/cliente, quantidade de centros de carga da instalação, segurança da instalação e viabilidade econômica. Em geral, as residências ou estabelecimentos comerciais térreos possuem um único quadro de distribuição, enquanto as edificações com mais de um pavimento possuem um quadro em cada andar. A localização do quadro de distribuição deve ser orientada pelos seguintes critérios:  Localidade de fácil acesso e com identificação externa legível e não facilmente removível;  Proximidade geométrica das cargas as quais atende;  Localidade segura, não sujeita a choques mecânicos e acesso de terceiros;  Jamais em localidades que costumam ficar fechadas à chave, como quartos, banheiros etc;  Jamais em paredes que dificultem a colocação de armários, estantes, mesas e outros móveis, ou nas quais o quadro possa ser encoberto por eles.

Balanceamento das fases da instalação O balanceamento das fases que saem do QM para alimentar o QD deve considerar as suas duas demandas máximas, e não as potências instaladas, pois ele servirá também para dimensionar os condutores do circuito alimentador.

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Dispositivo de proteção A NBR 5410 estabelece diversas prescrições, recomendações e critérios sobre os dispositivos de proteção em instalações elétricas residenciais e prediais e sobre as condições de instalação do desses dispositivos para garantir a segurança de pessoas, animais domésticos e bens contra os perigos resultantes de defeitos e má utilização do equipamento e de suas próprias instalações. 1. Segundo NBR5410, o disjuntor deve assegurar as seguintes funções:      

Proteção contra sobrecarga Proteção contra curto circuito Comando funcional Seccionamento Proteção contra contatos indiretos Proteção contra quedas e faltas de tensão

Há dois tipos de proteção a ser analisadas: 1. Proteção contra sobre corrente  A sobrecorrente é aquela que atinge um valor superior ao da corrente nominal do circuito e pode ser originada por: Sobrecarga: quando a corrente nominal é superior à corrente de projeto do circuito. Curto-circuito: corrente extremamente elevada devido ao contato ou arco acidental entre partes do circuito com potenciais diferentes entre partes energizadas do circuito com a terra devido à falha ou rompimento da isolação entre as fases distintas. 2. Proteção contra choque elétrico e incêndio Para a proteção contra choque elétrico e incêndio, a NBR 5410 recomenda a utilização de dispositivos diferenciais-residuais (DR). Disjuntor termomagnético O disjuntor termomagnético é o dispositivo mais utilizado em instalações elétricas residenciais e comerciais devido ao fato de que a ocorrência de correntes de sobrecarga ou curto-circuitos, mas permite seu religamento tão longo o problema seja solucionado, sem a necessidade de substituição do dispositivo de proteção. Funcionamento O disjuntor termomagnético possui dois dispositivos internos que atuam no elemento de interrupção do circuito: relé térmico e relé magnético.

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 Relé térmico: é formado por um bimetal cujos materiais possuem coeficientes de dilatação diferentes, normalmente latão ou aço, de modo que o seu aquecimento por uma corrente de sobrecarga provoque uma deformação suficiente para fazer atuar o elemento de interrupção do circuito. Disjuntor O relé térmico atua quando houver corrente de sobrecarga. Quando maior a intensidade da corrente, mais rapidamente o bimetal deforma, acionando o elemento de interrupção do circuito O relé magnético atua apenas em caso de corrente de curto-circuito, agindo bem mais rapidamente que o relé térmico, por segurança. Comercialmente, há disjuntores cujos relés térmicos e magnético permitem o ajuste da corrente de atuação e outros que possuem uma bobina de mínima, que atua quando há uma falta de tensão em uma das fases. Há ainda, disjuntores que disparam mesmo quando a alavanca de acionamento manual encontra-se travada na posição LIGA. Esse travamento é comum em disjuntores que ficam em caixas de distribuição que possuem outros dispositivos de manobra. Curva Tempo X Corrente Os disjuntores termomagnéticos possuem características distintas de atuação quando submetidos à corrente de sobrecarga e de curto-circuito. É denominada curva tempo x corrente do disjuntor e expressa os diferentes comportamentos do disjuntor em relação à corrente do condutor a ser protegido. O eixo vertical fornece o tempo de ação do disjuntor em função do valor da corrente do circuito, que toma como referência a corrente nominal In do disjuntor, como se vê no eixo horizontal. A região T da curva corresponde à faixa de atuação do relé térmico (bimetal). Quando a corrente no circuito é menor que a corrente nominal, o disjuntor nunca atua. Acima da corrente nominal, a relação tempo x corrente é inversa, ou seja, quanto maior a corrente, menor é o tempo de atuação. Se a corrente do circuito for, por exemplo, duas vezes a corrente nominal (2.In), o disjuntor ira disparar em 20 s por ação apenas do relé térmico. É o que ocorreria com um disjuntor de corrente nominal In= 16 A se a corrente do circuito atingisse 32 A. A região M da curva corresponde à faixa de atuação do relé magnético (bobina) que atua apenas quando a corrente do circuito atinge um valor bem superior ao da corrente nominal, como no caso de curto-circuito. Nessa região, a atuação é quase instantânea. Por exemplo, se a corrente de curto-circuito que atravessa o disjuntor for 10.In, isto é, se para o disjuntor com corrente nominal In= 16 A, o disjuntor irá atuar em 0,02 s por ação do relé magnético.

