Instalações Elétricas Prediais - Guia de Geração e Transmissão de Energia

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS PROF ME ALEXANDRE COELHO Reitor Prof Me Ricardo Benedito de Oliveira Próreitor Prof Me Ney Stival Gestão Educacional Profa Ma Daniela Ferreira Correa PRODUÇÃO DE MATERIAIS Diagramação Alan Michel Bariani Thiago Bruno Peraro Revisão Textual Gabriela de Castro Pereira Letícia Toniete Izeppe Bisconcim Luana Ramos Rocha Produção Audiovisual Heber Acuña Berger Leonardo Mateus Gusmão Lopes Márcio Alexandre Júnior Lara Pedro Paulo Liasch Gestão de Produção Kamila Ayumi Costa Yoshimura Fotos Shutterstock Direitos reservados à UNINGÁ Reprodução Proibida Rodovia PR 317 Av Morangueira n 6114 Prezado a Acadêmico a bemvindo a à UNINGÁ Centro Universitário Ingá Primeiramente deixo uma frase de Sócrates para reflexão a vida sem desafios não vale a pena ser vivida Cada um de nós tem uma grande responsabilidade sobre as escolhas que fazemos e essas nos guiarão por toda a vida acadêmica e profissional refletindo diretamente em nossa vida pessoal e em nossas relações com a sociedade Hoje em dia essa sociedade é exigente e busca por tecnologia informação e conhecimento advindos de profissionais que possuam novas habilidades para liderança e sobrevivência no mercado de trabalho De fato a tecnologia e a comunicação têm nos aproximado cada vez mais de pessoas diminuindo distâncias rompendo fronteiras e nos proporcionando momentos inesquecíveis Assim a UNINGÁ se dispõe através do Ensino a Distância a proporcionar um ensino de qualidade capaz de formar cidadãos integrantes de uma sociedade justa preparados para o mercado de trabalho como planejadores e líderes atuantes Que esta nova caminhada lhes traga muita experiência conhecimento e sucesso Prof Me Ricardo Benedito de Oliveira REITOR 3 WWWUNINGABR U N I D A D E 01 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 4 1 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 5 11 GERAÇÃO HIDRÁULICA 5 12 GERAÇÃO TÉRMICA 8 121 GERAÇÃO TÉRMICA A VAPOR 8 122 GERAÇÃO TÉRMICA À DIESEL 10 13 GERAÇÃO EÓLICA 10 14 GERAÇÃO SOLAR 11 2 TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 14 3 DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 17 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 19 GERAÇÃO TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA PROF ME ALEXANDRE COELHO ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS 4 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Caroa acadêmicoa seja bemvindoa ao estudo da disciplina de Instalação Elétrica Esta é a unidade de desenvolvimento dos estudos e pesquisas sendo este um material básico dirigido aos conhecimentos da disciplina Na unidade I será possível compreender as principais formas utilizadas na geração de energia elétrica e como é realizado o seu transporte até os pontos de consumo O estudo de instalações elétricas tem como objetivo principal o aprendizado de como realizar um projeto elétrico ou seja tendo a energia elétrica disponível como está será distribuída no projeto em análise Desta forma cabe destacar a importância desta unidade já que as instalações elétricas basicamente são o fim de um processo distribuição para o consumo A geração da energia seria o seu início e o transporte a parte intermediaria sendo assim esta unidade vai tratar dos caminhos para que a energia chegue ao ponto de consumo Podemos projetar como será distribuída a energia elétrica utilizando um projeto elétrico ou seja nesta unidade o foco é de onde vem o produto de trabalho da instalação elétrica que é a energia elétrica propriamente dita Esta unidade foi dividida por tópicos e subtópicos com o intuito de apresentar o conteúdo de forma a estimular as reflexões facilitar a busca ao apoio nas leituras complementares consultar materiais no intuito de agregar com os temas apresentados nesta unidade 5 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA 1 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Os processos de conversão de energia são os responsáveis por grande parte da evolução da humanidade A tração animal deixa de ser utilizada no momento em que surgem os motores de combustão que é a conversão de energia térmica proveniente da energia química ocorrida de uma combustão para energia mecânica A base da geração elétrica é também uma conversão de energia neste caso da energia mecânica para energia elétrica Sendo o mundo moderno altamente dependente de eletricidade e movimento percebemos a importância dos processos de conversão de energia para que esta evolução seja mantida e continuada Como o foco do nosso estudo é a utilização da energia elétrica empregada em instalações elétricas neste primeiro momento vamos entender de forma básica os processos utilizados na produção da eletricidade posteriormente será abordado o transporte dessa energia até os consumidores Sendo assim antes de aplicar o uso da energia elétrica em instalações vamos entender como é sua produção e seu transporte A geração de energia elétrica se dá em grande parte por uma conversão eletromecânica de energia que neste caso é a conversão de energia mecânica em energia elétrica Se tratando de energia mecânica discutimos sobre a energia cinética e sobre a energia potência gravitacional Para a geração de energia elétrica basicamente se converte a energia disponível no movimento da água geração hidráulica do vento geração eólica e do vapor de água geração termoelétrica A única forma usual de geração de energia que não se baseia em uma conversão eletromecânica é a utilização de painéis solares fotovoltaicos em que a energia luminosa é a fonte para produção da energia elétrica conhecida como energia solar Há algumas aplicações que utilizam a energia luminosa para o aquecimento da água ou de algum líquido especifico para produção de energia elétrica e neste caso a produção se assemelha muito à maneira empregada nas termelétricas A matriz energética brasileira é altamente hidráulica ou seja tem como principal fonte para geração de energia a água sendo grande parte da energia elétrica utilizada proveniente das usinas hidrelétricas A matriz energética mundial se baseia nas termelétricas que utilizam da queima de combustíveis fósseis ou utilização de compostos radioativos para produção da energia elétrica Diante disso o Brasil se diferencia da prática mundial neste caso com a vantagem de utilizar como base um recurso renovável a água Para que possamos compreender melhor das formas usuais de produção de energia elétrica é apresentado nesta unidade a geração hidrelétrica a geração térmica a geração eólica e a geração solar de energia 11 Geração Hidráulica A geração hidrelétrica de energia utiliza a energia cinética do movimento da água que é direcionada para um duto forçado Quando a água passa por uma turbina que está acoplada ao eixo de um gerador elétrico de energia ocorre a conversão da energia mecânica cinética em energia elétrica Está água é normalmente represada em um reservatório a uma altura da turbina para que também ocorra o aproveitamento da energia potencial gravitacional e para que possa armazenar e controlar essa energia 6 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA A Figura 1 apresenta esquematicamente de forma simplificada como seria uma usina hidrelétrica É realizada a construção de uma barragem para manutenção da água em um reservatório Um canal controlado por comportas liberam a água através de um duto que é direcionado diretamente para turbina que aciona o gerador elétrico Após a passagem pela turbina a água segue o curso do rio Figura 1 Usina hidrelétrica de Energia Fonte Google Imagens 2019 A Figura 2 apresenta a usina de Itaipu localizada no rio Paraná em que podese perceber parte do reservatório a barragem e o escoamento da água através dos vertedouros que servem para regular a quantidade de água no reservatório No período da chuva em que o reservatório se encontra muito cheio as comportas dos vertedouros são abertas para manutenção da água em níveis seguros de projeto da barragem Esta água é apenas o excedente do reservatório sendo o escoamento da água que passa pela turbina direcionada ao local referenciado na figura pelo número dois 2 Na figura há evidenciado também pelo número um 1 que são os dutos que direcionam a água para turbina São vinte dutos com 15 metros de diâmetro cada um deles Figura 2 Usina Hidrelétrica de Itaipu Fonte Google Imagens 2019 7 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA As vantagens da utilização deste recurso é que o mesmo é renovável de modo que o ciclo das chuvas faz com que os reservatórios possam se reestabelecer a água é utilizada somente para acionamento da turbina e após fornecer a energia mecânica necessária segue o seu caminho no curso do rio a eficiência é alta e há a possibilidade de geração de quantidade considerável de energia em se tratando da geração é uma forma de geração limpa de energia sem emissão de gases poluentes ou com produção de lixo tóxico vida útil elevada das usinas o que possibilita uma energia barata mesmo com um custo de implantação elevado o que movimenta a turbina a água tem custo zero No processo de geração da energia mesmo que seja uma geração limpa de energia o fato de normalmente ter a necessidade de um reservatório traz algumas desvantagens A grande quantidade de área inundada na construção do reservatório faz com que a questão ambiental seja levada em consideração pois nestas áreas há grande perda de fauna e flora nativas da região mesmo sendo realizada uma captura de animais silvestres e das espécies de plantas do local o prejuízo é considerável Além da questão ambiental há a questão social em algumas situações e há a necessidade de mudar uma cidade toda de local devido à área inundada que a construção do reservatório pode ocupar Outra questão preocupante também de cunho social é a realocação de povoados indígenas que podem estar dentro de áreas que possivelmente podem ser inundadas Observou se bastante desta questão na construção da Usina de Belo Monte que teve seu projeto inicial alterado e hoje opera abaixo da capacidade de geração que teria caso não tivesse como uma das exigências para concessão da licença ambiental à diminuição considerável de seu reservatório operaria na modalidade conhecida como usina hidrelétrica a fio dágua Para entendermos os desafios da construção civil e como funciona uma usina hidrelétrica assista o vídeo a seguir que apresenta um tour virtual à usina de Itaipu MANUAL DO MUNDO Entramos nas turbinas Itaipu 2017 Disponível em https wwwyoutubecomwatchv48IlepuOvLw Acesso em 30 nov 2018 Acredito que após assistir ao vídeo você deve ter compreendido a complexidade da construção e da operação de uma usina hidrelétrica 8 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA 12 Geração Térmica A geração térmica de energia pode ser dividida em dois tipos mais usuais a geração térmica à vapor e a geração térmica à Diesel Este é o método mais utilizado em todo mundo para geração de energia No Brasil devido à grande quantidade de recursos hídricos sua planta geradora é baseada nas usinas hidrelétricas porém no período de secam ou em que a maioria dos reservatórios das usinas hidrelétricas estão comprometidos utilizase da geração térmica de energia para suprir a demanda 121 Geração térmica a vapor A geração térmica a vapor basicamente utiliza uma caldeira para aquecimento da água e direciona o vapor produzido por meio de dutos controlados por uma diferença de pressão Este vapor produz o torque mecânico necessário para a utilização do gerador elétrico através da turbina A Figura 3 apresenta este processo Figura 3 Usina termoelétrica de energia Fonte Google Imagens 2019 Para entender melhor do que se trata a usina hidrelétrica a fio dágua tendência que será cada vez mais empregada devido à ausência ou redução considerável do reservatório acessar FARIA I D O que são usinas hidrelétricas a fio dágua e quais os custos inerentes à sua construção Biblioteca online do Instituto Braudel Brasil Economia e Governo 2012 Disponível em httpwwwbrasileconomia governoorgbrwpcontentuploads201203oquesaousinashidreletricas afiodE28099aguaequaisoscustosinerentesasuaconstrucaopdf Acesso em 30 nov 2018 9 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Após o vapor fornecer a energia necessária para movimento da turbina este passa por um condensador para que este vapor retorne ao estado líquido e está água possa ser reutilizada Após a conversão da energia mecânica em energia elétrica esta energia é escoada utilizando as torres de transmissão Este tipo de usina pode ser construída próximo aos centros consumidores diminuindo bastante os investimentos com linhas de transmissão sendo esta uma das grandes vantagens porém para o aquecimento da água normalmente são utilizados combustíveis fosseis como o carvão mineral e novamente a questão ambiental se torna uma problemática Os gases provenientes da queima deste mineral são nocivos à camada atmosférica ocasionando prejuízos na questão do aquecimento global O custo de manutenção deste tipo de usina é maior quando comparada com uma usina hidrelétrica resultando numa energia mais onerosa No Brasil este efeito é sentido na época da seca dos reservatórios das hidrelétricas para manter o atendimento da demanda as usinas termelétricas tem sua operação aumentada e o resultado é uma energia mais cara para o usuário conhecida como bandeira vermelha Este método de geração é o mesmo empregado nas usinas nucleares que neste caso utilizam o vapor produzido pelo aquecimento da água proveniente da fissão nuclear A Figura 4 apresenta o esquemático de uma usina nuclear Em analogia a Figura 3 e 4 são basicamente as mesmas em termos de processo e a geração nuclear se modifica quanto ao tipo de aquecimento feito para obtenção do vapor O reator nuclear neste caso é o responsável por fazer o aquecimento utilizando material radioativo Figura 4 Usina termelétrica nuclear Fonte Google Imagens 2019 As usinas térmicas nucleares estão muito presentes na Europa e Japão que utilizam os crescimentos nas gerações eólica e solar para diminuir a contribuição da geração nuclear em suas plantas energéticas Na geração nuclear o problema ambiental da queima de combustíveis fósseis é substituído pelo rejeito nuclear resultante mesmo que seja em pequena escala há o problema de ser um material radioativo altamente nocivo ao meio ambiente e à saúde dos seres vivos Um outro problema é que acidentes podem ser altamente prejudiciais havendo a necessidade de isolamento das áreas de implantação exemplo disso é o que ocorreu no acidente de Chernobyl de 1986 ocasionando além das mortes por conta do material radioativo o isolamento daquela área até os dias de hoje 10 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA No Brasil a geração nuclear tem uma participação pequena normalmente abaixo dos 5 na produção de energia estando alocada está produção no complexo de Angra dos Reis com as usinas de Angra I e Angra II 122 Geração térmica à Diesel O motor Diesel é um motor de combustão interna que converte a energia térmica proveniente da queima do combustível em energia mecânica Para produção de energia utilizando o motor Diesel este motor é diretamente acoplado ao eixo de um gerador elétrico produzindo assim energia elétrica Este tipo de recurso é normalmente utilizado para atendimento de regiões remotas em que ainda não há atendimento de energia por meio de linhas de transmissão ou seja casos onde a energia gerada pelas outras formas não chega ao consumidor comum em regiões de floresta Amazônica por exemplo Outra utilização é para atendimento pontual de energia ou casos onde se utilizam grupo gerador 13 Geração Eólica É a utilização da conversão da energia eólica em outros meios de energia normalmente a mecânica é conhecida há bastante tempo Os modernos aerogeradores utilizados na geração de energia elétrica se assemelham aos moinhos de ventos utilizados para triturar grãos na época do feudalismo Naquele caso a energia dos ventos