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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS AULA 2 CONVERSA INICIAL Olá seja bemvindo a mais uma aula de instalações elétricas prediais Anteriormente aprendemos alguns conceitos básicos relacionados às instalações de baixa tensão mas o pontapé inicial para elaborar um projeto de instalações elétricas será dado agora Existem várias etapas introdutórias antes de pensarmos em qual será o condutor mais adequado ou qual disjuntor adotar para certa carga Entre esses procedimentos estudaremos os ambientes da edificação e mergulharemos de cabeça na principal norma de instalações de baixa tensão a NBR 5410 Vamos nos basear nos critérios da norma para estabelecer os circuitos de iluminação e tomadas fazer alguns cálculos e aprender a registrar essas etapas iniciais Está preparadoa Então vamos lá mãos à obra e bons estudos TEMA 1 PROJETO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS CÁLCULOS PRELIMINARES Um projeto de instalações elétricas prediais se inicia pelo estudo do ambiente Já vimos que para uma iluminação adequada é importante conhecer a cor do teto as paredes e os objetos no seu interior Mas se você parar para pensar vai perceber que a maioria dos projetos são solicitados ainda sem esses parâmetros definidos Muitas vezes o engenheiro recebe uma solicitação de projeto sem saber dos planos arquitetônicos ou decorativos para uma obra específica Idealmente é necessário conhecer o tipo de uso do cômodo assim como o mobiliário que será instalado a cor da pintura e até mesmo os objetos de decoração possíveis no local Mas por quê Imagine um dormitório totalmente vazio você como projetista irá definir o local de instalação das tomadas Como havia uma grande parede vazia dois dos pontos previstos para o cômodo ficaram ali definidos Apenas depois da instalação você é avisado de que o cliente decidiu colocar ali o guardaroupas do casal closet e será necessário realocar os pontos de tomada E aí como fazer Por isso é importante conhecer todos os detalhes antes de iniciar uma obra Obras com um projeto luminotécnico que conheça todas as necessidades para tomadas são vantajosas no início de um projeto elétrico Mas como já falamos nem sempre temos essas informações detalhadas com antecedência Assim quem nos dá base e referências para elaborar um projeto que atenda aos critérios mínimos de utilização é a NBR 5410 Instalações elétricas de baixa tensão Uma das primeiras etapas que surgem ao iniciar um projeto é o que chamamos de previsão de cargas Num projeto residencial as cargas são basicamente tomadas iluminação e algumas cargas de maior consumo como chuveiros e fornos Já no caso de instalações industriais devemos considerar motores e outros equipamentos específicos Essa previsão consiste em estimar as cargas que se destinarão aos ambientes como a potência do sistema de iluminação o número de tomadas e a potência atribuída a elas Assim é possível estabelecer os condutores e a proteção necessária de cada circuito Alguns critérios apresentados na NBR 5410 dependem da área ou do perímetro do ambiente Isso se deve a uma análise de estimativa para propor tanto para as tomadas quanto para a iluminação os valores mínimos necessários para que uma instalação não fique subdimensionada ao usuário Vale ressaltar que o projetista tem total liberdade para utilizar mais do que os valores mínimos estipulados pela norma 11 GENERALIDADES As cargas são definidas pela potência prevista de um determinado equipamento ou sistema de iluminação Devemos sempre nos basear nos valores fornecidos pelos fabricantes e no caso da potência o valor válido é o da potência nominal absorvida em voltamperes VA Se o fabricante fornece o valor da potência do equipamento em watt W é necessário considerar o desempenho e o fator de potência A Figura 1 Placa de identificação de um motor elétrico 12 ÁREAS E PERÍMETROS 121 AMBIENTE RETANGULAR A B b h 2 A π r² O perímetro da parte circular assim como a área será a metade de uma circunferência completa e será somado às dimensões do retângulo Assim temos p 2π 26 2 14 30 80 30 14 2497 m Fonte Eduardo da Silva Pelos valores indicados na planta podemos ver que a área do banheiro da área de serviços e da varanda é menor que 6 m² por isso a potência atribuída é de 100 VA Já a área do dormitório 2 e da cozinha é superior a 6 m² mas de acordo com o item b dos critérios citados para acrescentar 60 VA é necessário que a área adicional contenha 4 m² inteiros Sendo assim a potência atribuída a esses cômodos ainda é de 100 VA cada No dormitório 1 e na sala temos exemplos de aumento na potência atribuída em função da área No caso da sala foram adicionados dois pontos por isso o ambiente foi dividido em duas partes iguais utilizando uma linha imaginária Sendo assim a potência total atribuída para a sala é de 280 VA e o cálculo foi feito partindo a área do ambiente em uma parte com os primeiros 6 m² e as demais partes com 4 m² inteiros Assim temos Área 6 4 4 4 18 m² Potência 100 60 60 60 280 VA Para o dormitório 1 temos Área 6 4 089 1089 m² Potência 100 60 160 VA Note que no dormitório 1 apesar da potência ter aumentado pelo critério da área não foi necessário adicionar um ponto de luz A norma não determina que sejam divididos em mais de um ponto essa escolha fica a cargo do projetista TEMA 3 PONTOS DE TOMADAS Como na iluminação as tomadas para uma instalação elétrica devem respeitar um número mínimo de pontos de modo que adaptações para atender às necessidades do usuário não sejam necessárias Conforme falamos no tema anterior a NBR 5410 teve sua última revisão publicada em 2004 com uma correção feita em 2008 Antes disso a versão válida era de 1997 que separava as tomadas em dois tipos tomada de uso geral TUG e tomada de uso específico TUE Esses termos não se encontram mais na versão atual da norma que agora no item 345 define todas as conexões de um equipamento com uma linha elétrica como ponto de utilização Conforme o item 95212 da NBR 5410 na falta de um projeto luminotécnico o valor da potência atribuída para iluminar um cômodo deve ser definido sob dois critérios 1 Para cômodos ou dependências com área de até 6 m² deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA 2 Para cômodos com área