Manual Projeto Instalações Elétricas - Projetta

PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil

Manual de Instalações Elétricas Segundo decisão do CONFEA (Conselho Federal de Engenhara e Agronomia, PL-1884/2008b tópico 4.2). Os profissionais das áreas de Engenharia Civil e Arquitetura teriam atribuições para projeto, execução e correlatos, em projetos elétricos de Baixa Tensão, limitados às exigências das concessionárias públicas e da ANEEL em razão da potência instalada, limitada a no máximo 75 kVA, além de outras limitações impostas por questões técnicas específicas. No entanto, o CREA (Conselho Regional de Engenharia e Agronomia) estabelece a restrição de 50 kVA de carga total instalada. Tomando posse dessas atribuições, o presente documento, refere-se aos métodos utilizados pela PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil, para a elaboração de projetos elétricos. As normas cobrem diversos tipos de instalações de baixa tensão, como: ●Edificações residenciais e comerciais em geral ●Estabelecimentos institucionais e de uso público ●Estabelecimentos industriais ●Estabelecimentos agropecuários e hortigranjeiros ●Edificações pré-fabricadas ●Reboques de acampamentos (trailers), locais de acampamentos (campings), marinas e instalações análogas ●Canteiros de obras, feiras, exposições e outras instalações temporárias

SIMBOLOGIA

PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil Os símbolos gráficos utilizados nos projetos de instalações elétricas são padronizados pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). ● NBR-5444/89: símbolos gráficos para instalações elétricas prediais.

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PROJETO Um projeto de instalações elétricas visa atender a duas situações bem distintas: maneira de fornecer energia elétrica da rede de distribuição até os pontos de utilização. Para tanto foi seguida a NBR 5410. Definições: ● Carga potência instalada: É a soma de todas as potências nominais de todos os aparelhos elétricos pertencentes a uma instalação ou sistema. ● Demanda: É a potência elétrica realmente absorvida de um determinado instante por aparelho ou sistema. ● Demanda Média de um consumidor ou sistema: É a potência elétrica média absorvida durante um intervalo de tempo determinado (15min,30min).

PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil ● Demanda Máxima de um consumidor ou sistema: É a maior de todas as demandas ocorridas em um período de tempo determinado; representa a maior média de todas as demandas verificadas em um dado período (1dia,1semana,1mês,1ano). ● Potência de alimentação de um consumidor ou sistema: É a demanda máxima da instalação. Este é o valor que será utilizado para o dimensionamento dos condutores alimentadores e dos respectivos dispositivos de proteção. ● Fator de demanda: É a razão entre a demanda máxima e a potência instalada. FD =

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Ramal de Entrada - Elementos essenciais de entrada de acordo com a NT 01 da Coelce: (1) Ponto de ligação: ponto da rede Coelce: é o ponto da rede da Coelce do qual deriva o ramal de ligação; (2) Ramal de ligação: conjunto de condutores e acessórios instalados entre o ponto de ligação da rede da Coelce e o ponto de entrega. Maiores especificações na norma NT001 da Coelce; (3) Ponto de entrega: é a conexão do sistema elétrico da Coelce com a unidade consumidora e situa-se no limite da via pública com a propriedade onde esteja localizada a unidade consumidora; (4) Ramal de entrada: é o conjunto de condutores e acessórios instalados pelo consumidor, entre o ponto de entrega e a medição ou a proteção de suas instalações.

Levantamento de Cargas: Quantificação Nos projetos elétricos residenciais, desejando-se saber o quanto da potência aparente foi transformada em potência ativa, aplica-se os seguintes valores de fator de potência:

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A previsão de carga deve obedecer as prescrições da NBR5410, item 9.5.2.1

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Para as tomadas de uso específico deve ser atribuída uma potência igual à potência nominal do equipamento a ser alimentado.

Potência Total Instalada (kW)

PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil Após ter a potência de iluminação e de tomadas (tanto TUG quanto TUE) é preciso calcular a potência total instalada que é feita usando os fatores de potência citados acima no texto (1 para iluminação e TUE; 0,8 para TUG). Com isso a potência total instalada é igual ao somatório do produto do fator de potência pela potência de iluminação, TUG e TUE. Abaixo temos um exemplo ilustrativo com valores aleatórios desse processo.

Alimentação

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PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil Divisão da Instalação em Circuitos

● Prever circuito de iluminação separados dos circuitos de TUG’s e TUE’s. ● Prever circuitos independentes, exclusivos para cada equipamento com corrente nominal superior a 10 A. ● No mínimo dois circuitos de iluminação Separação do circuito de iluminação em dois: social e serviço. ● Pontos de tomadas de cozinha,copas,copas-cozinha, áreas d eserviço, lavanderias e locais semelhantes alimentados por circuitos destinados unicamente a estes locais; ● Procurar limitar os circuitos de iluminação e TUG’s a 10A, ou seja, 1270 VA em 127V e 2200VA em 220V de modo a evitar a utilização de fios condutores de grande bitola nos circuitos terminais dificultando a instalação dos condutores no eletroduto e nas ligações com tomadas e interruptores; ● Dividir os circuitos nas fases o mais uniforme possível (sabendo que o número de fases pode variar de acordo com o projeto, segundo as especificações da COELCE citadas acima).