era convertida em energia mecânica para movimentar um triturador no intuito de fazer farinha Hoje esta mesma concepção com suas adaptações é utilizada na geração de energia elétrica O gerador eólico de energia é bem similar no modo de operação da geração hidrelétrica e térmica Neste caso a turbina eólica consiste de pás para captar o movimento do vento e transferir esta energia para um gerador elétrico ou seja as pás do aero gerador são responsáveis por prover o torque mecânico necessário para movimento do gerador elétrico convertendo assim a energia mecânica proveniente do vento em energia elétrica A Figura 5 apresenta a estrutura de um aero gerador suas pás para captação do vento uma caixa de engrenagens para adequações de velocidade e o gerador elétrico responsável por converter a energia cinética disponibilizada pelo vento em energia elétrica A utilização da geração térmica à Diesel está muito presente na cobertura de eventos como shows ou feiras populares de grande porte já que ocorrem de forma sazonal e não tem aquela demanda contabilizada pelos fornecedores de energia Está presente mais do que se imagina também em consumidores comerciais e as vezes até nos consumidores industriais que utilizam deste artificio durante três horas do dia onde a energia tem um custo elevado para estas classes de consumidores este é conhecido como horário de ponta 11 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 5 Geração eólica de energia Fonte Google Imagens 2019 A geração de energia utilizando aero geradores cresce em larga escala por ser uma forma renovável e sustentável de gerar energia estando entre as formas limpas de geração de energia elétrica sem emissão de gases poluentes e resíduos O ruído acústico e sua poluição visual são algumas das desvantagens apontadas No Brasil é possível encontrar este tipo de geração nos litorais principalmente nas regiões Nordeste e Sul do país ocupando acima dos 10 da produção nacional de energia 14 Geração Solar O processo de geração de energia através do sol solar fotovoltaica não utiliza a conversão eletromecânica de energia como todas outras formas de geração aqui apresentadas Neste caso é utilizada a energia proveniente da radiação solar Basicamente são utilizados painéis solares compostos de Silício Si que convertem a energia irradiada pela luz do sol em energia elétrica Esta forma de geração é conhecida como geração solar fotovoltaica e está em pleno crescimento A grande vantagem é a geração diretamente ou nas proximidades do ponto de consumo não sendo necessário transportar a energia evitando perdas e grandes investimentos em linhas de transmissão e distribuição além de ser uma energia renovável limpa e sustentável O Brasil possui um alto potencial de energia solar estando atrás apenas da Austrália neste quesito porém o custo de implantação no Brasil é ainda alto resultando em um desenvolvimento desacelerado quando comparado com países como Alemanha onde o governo ofereceu muitos subsídios para que a acessibilidade fosse ampliada o que a tornou um dos países onde a energia solar está mais presente Como é um tipo de geração que necessita da radiação solar somente será possível a utilização no período diurno há a possibilidade de armazenar a energia gerada excedente ou seja que não foi utilizada em baterias mas esta prática gera um custo extra tão elevado que somente é utilizada em aplicações especificas sendo assim a geração solar fotovoltaica é normalmente utilizada como complementar a outras formas de geração 12 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA A Figura 6 apresenta a geração solar fotovoltaica como uma opção complementar já que podemos verificar também a utilização da rede pública de fornecimento de energia que é utilizada nos períodos em que a geração solar não está em funcionamento Uma das opções no caso de uma geração excedente ao demandado pela residência em algum período do dia é o fornecimento desta parte excedente para a concessionária de energia ou seja você disponibiliza a energia gerada não utilizada e pode em um outro período do dia ou até mesmo em outra unidade consumidora desde de que cadastrada no mesmo Cadastro de Pessoa Física CPF utilizála Figura 6 Geração solar fotovoltaica Fonte Google Imagens 2019 A instalação dos painéis em uma residência é apresentada na Figura 7 Além dos painéis há alguns equipamentos que são necessários para a utilização que podem onerar um pouco o projeto já que o excedente não utilizado em determinado período do dia pode ser disponibilizado para a concessionaria O medidor de energia deve medir não só a entrada da energia como os medidores comuns mas também a saída que é entregue à concessionária Há a necessidade também de inversores Mas a perspectiva de crescimento da utilização deste tipo de geração é sempre otimista Figura 7 Painel solar fotovoltaico instalado em uma residência Fonte Google Imagens 2019 13 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Estas são as maneiras mais usuais de geração de energia Há diversas pesquisas em andamento na busca de encontrar ou adaptar outras maneira principalmente aquelas sustentáveis com menor impacto possível ao meio ambiente Algumas estratégias já são conhecidas como a energia das mares que é a utilização do movimento das ondas para geração de energia elétrica mas ainda com contribuição mínima na demanda mundial A demanda de energia elétrica pode ser um dos critérios utilizados para verificar o crescimento da economia de um país se há uma demanda crescente o país tem um bom desenvolvimento sendo que os países com maior taxa de crescimento são aqueles que mais necessitam da geração de energia elétrica Nos casos de estagnação na demanda de energia a economia segue o mesmo padrão visto que a maior fatia da demanda de energia de um país está no setor industrial principalmente nos países desenvolvidos e em desenvolvimento No final dos anos 90 com os indicadores de uma crise energética é criado em 1998 o Sistema Interligado Nacional SIN e o Operador Nacional do Sistema ONS sendo este ano de extrema importância para o setor elétrico nacional Até o ano de 1998 as operações de geração e transporte da energia ocorriam de forma isolada cada região operava sua geração e seu transporte sem que fosse possível coordenar e controlar fluxo de energia de uma região para outra O SIN é um sistema de coordenação e controle da geração e transmissão da energia elétrica que interliga o país todo ou seja hoje em dia é comum no Sudeste utilizar uma energia que é produzida na região Norte É possível um controle maior dos reservatórios das usinas hidrelétricas como o Brasil é um país de grande área com variação de época de seca entre o sul e o norte é possível a utilização da energia na região que opera com os reservatórios cheios ocorrendo de forma intercalada O ONS é responsável por controlar esse fluxo de energia e manter a operação do sistema elétrico dentro dos padrões de qualidade estabelecidos pela regulamentação da Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL resguardando de problemas maiores como as possíveis faltas de energia O desafio de operar um país de área tão grande faz com que o ONS seja um dos órgãos de maior qualidade na operação da energia elétrica no mundo É possível hoje acompanhar de forma quase instantânea um balanço energético quais tipos de fonte de energia estão sendo utilizados e qual a porcentagem momentânea da contribuição além de como está o fluxo da energia no SIN Exemplo disso é demonstrado na Figura 8 Figura 1 para o dia 13 de dezembro de 2018 às 1131 h a geração hidráulica de energia correspondia a 796 de toda geração naquele instante a geração nuclear correspondia a 3 e a solar a 04 Estes valores são atualizados minuto a minuto assim podemos perceber a robustez do controle que é utilizado na matriz energética brasileira atualmente Figura 8 Situação da geração de energia no Brasil 13122018 1131 h Fonte ONS 14 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Tão importante quanto a geração da energia é também o seu transporte que dividiremos em transmissão da energia elétrica e a distribuição da energia elétrica temas que serão aqui abordados de forma simplificada com o intuito de entendermos somente as estratégias utilizadas sem a preocupação com os modelos matemáticos elétricos destas aplicações 2 TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Para entendermos melhor como é realizado o transporte da energia elétrica até nos pontos de consumo dividimos o que é conhecido como sistema elétrico de potência em geração transmissão e distribuição da energia A geração já foi assunto aqui abordado entenderemos agora o que é a transmissão e posteriormente fechando o ciclo para que a energia possa chegar nos pontos de consumo a distribuição de energia A energia elétrica gerada é aquela demandada de forma instantânea ou seja o armazenamento de energia em baterias é feito somente para situações específicas Para atender os consumidores é necessário o transporte da energia gerada até os pontos de consumo O Brasil possui uma planta energética altamente hidráulica de modo que as usinas hidrelétricas nem sempre estão próximas aos grandes centros consumidores e a energia gerada é então transportada utilizando o que conhecemos como transmissão e distribuição da energia elétrica A transmissão da energia ocorre através das linhas de transmissão e é o caminho que a energia percorre de onde foi gerada até os centros consumidores cidades A Figura 9 apresenta de forma simplificada o caminho da energia elétrica onde temos a geração 1 a transmissão 3 e a distribuição 5 da energia Fica evidenciado a diferença entre a transmissão e a distribuição da energia já que a distribuição é o transporte da energia que ocorre dentro das cidades por exemplo os postes nas ruas fazem parte da distribuição já as torres que vemos nas estradas quando em viagem fazem parte da transmissão da energia Você pode acompanhar de forma quase instantânea outros dados da geração e transporte da energia além deste apresentado na Figura 8 basta acessar http onsorgbr e utilizar a aba dados em tempo real 15 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 9 Geração transmissão e distribuição da energia elétrica Fonte Google Imagens 2019 A Figura 9 apresenta também as transformações representadas em 2 e 4 que ocorrem entre a geração e a transmissão e entre a transmissão e a distribuição Estas transformações são primordiais e necessárias para que a energia elétrica possa ser transportada e entenderemos a sua importância Para que possamos entender a importância da transformação da energia para que seu transporte seja realizado vamos analisar o que é a energia elétrica de forma simplificada e faremos uma análise mais criteriosa na unidade II A energia elétrica é uma tensão elétrica V uma corrente elétrica I e a potência elétrica vai ser considerada para esta análise como PVI ou seja a tensão vezes a corrente Mantendo um valor de potência P constante se a tensão V aumenta proporcionalmente a corrente I diminui A possibilidade do transporte da energia elétrica basicamente vem dessa relação proporcional entre a tensão e a corrente vamos considerar as perdas na transmissão da energia somente as perdas por efeito Joule que é a energia elétrica convertida em energia térmica aquecimento no condutor devido a passagem da corrente elétrica A transformação da energia representada na Figura 9 em 2 é então uma elevação da tensão para que a transmissão dessa energia ocorra com menos perda possível ou seja elevase o nível da tensão para que possa assim abaixar de forma proporcional a corrente diminuindo as perdas por efeito Joule já que na relação da corrente e perda por efeito Joule quanto maior a corrente maior a perda Esta transformação é realizada neste caso de elevação dos valores de tensão nas subestações de elevação localizadas próximas as usinas sendo o transformador o responsável por elevar este valor de tensão para valores que se tornam viável para o transporte da energia evitando ao máximo as perdas A Figura 10 apresenta uma imagem de satélite da usina de Itaipu e sua barragem e pode ser verificada também a subestação de Furnas por onde a energia gerada em Itaipu é escoada para o restante do Brasil Esta subestação é responsável por elevar os níveis de tensão e reduzir os níveis de corrente 16 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 10 Usina de Itaipu e subestação de Furnas Fonte Google maps Considerando como exemplo a usina de Itaipu cada unidade geradora tem tensão nominal gerada de 18000 V sendo que após a transformação na subestação a tensão de transmissão é de 750000 V ou seja aproximadamente 42 vezes maior Proporcionalmente a corrente vai ser 42 vezes menor possibilitando assim a transmissão da energia O transformador é o componente capaz de elevar ou reduzir estes níveis de tensão através de um acoplamento eletromagnético sendo este um dos equipamentos mais importantes na operação da matriz energética mundial As linhas de transmissão operam como vimos com valores elevadíssimos para tensão no Brasil é possível encontrar as linhas de transmissão operando com 230 kV 345 kV 440 kV 500 kV 750 kV e 765 kV em corrente alternada Os consumidores da energia elétrica são divididos por classes de consumo por Resolução Normativa da ANEEL n 4142010 em consumidores residencial industrial comercial rural e poder público O consumo final da energia elétrica é em larga escala em aplicações que convertem a energia elétrica em energia mecânica principalmente em países industrializados Esta demanda é maior nas industrias onde há a utilização de muitos motores elétricos A Figura 11 apresenta o fluxograma do que ocorre na prática no Brasil excluindo é claro as porcentagens menores das fontes e dos consumos ou seja o consumo aqui apresentado é o que ocorre em maior parte Figura 11 Fluxograma simplificado de onde ocorre a maior parte do consumo da energia elétrica no Brasil Fonte o autor Analisando a Figura 11 se tratando de uma conversão elétrica para mecânica utiliza se um motor elétrico temos como exemplo esse que pode ser facilmente entendido quando é realizada a abertura de um portão elétrico no momento em que se aciona o motor A energia elétrica é convertida em movimento mecânico no eixo do motor e o portão se abre A conversão de energia mecânica para elétrica utiliza um gerador elétrico O gerador eólico de energia por exemplo utiliza a força dos ventos em suas pás acopladas ao eixo do gerador elétrico e a energia cinética do vento neste caso é convertida em energia elétrica 17 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Como visto nas formas de geração de energia somente a geração solar fotovoltaica não utiliza uma conversão eletromecânica para geração da energia elétrica Assim um questionamento surge se a maior parte do consumo da energia elétrica é convertendo essa energia em movimento por que converter a energia mecânica em energia elétrica Ou seja grande parte da energia elétrica é gerada a partir da energia mecânica e grande parte da energia elétrica é reconvertida em energia mecânica A Figura 11 apresenta justamente essa situação sendo a energia elétrica utilizada basicamente como a forma de transportar a energia mecânica Há um item que na engenharia sempre é levado em consideração a eficiência o custo benefício As perdas da transmissão mecânica são muito elevadas quando comparadas com as perdas da transmissão elétrica de energia Imagine você uma transmissão mecânica do Rio Paraná por exemplo local onde está localizada uma das maiores usinas hidrelétricas do mundo a usina de Itaipu até a cidade de São Paulo que é onde há o maior consumo de energia elétrica isto é inviável devido ao custo e a grande quantidade de perda de energia 3 DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Após chegar nas cidades a energia é então distribuída através das linhas de distribuição sendo a parte que a energia percorre normalmente dentro das cidades até chegar no consumidor final