Instalações Elétricas: Condutores e Dimensionamento

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PROF OZENIR DIAS CONDUTORES Condutor Elétrico Elemento metálico geralmente de forma cilíndrica utilizado com a função específica de transportar energia elétrica Cobre NBR 5410 recomenda o uso somente de condutores de cobre em instalações elétricas prediais Alumínio São mais apropriados para a utilização em linhas longas e com poucas emendas e derivações Condutores de baixa tensão 06 kV a 1 kV Prof Ozenir Dias 2 CONDUTORES Condutor Elétrico Tipos de isolamento Revestimento PVC Cloreto de polivinila Suporta uma temperatura de 70C do condutor Sobrecarga de 100C Curtocircuito de 160C Barato Revestimento EPR Etilenopropileno Suporta uma temperatura de 90C do condutor Sobrecarga de 130C Curtocircuito de 250C Preço mais elevado Revestimento XLPE Polietileno reticulado Suporta uma temperatura de 90C do condutor Sobrecarga de 130C Curtocircuito de 250C Preço mais baixo que o EPR Prof Ozenir Dias 3 CONDUTORES Condutor Elétrico Fio sólido Classe 1 Fio Sólido 1 fio Cabos flexíveis Classe 2 Cabo Rígido 7 Fios Classe 4 Cabo Flexível 45 Fios Classe 5 Cabo Flexível 75 Fios Prof Ozenir Dias 4 5 CONDUTORES Condutor Elétrico Identificação NBR 5410 adota a seguinte identificação dos condutores Prof Ozenir Dias 6 CONDUTORES Condutor Elétrico Simbologia Prof Ozenir Dias 7 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Como é feito Roteiro básico para baixa tensão Determinase as seções dos condutores conforme a Capacidade de Corrente Determinase as seções dos condutores pelo limite de Queda de Tensão Determinase as seções dos condutores pelo seção mínima Determinadas as seções dos condutores pelos critérios da capacidade de corrente queda de tensão e seção mínima adotase como resultado a de maior seção e escolhese o condutor COMERCIAL cuja seção seja maior ou igual à calculada Prof Ozenir Dias 8 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Dimensionar a seção área mínima dos condutores de modo garantir que eles suportem satisfatoriamente e simultaneamente as seguintes condições Limite de temperatura determinado pela capacidade de corrente Limite de Queda de Tensão Capacidade dos Dispositivos de proteção contra sobrecargas Capacidade de condução da corrente de curtocircuito por tempo limitado Inicialmente determina as Seções dos Condutores conforme a capacidade de corrente e o limite de queda de tensão Prof Ozenir Dias 9 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Capacidade de Condução de Corrente Tem como objetivo garantir as condições satisfatórias de operação aos condutores e às suas isolações submetidos aos efeitos térmicos produzidos pela circulação de corrente elétrica Roteiro para Dimensionamento O roteiro a seguir determina a seção nominal dos condutores de FASE O condutor NEUTRO e o condutor de Proteção PE serão determinados em função da seção dos condutores de fase São 7 etapas A Tipo de Isolação Devese iniciar escolhendo o tipo de isolação dos condutores O tipo de isolação determinará a temperatura máxima a que os condutores poderão estar submetidos em regime permanente sobrecarga ou condição de curtocircuito PVC é mais comum em instalações prediais e residenciais Prof Ozenir Dias 10 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Capacidade de Condução de Corrente B Instalação dos Condutores A maneira como os condutores estarão instalados influenciará na capacidade de troca térmica entre os condutores e o ambiente e em consequência na capacidade de condução de corrente elétrica Eletrodutos embutidos ou aparentes Canelas ou bandejas Subterrâneos diretamente enterrados ou ao ar livre Cabos unipolares ou multipolares e etc Tabela 33 da NBR 5410 define as diversas maneiras de instalação dos condutores Nesta etapa é determinado o método de referência que será instalado os condutores Prof Ozenir Dias 11 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Prof Ozenir Dias 12 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Capacidade de Condução de