Cálculo da Corrente por Circuito Terminal Deve-se analisar qual a diferença de potencial do local do projeto, na maioria das vezes será usado 220V, pois é a DDP mais utilizada em cidades de interior. Com isso podemos calcular as correntes dos circuitos tomando por base uma simples divisão onde o dividendo é a potência do circuito e o divisor é a DDP (geralmente, 220 V). Com esse resultado montamos a tabela de circuito por corrente.

Potência Total Demandada Para calcular essa potência usamos duas tabelas como auxiliares, a primeira é o fator de demanda para circuitos de iluminação e TUG’s e a segunda para circuitos de TUE’s. No lado esquerdo da primeira tabela tem a potência total dos circuitos de iluminação e TUG’s, portanto, com esse valor podemos achar o primeiro fator de demanda. Para sabermos o fator de demanda da segunda tabela é só contar o número de circuitos de TUE’s e temos o segundo fator de demanda. Abaixo temos as tabelas, e circulado temos um exemplo, como se o somatório do primeiro caso tivesse uma potência entre 9 e 10 kW e na segunda tabela teríamos 10 circuitos de TUE’s.

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Potência Total Aparente Segundo o decreto nº 479 de 20 de março de 1992 o fator de potência deve ser mantido sempre o mais próximo de um (1,00). Geralmente se usa valores entre 0,92 e 1,00. Para residências usa-se, comumente, 0,95 como fator de potência. Com esse fator pode-se calcular a potência total aparente que é igual a potência total demandada dividida pelo fator de potência em questão. S = P/FP Após essa etapa calcula-se a corrente do circuito de distribuição. Para isso é preciso saber qual a classificação do projeto de acordo com a potência (monofásico,

PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil bifásico ou trifásico) e seguindo os dados da COELCE. Com esse dado e com a potência total aparente, basta dividir esta potência pela DDP do projeto ( se for monofásica é 110, bifásica 220 e trifásica 380) e temos a corrente do circuito de distribuição.

Desenho no CAD

Para o procedimento do desenho da instalação elétrica pode-se seguir os seguintes passos: • Marcar na planta os quadros de distribuição e medição, pontos de luz, tugs, eletrodutos, etc, utilizando a simbologia atual da ABNT; • Posicionar o quadro de distribuição o mais próximo possível do medidor (para economia dos cabos do circuito de distribuição), ou no centro das cargas (minimiza a distância entre o quadro de distribuição e as tomadas e pontos de luz, reduzindo os custos). Para cada situação deve-se ver o que compensa mais; • Considerar um distribuição uniforme das tugs e iluminação; • Desenhar os eletrodutos; • Evitar mais de 10 condutores num mesmo eletroduto, pode-se utilizar mais eletrodutos para passar os circuitos em excesso, se necessário. Isso facilitará a instalação no momento de puxar os cabos; • Escolher os melhores percursos para os circuitos; • Evitar embutir eletrodutos ou outros em colunas ou vigas, ou parte da planta com função de apoio, isso pode fragilizar a estrutura. Nessa etapa deve-se fazer a distribuição dos eletrodutos no desenho do CAD e focar sempre na melhor maneira possível de fazê-la, então, para isso, deve-se distribuir no desenho os pontos de luz e de tomadas. Evitar passar eletrodutos por portas e janelas;

é importante também saber que muitas vezes os eletrodutos devem passar pelas paredes e que eles devem ser desenhados em formas de arco (quando não estão na parede) para que ao imprimir não sejam confundidos com linhas do desenho arquitetônico. É importante saber que os eletrodutos não podem fazer um caminhos fechados (exemplo: fazer um caminho circular). Nessa etapa além da distribuição dos eletrodutos deve-se distribuir os circuitos nesses eletrodutos, seguindo as representações listadas no começo do manual. É importante focar a atenção nessa etapa para que se distribua os circuitos da melhor maneira possível evitando muitos circuitos juntos em um mesmo eletroduto porque isso levará à um aumento na bitola deste e, consequentemente, aumentará o custo da obra.

PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil Posterior ao desenho, deve-se encontrar, para cada circuito, o agrupamento máximo que cada um possui. Por exemplo, o circuito um está presente em vários eletrodutos, no entanto, existe um eletroduto específico que o circuito um está agrupado com mais quatro outros circuitos e dentre os outros eletrodutos este é o que apresenta maior agrupamento para o circuito um, portanto o número de circuitos agrupados do circuito um é cinco. Deve-se fazer isso com todos os circuitos do projeto. Após isso iniciaremos a parte de dimensionamento.