A Figura 9 apresentou duas transformações ao longo do caminho que a energia elétrica faz até chegar ao ponto da distribuição em 2 vimos que ocorre uma elevação no nível da tensão para que a energia possa ser transmitida com menos perda possível Em 4 vai ocorrer o inverso utilizase de transformadores que agora são alocados em subestações de distribuição nos centros de consumo que irão reduzir o nível de tensão para níveis seguros para que a energia possa ser distribuída A Figura 12 apresenta uma subestação de distribuição evidenciando o transformador Estas subestações recebem a energia das linhas de transmissão e são responsáveis como dito por abaixar os níveis de tensão Utilizando o exemplo já apresentado onde a transmissão ocorreu em 750 kV ao chegar na subestação esse nível de tensão é então transformado para níveis que podem estar entre 1 kV a 230 kV sendo quase um padrão a utilização da tensão de 138 kV para a distribuição primária Grande parte da demanda de energia de um país está na indústria quanto mais desenvolvido maior o consumo na indústria onde boa parte da energia elétrica é consumida na utilização de motores elétricos que é o equipamento utilizado para converter energia elétrica em energia mecânica Então basicamente temos como fonte primaria na geração de energia elétrica a energia cinética mecânica e temos como maior consumo da energia elétrica a utilização em energia mecânica 18 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 12 Subestação de distribuição Fonte Google Imagens 2019 Após passar pela transformação na subestação de distribuição a energia agora é levada até o consumidor pelas linhas de distribuição estas estão distribuídas nas cidades pelos postes A Figura 13 apresenta um sistema de distribuição considerando um consumidor residencial a distribuição primária normalmente disposta horizontalmente é aquela que sai da subestação de distribuição operam em média tensão normalmente com valores de 13800 V quando próximo ao consumidor final é utilizado novamente um transformador abaixador de tensão agora a tensão é abaixada para o nível de utilização 127 ou 220 Volts dependendo da região do Brasil A rede secundária de distribuição normalmente disposta verticalmente opera com os valores nominais de atendimento 127 ou 220 V e é a rede que vai atender as residências 19 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 1 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 13 Sistema de distribuição de energia Fonte Google Imagens 2019 O transformador está presente na subestação de elevação transmissão na subestação abaixadora distribuição e nos postes para regular a tensão nos níveis de atendimento sem o transformador a viabilidade do transporte dessa energia com estes níveis de eficiência e custo estaria comprometida 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS Prezadoa acadêmicoa esta unidade serviu como introdução ao estudo das instalações elétricas sendo importante para sabermos a origem da energia elétrica e porque a utilizamos dessa forma Como a ferramenta de trabalho da instalação elétrica é a distribuição da mesma no ponto de consumo se torna interessante esta introdução mesmo que de forma simplificada com intuito apenas informativo sem a necessidade de modelos matemáticos para explicação dos fenômenos já que na Engenharia Civil não é o objetivo do estudo Sendo assim foram apresentadas as formas usuais de geração de energia elétrica ficando evidenciado que basicamente se trata de uma conversão eletromecânica de energia exceto pela geração solar fotovoltaica Após a geração da energia foi apresentado o transporte desta energia até o ponto de consumo detalhando no que consiste a transmissão e a distribuição da energia elétrica e a importância de uma sistema robusto onde todas as etapas devem funcionar para que não haja faltas de energia Agora que entendemos a origem da energia e como se dá seu transporte até o ponto de consumo vamos aplicar o uso dessa energia na prática entendendo num primeiro momento a aplicação em circuitos elétricos e posteriormente a distribuição em projetos de instalações elétricas 20 20 WWWUNINGABR U N I D A D E 02 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 22 1 ELETRICIDADE 23 11 CARGA ELÉTRICA 23 12 CORRENTE ELÉTRICA 24 13 TENSÃO ELÉTRICA 25 14 CORRENTE CONTÍNUA E CORRENTE ALTERNADA 26 15 POTÊNCIA ELÉTRICA 28 2 INTRODUÇÃO AOS CIRCUITOS ELÉTRICOS 28 21 RESISTÊNCIA ELÉTRICA 30 22 LEI DE OHM 31 ELETRICIDADE E CONCEITOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS PROF ME ALEXANDRE COELHO ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS 21 WWWUNINGABR 23 ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES 34 231 ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE 34 232 ASSOCIAÇÃO EM PARALELO 35 24 LEIS DE KIRCHHOFF 36 241 LEI DE KIRCHHOFF DAS TENSÕES 36 242 LEI DE KIRCHHOFF DAS CORRENTES 37 3 CONSIDERAÇÕES SOBRE CORRENTE ALTERNADA 38 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 40 22 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Caroa acadêmicoa seja bemvindoa ao estudo da disciplina de Instalação Elétrica Esta é a unidade II de desenvolvimento dos estudos e pesquisas sendo este um material básico dirigido aos conhecimentos da disciplina Na unidade II será possível compreender e conhecer de forma mais conceitual a energia elétrica e suas aplicações Na unidade I foi apresentada como a energia elétrica é gerada e transportada até os pontos de consumo Agora vamos conceituar no que consiste a energia elétrica e como é feita a análise básica de circuitos elétricos As instalações elétricas consistem em circuitos elétricos divididos a partir de um quadro de distribuição por isso a importância de conhecermos mesmo que de forma básica as leis de análises de circuitos elétricos pois precisaremos desses conceitos no momento de projetar como será distribuída as instalações elétricas Esta unidade foi dividida por tópicos e sub tópicos com intuito de apresentar o conteúdo de forma a estimular as reflexões facilitar a busca ao apoio nas leituras complementares consultar materiais no intuito de agregar com os temas apresentados nesta unidade 23 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA 1 ELETRICIDADE Após conhecermos na unidade I os processos de geração de energia e seu transporte nesta unidade será apresentado os conceitos básicos da eletricidade e a sua aplicação em circuitos elétricos Estes são temas essenciais para aplicação da eletricidade em instalações elétricas O estudo da eletricidade pode ser dividido basicamente em três partes a eletrostática eletrodinâmica e o eletromagnetismo Como nosso intuito são os conceitos básicos da eletricidade e sua aplicação para análise de circuitos elementares será abordado o conceito de carga elétrica corrente elétrica tensão elétrica e potência elétrica 11 Carga Elétrica Para que haja a explicação de todos fenômenos elétricos é necessário iniciarmos pela parte mais elementar a carga elétrica Segundo Alexander e Sadiku 2013 carga é uma propriedade elétrica das partículas atômicas que compõe a matéria medida em Coulombs C Quando falamos de cargas elétricas estamos em um primeiro momento falando das partículas subatômicas que compõem o átomo os prótons nêutrons e elétrons A Figura 1 apresenta a estrutura atômica de um átomo genérico apenas para recordar como é a disposição das cargas elétricas Percebemos a presença de prótons e neutros no núcleo e os elétrons dispostos nas camadas externas Figura 1 Cargas elétricas dispostas na estrutura atômica Fonte Google Imagens 2019 Um átomo quando em equilíbrio possui a mesma quantidade de prótons e elétrons e o balanço energético deste átomo pode ser considerado zero Em termos de carga elétrica o elétron e próton possuem a mesma magnitude sendo a carga de um elétron e igual a 160210 19 C e o próton tem a mesma carga de sinal positivo Quando se fala de carga elétrica o elétron é utilizado como referência pelo motivo já conhecido de que são os elétrons que podem trafegar de um átomo para outro Um átomo pode ter a capacidade de receber ou ceder elétrons o que torna a carga elétrica móvel podendo assim ser transferida 24 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Em termos de cargas elétricas os elétrons serão atraídos por átomos positivamente carregados ou seja por átomos que já cederam seus elétrons da camada de valência O fluxo de cargas elétricas é conhecido como corrente elétrica Carga elétrica é representada pela letra q e sua unidade é Coulombs C que é bem grande sendo normal encontrar valores de nC nano Coulombs e pC pico Coulombs Para exemplificar vejamos que em 10 C de carga há 6241018 elétrons 12 Corrente Elétrica A possibilidade da transferência de carga elétrica através dos movimentos dos elétrons faz com que um fluxo de carga no tempo conceitue o que conhecemos como corrente elétrica representada pela letra i Matematicamente temos onde pelo sistema internacional de medidas i é corrente elétrica q é carga elétrica e t é tempo em segundos A unidade de corrente elétrica é o Ampere A e representa C s A corrente elétrica quando analisada em circuitos elétricos tem um sentido de direção que foi convencionado como o sentido inverso dos elétrons Esta convenção ocorreu de forma equivocada no momento da descoberta do fluxo de cargas elétricas sabendose que cargas opostas se atraem imaginouse que eram os prótons que se deslocavam em sentido aos elétrons e assim foi convencionado o sentido da corrente Posteriormente verificouse que são os elétrons que se movimentam mas a convenção foi mantida A Figura 2 representa o sentido da corrente elétrica I em comparação com sentido de deslocamento dos elétrons neste caso saindo do terminal negativo da bateria à caminho do terminal positivo Figura 2 Convenção de sentido de corrente elétrica em um circuito elétrico Fonte Google Imagens 2019 Em uma análise de circuito pode haver mais de uma corrente elétrica assim como pode haver mais de uma bateria Neste caso convencionamos um sentido para corrente Um exemplo disso pode ser verificado na Figura 3 se considerarmos o sentido horário como o sentido da corrente por nós convencionado o sentido inverso tem mesmo valor absoluto quanto à mesma corrente porém o sinal negativo representa que o sentido é o inverso ao adotado como convenção Neste caso não há uma corrente negativa 25 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 3 Convencionando uma corrente no circuito elétrico Fonte Google Imagens 2019 Para que ocorra um fluxo ordenado de carga elétrica resultando em uma corrente elétrica há a necessidade de uma energia esta é conhecida como tensão elétrica 13 Tensão Elétrica Para o deslocamento do elétron utilizase de um trabalho ou transferência de energia Esse trabalho é realizado por uma força eletromotriz conhecida como FEM é a tensão elétrica também denominada como Diferença de Potencial entre dois Pontos DDP Conceitualmente é a energia necessária para movimentar uma unidade de carga entre dois pontos que tem como unidade Volts V Se considerarmos a Figura 4 seria a energia consumida para movimentar uma unidade de carga entre os pontos a e b Esta energia é a tensão vab Figura 4 Diferença de potencial entre dois pontos Fonte Google Imagens 2019 Matematicamente temos onde v é a tensão elétrica w é a energia e q é carga elétrica Da mesma forma que não há corrente elétrica negativa não há também uma tensão negativa Ao analisar circuitos se considerarmos a diferença entre dois pontos como vab apresentado na Figura 5a e considerarmos também que o ponto a está presente no polo positivo e o ponto b está no polo negativo como convenção como na Figura 5b caso ocorra o contrário a tensão vab terá a mesma magnitude para todos os casos e o sinal negativo presente na Figura 5c é utilizado apenas para demonstrar a inversão das polaridades quando comparadas com a convenção adotada 26 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 5 Convenção de tensão elétrica em um circuito elétrico Fonte Google Imagens 2019 14 Corrente Contínua e Corrente Alternada Agora que já sabemos conceitualmente matematicamente o que é carga elétrica corrente elétrica e tensão elétrica podemos definir os tipos mais usuais de utilização da energia a Corrente Contínua CC e Corrente Alternada CA A CC é definida como a corrente que permanece constante ao longo do tempo sendo que a tensão tem a mesma forma de onda também é contínua A Figura 6 apresenta como é a forma de onda da CC onde I eixo y é a corrente e t eixo x é o tempo Exemplos de utilização de CC são baterias pilhas e grande parte de componentes eletrônicos Figura 6 Corrente Contínua ao longo do tempo Fonte Google Imagens 2019 A CA é definida por uma corrente que varia no tempo esta pode ter qualquer formato variável no tempo A Figura 7 apresenta um exemplo de CA sendo este o mesmo formato da tensão elétrica não tendo necessariamente a mesma amplitude e mesma fase mas sim a mesma função de variação Na Figura 7 é apresentada uma função senoidal como exemplo de uma CA justamente pelo fato de ser a forma usual de nossa energia nas residências os circuitos utilizados em instalações elétricas utilizam exatamente deste tipo de tensão e corrente com uma frequência de 60 Hz padrão Brasil ou seja uma repetição de 60 ciclos para cada segundo 27 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 7 Corrente variável ao longo do tempo Fonte Google Imagens 2019 O emprego da corrente alternada como o tipo de energia utilizada vem basicamente da possibilidade do transporte desse tipo de energia de forma mais simplificada para as tecnologias da época em que se utilizouse como padrão Mas nem sempre esta foi a forma usual da energia e no início dos estudos da eletricidade este foi tema de discussão por um longo tempo período este que ficou conhecido como guerra das correntes De um lado defensor da utilização da CC Thomas Edison de outro lado defensor da CA Nikola Tesla patrocinado pelo empresário George Westinghouse vence esta batalha Para entender melhor sobre esta batalha e sobre a utilização de CC e CA verifique este vídeo FÍSICANET A Guerra Elétrica A disputa entre Edison Westinghouse e Tesla 2013 Disponível em httpswwwyoutubecomwatchvvewg4uviZAwt2s Acesso em 10 jan 2019 28 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA 15 Potência Elétrica Tensão e corrente elétrica são variáveis básicas de circuitos e instalações elétricas e para que os equipamentos funcionem é necessária a presença das duas variáveis se há apenas tensão sem o fluxo de cargas elétricas nãofuncionamento dos equipamentos Conceitualmente segundo Alexander e Sadiku 2013 potência é a velocidade com que se consome ou se absorve energia medida em Watts W Matematicamente para circuitos de CC podemos afirmar que a potência é pvi a tensão vezes a corrente Para nossas análises de circuitos utilizadas nesta unidade isso será suficiente já que trabalharemos com CC para entender as leis básicas de circuitos elétricos Em um circuito elétrico enquanto alguns elementos fornecem energia outros absorvem consomem Em uma lanterna por exemplo enquanto a pilha fornece a energia elétrica a lâmpada consome esta energia e a transforma em energia luminosa Cada equipamento possui uma potência para qual foi projetado para seu funcionamento A potência em Watts de cada equipamento vezes o tempo em hora em que ele fica ligado Wattsh Wh é utilizado para que as concessionárias de energia façam a cobrança da conta de energia Lembrando que energia fisicamente é medida em Joules e neste caso 1Wh 3600 J 2 INTRODUÇÃO AOS CIRCUITOS ELÉTRICOS O estudo de circuitos elétricos mesmo que de forma básica para o entendimento das instalações elétricas é de extrema importância visto que a instalação elétrica é o projeto e divisão da utilização da energia elétrica em circuitos Simplificando em instalações elétricas prediais temos circuitos de iluminação circuitos de tomadas de uso geral e circuitos de tomadas de uso específico A interconexão de elementos elétricos define o que é