Previsão de Cargas Elétricas NBR5410 Levantamento de Cargas em Projetos Residenciais

Dependência Dimensões Potencia de Iluminação Tomadas Gerais Tomadas Específicas Área m2 Perímertro m VA W QDE VA W Descrição VA W Carga Total de Iluminação Carga Total de Tomadas CARGA TOTAL EM KW CARGA TOTAL EM KVA PLANTA 03 Escola 1 50 Dependência Dimensões Potência de Iluminação Tomadas Gerais Tomadas Específicas Área m2 Perímetro m VA W QDE VA W Discriminação VA W VA W CARGA TOTAL EM KW Carga Total de Iluminação Carga Total de tomadas CARGA TOTAL EM KVA Etapa 1 PREVISÃO DE CARGAS MARCAÇÃO NA PLANTA DOS PONTOS DE LUZ E TOMADAS DE USO GERAL E ESPECÍFICAS 1 Previsão de Cargas A norma NBR5410 da ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas sugere que a previsão de cargas para projetos elétricos residenciais seja feita utilizando o critério de área descrito abaio a De posse de sua planta arquitetônica em escala de 150 faça o levantamento da área e do perímetro por dependência b Proceda então ao levantamento da carga de iluminação e tomadas por dependência c Determine a carga total de sua instalação em kW preenchendo a tabela abaixo DEPEN DÊNCIA DIMENSÕES POTÊNCIA DE ILUMINACAO TOMADAS GERAIS TOMADAS ESPECÍFICAS AREA m2 PERIMETRO m VA W QDE POTENCIA POTENCIA DISCRIMINACAO POTENCIA POTENCIA VA W VA W CARGA TOTAL DE ILUMINACAO CARGA TOTAL DE TOMADAS CARGA TOTAL EM kW CARGA TOTAL EM kVA 11 Carga Mínima de Iluminação Para se determinar as cargas de iluminação em unidades residenciais pode ser utilizado o seguinte critério a Em cômodosdependências com área igual ou inferior a 6 m2 deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA b Em cômodosdependências com área superior a 6 m2 100 VA para os primeiros 6 m2 acrescido de 60 VA para cada aumento de 4 m2 inteiros Os cômodosdependências deve ter pelo menos um ponto de luz fixo no teto com potência mínima de 100 VA comandado por um interruptor de parede 12 Carga Mínima para as Tomadas As tomadas são caracterizadas por aquelas de uso geral e as específicas São chamadas de específicas todas as tomadas cuja potência é igual ou superior à 1500 VA Todas as demais são de uso geral sendo recomendado por norma as seguintes potências Tomadas de uso geral Banheiros pelo menos uma tomada de 600 VA perto do lavatório Cozinhas copas e áreas de serviço no mínimo uma tomada para cada 35 m ou fração de perímetro sendo que acima de cada bancada com largura igual ou superior a 30 cm deve ser prevista pelo menos uma tomada As três primeiras tomadas devem ser de 600 VA e as restantes de 100 VA em cada ambiente Subsolos sótaos garagens e varandas pelo menos uma tomada de 100 VA em cada dependência Demais cômodosdependências Uma tomada de 100 VA para cada cômododependência de área igual ou inferior a 6 m2 Em área superiores a 6 m2 uma tomada de 100 VA para cada 5 m ou fração de perímetro espaçadas tão uniformemente quanto possível Tomadas de uso específico A potência de cada tomada deve ser igual a potência nominal do equipamento a ser alimentado A tomada deve estar localizada no máximo a 15m do local previsto de instalação do equipamento 1 2 Simbologia Para o desenvolvimento de um projeto elétrico residencial é necessário conhecer os símbolos a serem utilizados Estes símbolos são normalizados e os mais utilizados estão mostrados abaixo Ponto de luz incandescente no teto com indicação de x potência total do ponto de luz VA n número do circuito ao qual pertence a interruptor ao qual está ligada Idem anterior na parede Ponto de luz fluorescente no teto Tomada na parede a 030 m do piso acabado Tomada na parede a 130 m do piso acabado Tomada alta na parede a 2 m do piso Tomada de uso específico 3 Potências Médias de alguns Aparelhos Elétricos APARELHOS POTÊNCIA APARELHOS POTÊNCIA Aquecedor 100 a 150 litros 1250 Freezer 500 Aspirador de pó 200 Geladeira comum 200 Barbeador 