superior a 6 m² deve ser prevista uma carga de 100 VA para os primeiros 6 m² e se acrescentar 60 VA para cada 4 m² inteiros adicionais Vale ressaltar que os valores previstos para as cargas de iluminação apenas servirão para efeito de dimensionamento dos circuitos e não necessariamente correspondem à potência dos equipamentos de iluminação que serão instalados A última atualização da NBR 5410 foi em 2004 e por essa razão alguns dos parâmetros usados como base foram atualizados Um exemplo disso é o valor mínimo de 100 VA para um ponto de luz Esse valor se baseia no uso de lâmpadas incandescentes mas como sabemos desde 2016 sua venda foi proibida Atualmente uma lâmpada de LED ou fluorescente compacta consomem muito menos energia para produzir um fluxo luminoso semelhante mas como ainda não há uma versão da norma que as aborde devemos manter os valores indicados Outra observação importante é a omissão da norma com relação à instalação de pontos de luz para ambientes descobertos assim como jardins sacadas garagens e corredores externos Nesses casos o projetista irá definir os pontos conforme julgar necessário Para exemplificar o procedimento de previsão de cargas de iluminação vamos adotar a planta da Figura 5 Figura 5 Planta residencial apenas com a alocação dos pontos de luz e interruptores de comando Fonte Silva 2020 com base em DavoodaShutterstock Segundo o item 346 da NBR 5410 um ponto de tomada é apenas um ponto de utilização e a conexão de um ou mais equipamentos é feita pela tomada de corrente Vale lembrar que um ponto de tomada pode conter uma ou mais tomadas de corrente podendo ser classificado em função Da tensão do circuito que o alimenta Do número de tomadas de corrente nele previsto Do tipo de equipamento a ser alimentado se este usar exclusivamente o ponto chuveiro arcondicionado etc Da corrente nominal das tomadas de corrente nele utilizadas 31 NÚMERO DE PONTOS Agora que sabemos distinguir os tipos de conexão com uma linha elétrica podemos tratar da quantidade de pontos de tomada indicados como valores mínimos pela norma para cada tipo de ambiente e sua utilização O item 42123 da NBR 5410 determina que em halls sótãos salas de manutenção e salas de equipamentos como casas de máquinas salas de bombas bariletas e locais análogos deve haver no mínimo um ponto de tomada Além desses locais os demais pontos de tomada devem ser determinados e dimensionados de acordo com o item 95221 que apresenta os seguintes critérios Em banheiros deve haver ao menos um ponto de tomada instalado junto ao lavatório desde que atendidas as restrições relacionadas às instalações em locais com banheira ou chuveiro descritas no item 91 da norma Em cozinhas copas copascozinhas áreas de serviço cozinhaárea de serviço lavanderias e locais análogos devido à alta demanda de equipamentos deve haver no mínimo um ponto de tomada para cada 35 m ou fração de perímetro Também devem ser previstas ao menos duas tomadas de corrente no mesmo ponto ou em pontos distintos para instalação acima da bancada da pia Em varandas deve haver ao menos um ponto de tomada Se por razões construtivas não for possível instalálo no próprio local admitese sua instalação em local próximo a seu acesso Salas e dormitórios devem ter ao menos um ponto de tomada para cada 5 m ou fração do perímetro do cômodo devendo ser espaçadas do modo mais uniforme possível Especialmente em salas de estar devido ao uso de muitos equipamentos recomendase a quantidade necessária de tomadas de corrente Para os demais cômodos devese prever Um ponto caso a área do cômodo seja inferior a 6 m² mas se a área do ambiente for inferior a 225 m² e não for possível instalálo no local pode ser instalado externamente até no máximo 08 m da sua porta de acesso Um ponto a cada 5 m ou fração do perímetro do cômodo devendo ser espaçado do modo mais uniforme possível 32 POTÊNCIAS ATRIBUÍVEIS AOS PONTOS DE TOMADA Como na maioria das vezes não conhecemos todos os equipamentos que serão ligados na instalação a NBR 5410 prevê valores de potências para o dimensionamento mínimo dos circuitos Cada ambiente tem sua característica de uso e o projetista tem a liberdade de propor maiores valores de potência para as tomadas ou ainda mais pontos de tomada No item 95222 a norma sugere os seguintes valores como mínimos Primeiramente devese somar as quantidades de pontos previstos para banheiros cozinhas copas copascozinhas áreas de serviço lavanderias e locais análogos Se o número total desses ambientes for de até 6 pontos devese prever para cada um a potência de no mínimo 600 VA para os primeiros três pontos e mais 100 VA por ponto excedente Caso o número total de pontos seja maior que 6 então devese prever a potência de no mínimo 600 VA para os primeiros dois pontos e mais 100 VA por ponto excedente isso para cada ambiente separadamente Para os demais cômodos devese prever no mínimo 100 VA por ponto de tomada Além desses o item 42123 da norma ainda prevê um ponto de tomada com potência de no mínimo 1000 VA para halls de serviço salas de manutenção e salas de equipamentos como casas de máquinas salas de bombas bariletas e locais análogos Para usar alguns desses critérios como exemplo vamos analisar a planta da Figura 7 que já tem os pontos de tomada alocados e os valores do perímetro de cada ambiente Figura 7 Planta residencial apenas com a alocação dos pontos de tomada de 5 m como exigência para aumentar um ponto Observe também que o projetista além de prever os três pontos exigidos como mínimo ainda determinou que um deles terá duas tomadas de corrente Essa liberdade de escolha é totalmente possível desde que respeite os limites mínimos É possível observar a mesma atitude nos pontos da cozinha por exemplo Pelos critérios da norma o número de pontos de tomada na cozinha deve ser N de pontos 102 35 291 arredp cima 3 pontos Porém no projeto há quatro pontos Quanto às potências atribuídas podemos ver que a cozinha o banheiro e a área de serviço somam um total de 9 pontos Portanto o mínimo previsto deve ser 600 VA para os dois primeiros pontos e mais 100 VA para cada ponto adicional sendo assim 1900 VA no total A norma foi atendida mas devemos nos atentar aos pontos destinados a equipamentos já especificados ou seja aquele ponto será de uso