um circuito elétrico independentemente da quantidade de elementos que este circuito elétrico possuir A Figura 8 apresenta um circuito elétrico bem simplificado em que há uma lâmpada ligada com a utilização de uma bateria tendo assim dois elementos mais os condutores para fazer as ligações A Figura 9 demonstra um circuito mais complexo com vários elementos que pode ser utilizado para transmissão de rádio com a utilização de uma antena Em ambos estes circuitos estamos utilizando corrente contínua sendo mantido para todas analises desta unidade Para o entendimento dos princípios básicos de circuitos elétricos a utilização da CC se torna aliada para facilitar o entendimento 29 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 8 Circuito elétrico simplificado apenas dois elementos Fonte Google Imagens 2019 Figura 9 Circuito elétrico com vários elementos Fonte Google Imagens 2019 Se fizermos uma analogia mesmo sabendo que em instalação elétrica utilizamos corrente alternada em um mesmo circuito podemos ter vários equipamentos ligados um exemplo disso é um circuito de iluminação de modo que vamos verificar que em um mesmo circuito de iluminação teremos várias lâmpadas sendo a fonte de tensão um dos elementos e cada uma das lâmpadas os outros elementos deste circuito Os elementos do circuito podem ser ativos ou passivos são aqueles que absorvem energia conhecidos como cargas elétricas que podem ser basicamente de três tipos resistivas indutivas e capacitivas As cargas resistivas serão aqui tratadas Os elementos ativos são os que fornecem potência para o circuito elétrico fontes de tensão e corrente De acordo com a lei de conservação de energia em um circuito a potência absorvida é igual a potência fornecida Por convenção se um elemento está consumindo energia ele tem potência positiva p vi e a corrente entra pelo terminal positivo do elemento como pode ser verificado na Figura 10 30 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 10 Convenção de sinal passivo para elemento consumidor de potência Fonte Google Imagens 2019 Se o elemento está fornecendo energia ele tem potência negativa pvi como a tensão e a corrente não há potência negativa e este sinal negativo é apenas para identificar um elemento ativo que fornece potência para o circuito Neste caso como apresentado na Figura 11 a corrente entra pelo terminal negativo do elemento Figura 11 Convenção de sinal passivo para elemento fornecedor de potência Fonte Google Imagens 2019 21 Resistência Elétrica A resistência elétrica está presente em todo tipo de material e é definida como a tendência de resistir ao fluxo de cargas elétricas ou seja a resistência à passagem de corrente elétrica Qualquer material tem sua resistência calculada em função de seu comprimento l a área da seção transversal A e a resistividade do material ρ matematicamente temos sendo R a resistência medida em Ohms Ω A resistividade do material é fator determinante no cálculo da resistência já que é diretamente proporcional a resistência elétrica A Tabela 1 apresenta os valores de resistividade para alguns materiais 31 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Tabela 1 Resistividade dos materiais Fonte Alexander e Sadiku 2013 Fica evidenciado na Tabela 1 que os materiais com baixa resistividade são considerados condutores Devido a isso os condutores utilizados nas instalações elétricas são de cobre já que a utilização da prata ficaria inviável devido ao custo 22 Lei de Ohm Em análise de circuitos o efeito resistivo sempre estará presente já que a passagem de corrente por qualquer material sempre terá uma resistência Dependendo da aplicação podese projetar a utilização de resistências de valores bem pequenos ou de valores elevados A resistência é tratada como uma carga elétrica um elemento passivo que absorve energia Quando lidamos com cargas elétricas em circuitos um dos objetivos é conhecer a relação entre a tensão e a corrente e assim surgiu a primeira Lei de Ohm que apresenta esta relação para o resistor A Lei de Ohm afirma que em um resistor a tensão em seus terminais é diretamente proporcional a corrente elétrica que flui através dele vi Ohm definiu que a constante de proporcionalidade entre a tensão e a corrente é o resistor e matematicamente esta relação é vRi onde v é a tensão R é a resistência e i é a corrente Considerando o resistor ideal essa relação tem o mesmo comportamento de uma função do primeiro grau como pode ser verificado na Figura 12 32 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 12 Relação da tensão e corrente em um resistor Fonte Alexander e Sadiku 2013 De acordo com a Lei de Ohm se temos um valor de tensão fixo quanto maior for a resistência menor será a corrente Se essa resistência tende a infinito a corrente elétrica tende a zero o que ocorre nos materiais isolantes que possuem altos valores de resistência Por um outro lado pode haver aplicações em que o ideal é que se tenha altos valores de corrente elétrica Para isso é projetada uma resistência elétrica de baixa resistência e que suporte a passagem de altas correntes que é o que ocorre no chuveiro elétrico por exemplo A passagem de corrente em um condutor traz um aquecimento conhecido como efeito Joule energia elétrica convertida em energia térmica em algumas aplicações é considerado uma perda como na transmissão de energia elétrica Por isso se eleva tanto o nível das tensões para o transporte da energia elétrica como explicado na unidade I Para outras aplicações o aquecimento pode ser o objetivo utilizando novamente o exemplo do chuveiro elétrico espera se que a resistência projetada tenha um baixo nível de resistência e suporte um elevado nível de corrente para que ocorra o aquecimento da água A corrente elétrica em uma resistência sempre fluíra do maior para o menor potencial como apresentado na Figura 13 o potencial do lado positivo é maior que o potencial do lado negativo por isso a corrente tem o sentido apresentado Este símbolo da Figura 13 é como uma resistência é representada em um circuito elétrico Figura 13 Representação simbólica de uma resistência no circuito elétrico e direção da corrente elétrica Fonte Alexander e Sadiku 2013 Para entender melhor como foi descoberta a resistência elétrica qual experimento foi realizado por Georg Simon Ohm de forma prática acessar MATTEDE H Lei de Ohm Conteúdo Mundo da Elétrica Disponível em httpswwwmundodaeletrica combrleideohm 33 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA A potência dissipada por um resistor já é conhecida e mantémse como a tensão sobre a resistência e a corrente que passa por ela pvi com a aplicação da Lei de Ohm podese utilizar de outras duas maneiras para calcular a potência dissipada em um resistor e assim temos Um exemplo prático para entendermos as aplicações da Lei de Ohm em um circuito elétrico é como calcular a potência dissipada por uma resistência pode ser a de uma torradeira é um elemento elétrico que basicamente é uma resistência que converte energia elétrica em energia térmica Qual será a corrente que alimenta esta resistência se a mesma tem 15 Ω e é alimentada por uma tensão de 110 V Qual é a potência dissipada por essa resistência Primeiramente vamos entender como podemos analisar uma torradeira como um circuito elétrico já que o circuito elétrico é uma fonte de tensão e uma resistência o equivalente é apresentado na Figura 14 Figura 14 Circuito elétrico equivalente de uma torradeira Fonte o Autor Agora que conhecemos como pode ser representada uma torradeira em seu circuito elétrico podemos aplicar a Lei de Ohm e calcular qual será a corrente necessária do circuito para que o equipamento funcione como foi projetado Se nossa tensão v é 110 V para efeito de analise estamos considerando CC por isso temos definido na fonte onde é o polo positivo e na resistência qual o nível de maior potencial e a resistência R é 15 Ω para o cálculo da corrente basta aplicarmos a Lei de Ohm assim temos a corrente elétrica que flui pela resistência da torradeira é 733 A A potência elétrica dissipada pela torradeira será a tensão aplicada sobre a resistência vezes a corrente que passa por ela p 110 733 sendo igual a 8063 W Este circuito apresentado no exemplo é extremamente simples contendo apenas dois elementos e os condutores utilizados para o circuito porém se o circuito tem uma complexidade aumentada e possui vários elementos também temos que ter a capacidade de conhecer os parâmetros elétricos de cada uma das cargas para isso vamos aprender sobre associação de resistores 34 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA 23 Associação de Resistores As topologias de rede são necessárias para entendermos como os elementos podem ser interconectados das diversas formas em um circuito De acordo com Alexander e Sadiku 2013 podemos definir assim alguns conceitos Ramo representa qualquer elemento de dois terminais Nó é o ponto de conexão entre dois ou mais elementos ramos Laço qualquer caminho fechado em um circuito Malha é um laço que não contém nenhum outro laço em seu interior Assim temos condições de entender melhor como é feita a associação de resistores que basicamente podem ser conectados somente em série somente em paralelo e há circuitos que apresentam alguns resistores ligados em série e outros em paralelo 231 Associação em série Os resistores estarão em série se eles compartilham exclusivamente um único nó e consequentemente transportam a mesma corrente A Figura 15 apresenta três resistores ligados em série Figura 15 Resistores ligados em série Fonte o autor Analisando a Figura 15 fica evidenciado que a fonte de tensão está em série com o resistor R1 já que eles compartilham somente o nó a R1 e R2 e estão em série pois compartilham somente o nó b o que se mantém paras as análises de todos os elementos do circuito A corrente segue o sentido contrário aos elétrons de acordo com a convenção de sentido de corrente elétrica e neste exemplo está no sentido horário Analisando somente a corrente podemos afirmar que este é um circuito série já que a mesma corrente que sai da fonte passa por todos resistores ou seja ela é a mesma que percorre todo o circuito e retorna para a fonte Quando associados em série os resistores podem ser representados por apenas uma resistência equivalente Esta resistência equivalente representa a potência total dissipada por todos os resistores e pode facilitar na obtenção de variáveis do circuito Esta resistência equivalente no circuito série é obtida somando todas resistências do circuito A Figura 16 apresenta um exemplo de um circuito série e seu circuito equivalente se utilizarmos o exemplo da torradeira fica evidenciado quão fácil é calcular as variáveis do circuito utilizando apenas um resistor 35 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 16 Circuito série e seu circuito equivalente Fonte o autor 232 Associação em paralelo A associação em paralelo ocorrerá quando dois ou mais resistores estiverem conectados aos mesmos dois nós apresentando assim a mesma tensão entre eles Para entendermos melhor analisaremos a Figura 17 que apresenta três resistências associadas em paralelo Analisando todos os nós superiores percebemos que são o mesmo nó a já que não há elemento entre as derivações do circuito Todos os nós na parte inferior do circuito são b e assim todos os resistores estão entre os mesmos dois nós que são exatamente a diferença de potencial entre os dois pontos da fonte de tensão ou seja a tensão em cada um dos resistores é a mesma e é a tensão da fonte Pela Lei de Ohm podemos calcular as correntes em cada um dos resistores de forma simplificada basta sabermos as resistências e tensão aplicada sobre elas Figura 17 Associação de resistores em paralelo Fonte o autor O circuito em paralelo é um circuito divisor de corrente em que percebese pela Figura 17 que a corrente elétrica que percorre o circuito vai se dividir para cada uma das resistências proporcionalmente ao valor de cada resistência Já que a resistência elétrica é oposição à passagem de corrente elétrica esta vai optar pelo caminho de menor resistência então podemos afirmar que em uma situação de resistências em paralelo como está a maior corrente será na resistência de menor valor Da mesma forma que podemos associar todos resistores em série e utilizar um resistor equivalente para facilitar os cálculos e obter as variáveis do circuito também utilizamos desta facilidade em resistores em paralelo Para isso a resistência equivalente de qualquer número de resistores ligados em paralelo é o inverso da soma dos inversos das resistências individuais Para facilitar o entendimento vamos analisar na Figura 18 como é feito este cálculo onde Req é a resistência equivalente a todas resistências do circuito 36 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 18 Circuito paralelo e seu circuito equivalente Fonte o autor Podemos ter em um circuito resistores associados de forma mista ou seja em uma parte do circuito alguns estão associados em série e em outra parte em paralelo 24 Leis de Kirchhoff Existem várias leis e estratégias para análise de circuitos para nosso caso que busca o entendimento básico através de circuitos simples a lei de Ohm até pode ser suficiente mas com a utilização das leis de Kirchhoff estas análises e entendimentos podem ser tornar facilitadas São duas as leis de Kirchhoff uma é conhecida como Lei de Kirchhoff para Tensões LKT e a outra como Lei de Kirchhoff para Correntes LKC 241 Lei de Kirchhoff das tensões A LKT também conhecida como lei das malhas expõe que a soma algébrica das tensões em uma malha é zero ou seja que a soma das quedas de tensão é igual à soma das elevações de tensão em uma malha se baseando na lei da conservação de energia assim toda potência entregue ao circuito é por ele consumida Elevação de tensão em um elemento é quando no sentido da corrente a mesma entra pelo polo negativo do elemento e vai para o polo positivo que é o que ocorre por exemplo com as fontes de tensão em um circuito A Figura 19 apresenta uma malha em que podemos entender como aplicar a LKT Nesta malha temos duas elevações de tensão exatamente nas fontes de tensão v1 e v4 de modo que com o sentido da corrente ela entra pelo polo negativo e sai no positivo indo de um potencial menor para um maior característica das fontes que fornecem energia ao circuito Os outros elementos do circuito são elementos passivos que consomem energia sendo duas resistências com tensões v2 e v3 e um outro elemento não especificado com uma queda de tensão já que a corrente flui do maior potencial para o menor elemento este que tem um tensão v5 Matematicamente podemos interpretar a LKT da seguinte maneira v1v2v3v4v50 v2v3v5 v 1 v4 para interpretarmos da forma correta devemos respeitar o seguinte critério neste exemplo utilizamos como referência o sinal do polo de entrada da corrente no elemento como está destacado nas tensões v1 e v2 da Figura 19 ou seja utilizamos o sinal que está na entrada da corrente no elemento Caso tivéssemos considerado o sinal do polo de saída da corrente teríamos que proceder da mesma forma com todos elementos 37 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 19 Circuito elétrico para aplicação da LKT Fonte o autor 242 Lei de Kirchhoff das correntes A LKC é conhecida como lei dos nós Conceitualmente esta lei trata das correntes em nós do circuito e informa que a soma algébrica das correntes em um nó é igual a zero ou seja se considerarmos as correntes que entram em um nó positivas as correntes que saem desse nó terão sinal negativo Figura 20 Correntes em um nó para aplicação da LKC Fonte o autor Analisando matematicamente o nó apresentado na Figura 20 temos que é exatamente o que conceitualmente diz a LKC A utilização da lei de Ohm juntamente com as leis de Kirchhoff já se tornam ferramentas poderosas para análise de circuitos mais básicos Utilizamos apenas os resistores como as cargas elétricas para facilidade do entendimento destas leis 38 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Conhecendo