Dimensionamento dos condutores

Inicialmente, deve-se analisar a área mínima para as seções dos condutores. A tabela abaixo mostra isso e destaca as seções mais usadas para iluminação e para tomadas.

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Agora é um momento em que se deve levar em consideração a temperatura do ambiente para prosseguir nos dimensionamentos. Para calcular a seção nominal dos condutores de cada circuito é preciso primeiro ter noção da corrente de projeto que passa em cada circuito e para calculá-la precisa ter um fator de correção de temperatura que será tabelado na figura abaixo, e além dele necessitamos da corrente do circuito calculada na etapa Cálculo da Corrente por Circuito Terminal e por último, do fator de correção do número de agrupamento que será explanado posteriormente. Para achar o fator de correção da temperatura é preciso saber qual o material usado como isolante (PVC ou EPR) e também a temperatura média do local do projeto. Sabendo isso podemos achar o fator apenas olhando a tabela 40 da NBR 5410/2004.

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Para finalizar os cálculos para dimensionamento de condutores é preciso achar o fator de correção de número de agrupamentos. No final da etapa Desenho no CAD foi achado o agrupamento máximo para cada circuito, isso foi importante porque será ele que usaremos para achar este último fator de correção. A partir da tabela 42 da NBR 5410/2004 podemos achar esse fator para cada circuito apenas por saber o número de circuitos presente no seu agrupamento máximo e a forma de agrupamento dos condutores (se é em feixe, camada única sobre parede, entre outros), geralmente usa a segunda forma de agrupamento (camada única sobre parede, piso, ou em bandeja não perfurada). Abaixo temos a tabela.

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Com esses dois fatores podemos calcular a corrente de projeto:

Sendo: FCT - Fator de correção de temperatura FCNC - fator de correção de número de agrupamento

Após esse passo devemos calcular a seção nominal dos condutores dos circuitos. Primeiro analisaremos qual é o tipo de condutor presente nos circuitos (A1, A2, B1 ou B2), sabendo que na maioria das vezes eles são do tipo B1. Abaixo temos os tipos de condutores e suas características:

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Sabendo o tipo de condutor, o número de condutores em cada circuito (geralmente dois condutores para circuitos de iluminação e três para circuitos de força) e sabendo a corrente de projeto de cada circuito podemos descobrir a seção nominal dos fios usando uma tabela, mas é importante ter em mente que a seção mínima para circuitos de força é 2,5mm e para circuitos de iluminação é 1,5mm.

PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil Tomando um exemplo um circuito do tipo B1, com três condutores e corrente de projeto de 25A, temos que os fios desse circuito têm 4mm, poiso de 2,5mm com essas mesmas carcterísticas aguenta até no máximo uma corrente de 21A. Abaixo está uma parte dessa tabela mais detalhada, pois a maioria das bitolas de fios usadas em projetos elétricos feitos por engenheiros são menores, então a figura abaixo mostra em maior detalhe as primeiras seções nominais da tabela acima.

Dimensionamento dos eletrodutos Agora seguiremos para o dimensionamento dos eletrodutos, para isso precisamos do quantidade total de condutores que passam nesse eletroduto e da seção nominal do maior desses condutores, com esses dados podemos jogar na tabela abaixo e achar o tamanho nominal do eletroduto. Tendo uma ressalva para esse método: ele só pode ser usado se o número máximo de condutores passando nesse circuito seja de 10 fios. Abaixo temos a tabela em questão:

Se ocorrer de no eletroduto passar mais de 10 condutores podemos usar outro método que consiste em analisar todos os eletrodutos que saiam do quadro de

PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil distribuição, em cada trecho que sai do quadro analisaremos quantos e quais circuitos passam por ele, quantos condutores tem em cada circuito e qual a seção nominal desses condutores. Acharemos a área ocupada no eletroduto por cada condutor por meio de uma simples multiplicação: o número de condutores vezes a área destes para cada circuito presente nesse eletroduto. Com essas áreas acharemos a área total ocupada por todos os condutores que passam por esse eletroduto. Em seguida, teremos outra tabela em que compararemos a área total achada com a área útil dos eletrodutos (a área total achada pelas multiplicações acima tem que ser menor do que a área útil da tabela). Achando a área útil que é imediatamente maior do que a área total teremos o diâmetro externo nominal do eletroduto. Abaixo teremos a tabela de dimensionamento.