exclusivo dessa carga Nesse caso é fundamental que o ponto receba a indicação do tipo da carga e sua potência nominal para o devido dimensionamento dos circuitos TEMA 4 DIVISÃO DAS INSTALAÇÕES Uma instalação pode ser separada em partes sendo algumas delas de responsabilidade da concessionária de energia e outras do consumidor A rede de média e baixa tensão tem uma normativa própria e só pode ser manipulada por funcionários ou prestadores de serviço da concessionária 41 CIRCUITOS Apesar de seguir as normas do fornecedor de energia o padrão de entrada é por conta do consumidor assim como o restante das instalações Dessa forma os circuitos internos da unidade consumidora se dividem em circuitos de distribuição e circuitos terminais conforme a Figura 8 Fonte Eduardo da Silva Como é necessário conhecer todo o conjunto de cargas para dimensionar os condutores e dispositivos de proteção da entrada devemos iniciar a análise de trás para frente Desse modo após os cálculos iniciais de área e perímetro dos ambientes da edificação e depois de definir o número de pontos e potências das tomadas e iluminação cabe ao projetista separar os circuitos elétricos O item 425 da NBR 5410 descreve os critérios gerais para fazer a melhor distribuição das cargas em circuitos terminais Podemos definir um circuito terminal como a linha elétrica que alimenta diretamente uma ou um grupo de cargas e este deve permitir o seccionamento e impossibilitar a alimentação por meio de outro circuito Uma instalação pode ser dividida em quantos circuitos forem necessários e a cada circuito deverá se associar um dispositivo de seccionamento geralmente um disjuntor Figura 9 Exemplo de diagrama unifilar de uma instalação com cinco circuitos terminais Fonte Eduardo da Silva A divisão dos circuitos segue algumas recomendações da NBR 5410 cujo item 4255 diz que os circuitos terminais devem ser individualizados de acordo com a função da carga Isso significa que para a carga específica deve haver um circuito individual assim como devem ser separados os circuitos de tomadas e de iluminação A exceção a essa regra é descrita no item 9533 que permite o uso de um circuito comum para pontos de tomada e de iluminação desde que a corrente total das cargas desse circuito não seja maior que 16 A e também que esse circuito não contenha todos os pontos de iluminação ou de tomada da instalação As particularidades devem sempre ser analisadas caso a caso mas genericamente seguimos duas regras básicas descritas no item 953 Vamos vêlas a seguir 411 LIMITE DE CORRENTE DO CIRCUITO Devese adotar um circuito individual para um ponto de utilização que tenha corrente nominal superior a 10 A Ou seja para o ponto de alimentação de uma carga cuja corrente ultrapasse esse limite devese prever um circuito exclusivo com seu respectivo dispositivo de seccionamento e proteção além da devida identificação no quadro de distribuição 412 LOCAL DA INSTALAÇÃO Também devem ser previstos circuitos individuais para ambientes como cozinha área de serviço lavanderias e locais análogos Além disso é fundamental que as cargas sejam sempre bem distribuídas entre os circuitos procurando o máximo de equilíbrio entre fases Para exemplificar a divisão dos circuitos assim como sua representação em projetos usaremos uma fusão da Figura 5 com a Figura 7 unindo os pontos de iluminação e tomadas dessa instalação Para que a figura não tenha muita informação retiramos as cotas das dimensões dos ambientes porém continuam as mesmas Utilizando os critérios apresentados os circuitos da Figura 10 serão divididos assim Tabela 1 Divisão dos circuitos para a Figura 10 Circuito 1 Iluminação do dormitório 1 banheiro área de serviço e cozinha Circuito 2 Iluminação do dormitório 2 sala e varanda Circuito 3 Pontos de tomada de uso geral dos dormitórios 1 e 2 e banheiro Circuito 4 Pontos de tomada de uso geral da sala e varanda Circuito 5 Pontos de tomada de uso geral da cozinha Circuito 6 Pontos de tomada de uso geral da área de serviço Circuito 7 Ponto de conexão direta do chuveiro Circuito 8 Ponto de tomada para uso exclusivo do forno de microondas Circuito 9 Ponto de tomada para uso exclusivo do refrigerador Circuito 10 Ponto de tomada para uso exclusivo da lavadora e secadora Figura 10 Exemplo de projeto com a indicação dos circuitos que alimentam as cargas Fonte Eduardo da Silva 42 MEMORIAIS E RELATÓRIOS É fundamental para a carreira de um engenheiro o hábito de documentar seus trabalhos pesquisas e projetos Ao longo de um projeto utilizamse referências bibliográficas medidas cálculos entre outras informações que precisam ser registradas Chamamos isso de memorial no caso de projetos elétricos destacamse o memorial descritivo e o memorial de cálculo Se o projeto for encaminhado à equipe de execução ou até mesmo à empresa contratante é costume enviar esses memoriais em forma de relatório Além disso costumam ser exigidos quando se solicita a ligação de novas unidades consumidoras ou o aumento de cargas para as concessionárias de energia do Brasil Um memorial descritivo apresenta todos os detalhes da instalação como Planta da localização Tensão de atendimento Planta baixa com detalhes do quadro de medição e proteção geral além do caminho dos eletrodutos e cabeamento proveniente de circuitos de geração própria se houver Detalhamento dos circuitos e proteção Sistema de proteção contra descargas atmosféricas SPDA Aterramento Recomendações de técnicas Dados técnicos de equipamentos e materiais utilizados Já um memorial de cálculo apresenta Fórmulas e expressões matemáticas usadas Métodos de dimensionamento de condutores eletrodutos e dispositivos de proteção Quadro de cargas Divisão das cargas e equilíbrio das fases Correção do fator de potência Cálculo luminotécnico Cálculo da demanda Além disso um relatório também pode apresentar cálculos orçamentários de acordo com a solicitação do contratante além de especificações técnicas de alguns elementos da instalação e orientações de ordem prática quanto às técnicas de instalação Apesar de não haver um modelo único para esse tipo de relatório é comum que as concessionárias disponibilizem um modelo de formulário ou uma normativa com orientações de como entregar a documentação De qualquer maneira ainda que não seja