as formas de associação de resistores como nosso foco é a aplicação em instalação elétrica como será o atendimento das cargas de uma instalação elétrica sabendo que todo estão alimentados por uma mesma tensão 3 CONSIDERAÇÕES SOBRE CORRENTE ALTERNADA A corrente alternada é aquela que utilizamos nas instalações elétricas porém como o entendimento das leis básicas de circuitos utilizando CC se torna muito facilitado utilizamos a CC para explicar os conceitos básicos de circuito e vamos expandir de forma muito básica estes conhecimentos para CA focando naquilo que utilizaremos de fato em instalações Em CA não temos polo positivo e negativo os dois pontos que representam a diferença de potencial aqui são chamados de fase e neutro que são exatamente os dois pontos da tomada da instalação elétrica A lei de Ohm e as leis de Kirchhoff também são válidas para os circuitos de CA e a forma como procedemos é exatamente a mesma na relação das resistências Os outros dois tipos de carga elétrica não foram abordados e vamos apenas verificar o conceito básico para entender o que é fator de potência pois utilizaremos em instalações elétricas Para isso vamos trabalhar com potência elétrica em CA Até o momento conhecemos potência elétrica como sendo Pvi isto é válido para CC e em CA para cargas puramente resistivas Nas cargas puramente resistivas não teremos atraso da tensão em relação à corrente como apresentado na Figura 21 tanto a onda de tensão quanto a de corrente passa ao mesmo tempo em 0 V Isso significa que estas duas ondas estão em fase Um exemplo de cargas puramente resistivas são as lâmpadas incandescentes ferro elétrico chuveiro elétrico forno elétrico torradeira etc Figura 21 Carga puramente resistiva em CA Fonte Google Imagens 2019 Os outros dois tipos de carga são as cargas indutivas e capacitivas nestas cargas as ondas de tensão e corrente não estão em fase e tem o comportamento apresentado na Figura 22 e Figura 23 39 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 22 Comportamento das ondas de tensão e corrente para carga indutiva Fonte Google Imagens 2019 Figura 23 Comportamento das ondas de tensão e corrente para carga capacitiva Fonte Google Imagens 2019 A Figura 22 apresenta o comportamento das cargas indutivas onde a corrente está atrasada em relação a tensão de φ graus como pode ser verificado na figura Um exemplo de carga indutiva são os motores elétricos e todos componentes que tem motores elétricos para seu funcionamento como ventilador máquina de lavar geladeira ar condicionado A Figura 23 apresenta o comportamento das cargas capacitivas onde a corrente está adiantada em relação a tensão de φ graus como pode ser verificado na figura Um exemplo de carga capacitiva são alguns eletrônicos reatores de lâmpadas fluorescentes e de LED Nas cargas resistivas o fato de não ter este atraso entre as ondas de tensão e corrente significa que toda potência entregue ao sistema é transformada em trabalho Nas outras cargas em CA a forma de calcular potência é diferente Temos neste caso 3 potências Potência aparente ativa e reativa A potência aparente é representada pela letra S ou pela letra N esta é a potência total fornecida para o sistema e é calculada a partir de S v i e sua unidade é o VoltAmpere VA A potência ativa é representada pela letra P e está é a potência efetivamente transformada em trabalho calcula a partir de P v i cosφ e sua unidade é o Watt W Com para as cargas resistivas e para os circuitos de CC não temos defasagem entre tensão e corrente PS e por isso em CC chamamos a potência apenas de P A potência reativa é representada pela letra Q ela é necessária para o funcionamento de elementos indutivos e capacitivos podemos dizer que é parte da energia consumida que não é transformada em trabalho mas que é essencial para que os equipamentos funcionem Ela é calculada a partir de Qvisenφ e sua unidade é o VoltAmpere Reativo VAR A relação entre estas potencias é dada a partir da relação SPQ e pelo triangulo das potências representado na Figura 24 40 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 2 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 24 Triângulo de relação das potências Fonte Google Imagens 2019 Nesta relação das potências temos a relação da potência aparente com a potência ativa dada através do cosseno do ângulo Essa relação é conhecida como fator de potência que relaciona de quanto da potência total entregue ao sistema foi efetivamente transformado em trabalho Esta relação tem valor máximo 10 que é o que ocorre com as cargas puramente resistivas onde S é igual a P e o ângulo é de 0º entre as ondas de tensão e corrente Se temos a potência aparente ou ativa podemos ter a relação de uma com a outra através do Fator de Potência FP que é Para nossos trabalhos em instalações elétricas esta é a relação que precisamos já que o FP normalmente é dado pela concessionária para cada tipo de circuito 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS Prezadoa acadêmicoa esta unidade serviu para conhecermos um pouco mais os conceitos da eletricidade que é nossa ferramenta de trabalho na instalação elétrica Conhecemos também um pouco dos conceitos básicos de circuitos elétricos no intuito de entender como é dividida as instalações elétricas Esta unidade é de extrema importância para facilitar nosso entendimento nos projetos que vamos executar os conceitos básicos de tensão e corrente já podem ajudar e muito no entendimento de como vamos proceder no projeto da instalação elétrica Agora que entendemos um pouco mais sobre a eletricidade e circuitos vamos projetar a instalação elétrica e seus pontos de utilização 4141 WWWUNINGABR U N I D A D E 03 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 43 1 PROJETO DE INSTALAÇÃO ELÉTRICA 44 11 PREVISÃO DA CARGA DE ILUMINAÇÃO UTILIZANDO A NBR 54102004 44 12 PREVISÃO DA CARGA DE TOMADAS UTILIZANDO A NBR 54102004 47 121 TOMADAS DE USO GERAL 47 122 TOMADAS DE USO ESPECÍFICO 48 13 DIVISÃO DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA 50 14 LIGAÇÃO DOS CIRCUITOS TERMINAIS 50 141 LIGAÇÃO DOS CIRCUITOS DE ILUMINAÇÃO 51 142LIGAÇÃO DOS CIRCUITOS DE TOMADAS 51 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE ACORDO COM A NBR 54102004 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE ACORDO COM A NBR 54102004 PROF ME ALEXANDRE COELHO ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS 42 WWWUNINGABR 2 PROJETO DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA EM PLANTA BAIXA 53 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS 62 43 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Caroa acadêmicoa seja bemvindoa ao estudo da disciplina de Instalação Elétrica Esta é a unidade III de desenvolvimento dos estudos e pesquisas sendo este um material básico dirigido aos conhecimentos da disciplina Na unidade III apresentará de forma básica a instalação elétrica e como é seu projeto Na unidade I foi apresentada como a energia elétrica é gerada e transportada até os pontos de consumo Na unidade II conhecemos as leis básicas de circuitos para entender como vamos separar nossa instalação elétrica em circuitos Agora vamos projetar de fato nossa instalação elétrica Aprenderemos tendo como base a Norma Brasileira NBR da Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT 5410 do ano de 2004 e suas atualizações como devemos proceder para realizar o projeto de uma instalação elétrica ou seja como vamos dimensionar todos elementos presentes na instalação elétrica Esta unidade foi dividida por tópicos e sub tópicos com intuito de apresentar o conteúdo de forma a estimular as reflexões facilitar a busca ao apoio nas leituras complementares consultar materiais no intuito de agregar com os temas apresentados nesta unidade 44 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA 1 PROJETO DE INSTALAÇÃO ELÉTRICA Um projeto elétrico nada mais é que a previsão escrita da instalação com todos seus detalhes localização dos pontos de utilização da energia elétrica comandos trajetos dos condutores divisão dos circuitos seção dos condutores dispositivos de manobra ou seja descrição de toda utilização da energia elétrica em uma instalação predial que é o nosso objetivo É responsabilidade do projetista também fazer o dimensionamento da entrada da energia elétrica da planta analisada informação essa que deverá ser entregue à concessionária de abastecimento ficando a critério dela a aprovação ou não do dimensionamento realizado O projeto elétrico é dividido em quatro partes e de acordo com Creder 2016 pode assim ser analisado a Memória onde o projetista justifica a solução b Conjunto de plantas esquemas e detalhes onde deverão constar todos os elementos necessários à perfeita execução do projeto c Especificações onde se descrevem as características técnicas do material a ser usado e as normas aplicáveis d Orçamento onde são levantados a quantidade e o custo do material e da mão de obra O curso de engenharia civil tem este conhecimento a respeito de projetos técnicos bem presentes há algumas disciplinas com objetivo grande neste tipo de aplicação sendo assim este material vai focar na parte de como fazer o dimensionamento da instalação elétrica e apresentar o que é necessário para elaboração do projeto elétrico Assim o aluno se torna capaz com o conhecimento prévio que tem a respeito de plantas arquitetônicas e de projetos de elaborar um ótimo projeto elétrico predial A base para desenvolvimento do projeto elétrico será a NBR 54102004 Nesta unidade vamos conhecer a simbologia utilizada na elaboração do projeto elétrico predial como dimensionamos a potência prevista mínima para os circuitos de tomada e iluminação Os circuitos de tomadas serão divididos em tomadas de uso geral e tomadas de uso específico O circuito de iluminação apresentado nesta unidade será o previsto na NBR 54102004 11 Previsão da Carga de Iluminação Utilizando a NBR 54102004 Os critérios utilizados pela NBR 54102004 para previsão da carga de iluminação utiliza como base para estes cálculos a utilização de lâmpadas incandescentes assim vale ressaltar que após as determinações das cargas devemos adequar para as lâmpadas que utilizaremos nos dias de hoje sendo provavelmente a opção LED a escolhida para isso utilizamos de tabelas fornecidas pelos próprios fabricantes para esta adequação já que as lâmpadas incandescentes não são mais comercializadas e foram retiradas do mercado a partir do ano 2016 sendo encontradas para aplicações especificas e decoração de ambientes Os critério para determinação de carga mínima de iluminação são assim determinados de acordo com a NBR 54102004 a Prever pelo menos um ponto de luz fixo no teto com potência de 100 VA em cômodos ou dependências de unidades residenciais 45 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA b Cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 60 m² atribuise um mínimo de 100 VA c Cômodos ou dependências com área superior a 60 m² deverá ser prevista uma carga mínima de 100 VA para os primeiros 60 m² acrescidos de 60 VA para cada aumento de 40 m² inteiros A potência assim dimensionada não é necessariamente a potência nominal das lâmpadas e sim a potência mínima para cada cômodo ou seja para dimensionamento do quadro de cargas A distribuição da quantidade de lâmpadas para atingir está potência dever ser feita de maneira a distribuir da melhor forma possível de acordo com o tamanho e o formato do cômodo Para entendermos melhor como dimensionar esta carga de iluminação utilizaremos como exemplo a planta baixa disponível na Figura 25 que apresenta uma pequena residência com 5 cômodos Figura 25 Planta baixa residencial Fonte Google Imagens 2019 Para facilitar o dimensionamento da carga mínima de iluminação utilizamos uma tabela conhecida como quadro de previsão de cargas e vamos preenchendo de modo a prever todas as cargas da instalação elétrica A Tabela 2 apresenta o quadro de carga de iluminação ou seja a potência total de iluminação para cada cômodo e para a residência Tabela 2 Quadro de carga de iluminação Cômodo Área m² Carga de Iluminação VA Sala 5x5 25 340 Quarto 4x3 12 160 Hall 2x1 2 100 Banheiro 3x2 6 100 60 46 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Copacozinha 6x3 18 280 Área de serviço 3x3 9 100 Total 72 1140 Fonte o autor Utilizaremos como exemplo de cálculo a sala para entender porque a potência total de iluminação da sala é 340 VA na Tabela 3 é possível verificar como é feito o cálculo Analisase dividindo a área total para os 60 m² iniciais atribuise 100 VA de potência para os próximos 40 m² inteiros atribuise a potência de 60 VA até que chegue a área total do cômodo em análise Percebese que os 30 m² finais não tem potência de iluminação atribuída já que não é 40 m² inteiro e sim uma fração Tabela 3 Dimensionamento da carga de iluminação da sala Sala Área analisada m² 60 40 40 40 w 30 Área total analisada m² 60 100 140 180 22 250 Potência área analisada VA 100 60 60 60 60 X Potência total VA 100 160 220 280 340 340 Fonte o autor Para os demais cômodos procedemos da mesma forma esta é uma previsão mínima de carga instalada ou seja tem que ter pelo menos esta potência instalada para cada cômodo O bom senso do projetista e o diálogo com o cliente é sempre levado em consideração Na Tabela 2 podemos verificar que na determinação da carga do banheiro houve o acréscimo de 60 VA sem que houvesse a exigência da norma por ter uma área de 60 m² a potência de 100 VA estaria dentro dos limites mínimos da norma porém normalmente no banheiro utilizase uma lâmpada acima de algum espelho que pode estar localizado acima da pia sendo assim foi adicionado 60 VA de potência para este caso demonstrando a liberdade do projetista para trabalhar como entender melhor ou para seguir as exigências do cliente respeitando apenas os limites mínimos estabelecidos pela norma Para dimensionamento de carga de iluminação utilizando a NBR 54102004 o único parâmetro utilizado é a área do cômodo outras formas de realizar este dimensionamento são mais exatos já que consideram vários parâmetros como a de utilização do cômodo além de altura do teto cores do teto e das paredes depreciação dos equipamentos utilizados sendo uma ferramenta mais completa de análise que pode trazer até uma economia para instalação 47 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA 12 Previsão da Carga de Tomadas Utilizando a NBR 54102004 Para as instalações elétricas prediais basicamente dimensionamos a potência instalada de iluminação e das tomadas para então dimensionar os condutores os eletrodutos a proteção e divisão da instalação em circuitos elétricos e qual será a classe de entrada da tensão cedida pela concessionária As tomadas são divididas em dois grupos para que seu dimensionamento possa ser feito são as Tomadas de Uso Geral TUG e as Tomadas de Uso Específico TUE 121 Tomadas de uso geral As tomadas de uso geral são aquelas onde não há equipamento fixo e que não opere com uma corrente acima de 10 A A quantidade de tomadas vai depender muito do tipo do projeto que o cliente exige por isso informações de quantidade de equipamentos quais tipos e potências elétricas são sempre bem vindas mas normalmente difíceis de se obter Sendo assim a norma utiliza os critérios mínimos para estabelecer a quantidade de tomadas cabendo ao projetista respeitar o quesito mínimo e utilizar do bom senso para o aumento da quantidade de pontos de tomada caso julgue necessário ou seja requerido pelo cliente Os critérios para dimensionamento da quantidade de tomadas para cada cômodos são os seguintes a Banheiros pelo menos um ponto de tomada junto ao lavatório b Cozinhas copas copascozinhas áreas de serviço lavanderias e locais análogos no mínimo um ponto de tomada para cada 35 m ou fração de perímetro sendo que acima de cada bancada com largura igual ou superior a 03 m deve ser previsto pelo menos um ponto de tomada c Cômodos ou dependências com área inferior a 60 m² pelo menos um ponto de tomada Para áreas superiores a 60 m² pelo menos um ponto de tomada