50 Geladeira duplex 500 Batedeira 100 Grill 1000 Cafeteira 1000 Liquidificador 200 Chuveiro 2500 a 4500 Máquina de lavar louças 2000 VA ou 1600 W Circulador de ar 150 Máquina de lavar roupas 500 Ebulidor 200 Microcomputador 1000 Enceradeira 300 Rádio 50 Espremedor de frutas 200 Secador de cabelo 1000 Exaustor 300 Secadora de roupas 3500 Ferro de engomar comum 500 Televisor 200 Ferro de engomar regulável 1000 Torneira térmica 2500 Fogão elétrico com 4 chapas 5000 Torradeira 1000 Fogão elétrico com 2 chapas 2500 Ventilador 150 Forno de microondas 1200 Todas as potências médias da tabela acima estão em W e possuem o cosθ1 exceto as marcadas com um asterisco Etapa 2 DEFI NIÇÃO DE CIRCUITOS MARCAÇÃO DE ELETRODUTOS E CIRCUITOS NA PLANTA QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE CIRCUITOS NUMERAÇÃO DOS PONTOS DE LUZ E TOMADAS 1 Definição de circuitos Chamase circuito ao conjunto de pontos de consumo alimentados pelos mesmos condutores e ligados ao mesmo dispositivo de proteção disjuntor Cada circuito deverá ter seu próprio condutor neutro Em instalações polifásicas que recebem mais de uma fase da concessionária os circuitos devem ser distribuídos entre as fases de modo a assegurar o melhor equilíbrio nas mesmas Toda a instalação deve ser dividida em vários circuitos de modo a Limitar as conseqüências de uma falta a qual provocará apenas a retirada de funcionamento do circuito defeituoso Facilitar as verificações testes e manutenção Reduzir as interferências Devem ser observadas as seguintes restrições em unidades residenciais a Circuitos independentes devem ser previstos para os aparelhos de potência igual ou superior a 1500 VA sendo permitida a alimentação de mais de um aparelho do mesmo tipo através de um só circuito b As proteções dos circuitos de aquecimento ou condicionamento de ar de uma residência podem ser agrupadas no quadro de distribuição da instalação elétrica geral ou num quadro separado c Os circuitos de iluminação devem ser separados dos circuitos de tomadas nas cozinhas copas e áreas de serviço onde devem constituir um ou mais circuitos independentes Obs Para facilitar a execução do projeto recomendase 1 no máximo 4 circuitos por eletroduto ou 9 condutores 2 no máximo 5 eletrodutos em cada caixa octogonal 2 Marcação de dutos e circuitos na planta A marcação de dutos circuitos e os diagramas de comando das lâmpadas deverão ser explicados pelo professor em sala de aula 21 Simbologia Abaixo listase alguns símbolos normalizados para a execução de um projeto elétrico residencial em baixa tensão ϕ 16 mm Eletroduto embutido no teto ou parede de 16 mm de diâmetro ϕ 25 mm Eletroduto embutido no piso de 25 mm de diâmetro Condutor fase no eletroduto Condutor neutro no eletroduto Condutor de retorno no eletroduto Condutor terra no eletroduto Condutor fase para campainha no eletroduto Condutor neutro para campainha no eletroduto Condutor de retorno para a campainha no eletroduto Interruptor simples ou de uma seção Interruptor duplo ou de duas seções Interruptor three way Campainha Botão da campainha 3 Quadro de Distribuição de Circuitos A distribuição dos circuitos deverá constar na prancha de apresentação do projeto num quadro que poderá seguir o modelo mostrado abaixo Circuito Iluminação Tomadas CargaCondutor Número Descrição W Uso Geral VA Uso Especial VA Total VA Condutor mm² 1 400 200 600 15 2 2500 2500 25 3 total 4 Numeração dos pontos de luz e tomadas Depois de divididos os circuitos os pontos de luz e tomadas devem ser numerados em seu projeto Etapa 3 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES 1 Dimensionamento de Condutores a Condutores Utilizados Os condutores utilizados nas instalações residenciais são de cobre com isolamento de PVC cloreto de polivinila ou de outros materiais previstos por normas como EPR borracha etilenopropileno ou XLPE polietileno