obrigatório é muito importante manter o registro de tudo e um dos itens mais importantes dessa lista é o quadro de cargas Esse quadro não é daqueles usados na instalação como vimos na verdade tratase de uma tabela que contém as principais informações do projeto de forma resumida É muito útil para orientar a equipe de execução e permite acompanhar o projeto de forma mais simples Também não há um modelo único para essa planilha que também pode ser separada em partes mas alguns dos principais itens que podem aparecer são Número e descrição dos circuitos Esquema de ligação Método de instalação Local de instalação Tensão nominal Potência unitária das cargas previstas e total Fator de potência Divisão por fase Número de circuitos agrupados Seção dos condutores Seção dos eletrodutos Corrente nominal e corrente corrigida Fatores de correção da corrente TEMA 5 CORRENTE NOMINAL OU CORRENTE DE PROJETO Antes de iniciarmos o cálculo de corrente vamos lembrar alguns conceitos importantes sobre circuitos de corrente alternada CA Sabemos que tanto a tensão quanto a corrente utilizada no setor de distribuição de energia são senoidais com frequência de 60 Hz que é o padrão brasileiro Outros países como o Paraguai utilizam energia em 50 Hz Isso é decidido desde a geração ainda na usina e se relaciona à velocidade de rotação do gerador Um sinal alternado idealmente deve apresentar o semiciclo positivo igual ao semiciclo negativo apenas com sinais opostos fazendo com que o valor médio seja nulo Por isso precisamos utilizar outras formas de quantificar a tensão ou a corrente quando utilizamos um sistema CA Dois dos principais parâmetros de um sinal alternado são o valor de pico e o valor eficaz ou RMS conforme a Figura 11 Figura 11 Valor de pico e RMS de um sinal senoidal Fonte Eduardo da Silva O termo RMS vem do inglês root mean square e quer dizer raiz média quadrática Esse valor é usado para representar uma fonte CA como equivalente a uma fonte CC que disspaíria a mesma potência numa carga resistiva O cálculo para obter o valor RMS ou eficaz de um sinal senoidal é dado por O mesmo cálculo pode ser feito se encontrarmos o valor eficaz da corrente e se esta for senoidal Como a potência aparente é dada pelo produto dos valores eficazes da tensão e da corrente podemos também encontrar corrente eficaz Todos os procedimentos estudados até o momento têm por objetivo dimensionar os elementos dos circuitos como condutores eletrodutos e dispositivos de proteção Iniciamos nosso projeto estudando os ambientes da instalação e posteriormente devese prever as cargas e separálas em circuitos Agora daremos início à etapa de dimensionamento começando pelo cálculo da corrente de cada um desses circuitos Chamamos de corrente de projeto IB a corrente calculada para um circuito considerando seus valores nominais de potência e tensão Observe que apesar de alguns autores utilizarem a sigla IP para corrente de projeto devemos evitála para não confundirmos com a corrente de pico para a qual usamos essa nomenclatura Para esse tipo de circuito a corrente de projeto pode ser obtida por Sendo VF a tensão de fase ou seja a tensão entre fase e neutro A tensão entre duas fases é o que chamamos de tensão de linha VL e para esse tipo de circuito a corrente de projeto pode ser obtida por Os circuitos trifásicos podem ou não apresentar o condutor de neutro Se um circuito trifásico tiver a mesma impedância e o mesmo valor de tensão entre as três fases temos um sistema equilibrado ou balanceado Por isso se conectarmos uma carga trifásica equilibrada a corrente que circula pelo neutro se houver é nula já as correntes nas fases são idênticas e podem ser calculadas pelas expressões Se as potências não forem distribuídas uniformemente ou se houver diferença no valor da tensão entre as fases o sistema será desequilibrado ou desbalanceado Nesse caso a corrente que circula pelo neutro será a soma das correnteslinha calculada individualmente usando a impedância e a tensão de linha Para evitar diferentes medidas de condutores devido às diferentes correntes em cada fase procuramos fazer a melhor distribuição possível das cargas Desse modo adotamos um circuito equilibrado para calcular a corrente de projeto Agora para exemplificar o que aprendemos até aqui usaremos a previsão de cargas representadas na Figura 10 e a distribuição dos circuitos feita no Item 41 Começamos pelo Circuito 1 que diz respeito à iluminação do dormitório 1 banheiro área de serviço e cozinha Antes de calcular a corrente de projeto desse circuito é necessário somar todas as cargas de iluminação previstas e obter a potência total do circuito Se observarmos os pontos de luz na Figura 10 chegamos ao total de 460 VA considerando uma tensão de fase de 127 V a corrente de projeto será I B S V F 460 127 362 A Adotando os valores de tensão dos pontos de tomadas e fazendo os cálculos da corrente de projeto podese preencher o quadro de cargas a seguir Tabela 2 Quadro de cargas referente às instalações da planta da Figura 10 CIRCUITO Nº DESCRIÇÃO LOCAL ESQUEMA TENSÃO V POTÊNCIA QTD x POT VA TOTAL VA FASES CORRENTE DE PROJETO A 1 Iluminação Dormitório 1 Banheiro Área de serv Cozinha FNT 127 1 x 160 1 x 100 460 A 362 1 x 100 2 Iluminação Dormitório 2 Sala FNT 127 1 x 100 2 x 140 480 A 378 Varanda 1 x 100 3 TUG Dormitório 1 Dormitório 2 FNT 127 4 x 100 1400 A 1102 4 x 100 Banheiro 1 x 600 Sala 6 x 100 4 TUG Varanda 1 x 100 5 TUG Cozinha FNT 127 4 x 600 2400 B 1890 6 UG Área de Serv FNT 127 2 x 100 200 A 157 7 UE Chuveiro FFT 220 1 x 7500 7500 AB 3409 8 UE Microondas FFT 220 1 x 2000 2000 AB 909 9 TUE Refrigerador FNT 127 1 x 750 750 B 591 10 TUE Lavadora 1 x 2000 4000 AB 1818 Secadora 1 x 2000 Fonte Eduardo da Silva Vale ressaltar que o quadro de cargas pode conter outros tipos de informação Conforme evoluímos nosso aprendizado inserimos mais colunas com os detalhes do restante da instalação FINALIZANDO Chegamos ao fim desta aula e já podemos dizer que começamos a elaborar um projeto de instalações elétricas Estatisticamente muitas residências brasileiras não estão de acordo com as normas O que você acha de fazermos um teste para praticar Faça um levantamento da sua residência desenhe a planta baixa e reproduza todos os passos que abordamos nesta