para cada 50 m ou fração de perímetro espaçados tão uniformemente quanto possível O dimensionamento de iluminação em um projeto elétrico pode ser feito utilizando a NBR 54102004 como apresentado neste material mas pode ser feito também utilizando as noções de luminotécnica que é uma teoria especifica para aplicação em projetos de iluminação Para estudo das técnicas de luminotécnica e do método dos lumens e do método ponto a ponto para dimensionamento de iluminação acessar LUZ J M Luminotécnica Material de estudo UNICAMP Disponível em httpswwwiarunicampbrlabluzldLivrosLuminotecnicapdf 48 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Os critérios quanto à potência dimensionada segue o seguinte considerando a NBR 54102004 a Banheiros cozinhas copas copascozinhas áreas de serviço lavanderias e locais análogos no mínimo 600 VA por ponto de tomada até três pontos e 100 VA por ponto para os pontos excedentes considerando cada um desses ambientes separadamente b Demais cômodos no mínimo 100 VA por ponto de tomada Utilizando novamente a planta baixa da Figura 25 como exemplo vamos continuar a construção da tabela do quadro de cargas considerando agora além da área o perímetro de cada cômodo e em um primeiro momento determinando a quantidade de tomadas e depois a potência total das tomadas para cada cômodo como pode ser verificado na Tabela 4 Tabela 4 Quadro de carga para dimensionamento de TUG Cômodo Área m² Perímetro m Quantidade de TUG TUG Carga VA Sala 25 20 42 600 Quarto 12 14 3 300 Hall 2 6 1 100 Banheiro 6 10 11 1200 Copacozinha 18 18 6 3x6003x100 2100 Área de serviço 12 12 4 3x600 100 1900 Total 72 6200 Fonte o autor O dimensionamento de TUG ocorre de forma bem simplificada neste exemplo a sala o quarto e o hall verificamos se há mais que 60 m² em caso afirmativo dividimos o perímetro do cômodo por 5 e assim temos a quantidade de tomadas arredondando para cima já que a fração também é considerada Para estes cômodos basta utilizarmos a potência de 100 VA para cada ponto de tomada A sala utilizando esta premissa teria 4 pontos de tomada porém por ser uma sala de 20 m de perímetro e com 25 m² de área optouse em adicionar mais 2 pontos de tomada parava evitar a insuficiência de pontos de tomada No banheiro pela norma pelo menos um ponto de tomada neste caso optouse pela utilização de dois pontos sendo que os três primeiros pontos utilizamos 600 VA de potência resultou em 1200 VA de potência instalada para o banheiro Na copacozinha e na área de serviço a estratégia é a mesma utilizamos o perímetro dividido por 35 assim arredondamos pra cima para calcular a quantidade de tomadas já que neste caso a fração também é considerada Para determinamos a potência consideramos os três primeiros pontos com 600 VA cada e os pontos excedentes com 100 VA cada Para este exemplo a potência instalada das TUG é de 6200 VA 122 Tomadas de uso específico As tomadas de uso específico são aquelas dimensionadas exclusivamente para um determinado aparelho Utilizase também esta estratégia para equipamentos que operam com correntes acima de 10 A que tem um circuito dedicado para alimentação somente dele Estes equipamentos normalmente operam com uma potência elevada 49 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Alguns equipamentos que utilizam uma tomada especifica são chuveiro elétrico torneira elétrica ar condicionado forno elétrico geladeiras com potência superior a 1000 W secadoras de roupa máquinas de lavar que operam com água quente e alguns outros equipamentos Ao ponto de tomada de uso especifico se atribui a potência igual a potência nominal do equipamento a ser ali instalado Em caso da potência do equipamento não ser conhecida atribui se a este ponto de tomada uma potência igual ao equipamento mais potente com possibilidade de ser ligado neste ponto Os pontos de TUE devem ser instalados no máximo a 15 m do local previsto pro equipamento ser alimentado Mantendo o exemplo da planta baixa apresentada na Figura 25 vamos ver como ficaria o quadro de cargas para as TUE Tabela 5 considerando os seguintes equipamento a serem instalados ar condicionado no quarto 1900 W ar condicionado na sala 2900 W chuveiro elétrico no banheiro 4400 W forno elétrico 1800 W micro ondas 1300 W e máquina de lavar 1000 W Neste caso conhecendose as potências de todos equipamentos a serem instalados basta inclui no quadro de cargas a potência nominal de cada um dos componentes No caso de não conhecimento podese utilizar tabelas com valores de equipamentos que podem ser obtidas com os fabricantes ou até mesmo na internet Tabela 5 Quadro de carga de dimensionamento de TUE Cômodo Quantidade de TUE TUE Carga W Sala 1 2900 Quarto 1 1900 Hall Banheiro 1 4400 Copacozinha 2 3100 Área de serviço 1 1000 Total 13300 Fonte o autor Agora temos dimensionados todos os pontos de utilização de energia do exemplo apresentado e podemos então juntar tudo em um só quadro de carga onde todos os pontos estarão presentes como apresentado na Tabela 6 Tabela 6 Quadro de carga total da instalação Cômodo Área m² Perímetro m Iluminação Carga VA Quant TUG TUG Carga VA Quant TUE TUE Carga W Sala 25 20 340 6 600 1 2900 Quarto 12 14 160 3 300 1 1900 Hall 2 6 100 1 100 Banheiro 6 10 160 2 1200 1 4400 Copa cozinha 18 18 280 6 2100 2 3100 Área de serviço 9 12 100 4 1900 1 1000 50 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Total 72 1140 6200 13300 Fonte o autor Cada concessionária vai considerar um fator de potência para suas instalações se considerarmos que para as tomadas de uso específico o fator de potência é 08 podemos calcular qual é a potência total das TUE em VA potência aparente Basta utilizarmos as considerações sobre CA apresentadas na unidade II onde o assim a potência total instalada para o exemplo em questão é de 23695 VA Com todos pontos dimensionados agora podemos entender como é feita a divisão dos circuitos em uma instalação elétrica 13 Divisão da Instalação Elétrica A divisão das instalações elétricas tem o objetivo de limitar as consequências de uma falta ou de defeito de um circuito que possua muitos pontos de utilização de energia facilitar as verificações e manutenção e possibilitar o uso de condutores de bitola área da seção circular menor já que seccionando em vários circuitos podemos dimensionar o condutor para suportar a corrente que vai passar somente por alguns pontos de utilização e não por todos O circuito é dividido a partir do Quadro de Distribuição Geral QDG conhecido como quadro de distribuição e os pontos de consumo alimentados pelo mesmo dispositivo de proteção disjuntor é considerado um circuito Utilizando a norma NBR 54102004 como base para procedência da divisão da instalação o primeiro passo é separar os circuitos de iluminação e tomada cada circuito então tem o seu próprio dispositivo de proteção sendo que numa mesma instalação podese ter vários circuitos de iluminação e vários de tomada separados um do outro Em alguns casos específicos este circuito pode estar junto exemplo de um quarto de hotel Os pontos de tomadas de cozinhas copascozinhas áreas de serviço lavanderias e locais semelhantes devem ser alimentados por circuitos destinados unicamente a estes locais ou seja cada um destes cômodos deve ter o seu próprio dispositivo de proteção Todo ponto de TUE ou equipamento com corrente nominal superior a 10 A deverá ser um circuito independente tendo também cada um o seu disjuntor Cada circuito deverá ter o seu próprio condutor neutro cabe salientar que o condutor neutro tem um fluxo de corrente elétrica igual ao do condutor fase e verificaremos que devido a isso o condutor neutro é dimensionado com uma área de seção circular igual ao condutor fase sendo que cada circuito terá seu condutor dimensionado separadamente 14 Ligação dos Circuitos Terminais Os circuitos terminais em uma instalação elétrica predial são as lâmpadas e tomadas vamos verificar como são feitas estas ligações na prática quais condutores são utilizados e como é a disposição dos condutores nos eletrodutos Vamos dividir estes circuitos em circuitos de iluminação e tomada 51 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA 141 Ligação dos circuitos de iluminação No circuito de iluminação temos a presença de 4 condutores Junto ao QDG tem os condutores fase neutro e proteção A Figura 26 apresenta como é o esquema de ligação da lâmpada em um circuito utilizando neste circuito duas lâmpadas com dois tipos diferentes de interruptor O condutor fase está conectado em um disjuntor monopolar no quadro este é passado pelo eletroduto e vai até o interruptor A ligação do interruptor para a lâmpada é feita por um condutor auxiliar conhecido como retorno sua função é somente essa ligar o interruptor à lâmpada Fechando o circuito temos o condutor neutro que retorna ao quadro Este é o caminho feito pela corrente elétrica que passa pela lâmpada Sempre que possível ligase o condutor de proteção à carcaça da iluminaria sendo este um condutor diretamente ligado ao aterramento da instalação não deve nunca ser ligado junto ao condutor neutro Figura 26 Esquema de ligação de circuito de iluminação Fonte Google Imagens 2019 142 Ligação dos circuitos de tomadas Os circuitos de tomadas não tem a presença do condutor retorno já que este só aparece nos circuitos de iluminação Os condutores presentes nos circuitos de tomadas são apenas o fase o neutro e o proteção A Figura 27 apresenta este esquema de ligação para uma ligação fase neutro 52 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 27 Esquema de ligação de tomadas Fonte Google Imagens 2019 Mantendo a mesma lógica de apresentação como se fosse o sentido da corrente no circuito o condutor fase sai do quadro utiliza o eletroduto para chegar até a tomada está tomada alimenta o equipamento ali ligado e o condutor neutro fecha o circuito retornando ao quadro de distribuição Este tipo de ligação é normalmente o que encontramos nas TUG O padrão de tomada apresentado na Figura 27 é um padrão antigo e foi mantido na figura pois há muitas instalações antigas que ainda utilizam os padrões antigos de tomada Após o ano de 2002 o governo brasileiro adotou um padrão novo e único de tomadas com intuito de padronizar para todas instalações um único modo de alimentação de energia A Figura 28 apresenta o padrão antigo da Figura 27 e o novo padrão utilizado Figura 28 Um dos padrões antigos de tomada e o novo padrão utilizado Fonte Google Imagens 2019 Outro esquema de ligação normalmente feito pelas TUE é a utilização de duas fases sendo esta uma ligação bifásica A Figura 29 apresenta um esquema de ligação de um chuveiro TUE que utiliza duas fases para sua alimentação 53 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 29 Esquema de ligação de TUE utilizando duas fases Fonte Google Imagens 2019 Este esquema de ligação utilizando duas fases é muito comum para TUE onde a diferença de potencial faseneutro é 127 V pois nestas regiões a diferença de potencial fasefase é 220 V Neste caso a instalação destes equipamentos em 220 V traz a segurança da operação com uma corrente bem menor quase metade e a economia na possibilidade de uso de condutores com uma área de seção circular menor 2 PROJETO DA INSTALAÇÃO ELÉTRICA EM PLANTA BAIXA Após dimensionarmos os circuitos de iluminação e tomadas vamos verificar como é feito o projeto arquitetônico da instalação elétrica Primeiramente vamos conhecer os símbolos utilizados na instalação elétrica A simbologia serve de auxílio para que todos os profissionais da área utilizem a simbologia padrão de forma que todos possam interpretar e compreender um mesmo projeto tanto o projetista quanto o executante vai utilizar o mesmo projeto e independente da região do Brasil onde este profissional atuar esta simbologia é a mesma de acordo com a NBR 54441989 e suas atualizações Há uma grande quantidade de símbolos utilizados vamos conhecer os principais e aplicar em um exemplo como deve ser o emprego dos mesmos A NBR 54441989 é a normalização dos símbolos utilizados e alguns destes ainda contam com símbolos usuais que ainda são empregados por isso será apresentado tanto os símbolos usuais quando estes existirem quanto os da NBR A simbologia utilizada para iluminação pode ser verificada na Figura 30 sendo a simbologia a1 da NBR5444 a mais empregada vamos verificar algumas variações desta simbologia no exemplo prático 54 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 30 Simbologia empregada para circuito de iluminação Fonte NBR 54441989 Faz parte do circuito de iluminação os interruptores para acionamento das lâmpadas já que o local do interruptor deve ser apresentado na planta baixa há a simbologia específica para este item neste caso a simbologia usual pode ser a mais encontrada a Figura 31 apresenta os símbolos utilizados para representar os interruptores Figura 31 Simbologia utilizada na representação de interruptores Fonte NBR 54441989 Os símbolos para representar os eletrodutos e os condutores utilizados são apresentados na Figura 32 cabe ressaltar que temos 4 tipos de condutores Condutor fase neutro retorno e proteção posteriormente vamos verificar como é feita a utilização de cada um deles 55 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 32 Simbologia utilizada para eletrodutos e condutores Fonte NBR 54441989 Para finalizar os símbolos básicos a Figura 33 apresenta os símbolos utilizados na representação das tomadas Figura 33 Simbologia de representação de tomadas Fonte NBR 54441989 56 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Utilizando o exemplo apresentado na Figura 25 onde já dimensionamos as cargas de iluminação TUG e TUE com auxílio dos símbolos que agora conhecemos vamos ao projeto da planta baixa Primeiro passo é determinar a localização do quadro geral de distribuição que deve ser mais centralizado possível de forma que tenha o acesso facilitado sem que haja qualquer equipamento em sua frente A Figura 34 apresenta a localização do QDG deste exemplo e o seu respectivo símbolo na planta baixa Figura 34 Localização do Quadro de Distribuição Geral na planta baixa em análise Fonte o autor Pode haver mais de um quadro de distribuição em uma instalação elétrica dependendo do tamanho da instalação pode haver a necessidade de utilização de um quadro secundário ao QDG Todos circuitos elétricos da instalação neste exemplo saem do QDG para alimentar os pontos de iluminação e tomadas Agora que já conhecemos a simbologia básica utilizada para o projeto da instalação em planta baixa Como visto na divisão dos circuitos podemos dividir em quantos circuitos forem necessários desde de que obedeçamos os preceitos ditos pela norma Para exemplificar vamos dividir a instalação de iluminação em dois circuitos como apresentado na Figura 35 57 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 35 Circuitos utilizados como exemplo para instalação de iluminação Fonte o autor O circuito 1 do exemplo será o circuito de iluminação que compõem a sala o hall o banheiro e o quarto No circuito 2 temos o circuito de iluminação da área de serviço e da copa cozinha Utilizando a simbologia vamos primeiramente incluir na nossa planta os pontos de luz no teto Figura 36 usando como exemplo o circuito 1 já definido Figura 36 Pontos de luz no teto do circuito 1 de iluminação Fonte o autor Cabe ressaltar como já mencionado que a potência de iluminação estabelecida pelo quadro de carga é do cômodo como um todo e a divisão da quantidade de pontos de utilização no teto deve ser feita da maneira mais distribuída possível utilizando inclusive potências de lâmpadas disponíveis no mercado Não exatamente há a potência calculada no projeto disponível no mercado quando este for o caso a instalação deve ser feita com um nível acima do calculado com as lâmpadas disponíveis No exemplo para facilitar o entendimento foi utilizado somente um ponto de luz no teto 58 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Para que seja possível os pontos de utilização receberem a energia é necessário que haja um caminho para a passagem dos condutores