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Classificação dos disjuntores referente às aplicações recomendadas para ele: Curva B O disparo instantâneo provocado pelo relé magnético ocorre para correntes de circuito entre 3 e 5 vezes a corrente nominal In. Esse tipo de disjuntor é usado principalmente na proteção de circuitos com cargas resistivas (lâmpadas incandescentes, chuveiros, aquecedores elétricos etc.) ou de circuitos que ficam muito distantes do quadro de distribuição onde se encontra o disjuntor. Curva C O disparo instantâneo ocorre para correntes de circuito entre 5 e 10 vezes a corrente nominal In. Esse tipo de disjuntor é usado principalmente na proteção de circuitos com cargas levemente indutivas (lâmpadas fluorescentes, máquinas de lavar roupas, geladeiras etc.). Curva D O disparo instantâneo ocorre para correntes de circuito entre 10 e 20 vezes a corrente nominal In. Esse tipo de disjuntor é usado principalmente na proteção de circuitos sujeitos freqüentemente a picos elevados de corrente de curta duração ou em circuitos de alimentação de motores de potência com corrente de partida elevada. Especificação do disjuntor termomagnético Número de polos - In: quanto ao número de polos, os disjuntores podem ser monopolar, bipolar, tripolar e tetrapolar. Corrente nominal: a corrente nominal In dos disjuntores é o valor eficaz da corrente em regime contínuo que ele é capaz de conduzir indefinidamente sem que a elevação da temperatura provoque o seu disparo. Tensão de operação: quanto a tensão de operação, os disjuntores podem ser de baia tensão (até 1000 V) e média e alta tensão (acima de 1000 V). Os disjuntores de baixa tensão, que são usados em instalações elétricas residenciais, prediais e comerciais, são os de caixa moldada, podendo ser fabricados em poliéster, poliamida e etc. Capacidade de interrupção – Ics: a capacidade de interrupção, em kA, corresponde ao valor da corrente de curto-circuito que o disjuntor tem condição de interromper sem se danificar, seja por solda dos contatos, seja por explosão. Corrente nominal em função da temperatura ambiente: a corrente nominal de um disjuntor decresce com o aumento da temperatura por causa do bimetal.

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Dimensionamento de dispositivo de proteção A atuação dos dispositivos de proteção dos condutores vivos de um circuito contra correntes de sobrecarga e de curto-circuito deve estar de acordo com o que estabelece a NBR 5410. Proteção contra corrente de sobrecarga Os dispositivos de proteção têm de atuar de forma eficiente na interrupção do circuito quando ocorre corrente de sobrecarga para evitar que o aquecimento dos condutores vivos danifique a sua isolação ou cause problemas a circuitos integrados. Portanto, o dispositivo de proteção, seja um disjuntor, seja um fusível, deve assegurar o funcionamento do circuito em condições normais de operação, mas interrompê-lo em condições adversas. Coordenação entre condutor e dispositivo de proteção É necessário que haja uma perfeita coordenação entre os condutores e os dispositivos de proteção, ou seja, as Duas condições seguintes devem ser satisfeitas: I) Ib