Corrente B Instalação dos Condutores Nesta etapa anotar o método de referência utilizado na instalação Exemplo É mais usual utilizar o método de instalação número 7 com referência B1 em instalações prediais e residenciais C Números de Condutores Carregados Condutor carregado é aquele efetivamente percorrido por corrente elétrica no funcionamento normal do circuito Nesta caso considerase os condutores Fase e Neutro O condutor de proteção equipotencial PE não é considerado carregado 62561 Quando a corrente nos condutores de fase contém componentes harmônicas de ordem três e múltiplos numa taxa superior a 15 Nessas condições o circuito trifásico com neutro deve ser considerado como constituído de quatro condutores carregados e a determinação da capacidade de condução de corrente dos condutores deve ser afetada do fator de correção devido ao carregamento do neutro Tal fator que em caráter geral é de 086 independentemente do método de instalação é aplicável então às capacidades de condução de corrente válidas para três condutores carregados Prof Ozenir Dias 13 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Capacidade de Condução de Corrente D Cálculo da Corrente de Projeto ou Nominal Circuitos monofásicos e bifásicos 𝐼𝑝 𝑃 𝑉𝐹𝑃 𝐼𝑝 Corrente de projeto P Potência ativa do circuito V Tensão do circuito FP Fator de potência do circuito Circuitos trifásicos 𝐼𝑝 𝑃 3𝑉𝐹𝑃 Prof Ozenir Dias 14 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Capacidade de Condução de Corrente E Seção do condutor para uma temperatura ambiente de 30C Deve ser aquela que por excesso atenda ao valor de corrente nas condições de instalações definidas para o circuito Tendo definido Tipo de isolação dos condutores PVC EPR XLPE A Maneira de instalar o circuito embutida subterrânea etc B Número de condutores carregados C Corrente de projeto Ip Ampères D Essa seção é encontrada via tabela disponibilizada pela NBR 5410 Tabelas 36 a 39 Prof Ozenir Dias 15 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Capacidade de Condução de Corrente E Determinação da Seção do Condutor Tabela 36 a 39 da NBR 5410 Prof Ozenir Dias 16 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Capacidade de Condução de Corrente E Determinação da Seção do Condutor Tabela 36 a 39 da NBR 5410 Prof Ozenir Dias 17 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Capacidade de Condução de Corrente F Fatores de Correção São aplicados fatores de correção de modo a adequar cada caso específico às condições de instalação Existem três fatores de correção Correção Temperatura FCT Os valores apresentados anteriormente são para temperatura ambiente de 30 C para todas as maneiras de instalar exceto para linhas enterradas cuja a temperatura adotada é de 20 C Se os condutores forem instalados em ambiente com temperatura diferente utilizar a Tabela 40 da NBR 5410 Prof Ozenir Dias 18 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Capacidade de Condução de Corrente F Fatores de Correção Correção devido ao Agrupamento de Condutores FCA Aplicável para circuitos que estejam instalados em conjunto com outros circuitos em Um mesmo eletroduto calha bandeja e etc Uma superfície Eletrodutos enterrados ou cabos diretamente enterrados no solo Tabela 42 a 45 Prof Ozenir Dias 19 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Capacidade de Condução de Corrente F Fatores de Correção Correção devido à resistividade térmica do solo FCR Aplicável para linhas subterrâneas instaladas em solos com resistividade térmica diferente de 25 kmW Tabela 41 NBR 5410 Prof Ozenir Dias 20 Dimensionamento De Condutores Capacidade de Condução de Corrente G Correção da Corrente É o valor da corrente corrigida nominal do condutor para o ambiente aplicando os fatores de correção FCT FCA e FCR IcCorrigido IcxFCTxFCAxFCR Retorna a tabela3639 e encontra o novo valor da seção do condutor considerando os fatores de correção Prof Ozenir Dias Dimensionamento De Condutores Exemplo de Aplicação Dimensionar os condutores para um circuito terminal de um chuveiro elétrico sabendo que