de forma segura para isto utilizamos os eletrodutos conduite Os eletrodutos devem ser distribuídos de forma que percorram a menor distância possível evitando custos desnecessários ao projeto No circuito 1 do exemplo prático temos os eletrodutos apresentados na Figura 37 estes traçam o caminho por onde os condutores que alimentam o circuito vão passar podem ser utilizados como caminho para condutores de outros circuito desde que atenda aos critérios de dimensionamento de condutores que será apresentado na próxima unidade Figura 37 Disposição dos eletrodutos do circuito 1 Fonte o autor Os condutores podem ser identificados por cores prática esta que ajuda no momento de alguma manutenção e na segurança com o trabalho da eletricidade que é regulamentado pela Norma Regulamentadora NR 10 As cores com que os condutores são identificados são as seguintes Neutro azul claro Proteção verde e amarelo ou verde Fase qualquer cor exceto as anteriores normalmente vermelho Retorno geralmente preto porém é sempre bom confirmar se a instalação realmente respeita esta normalização de cores pois nem sempre na prática é feito assim Os condutores que vão passar pelos eletrodutos são identificados pelo seus símbolos como pode ser visto na Figura 38 os condutores que saem eou retornam do QDG para alimentar o circuito 1 de iluminação Analisando a Figura 38 os eletrodutos apresentados na Figura 37 agora tem presente quais condutores vão passar por eles Não necessariamente estes condutores estão ligados as lâmpadas e a Figura 38 demonstra apenas quais condutores estarão presentes nos eletrodutos 59 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 38 Condutores nos eletrodutos para alimentar o circuito 1 Fonte o autor Como visto na ligação dos circuitos terminais para ligação de lâmpadas utilizamos o condutor fase sempre no interruptor que vai abrir ou fechar o circuito O condutor retorno será o condutor auxiliar que vai então entregar a corrente elétrica necessária para alimentar a lâmpada O neutro será o outro condutor ligado a lâmpada e que fecha o circuito Vamos agora incluir no nosso projeto os interruptores como pode ser visto na Figura 39 Houve a necessidade de aumentar o número de eletrodutos Figura 39 Eletrodutos condutores e interruptores para o circuito 1 Fonte o autor Agora com que conhecemos da ligação dos circuitos terminais sabemos que o condutor fase não é conectado na lâmpada ele é levado até o interruptor que é representado pela letra S símbolo usual do interruptor é direcionado para um dos pontos da lâmpada o condutor retorno no outro ponto da lâmpada está localizado o condutor neutro que retorna ao QDG e fecha assim o circuito Como em um mesmo eletroduto pode haver vários condutores de outros circuitos para facilitar podemos identificar de qual circuito são cada um dos condutores além de identificar os condutores de comando dos interruptores como apresentado na Figura 40 60 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 40 Identificação dos circuitos dos comandos e da potência das lâmpadas Fonte o autor A Figura 40 apresenta também a identificação da lâmpada com a potência do ponto de luz a qual circuito ela faz parte e a identificação de qual interruptores fazem parte Procedendo desta forma obtemos o projeto da planta baixa de forma simples Incluindo o circuito 2 que é o circuito de iluminação da área de serviço e da copacozinha podemos verificar como este fica como finalizado na Figura 41 Figura 41 Circuito 1 e circuito 2 na planta baixa Fonte o autor 61 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA Para exemplificar como é apresentado no projeto em planta baixa a ligação de tomadas vamos utilizar uma tomada de uso específico A Figura 42 faz a inclusão de um novo circuito apresentado como circuito 3 sendo este para alimentar uma TUE o ar condicionado da sala Figura 42 Circuito de alimentação do ar condicionado da sala Fonte o autor O circuito 3 é responsável por alimentar somente este equipamento em específico como deve ser para as outras TUE neste caso é uma ligação bifásica utilizando duas fases Lembrando que as regiões onde as ligações faseneutro tem uma diferença de potencial tensão de 127 V a diferença de potencial entre fasefase é 220 V Para as TUG vamos proceder da mesma forma seguindo as determinações da norma quanto a divisão da instalação e as informações quanto a ligação dos circuito terminais Os projetos elétricos também podem ser feito utilizando softwares normalmente utilizados pelos acadêmicos de engenharia civil como o AutoCad e Revit por exemplo para verificar de forma básica como pode ser feito um projeto elétrico segue um link com dicas bem simples de utilização ME AJUDA ELÉTRICA Como fazer um projeto elétrico básico e rápido no Auto Cad 2017 Disponível em httpswwwyoutubecomwatchvuMpZpp63HDs Acesso em 15 jan 2019 62 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 3 ENSINO A DISTÂNCIA 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS Prezado a acadêmico a nesta unidade projetamos boa parte da instalação elétrica foram dimensionadas as cargas de iluminação TUG e TUE de acordo com a NBR 54102004 e suas atualizações As representações na planta baixa utilizando os símbolos da NBR 54441989 para que todos entendam o projeto Nesta etapa desenvolvemos boa parte do projeto elétrico de instalações falta apenas dimensionar os condutores que serão utilizados os eletrodutos os dispositivos de proteção e o ramal de entrada da energia para termos então o projeto elétrico completo 63 63 WWWUNINGABR U N I D A D E 04 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 64 1 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES 65 2 DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO 67 3 DIMENSIONAMENTO DE DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO69 4 DIMENSIONAMENTO DA ENTRADA DE ENERGIA 74 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS 79 DIMENSIONAMENTOS EM INSTALAÇÃO ELÉTRICA PROF ME ALEXANDRE COELHO ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS 64 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Caroa acadêmicoa seja bemvindoa ao estudo da disciplina de Instalação Elétrica Esta é a unidade IV de desenvolvimento dos estudos e pesquisas sendo este um material básico dirigido aos conhecimentos da disciplina Na unidade IV serão apresentados os dimensionamentos básicos para finalização do projeto elétrico Na unidade III definimos as cargas de iluminação e de tomadas e verificamos como fazer o projeto arquitetônico a partir dos símbolos da norma NBR 54441989 Para finalizarmos o projeto elétrico nesta unidade vamos dimensionar os condutores a serem utilizados para cada circuito como dimensionar os eletrodutos e os dispositivos de proteção e a entrada de energia dimensionando qual das classes de atendimento o ramal de entrada da instalação vai ser ligado Aprenderemos baseados na Norma Brasileira NBR da Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT 5410 do ano de 2004 e suas atualizações como devemos proceder para realizar todos estes dimensionamentos Esta unidade foi dividida por tópicos e sub tópicos com intuito de apresentar o conteúdo de forma a estimular as reflexões facilitar a busca ao apoio nas leituras complementares consultar materiais no intuito de agregar com os temas apresentados nesta unidade Desejo a você acadêmico a uma ótima aula e leitura proveitosa sobre os temas abordados na disciplina 65 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA 1 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Os condutores utilizados nas instalações elétricas prediais baixa tensão podem ser de Cobre Cu ou Alumínio Al sendo o cobre mais utilizado A função do condutor é fazer com que a energia chegue aos pontos de consumo ou seja ter tensão elétrica entre os dois pontos da tomada por exemplo capaz de fornece corrente para utilização dos equipamentos A resistência projetada para ser a menor possível para diminuir ao máximo a perda pela passagem da corrente elétrica principalmente pelo efeito Joule O dimensionamento de condutores é de extrema importância na instalação elétrica A partir das potências instaladas nos circuitos é possível verificar o nível de corrente elétrica tendo o condutor que suportar estes níveis de corrente sem perder suas características de isolamento e física O isolamento dos condutores normalmente são de PVC cloreto de polivinil estes são projetados com valores limites de tensão e corrente elétrica onde podem ser utilizados Os critérios utilizados para dimensionamento de condutores são Critério das seções mínimas são valores fixos já determinados pela NBR54102004 onde para cada tipo de circuito temse um mínimo que deve ser utilizado Critério da capacidade de condução de corrente como os circuitos já foram definidos neste momento do projeto e é conhecida a potência instalada para cada um deles podemos obter qual a corrente demandada por cada circuito e verificar se o critério das seções mínimas atende os limites de corrente para cada um dos condutores São utilizadas tabelas que podem ser verificadas qual nível de corrente suportado pelos condutores levando em consideração a área da seção circular de cada um deles Critério do limite de queda de tensão são feitos cálculos para cada um dos circuitos com intuito de obter quais são as quedas de tensão caso seja necessário são utilizadas tabelas para reajustar o condutor isso ocorre quando os níveis de queda de tensão estão acima dos níveis aceitáveis que vai depender de circuito para circuito Para as instalações prediais de pequeno porte que é o nosso exemplo utilizado até o momento o critério das seções mínimas normalmente é suficiente e o mais empregado A Tabela 7 apresenta as seções mínimas dos condutores para os circuitos de uma instalação predial Tabela 7 Seção mínima dos condutores para cada circuito Circuito Analisado Condutor Fase Condutor Neutro Condutor Proteção Iluminação 15 mm² 15 mm² 15 mm² Tomada TUG 25 mm² 25 mm² 25 mm² Fonte NBR 54102004 O condutor neutro será diferente do condutor fase somente quando o condutor fase tiver seção acima dos 25 mm² já o condutor proteção terra terá valor diferente somente quando o condutor fase tiver seção acima dos 16 mm² situações estas que não vão ocorrer numa instalação elétrica predial 66 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Para as TUE verificamos qual será a corrente para cada um dos equipamentos e através das tabelas da capacidade de condução de corrente definimos qual vai ser o condutor utilizado sempre escolhendo um valor acima da corrente nominal do equipamento A Figura 43 apresenta uma tabela com a capacidade de corrente dos condutores devido sua área de seção circular quantidade de condutores carregados e a maneira de instalação que é apresentada na TAB 2 Figura 43 Capacidade de corrente dos condutores Fonte NBR 54102004 De acordo com a Tabela 8 a maneira de instalação que utilizaremos é a B1 tipo de instalação embutida condição eletroduto circular em alvenaria Um condutor de 25 mm² com dois condutores carregados suporta então uma corrente de 24 A como está destacado na Figura 43 67 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Tabela 8 Escolha da instalação do condutor elétrico em função da localização e do tipo de instalação Fonte NBR 54102004 Para circuito de pequeno porte o critério das seções mínimas normalmente são suficientes sendo necessário a utilização de outros métodos somente se os circuitos em questão trabalharem com uma corrente superior ao determinado aos condutores de 15 mm² no caso da iluminação e 25 mm² no caso das tomadas de uso geral 2 DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTO O eletroduto tem a função de ser por onde os condutores passam para chegar aos pontos de utilização já que a maior parte de nossas construções são de alvenaria o eletroduto é o caminho dos condutores Além de ser o caminho dos condutores ele serve para proteger a fiação elétrica também possuem características antichamas com intuito de evitar a propagação de possíveis incêndios causados por curtocircuito ou aquecimento excessivo dos condutores Devido as características dos eletrodutos e o projeto feito para suportar as deformações que podem ocorrer na construção devese respeitar a norma NBR54102004 na compra de produtos que sejam destinados a esse fim sem que seja feita adaptações de outros produtos para esta utilização 68 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Os eletrodutos podem ter uma estrutura rígida ou flexível como apresentado na Figura 44 Figura 44 Tipos de eletrodutos Fonte Google Imagens 2019 Após a montagem do eletroduto é importante que os condutores possam ser instalados com facilidade e também retirados com facilidade no caso de alguma manutenção O dimensionamento pode ser feito a partir de cálculos da quantidade de ocupação de acordo com o diâmetro dos eletrodutos De forma a facilitar este dimensionamento podemos utilizar uma média com tabelas que apresentam quantos podem ser os condutores em um eletroduto de acordo com seu diâmetro Basicamente uma boa média é que os condutores não ocupem mais que 40 dos eletrodutos Figura 45 por questões de manobra e questões de segurança já que a passagem de corrente elétrica pelos condutores resulta em um aquecimento devido ao efeito Joule Figura 45 Ocupação de condutores em um eletroduto Fonte Google Imagens 2019 Um exemplo de uma tabela que pode ser utilizada para determinar o diâmetro do eletroduto a partir da quantidade de condutores devido a sua seção circular pode ser verificada na Figura 46 69 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 46 Tabela de condutores por eletroduto devido sua área de seção circular Fonte Google Imagens 2019 3 DIMENSIONAMENTO DE DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO Os dispositivos de proteção são responsáveis por possibilitar a divisão da instalação elétrica em vários circuitos além de proteger a instalação e hoje em dia os choques elétricos De acordo com a norma NBR 54102004 todo condutor fase de uma instalação deve ser protegido por um ou por mais dispositivos de proteção Os dispositivos devem interromper sobre correntes antes de danificar os condutores e materiais próximos devido efeitos térmicos e mecânicos como a isolação por exemplo As sobre correntes podem ser ocasionados por uma sobrecarga ou por um curtocircuito A sobrecarga pode ocorrer devido uma falha de projeto quando se dimensiona a potência de um circuito por exemplo e por ele acaba sendo instalada uma potência acima da esperada A sobrecarga pode acontecer de forma transitória também quando um equipamento é ligado de forma rápida em uma tomada para qual não foi projetado para operar devido a isso há um tempo de resposta para que o dispositivo de proteção atue já que uma sobrecarga transitória nem sempre traz prejuízos a instalação elétrica Na sobre carga a corrente elétrica normalmente está um percentual acima do valor nominal até um máximo de vezes nem sempre a atuação do dispositivo de proteção é instantânea O curtocircuito é caracterizado por correntes elevadíssimas conceitualmente curto circuito é a corrente elétrica tendendo ao infinito normalmente com valores 1000 a 10000 vezes maior que o valor nominal de corrente daquele circuito São ocasionadas por defeitos graves e ocorre a atuação instantânea dos dispositivos de proteção Em ambos os casos de sobre corrente seja por sobrecarga ou curtocircuito para instalações elétricas prediais podemos utilizar os disjuntores termomagnéticos Os condutores fase de cada um dos circuitos que saem do quadro de distribuição passam por um disjuntor termomagnético A corrente exigida pelo circuito que passa por este condutor vai determinar se o disjuntor vai entrar em operação desarmar abrir o circuito ou não A Figura 47 demonstra em destaque o condutor fase vermelho sendo ligado nos disjuntores termomagnéticos fica evidenciado neste caso que uma mesma fase alimenta vários circuitos desta instalação 70 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 