reticulado A corrente transportada por qualquer condutor durante períodos prolongados em funcionamento normal deve ser tal que a temperatura máxima para serviço contínuo não seja ultrapassada Exemplos dessas temperaturas são mostrados na tabela abaixo Tipo de isolação Temperatura máxima para serviço contínuo C PVC 70 EPR 90 XLPE 90 b Maneira de Instalar Antes de decidir como alimentar os pontos de utilização de energia devese escolher a maneira de instalar os condutores A maneira mais usual em instalações residenciais é instalar cabos unipolares em eletrodutos embutidos em alvenaria c Para o dimensionamento dos condutores devese utilizar dois critérios Critério da capacidade de corrente Definidos os circuitos devese calcular as correntes em todos os trechos dos mesmos Em cada parte de cada circuito devese saber o nº de condutores colocados no mesmo eletroduto bem como o comprimento do mesmo levandose em conta o condutor fase retorno quando for o caso Para circuitos monofásicos temse I PVcosφ ou I SV Onde P potência em Watts S potência em VA V tensão em Volts e cosφfator de potência da carga Os valores de corrente deverão ser corrigidos em função do número de circuitos dentro de um mesmo eletroduto e em função da temperatura ambiente IProjeto IFCTFCNC FCT fator de correção de temperatura FCNC fator de correção para grupo de circuitos num mesmo eletroduto Fatores de correção de temperatura FCT temperatura C fator para isol PVC 15 117 20 112 25 106 30 100 35 094 40 087 Fatores de correção para circuitos FCNC nº de circuitos fator de correção 1 100 2 080 3 070 4 065 5 060 6 055 Os fatores de agrupamento de circuitos FCNC e de temperatura FCT devem ser aplicados para se evitar um aquecimento excessivo dos condutores quando se agruparem vários circuitos num mesmo eletroduto ou se a temperatura ambiente for diferente de 30C A capacidade de condução de corrente para os condutores com isolação de PVC instalados em eletrodutos embutidos em alvenaria é mostrada na tabela abaixo 10P de corrente 9 25 I 240 Quando da Correção 21 x 07 168 A S 168 x 127 21336 VA 2x F11 x 21336 x 11 m 5 seção nominalmm² 2 condutores carregadosA 3 condutores carregados A 15 175 155 25 240 21 4 320 28 6 410 36 10 570 50 16 760 68 25 1010 89 35 1250 111 50 1510 134 Exemplo Abaixo temse representado o diagrama esquemático do circuito nº1 de uma instalação elétrica residencial Dimensão condutores deste circuito supondo que usaremos o mesmo condutor em todo o circuito Se as potências das tomadas e de iluminação estão representadas em VA teremos I circuito 1200 127 945 A Número de circuitos 3 FCNC070 I projeto 945 07 135 A condutor 15 mm² pela tabela anterior Critério da Queda de Tensão Os equipamentos elétricoseletrdomésticos chuveiros etc são projetados para trabalharem a determinadas tensões com red tolerância Entre o ponto de fornecimento de energia e o ponto de utilização ocorre uma queda de tensão nos condutores deve resistência elétrica dos mesmos Estas quedas são função da distância entre a carga e o ponto de fornecimento e da potência As quedas de tensão admissíveis são dadas em porcentagem da tensão nominal ou de entrada Pela norma NBR5410 instalações alimentadas diretamente por um ramal de baixa tensão a partir da rede de distribuição pública de baixa tensão a c admissível é de 4 devendo ser dividida entre o alimentador principal 2 e os demais circuitos 2 alimentador 2 2 circ 1 circ 2 circ 3 circ 4 circ 5 Medidor de energia Sejam as figuras abaixo quadro de distribuição carga fio de cobre d I R Vquadro Vcarga R onde R resistência do fio de cobre Se ΔV é a queda de tensão percentual nos condutores ρ 158 Ωmm²m a resistividade do cobre S a potência aparente da carga VA então a seção transversal mínima A do condutor de cobre mm² é calculada por A 2ρSdV² quadro x 100 ΔV Para um circuito com várias cargas Si e distâncias di dessas