aula O objetivo é identificar sua capacidade de avaliação como um engenheiro que faz uma vistoria técnica Será que sua residência passa no teste Não se esqueça de registrar tudo Comece a preparar uma planilha que te auxilie nas contas e a organizar as informações Futuramente começaremos a dimensionar os condutores de uma instalação Fique de olho e não perca nenhum detalhe Até o próximo encontro e bons estudos REFERÊNCIAS ABNT ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 5410 Instalações elétricas de baixa tensão Rio de Janeiro ABNT 2004 CREDER H Instalações elétricas Atualização e revisão de Luiz Sebastião Costa 16 ed Rio de Janeiro LTC 2016 GEBRAN A P RIZZATO F A P Instalações elétricas prediais Porto Alegre Bookman 2017 LIMA FILHO D L Projetos de instalações elétricas prediais 12 ed São Paulo Érica 2011 PLACA de identificação de motores elétricos de indução de gaiola RDT RAGEMG SI ago 2014 Disponível em httpswwwrobertdicastecnologiacombr201408placadeidentificacaodemotores Acesso em 10 dez 2020
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luminotécnico que conheça todas as necessidades para tomadas são vantajosas no início de um projeto elétrico Mas como já falamos nem sempre temos essas informações detalhadas com antecedência Assim quem nos dá base e referências para elaborar um projeto que atenda aos critérios mínimos de utilização é a NBR 5410 Instalações elétricas de baixa tensão Uma das primeiras etapas que surgem ao iniciar um projeto é o que chamamos de previsão de cargas Num projeto residencial as cargas são basicamente tomadas iluminação e algumas cargas de maior consumo como chuveiros e fornos Já no caso de instalações industriais devemos considerar motores e outros equipamentos específicos Essa previsão consiste em estimar as cargas que se destinarão aos ambientes como a potência do sistema de iluminação o número de tomadas e a potência atribuída a elas Assim é possível estabelecer os condutores e a proteção necessária de cada circuito Alguns critérios apresentados na NBR 5410 dependem da área ou do perímetro do ambiente Isso se deve a uma análise de estimativa para propor tanto para as tomadas quanto para a iluminação os valores mínimos necessários para que uma instalação não fique subdimensionada ao usuário Vale ressaltar que o projetista tem total liberdade para utilizar mais do que os valores mínimos estipulados pela norma 11 GENERALIDADES As cargas são definidas pela potência prevista de um determinado equipamento ou sistema de iluminação Devemos sempre nos basear nos valores fornecidos pelos fabricantes e no caso da potência o valor válido é o da potência nominal absorvida em voltamperes VA Se o fabricante fornece o valor da potência do equipamento em watt W é necessário considerar o desempenho e o fator de potência A Figura 1 Placa de identificação de um motor elétrico 12 ÁREAS E PERÍMETROS 121 AMBIENTE RETANGULAR A B b h 2 A π r² O perímetro da parte circular assim como a área será a metade de uma circunferência completa e será somado às dimensões do retângulo Assim temos p 2π 26 2 14 30 80 30 14 2497 m Fonte Eduardo da Silva Pelos valores indicados na planta podemos ver que a área do banheiro da área de serviços e da varanda é menor que 6 m² por isso a potência atribuída é de 100 VA Já a área do dormitório 2 e da cozinha é superior a 6 m² mas de acordo com o item b dos critérios citados para acrescentar 60 VA é necessário que a área adicional contenha 4 m² inteiros Sendo assim a potência atribuída a esses cômodos ainda é de 100 VA cada No dormitório 1 e na sala temos exemplos de aumento na potência atribuída em função da área No caso da sala foram adicionados dois pontos por isso o ambiente foi dividido em duas partes iguais utilizando uma linha imaginária Sendo assim a potência total atribuída para a sala é de 280 VA e o cálculo foi feito partindo a área do ambiente em uma parte com os primeiros 6 m² e as demais partes com 4 m² inteiros Assim temos Área 6 4 4 4 18 m² Potência 100 60 60 60 280 VA Para o dormitório 1 temos Área 6 4 089 1089 m² Potência 100 60 160 VA Note que no dormitório 1 apesar da potência ter aumentado pelo critério da área não foi necessário adicionar um ponto de luz A norma não determina que sejam divididos em mais de um ponto essa escolha fica a cargo do projetista TEMA 3 PONTOS DE TOMADAS Como na iluminação as tomadas para uma instalação elétrica devem respeitar um número mínimo de pontos de modo que adaptações para atender às necessidades do usuário não sejam necessárias Conforme falamos no tema anterior a NBR 5410 teve sua última revisão publicada em 2004 com uma correção feita em 2008 Antes disso a versão válida era de 1997 que separava as tomadas em dois tipos tomada de uso geral TUG e tomada de uso específico TUE Esses termos não se encontram mais na versão atual da norma que agora no item 345 define todas as conexões de um equipamento com uma linha elétrica como ponto de utilização Conforme o item 95212 da NBR 5410 na falta de um projeto luminotécnico o valor da potência atribuída para iluminar um cômodo deve ser definido sob dois critérios 1 Para cômodos ou dependências com área de até 6 m² deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA 2 Para cômodos com área superior a 6 m² deve ser prevista uma carga de 100 VA para os primeiros 6 m² e se acrescentar 60 VA para cada 4 m² inteiros adicionais Vale ressaltar que os valores previstos para as cargas de iluminação apenas servirão para efeito de dimensionamento dos circuitos e não necessariamente correspondem à potência dos equipamentos de iluminação que serão instalados A última atualização da NBR 5410 foi em 2004 e por essa razão alguns dos parâmetros usados como base foram atualizados Um exemplo disso é o valor mínimo de 100 VA para um ponto de luz Esse valor se baseia no uso de lâmpadas incandescentes mas como sabemos desde 2016 sua venda foi proibida Atualmente uma lâmpada de LED ou fluorescente compacta consomem muito menos energia para produzir um fluxo luminoso semelhante mas como ainda não há uma versão da norma que as aborde devemos manter os valores indicados Outra observação importante é a omissão da norma com relação à instalação de pontos de luz para ambientes descobertos assim como jardins sacadas