47 Condutor fase ligado aos disjuntores termomagnéticos para alimentar os circuito da instalação Fonte Google Imagens 2019 Os disjuntores termomagnéticos atuam de duas maneiras por um atuador térmico e um atuador magnético Para conhecer melhor um Disjuntor Termomagnético DTM podemos analisar a Figura 48 que apresenta o aspecto construtivo e as principais partes de um DTM Figura 48 Aspecto construtivo principais parte de um DTM Fonte Google Imagens 2019 71 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA A alavanca é a parte responsável por fechar ou abrir o circuito e é a parte que nos usuários utilizamos para atuar no DTM Os bornes 4 e 9 são onde conectamos os condutores sendo o borne 4 o de entrada e o borne 9 o de saída para o circuito e instalação elétrica sendo assim a corrente que alimenta o circuito passa pelo disjuntor O atuador térmico 3 é composto por uma lâmina de um material bi metálico este quando opera em temperaturas suportáveis dentro de um projeto não vai atuar e fazer com que o DTM abra o circuito Quando em temperaturas acima do valor projetado esta lâmina vai sofrer uma depleção ocasionando na abertura do circuito Como a passagem de corrente ocasiona em aquecimento pelo fato do efeito Joule esta lâmina é projetada para atuar com um nível de corrente que vai ser suficiente ou não para fazer com que a lâmina atue O atuador magnético 7 consiste em uma bobina que vai criar um campo magnético para atrair uma peça móvel que faz com que o circuito abra ou mantenhase fechado O que determina se o campo magnético é capaz de atrair ou não está peça móvel é a corrente elétrica que passa pela bobina Os disjuntores para instalações elétricas prediais podem ser monopolares bipolares ou tripolares com apresentado na Figura 49 Os disjuntores monopolares são utilizados para instalações monofásicas que utilizam somente uma fase os bipolares para duas fases e os tripolares para três fases Figura 49 Disjuntores monopolar bipolar e tripolar Fonte Google Imagens 2019 O funcionamento do disjuntor termomagnético pode ser verificado neste vídeo rápido onde é apresentado um disjuntor aberto e todas suas principais partes construtivas e seu princípio de funcionamento MUNDO DA ELÉTRICA Disjuntor termomagnético Veja o funcionamento por dentro 2014 Disponível em httpswwwyoutubecomwatchv1mpgU3Wu9QA Acesso em 16 fev 2019 72 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA O dimensionamento dos disjuntores segundo a NBR 54102004 para que a proteção dos condutores contra sobre cargas fique assegurada é apresentado na Figura 50 Para entendermos a Figura 50 devemos considerar que IB corrente nominal de projeto do circuito A IZ capacidade de condução de corrente dos condutores A IN corrente nominal do dispositivo de proteção A I2 corrente de atuação do disjuntor A Figura 50 Dimensionamento de DTM Fonte Google Imagens 2019 Analisando a Figura 50 vemos que a corrente nominal do dispositivo de proteção tem que estar entre a corrente nominal de projeto do circuito que podemos calcular quando fazemos o quadro de cargas e a capacidade de condução de corrente dos condutores Como o DTM é para proteção da instalação ele tem que estar abaixo da capacidade de corrente do condutor pois se estiver acima vai abrir o circuito somente após a corrente suportado pelo condutor A corrente suportada pelo DTM deve estar situada acima da corrente nominal do circuito pois se estiver abaixo deste valor o disjuntor sempre vai abrir o circuito O termo abrir o circuito é exatamente o que o DTM faz ele faz parte do circuito a corrente passa por ele para assim ser distribuída no circuito no momento em que o disjuntor atua ele abre o circuito ou seja em um circuito aberto não circulação de corrente A corrente de atuação do disjuntor não pode ser 45 maior que a corrente nominal de atuação do DTM este é o limite máximo para que o disjuntor atue Em alguns casos é estipulado que o DTM não atue instantaneamente com um coeficiente de segurança dentro da norma ele pode demorar alguns segundos para atuar por isso este limite máximo de 45 Dimensionando o DTM dessa forma para sobrecarga ele já fica dimensionado também para curtocircuito já que a corrente no curto tem valores muito superiores alcançados o DTM então atuará de forma mais rápida Outro dispositivo de proteção utilizado é o Disjuntor Diferencial Residual DR este exigido pela norma desde 1997 é um dispositivo de alta sensibilidade e sua utilização é obrigada em tomadas de corrente em cozinhas copascozinhas lavanderias áreas de serviço banheiros e todo local interno sujeito a lavagens utilizando água além das áreas externas da residência Os locais não listados acima podem utilizar somente o DTM como dispositivo de proteção 73 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Pela alta sensibilidade do DR e seu princípio de funcionamento ele é considerado um dispositivo contra choque elétrico Diferentemente do DTM ele faz uma medida instantânea da corrente utilizando os condutores fase e neutro ou seja a corrente que sai do quadro de distribuição e a corrente que volta qualquer diferença nestes valores de corrente o DR pode atuar esta fuga de corrente pode ser um choque elétrico Como o tempo de atuação do DR é muito rápido este protege do choque elétrico já o DTM tem um tempo de atuação que não necessariamente vai disponibilizar este tipo de proteção A Figura 51 apresenta como o DR é diferente do DTM mostrando que a corrente é verificada tanto no condutor fase como no condutor neutro Figura 51 Disjunto diferencial residual corrente é verificada tanto na fase quanto no neutro Fonte Google Imagens 2019 Além do DR há o Interruptor Diferencial Residual IDR que pode ser utilizado ele é um interruptor que faz o papel do DR e é instalado junto com o DTM são dois dispositivos distintos o DR já é um dispositivo só que atua de forma instantânea e já faz também o papel do DTM O funcionamento disjuntor diferencial residual e seu aspecto construtivo pode ser verificado de forma mais detalhada no seguinte documento acessar Departamento de Engenharia Elétrica UNESP Dispositivos a corrente diferencial resudual DR Material de estudo UNESP Disponível em httpswwwfeisunesp brHomedepartamentosengenhariaeletricaddrpdf 74 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Outro dispositivo de proteção utilizado é o Dispositivo de Proteção contra Surtos DPS este é utilizado contra possíveis surtos que possam ocorrer entendese por surto uma grande variação que possa ocorrer nos níveis de tensão por exemplo em um curto espaço de tempo Maiores informações podem ser obtidas através de httpwwwclampercombr20161216oqueedpsdispositivosdeprotecao contrasurtoseletricos 4 DIMENSIONAMENTO DA ENTRADA DE ENERGIA Agora que já foi dimensionado a previsão da carga de iluminação TUG e TUE os condutores que serão utilizados os eletrodutos e os dispositivos de proteção falta apenas o dimensionamento da entrada de energia para finalizar o projeto O dimensionamento do ramal de entrada é de responsabilidade do projetista e deve ser realizado como base na norma técnica da concessionária local e por ela aprovado Cada empresa fornece em seus documentos através dos sites as normas para fornecimento de energia utilizando como exemplo a Companhia Paranaense de Energia COPEL o documento analisado é Normas Técnicas Copel 901100 NTC901100 aqui temos as informações para dimensionar o fornecimento da energia Vamos utilizar uma forma de dimensionamento não específica por uma concessionária mas um dimensionamento que pode ser aplicado de forma geral e nos trará o entendimento de conceitos que caso seja necessário podemos adaptar na utilização de normas especificas de uma concessionária Para dimensionar a entrada da energia primeiro precisamos entender alguns conceitos para depois calcular e verificar em qual das classes de atendimento a instalação elétrica pode ser inserida 75 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA A Figura 52 apresenta de modo geral a estrutura geral de uma instalação elétrica desde o ramal de ligação com a rede da concessionária até os pontos de consumo nos circuito terminais Figura 52 Visão geral de uma instalação elétrica predial Fonte Google Imagens 2019 O ramal de ligação de fornecimento de energia por parte da concessionária para instalação elétrica predial pode ocorrer basicamente de três maneiras fornecimentos monofásico bifásicos e trifásicos e é justamente isso que vamos calcular no dimensionamento da entrada da energia Na Figura 53 podemos ver como é o fornecimento monofásico de energia que ocorre por dois fios fase e neutro Dependendo da região do Brasil o atendimento pode ser feito em 127 V ou 220 V Para exemplificar no Paraná está tensão seria 127 V em Goiás essa tensão seria 220 V e está tensão é normalizada pela concessionária que faz o atendimento Figura 53 Fornecimento monofásico a dois fios Fonte Google Imagens 2019 76 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA O fornecimento bifásico pode ser verificado na Figura 54 este tipo de fornecimento é normalmente restrito ao abastecimento da rede rural e normalmente quando a classe de atendimento residencial urbana não é feito pela rede monofásica já optase pela rede trifásica Cabe ressaltar que estas normalização são de cada concessionária e devem ser confirmadas para cada caso Figura 54 Fornecimento bifásico a três fios Fonte Google Imagens 2019 A outra classe de fornecimento de redes secundárias de distribuição é a trifásica que pode ser visto na Figura 55 com a utilização de 4 fios 3 fases e 1 neutro Neste caso podese usar as três fases tentando equilibrar ao máximo a carga instalada para cada uma das fases a diferença de potencial de fase para neutro continua sendo de 127 V para concessionárias que utilizam este padrão e de 220 V para localidades que são atendidas por este padrão A diferença é que a tensão fasefase é 220 V onde o padrão faseneutro é 127 V e 380 V onde o padrão faseneutro é 220 V Figura 55 Fornecimento trifásico a quatro fios Fonte Google Imagens 2019 Para saber em qual classe de atendimento seremos atendidos primeiramente vamos calcular a potência instalada e a potência de demanda e ai sim verificamos em qual classe vamos enquadra enfatizando que cada concessionária tem sua classificação 77 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Primeiramente vamos entender o que é potência instalada e potência demandada Potência instalada é a soma das potências nominais de todos os aparelhos elétricos ligados em uma instalação independente se eles estão em funcionamento ou não então pelo nosso quadro de cargas temos condições de verificar qual é a potência total instalada já que no quadro de cargas projetamos todos pontos de consumo da instalação elétrica Potência demandada é a soma das potências de todos os aparelhos elétricos funcionando simultaneamente sendo esta a potência utilizada para o dimensionamento dos condutores dos ramais alimentadores dispositivo de proteção do quadro de entrada categoria de atendimento ou tipo de fornecimento de energia e outras características do consumidor Como não sabemos exatamente quais aparelhos elétricos vão estar ligados a cada instante o cálculo da demanda é um cálculo estatístico desenvolvido em função de estudos e experiências dos projetistas que desenvolveram tabelas com intuito de facilitar a projeção da potência demandada Para entendermos melhor a diferença de potência instalada e potência demandada vamos verificar a Figura 56 Figura 56 Curva de solicitação diária de uma carga típica residencial Fonte Google Imagens 2019 Podemos verificar na Figura 56 que a potência instalada não varia durante o dia enquanto a demanda é variável e vai depender de quais equipamentos estão ligados a cada instante O cálculo da demanda é o utilizado para dimensionar o ramal de entrada para evitar o superdimensionamento de todos elementos disjuntores condutores poste Se utilizamos a potência instalada para este dimensionamento estamos colocando a potência sempre como sendo a mais alta o que traz um superdimensionamento e agrega custo na instalação elétrica A demanda pode ser calculada através de onde D demanda individual da unidade consumidora kVA P1 soma das potências de iluminação e TUG VA P2 soma das potências de TUEs VA g1 fator de demanda 1 Tabela 9 g2 fator de demanda 2 Tabela 10 O fator de demanda 1 é apresentado na Tabela 9 e o fator de demanda 2 na Tabela 10 estes são calculados estatisticamente O fator de demanda 1 multiplicado pela soma das potências de iluminação e das TUGs em VA valores estes que nesta altura do projeto já temos calculados a partir do quadro de cargas previstas 78 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA O fator de demanda 2 é multiplicado pela soma das potências de TUEs em VA este também temos no quadro de cargas basta verificarmos o fator de potência deste tipo de instalação normalmente definido pela concessionária para trabalharmos com potência aparente Tabela 9 Fator de demanda g1 VA 0 a 1000 086 1001 a 2000 075 2001 a 3000 066 3001 a 4000 059 4001 a 5000 052 5001 a 6000 045 6001 a 7000 040 7001 a 8000 035 8001 a 9000 031 9001 a 10000 027 Acima de 10000 024 Fonte NBR 54102004 Tabela 10 Fator de demanda g2 Número de TUEs Número de TUEs 01 100 11 049 02 100 12 048 03 084 13 046 04 076 14 045 05 070 15 044 06 065 16 043 07 060 17 041 08 057 181920 040 09 054 212223 039 10 052 2425 038 Fonte NBR 54102004 Após calcularmos a demanda verificamos qual classe de alimentação será a da instalação através das tabelas fornecidas pelas concessionárias em suas normas técnicas A Figura 57 apresenta um exemplo de tabela a para esta verificação este exemplo é uma tabela fornecida pela COPEL 79 WWWUNINGABR INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS UNIDADE 4 ENSINO A DISTÂNCIA Figura 57 Tabela fornecida pela COPEL para classificação de atendimento a partir da demanda calculada Fonte NTC901100 COPEL 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Prezado a acadêmico a nesta unidade finalizamos o projeto elétrico apresentando tudo que precisamos saber para o desenvolvimento de um bom projeto de instalação elétrica baseado na norma NBR 54102004 e na norma de segurança e trabalho com eletricidade NR 10 Claro que por se tratar de um assunto extenso são indicados como material extra outras formas de cálculos e de dimensionamentos de alguns dos parâmetros aqui apresentados Espero ter contribuído na sua formação como engenheiro que todos ensinamento aqui apresentados possam servir de base para os desafios que você encontrará no mercado de trabalho ou na continuidade dos estudos O dimensionamento da instalação elétrica principalmente dos condutores eletrodutos e dos dispositivos de proteção é algo de extrema importância e deve ser realizado seguindo todos passos dirigidos pela norma O dimensionamento mal realizado ou a execução mal feita na busca de baratear o custo da obra pode ter como resultado incêndios que podem causar perdas de vida Grande quantidade dos incêndios causados por problemas na instalação elétrica são causados por um dimensionamento mal feito ou por execução mal realizada 80 WWWUNINGABR ENSINO A DISTÂNCIA REFERÊNCIAS ALEXANDER C K SADIKU M O Fundamentos de circuitos elétricos 5ª ed Mc Graw Hill Bookman Porto Alegre 2013 CAVALIN G CERVELIN S Instalações Elétricas Prediais 14ª ed Editora Erica São Paulo 2013 COTRIM AAMB Instalações Elétricas 5ª ed Prentice Hall Brasil São Paulo 2008 CREDER H Instalações elétricas 16ª ed LTC Livros Técnicos e Científicos Rio de Janeiro 2016 GUSSOW M Eletricidade básica 2ª ed rev ampl Pearson Makron Books São Paulo 2008 MAMEDE FILHO J Instalações Elétricas Industriais 8ª ed LTC Livros Técnicos e Científicos Rio de Janeiro 2008 NBR 54102004 Instalações elétricas em baixa tensão Rio de Janeiro Disponível em httpswwwiarunicampbrlabluzldnormas20e20relatF3riosNRsnbr5410pdf Acesso em 15 jan 2019 NBR 54441989 Símbolos elétricos para instalações elétricas prediais Rio de Janeiro Norma Técnica COPEL NTC901100