cargas ao QD temse A 20058xV² quadro x ΔV i1n Sidi Exemplo Acima temse representado o desenho esquemático do circuito nº 1 de uma instalação elétrica residencial em 127V Cumpre salientar que o desenho não está em escala mas que as distâncias dos vários trechos e as potências das cargas estão indicadas no desenho em metros e em VA Aplicando ao equação correspondente temse A 20058x127²x2 5mx100VA 38mx100VA 9mx100VA 11mx100VA 10mx100VA 14mx100VA 17mx100VA 12mx100VA 16mx100VA 145mx100VA A 142 mm² d Escolha da bitola dos condutores Uma vez verificados os dois critérios acima adotase a maior seção encontrada devendo observar a seção minima exigida por norma No caso de instalações residenciais circuitos de iluminação e tomadas 15 mm² circuitos de força chuveiro e tomadas especiais 25 mm² e dimensionamento do condutor de proteção terra Utilizase a mesma seção do condutor fase do circuito de maior bitola até 16 mm² Projetos Elétricos Residenciais Parte II Etapa 4 DIMENSIONAMENTO DA PROTEÇÃO DOS CIRCUITOS DIMENSIONAMENTO DOS ELETRODUTOS 1 Dimensionamento da proteção dos circuitos Em instalações residenciais utilizase normalmente disjuntores termomagnéticos em caixa moldada quicklag para proteger os diversos circuitos contra eventuais sobrecargas e curtoscircuitos Estes disjuntores podem ser unipolares monofásicos bipolares bifásicos ou tripolares trifásicos Os seus valores de correntes padronizados são 10 15 20 25 30 35 40 50 70 90 100A e podem ser dimensionados utilizandose o seguinte critério I cabo I disjuntor I circuito 2 Dimensionamento dos eletrodutos Este dimensionamento irá depender do número e da bitola seção dos condutores que estão contidos no eletroduto Com 3 cabos ou mais no eletroduto devese ocupar somente 40 de sua área Sabese que nas caixas octogonais usadas em instalações elétricas residenciais só são adaptáveis os eletrodutos de bitola 20 e 25 mm Portanto devese calcular a área ocupada pelos condutores em cada eletroduto usando a equação abaixo e então escolher o eletroduto igual ou superior a essa área A cond k15 25 πdk²4 onde A cond Área ocupada pelos condutores d diâmetro externomm k bitola do condutor no eletroduto n número de condutores da bitola k Abaixo transcrevemos dados de eletrodutos de PVC rígido rosqueável da Tigre Eletroduto de PVC rígido tubo rosqueável Diâmetro nominal mm Diâmetro internomm Área útil mm² 40 da área útil mm² 20 164 2112 8448 25 213 3563 14252 Diâmetro externo dos condutores Condutor mm2 15 25 4 6 10 16 25 Diâmetro externo mm 30 37 42 46 59 69 85 3 Exemplo Dimensionar o eletroduto que liga o quadro de distribuição ao ponto de luz da figura abaixo sabendose que os circuitos 1 e 2 são de bitola 15 mm² o 3 e o fio terra de bitola 4 mm² A 4 π30²4 3 π42²4 mm² 6984 mm² Consultando a tabela acima utilizaremos um eletroduto de PVC φ20 mm Etapa 5 DETERMINAÇÃO DO TIPO DE FORNECIMENTO DIMENSIONAMENTO DO ALIMENTADOR ENTRE O QM E O QD DIMENSIONAMENTO DA PROTEÇÃO GERAL DIAGRAMA UNIFLAR CÁLCULO DA DEMANDA 1 Determinação do tipo de fornecimento Deve ser feito de acordo com as instruções das normas da concessionária de energia que atende o local das instalações Para o caso da CEMIG as seguintes normas devem ser consultadas ND51 Fornecimento em tensão secundária Rede de distribuição aérea Edificações individuais ND52 Fornecimento em tensão secundária Rede de distribuição aérea Edificações de uso coletivo ND53 Fornecimento em tensão secundária Rede de distribuição subterrânea O fornecimento de energia em baixa tensão tensão secundária na área de concessão da CEMIG é efetuado em uma das seguintes tensões 127220 V derivado de um sistema trifásico 60 Hz 127254 V derivado de um sistema monofásico 60 Hz São atendidos em baixa tensão aqueles consumidores que apresentarem carga potência instalada igual ou inferior a 75 kW sendo os seguintes os tipos de fornecimento para