garagens e corredores externos Nesses casos o projetista irá definir os pontos conforme julgar necessário Para exemplificar o procedimento de previsão de cargas de iluminação vamos adotar a planta da Figura 5 Figura 5 Planta residencial apenas com a alocação dos pontos de luz e interruptores de comando Fonte Silva 2020 com base em DavoodaShutterstock Segundo o item 346 da NBR 5410 um ponto de tomada é apenas um ponto de utilização e a conexão de um ou mais equipamentos é feita pela tomada de corrente Vale lembrar que um ponto de tomada pode conter uma ou mais tomadas de corrente podendo ser classificado em função Da tensão do circuito que o alimenta Do número de tomadas de corrente nele previsto Do tipo de equipamento a ser alimentado se este usar exclusivamente o ponto chuveiro arcondicionado etc Da corrente nominal das tomadas de corrente nele utilizadas 31 NÚMERO DE PONTOS Agora que sabemos distinguir os tipos de conexão com uma linha elétrica podemos tratar da quantidade de pontos de tomada indicados como valores mínimos pela norma para cada tipo de ambiente e sua utilização O item 42123 da NBR 5410 determina que em halls sótãos salas de manutenção e salas de equipamentos como casas de máquinas salas de bombas bariletas e locais análogos deve haver no mínimo um ponto de tomada Além desses locais os demais pontos de tomada devem ser determinados e dimensionados de acordo com o item 95221 que apresenta os seguintes critérios Em banheiros deve haver ao menos um ponto de tomada instalado junto ao lavatório desde que atendidas as restrições relacionadas às instalações em locais com banheira ou chuveiro descritas no item 91 da norma Em cozinhas copas copascozinhas áreas de serviço cozinhaárea de serviço lavanderias e locais análogos devido à alta demanda de equipamentos deve haver no mínimo um ponto de tomada para cada 35 m ou fração de perímetro Também devem ser previstas ao menos duas tomadas de corrente no mesmo ponto ou em pontos distintos para instalação acima da bancada da pia Em varandas deve haver ao menos um ponto de tomada Se por razões construtivas não for possível instalálo no próprio local admitese sua instalação em local próximo a seu acesso Salas e dormitórios devem ter ao menos um ponto de tomada para cada 5 m ou fração do perímetro do cômodo devendo ser espaçadas do modo mais uniforme possível Especialmente em salas de estar devido ao uso de muitos equipamentos recomendase a quantidade necessária de tomadas de corrente Para os demais cômodos devese prever Um ponto caso a área do cômodo seja inferior a 6 m² mas se a área do ambiente for inferior a 225 m² e não for possível instalálo no local pode ser instalado externamente até no máximo 08 m da sua porta de acesso Um ponto a cada 5 m ou fração do perímetro do cômodo devendo ser espaçado do modo mais uniforme possível 32 POTÊNCIAS ATRIBUÍVEIS AOS PONTOS DE TOMADA Como na maioria das vezes não conhecemos todos os equipamentos que serão ligados na instalação a NBR 5410 prevê valores de potências para o dimensionamento mínimo dos circuitos Cada ambiente tem sua característica de uso e o projetista tem a liberdade de propor maiores valores de potência para as tomadas ou ainda mais pontos de tomada No item 95222 a norma sugere os seguintes valores como mínimos Primeiramente devese somar as quantidades de pontos previstos para banheiros cozinhas copas copascozinhas áreas de serviço lavanderias e locais análogos Se o número total desses ambientes for de até 6 pontos devese prever para cada um a potência de no mínimo 600 VA para os primeiros três pontos e mais 100 VA por ponto excedente Caso o número total de pontos seja maior que 6 então devese prever a potência de no mínimo 600 VA para os primeiros dois pontos e mais 100 VA por ponto excedente isso para cada ambiente separadamente Para os demais cômodos devese prever no mínimo 100 VA por ponto de tomada Além desses o item 42123 da norma ainda prevê um ponto de tomada com potência de no mínimo 1000 VA para halls de serviço salas de manutenção e salas de equipamentos como casas de máquinas salas de bombas bariletas e locais análogos Para usar alguns desses critérios como exemplo vamos analisar a planta da Figura 7 que já tem os pontos de tomada alocados e os valores do perímetro de cada ambiente Figura 7 Planta residencial apenas com a alocação dos pontos de tomada de 5 m como exigência para aumentar um ponto Observe também que o projetista além de prever os três pontos exigidos como mínimo ainda determinou que um deles terá duas tomadas de corrente Essa liberdade de escolha é totalmente possível desde que respeite os limites mínimos É possível observar a mesma atitude nos pontos da cozinha por exemplo Pelos critérios da norma o número de pontos de tomada na cozinha deve ser N de pontos 102 35 291 arredp cima 3 pontos Porém no projeto há quatro pontos Quanto às potências atribuídas podemos ver que a cozinha o banheiro e a área de serviço somam um total de 9 pontos Portanto o mínimo previsto deve ser 600 VA para os dois primeiros pontos e mais 100 VA para cada ponto adicional sendo assim 1900 VA no total A norma foi atendida mas devemos nos atentar aos pontos destinados a equipamentos já especificados ou seja aquele ponto será de uso exclusivo dessa carga Nesse caso é fundamental que o ponto receba a indicação do tipo da carga e sua potência nominal para o devido dimensionamento dos circuitos TEMA 4 DIVISÃO DAS INSTALAÇÕES Uma instalação pode ser separada em partes sendo algumas delas de responsabilidade da concessionária de energia e outras do consumidor A rede de média e baixa tensão tem uma normativa própria e só pode ser manipulada por funcionários ou prestadores de serviço da concessionária 41 CIRCUITOS Apesar de seguir as normas do fornecedor de energia o padrão de entrada é por conta do consumidor assim como o restante das instalações Dessa forma os circuitos internos da unidade consumidora se dividem em circuitos de distribuição e circuitos terminais conforme a Figura 8 Fonte Eduardo da Silva Como é necessário conhecer todo o conjunto de cargas para dimensionar os condutores e dispositivos de proteção da entrada devemos iniciar a análise de trás para frente Desse modo após os cálculos iniciais de área e perímetro dos ambientes