Abaixo temos um exemplo de um eletroduto que sai do quadro de distribuição e vai para um interruptor f. Ele tem 17 condutores, portanto se encaixa no segundo método. A área total dele é 30 mm², portanto menor do que a área útil 80,4 mm² da tabela, então esse eletroduto terá o diâmetro externo nominal de 20 mm.

Circuito 2 Circuito 10 Circuito 9 Circuito 4 Circuito 3 Circuito 7

DIMENSIONAMENTO DOS ELETRODUTOS Trecho Quadro de distribuição - Interruptor f N° de Área do Circuito Condutores Área unitária do Condutor (mm²) (mm²) 2 1,5 3 3 2,5 7,5 3 2,5 7,5 3 2,5 7,5 3 2,5 7,5 3 2,5 7,5 Área total 30 Área útil (40% do eletroduto 20 mm) 80,4 Eletroduto de diâmetro externo nominal de 20 mm

Dimensionamento de Disjuntores Disjuntores são dispositivos eletromecânicos cuja função é proteger a instalação elétrica contra possíveis danos causados por curto-circuitos e/ou sobrecargas elétricas. Por esse motivo eles devem ser capaz de aguentar uma carga maior do que os circuitos. O cálculo destes é simples, basta analisar a corrente de projeto e escolher uma

PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil amperagem para o disjuntor daquele circuito que seja maior do que esta corrente, sempre lembrando que ele deve ter uma amperagem comercial. Algumas amperagens de disjuntores comercial são: 10, 16, 20, 25, 30, 32, 40, 50, 63, 70, 80, 90, 100, 125, entre outras. É recomendado que quando estiver fazendo algum projeto elétrico que se pesquise amperagens comerciais para disjuntores. Diagrama Unifilar O diagrama unifilar deve representar ramal de entrada, quadro de medição, quadro de distribuição e circuitos determinados. Abaixo temos um exemplo de tal.

Precisamos representar a concessionária que alimenta a instalação, temos também os condutores quem vem do ramal de entrada até o quadro de medição (exemplo: se bifásico teremos duas fases e um neutro), demonstrando as suas seções nominais que podem ser calculadas da forma ensinada na sessão Dimensionamento dos condutores. Na representação do quadro de medição deve mostrar a potência total da instalação em VA, representar o símbolo do medidor de energia que na figura abaixo é uma caixinha azul com kWh dentro, também temos o disjuntor para a corrente total do projeto e ainda no quadro de medição temos que representar o aterramento. Após o quadro de medição precisamos representar os condutores fase, neutro e de proteção que saem desse quadro e vão para o quadro de distribuição, mostrando, também, a bitola destes. Essa primeira parte está exemplificada na imagem abaixo.

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A potência total de instalação é indicada também no quadro de distribuição. Neste quadro representamos também os disjuntores dimensionados anteriormente para os circuitos, os condutores de cada circuito juntamente com suas bitolas, a potência total dos circuitos, a identificação dos circuitos e o aterramento no quadro de distribuição. Abaixo temos um exemplo.

Deve ser previsto nos quadros de distribuição uma capacidade de reserva para futuras ampliações da instalação elétrica compatível com a quantidade e tipo de circuitos efetivamente previstos no projeto atual. A NBR 5410/97 estabelece a relação de circuitos efetivamente disponíveis com a quantidade de circuitos reservas, já a NBR 5410/04, a mais recente atualização, não trata disto.

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Por último, o seu diagrama unifilar deve ter uma legenda representando os dijuntores, aterramento, o medidor de energia, e os tipos de condutores. Abaixo temos um exemplo de legenda de diagrama unifilar.

Para finalizar vale ressaltar que este diagrama é muito importante em projetos com mais de um pavimento pois a partir dele que se pode mostrar a conexão do quadro de distribuição de um pavimento com o outro, basta apenas conectar um diagrama com o outro e mostrar quais condutores que são transferidos e suas bitolas.

BIBLIOGRAFIA ● NR 10 - Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade;

PROJETTA Empresa Júnior de Engenharia Civil ● NR 6 – Equipamentos de Proteção Individual - EPI; ● NBR 14039 – Instalações Elétricas de Alta Tensão; ●NBR-5444/86: símbolos gráficos para instalações elétricas prediais ●NBR-5446/80: símbolos gráficos de relacionamento usados na confecção de esquemas ●NBR-5453/86: sinais e símbolos para eletricidade ●NBR-5410/04: instalações elétricas de baixa tensão ●NBR-5410/97: instalações elétricas de baixa tensão ●NBR-5419/93: proteção de estruturas contra descargas atmosféricas ●Normas das Concessionárias locais – COELCE e ANEEL ●Projeto telefônico: TELEBRÁS –NBR 224-315-01/02 tubulações telefônicas em edifícios ●http://suldistribuidora.com.br/2016/images/Catalogo-Geral-de-Disjuntores-.compressed.pdf Papel do Engenheiro Civil