instalações residenciais em região urbana TIPO FORNECIMENTO CARGA INSTALADA A 1 fase neutro 2 fios até 10 KW B 2 fases neutro 3 fios de 10 até 15 kW D 3 fases neutro 4 fios até 75 kW De posse de sua carga total calculada no item 2 abaixo determine quantas fases a sua residência receberá da concessionária local 2 Dimensionamento do alimentador e da proteção geral O alimentador deve ser dimensionado da mesma forma como foram dimensionados os condutores dos circuitos utilizando os critérios da capacidade de corrente e o da queda de tensão Para os consumidores tipos A e B o dimensionamento é feito com base na potência instalada em kW Para consumidores tipo D o dimensionamento é feito com base na provável demanda de potênciakVA que pode ser estimada pelo projetista ou pela concessionária A seguir é mostrada parte da tabela extraída do Manual da Distribuição para atendimento de consumidores em baixa tensão da Cemig que indica a proteção geral disjuntor a ser usada no quadro de medição Fornecimento tipo faixa Carga instalada ou Carga demandada de até No de condutores No de fases Disjuntor A A A1 5 kW 2 1 40 A2 51 10 kW 2 1 70 B 101 15 kW 3 2 60 D D1 15 kVA 4 3 40 D2 151 23 kVA 4 3 60 D3 231 27 kVA 4 3 70 D4 271 38 kVA 4 3 100 D5 381 47 kVA 4 3 120 D6 471 57 kVA 4 3 150 3 Diagrama Unifilar Uma vez dimensionados as proteções geral e individuais de cada circuito e os condutorescircuitos e alimentador podemos traçar o diagrama unifilar da instalação que faz parte do seu projeto elétrico Diagrama unifilar da instalação Quadro de distribuição Da CEMIG Padrão de Medição Alimentador Circuitos C1 C2 C3 C4 M Medidor Disjuntor monopolar Disjuntor bipolar Disjuntor tripolar Exemplo Dimensione o alimentador e faça o diagrama unifilar de uma instalação sabendose que possui 6 circuitos com as seguintes tensões e potências C1 3500 W 220 V chuveiro C2 3500 W 220 V chuveiro C3 2000 W 127 V tomadas da cozinha e área de serviço C4 1800 W 127 V iluminação e tomadas C5 1720 W 127 V iluminação e tomadas C6 1300 W 127 V iluminação e tomadas Dimensionamento do alimentador P total 13820 W e P fase 13820 2 6910 W I fase 6910 127 5441 A 10 mm² Critério de corrente Supondo um alimentador de 5 m 6 mm² Critério de queda de tensão Logo o alimentador deve ser de 10 mm² Diagrama unifilar da instalação Devese dividir as cargas igualmente entre as fasescarga da fase A carga da fase B 4 Estimativa de demanda Caso sua instalação seja um consumidor tipo D será necessário estimar a demanda Uma forma de se calcular esta demanda é sugerida pela Cemig em seu Manual da Distribuição para atendimento de consumidores em baixa tensão que é transcrita abaixo Em residências com carga instalada acima de 15 kW considerada elevada para a concessionária local sabese que nem toda ela é utilizada simultaneamente Portanto tornase necessário o cálculo da carga demandada que representaria a potência que realmente seria utilizada simultaneamente Definese por fator de demanda FD como sendo o fator que deve ser multiplicada a potência instalada para se obter a potência demandada Em residências pequenas pequena carga o fator de demanda pode ser considerado igual a 100 ou seja toda a carga instalada é utilizada simultaneamente Para o cálculo da demanda 1 Somamos todas as cargas de iluminação e tomadas de uso geral e multiplicamos pelo fator de demanda terminado na tabela abaixo C Cargas de iluminação e tomadas de uso geral kVA FD fator de demanda C Cargas de iluminação e tomadas de uso geral kVA FD fator de demanda C 1 086 6 C 7 060 1 C 2 081 7 C 8 057 2 C 3 076 8 C 9 054 3 C 4 072 9 C 10 052 4 C 5 068 C 10 045 5 C 6 064 2 Para as cargas especiais potência acima de 1500 VA o fator de demanda é dado em função do número de aparelhos de um mesmo tipo Número de aparelhos FD 1 100 2 092 3 084 4 076 5 070 3 A carga demandada da instalação será a soma das parcelas acima