da edificação e depois de definir o número de pontos e potências das tomadas e iluminação cabe ao projetista separar os circuitos elétricos O item 425 da NBR 5410 descreve os critérios gerais para fazer a melhor distribuição das cargas em circuitos terminais Podemos definir um circuito terminal como a linha elétrica que alimenta diretamente uma ou um grupo de cargas e este deve permitir o seccionamento e impossibilitar a alimentação por meio de outro circuito Uma instalação pode ser dividida em quantos circuitos forem necessários e a cada circuito deverá se associar um dispositivo de seccionamento geralmente um disjuntor Figura 9 Exemplo de diagrama unifilar de uma instalação com cinco circuitos terminais Fonte Eduardo da Silva A divisão dos circuitos segue algumas recomendações da NBR 5410 cujo item 4255 diz que os circuitos terminais devem ser individualizados de acordo com a função da carga Isso significa que para a carga específica deve haver um circuito individual assim como devem ser separados os circuitos de tomadas e de iluminação A exceção a essa regra é descrita no item 9533 que permite o uso de um circuito comum para pontos de tomada e de iluminação desde que a corrente total das cargas desse circuito não seja maior que 16 A e também que esse circuito não contenha todos os pontos de iluminação ou de tomada da instalação As particularidades devem sempre ser analisadas caso a caso mas genericamente seguimos duas regras básicas descritas no item 953 Vamos vêlas a seguir 411 LIMITE DE CORRENTE DO CIRCUITO Devese adotar um circuito individual para um ponto de utilização que tenha corrente nominal superior a 10 A Ou seja para o ponto de alimentação de uma carga cuja corrente ultrapasse esse limite devese prever um circuito exclusivo com seu respectivo dispositivo de seccionamento e proteção além da devida identificação no quadro de distribuição 412 LOCAL DA INSTALAÇÃO Também devem ser previstos circuitos individuais para ambientes como cozinha área de serviço lavanderias e locais análogos Além disso é fundamental que as cargas sejam sempre bem distribuídas entre os circuitos procurando o máximo de equilíbrio entre fases Para exemplificar a divisão dos circuitos assim como sua representação em projetos usaremos uma fusão da Figura 5 com a Figura 7 unindo os pontos de iluminação e tomadas dessa instalação Para que a figura não tenha muita informação retiramos as cotas das dimensões dos ambientes porém continuam as mesmas Utilizando os critérios apresentados os circuitos da Figura 10 serão divididos assim Tabela 1 Divisão dos circuitos para a Figura 10 Circuito 1 Iluminação do dormitório 1 banheiro área de serviço e cozinha Circuito 2 Iluminação do dormitório 2 sala e varanda Circuito 3 Pontos de tomada de uso geral dos dormitórios 1 e 2 e banheiro Circuito 4 Pontos de tomada de uso geral da sala e varanda Circuito 5 Pontos de tomada de uso geral da cozinha Circuito 6 Pontos de tomada de uso geral da área de serviço Circuito 7 Ponto de conexão direta do chuveiro Circuito 8 Ponto de tomada para uso exclusivo do forno de microondas Circuito 9 Ponto de tomada para uso exclusivo do refrigerador Circuito 10 Ponto de tomada para uso exclusivo da lavadora e secadora Figura 10 Exemplo de projeto com a indicação dos circuitos que alimentam as cargas Fonte Eduardo da Silva 42 MEMORIAIS E RELATÓRIOS É fundamental para a carreira de um engenheiro o hábito de documentar seus trabalhos pesquisas e projetos Ao longo de um projeto utilizamse referências bibliográficas medidas cálculos entre outras informações que precisam ser registradas Chamamos isso de memorial no caso de projetos elétricos destacamse o memorial descritivo e o memorial de cálculo Se o projeto for encaminhado à equipe de execução ou até mesmo à empresa contratante é costume enviar esses memoriais em forma de relatório Além disso costumam ser exigidos quando se solicita a ligação de novas unidades consumidoras ou o aumento de cargas para as concessionárias de energia do Brasil Um memorial descritivo apresenta todos os detalhes da instalação como Planta da localização Tensão de atendimento Planta baixa com detalhes do quadro de medição e proteção geral além do caminho dos eletrodutos e cabeamento proveniente de circuitos de geração própria se houver Detalhamento dos circuitos e proteção Sistema de proteção contra descargas atmosféricas SPDA Aterramento Recomendações de técnicas Dados técnicos de equipamentos e materiais utilizados Já um memorial de cálculo apresenta Fórmulas e expressões matemáticas usadas Métodos de dimensionamento de condutores eletrodutos e dispositivos de proteção Quadro de cargas Divisão das cargas e equilíbrio das fases Correção do fator de potência Cálculo luminotécnico Cálculo da demanda Além disso um relatório também pode apresentar cálculos orçamentários de acordo com a solicitação do contratante além de especificações técnicas de alguns elementos da instalação e orientações de ordem prática quanto às técnicas de instalação Apesar de não haver um modelo único para esse tipo de relatório é comum que as concessionárias disponibilizem um modelo de formulário ou uma normativa com orientações de como entregar a documentação De qualquer maneira ainda que não seja obrigatório é muito importante manter o registro de tudo e um dos itens mais importantes dessa lista é o quadro de cargas Esse quadro não é daqueles usados na instalação como vimos na verdade tratase de uma tabela que contém as principais informações do projeto de forma resumida É muito útil para orientar a equipe de execução e permite acompanhar o projeto de forma mais simples Também não há um modelo único para essa planilha que também pode ser separada em partes mas alguns dos principais itens que podem aparecer são Número e descrição dos circuitos Esquema de ligação Método de instalação Local de instalação Tensão nominal Potência unitária das cargas previstas e total Fator de potência Divisão por fase Número de circuitos agrupados Seção dos condutores Seção dos eletrodutos Corrente nominal e corrente corrigida Fatores de correção da corrente TEMA 5 CORRENTE NOMINAL OU CORRENTE DE PROJETO Antes de iniciarmos o cálculo de corrente vamos lembrar alguns conceitos importantes sobre circuitos de corrente alternada CA Sabemos que tanto a tensão quanto a corrente utilizada no setor de distribuição de energia são senoidais com frequência de 60 Hz que é o padrão brasileiro Outros países como o Paraguai utilizam energia em 50 Hz Isso é decidido desde a geração ainda na usina e se relaciona à velocidade de rotação do gerador Um sinal alternado idealmente deve apresentar o semiciclo positivo igual ao semiciclo negativo apenas com sinais opostos fazendo com que o valor médio seja nulo Por isso precisamos utilizar outras formas de quantificar a tensão ou a corrente quando utilizamos um sistema CA Dois dos principais parâmetros de um sinal alternado são o valor de pico e o valor eficaz ou RMS conforme a Figura 11 Figura 11 Valor de pico e RMS de um sinal senoidal Fonte Eduardo da Silva O termo RMS vem do inglês root mean square e quer dizer raiz média quadrática Esse valor é usado para representar uma fonte CA como equivalente a uma fonte CC que disspaíria a mesma potência numa carga resistiva O cálculo para obter o valor RMS ou eficaz de um sinal senoidal é dado por O mesmo cálculo pode ser feito se encontrarmos o valor eficaz da corrente e se esta for senoidal Como a potência aparente é dada pelo produto dos valores eficazes da tensão e da corrente podemos também encontrar corrente eficaz Todos os procedimentos estudados até o momento têm por objetivo dimensionar os elementos dos circuitos como condutores eletrodutos e dispositivos de proteção Iniciamos nosso projeto estudando os ambientes da instalação e posteriormente devese prever as cargas e separálas em circuitos Agora daremos início à etapa de dimensionamento começando pelo cálculo da corrente de cada um desses circuitos Chamamos de corrente de projeto IB a corrente calculada para um circuito considerando seus valores nominais de potência e tensão Observe que apesar de alguns autores utilizarem a sigla IP para corrente de projeto devemos evitála para não confundirmos com a corrente de pico para a qual usamos essa nomenclatura Para esse tipo de circuito a corrente de projeto pode ser obtida por Sendo VF a tensão de fase ou seja a tensão entre fase e neutro A tensão entre duas fases é o que chamamos de tensão de linha VL e para esse tipo de circuito a corrente de projeto pode ser obtida por Os circuitos trifásicos podem ou não apresentar o condutor de neutro Se um circuito trifásico tiver a mesma impedância e o mesmo valor de tensão entre as três fases temos um sistema equilibrado ou balanceado Por isso se conectarmos uma carga trifásica equilibrada a corrente que circula pelo neutro se houver é nula já as correntes nas fases são idênticas e podem ser calculadas pelas expressões Se as potências não forem distribuídas uniformemente ou se houver diferença no valor da tensão entre as fases o sistema será desequilibrado ou desbalanceado Nesse caso a corrente que circula pelo neutro será a soma das correnteslinha calculada individualmente usando a impedância e a tensão de linha Para evitar diferentes medidas de condutores devido às diferentes correntes em cada fase procuramos fazer a melhor distribuição possível das cargas Desse modo adotamos um circuito equilibrado para calcular a corrente de projeto Agora para exemplificar o que aprendemos até aqui usaremos a previsão de cargas representadas na Figura 10 e a distribuição dos circuitos feita no Item 41 Começamos pelo Circuito 1 que diz respeito à iluminação do dormitório 1 banheiro área de serviço e cozinha Antes de calcular a corrente de projeto desse circuito é necessário somar todas as cargas de iluminação previstas e obter a potência total do circuito Se observarmos os pontos de luz na Figura 10 chegamos ao total de 460 VA considerando uma tensão de fase de 127 V a corrente de projeto será I B S V F 460 127 362 A Adotando os valores de tensão dos pontos de tomadas e fazendo os cálculos da corrente de projeto podese preencher o quadro de cargas a seguir Tabela 2 Quadro de cargas referente às instalações da planta da Figura 10 CIRCUITO Nº DESCRIÇÃO LOCAL ESQUEMA TENSÃO V POTÊNCIA QTD x POT VA TOTAL VA FASES CORRENTE DE PROJETO A 1 Iluminação Dormitório 1 Banheiro Área de serv Cozinha FNT 127 1 x 160 1 x 100 460 A 362 1 x 100 2 Iluminação Dormitório 2 Sala FNT 127 1 x 100 2 x 140 480 A 378 Varanda 1 x 100 3 TUG Dormitório 1 Dormitório 2 FNT 127 4 x 100 1400 A 1102 4 x 100 Banheiro 1 x 600 Sala 6 x 100 4 TUG Varanda 1 x 100 5 TUG Cozinha FNT 127 4 x 600 2400 B 1890 6 UG Área de Serv FNT 127 2 x 100 200 A 157 7 UE Chuveiro FFT 220 1 x 7500 7500 AB 3409 8 UE Microondas FFT 220 1 x 2000 2000 AB 909 9 TUE Refrigerador FNT 127 1 x 750 750 B 591 10 TUE Lavadora 1 x 2000 4000 AB 1818 Secadora 1 x 2000 Fonte Eduardo da Silva Vale ressaltar que o quadro de cargas pode conter outros tipos de informação Conforme evoluímos nosso aprendizado inserimos mais colunas com os detalhes do restante da instalação FINALIZANDO Chegamos ao fim desta aula e já podemos dizer que começamos a elaborar um projeto de instalações elétricas Estatisticamente muitas residências brasileiras não estão de acordo com as normas O que você acha de fazermos um teste para praticar Faça um levantamento da sua residência desenhe a planta baixa e reproduza todos os passos que abordamos nesta aula O objetivo é identificar sua capacidade de avaliação como um engenheiro que faz uma vistoria técnica Será que sua residência passa no teste Não se esqueça de registrar tudo Comece a preparar uma planilha que te auxilie nas contas e a organizar as informações Futuramente começaremos a dimensionar os condutores de uma instalação Fique de olho e não perca nenhum detalhe Até o próximo encontro e bons estudos REFERÊNCIAS ABNT ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 5410 Instalações elétricas de baixa tensão Rio de Janeiro ABNT 2004 CREDER H Instalações elétricas Atualização e revisão de Luiz Sebastião Costa 16 ed Rio de Janeiro LTC 2016 GEBRAN A P RIZZATO F A P Instalações elétricas prediais Porto Alegre Bookman 2017 LIMA FILHO D L Projetos de instalações elétricas prediais 12 ed São Paulo Érica 2011 PLACA de identificação de motores elétricos de indução de gaiola RDT RAGEMG SI ago 2014 Disponível em httpswwwrobertdicastecnologiacombr201408placadeidentificacaodemotores Acesso em 10 dez 2020