no eletroduto deste circuito esteja mais um circuito monofásico Como na figura abaixo Condutores utilizados de isolação em PVC com o eletroduto de PVC embutido em alvenaria nº7 e a temperatura ambiente é 30C Prof Ozenir Dias Dimensionamento De Condutores Exemplo de Aplicação Exemplo Etapa A Tipo de isolação PVC tabela 36 Etapa B Maneira de Instalar Embutido em alvenaria número 7 referência B1 Etapa C Número de condutores carregados 2 Etapa D Corrente de projeto Ip Pn V 5000220 2272 A Etapa E seção via tabela 36 Prof Ozenir Dias Dimensionamento De Condutores Exemplo de Aplicação Ip 2272A Ic 24A Prof Ozenir Dias Dimensionamento De Condutores Exemplo de AplicaçãoIp 2272AIc 24A 25 mm² Correção FCT FCA e FCR FCT 30C e FCA 2 Iccorrigido IcXFCA 24x08 192A MENOR QUE Ip Prof Ozenir Dias Dimensionamento De Condutores Exemplo de AplicaçãoIp 2272AIccorrigida256 A Correção 25 mm² para 4 mm² Ic 32 Iccorrigida 32x08 256 A OK suporta Ip Prof Ozenir Dias DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Queda de Tensão A queda de tensão provocada pela passagem de corrente elétrica nos condutores dos circuitos de uma instalação deve estar dentro de determinados limites máximos para não prejudicar o funcionamento adequado dos equipamentos A queda de tensão em uma instalação considerada desde a sua origem até o último ponto de utilização de qualquer circuito terminal deve estar dentro dos limites prefixados na NBR 5410 a 7 calculados a partir dos terminais secundários do transformador MTBT no caso de transformador de propriedade da unidade consumidora b 7 calculados a partir dos terminais secundários do transformador MTBT da empresa distribuidora quando o ponto de entrega for neste ponto c 5 calculados a partir do ponto de entrega nos demais casos de ponto de entrega com fornecimento em tensão secundária da distribuição d 7 calculados a partir dos terminais de saída do gerador no caso de grupo gerador próprio Em nenhum caso a queda de tensão nos circuitos terminais pode ser superior a 4 Para o cálculo da queda de tensão num circuito deve ser utilizada a corrente de projeto do circuito Prof Ozenir Dias 25 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Queda de Tensão Prof Ozenir Dias 26 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Queda de Tensão Roteiro para Dimensionamento dos condutores pela queda de tensão 3 etapas A Dados Necessários Maneira de instalar o circuito Material do eletroduto Magnético ou não magnético Tipo do circuito Monofásico ou trifásico Corrente de Projeto Ip em A Fator de potência do circuito Comprimento L do circuito em km Tipo de isolação do condutor Tensão do circuito em V Queda de tensão e admissível B Cálculo da Queda de Tensão Unitária Vunit e 𝑉 𝐼𝑝𝐿 C Escolha o condutor Tabela do fabricante que apresente as condições indicadas na etapa A cuja a queda de tensão seja igual ou inferior à calculada encontrando daí a seção nominal do condutor Processo utilizado para circuitos de distribuição e circuitos terminais que serva uma única carga sendo L o comprimento do circuito desde a origem até a carga ou ao quadro de distribuição Em circuitos com várias cargas distribuídas é preciso calcular a queda de tensão trecho a trecho Prof Ozenir Dias 27 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Queda de Tensão Prof Ozenir Dias 28 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Exemplo Queda de Tensão Dimensionar os condutores para um circuito terminal de um chuveiro elétrico como na figura abaixo Dados Pn 4500 W V 220 V Condutores utilizados de isolação em PVC com o eletroduto de PVC embutido em alvenaria e a temperatura ambiente é 30 C O comprimento do circuito é de 15 metros Prof Ozenir Dias 29 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Exemplo Queda de Tensão a Dados Necessários Maneira de instalar o circuito Eletroduto Embutido em Alvenaria Material do eletroduto Magnético ou não magnético PVC não magnético Tipo do circuito bifásico considerar coluna monofásica Corrente de Projeto Ip PnV 4500220 2045 A Fator de potência do circuito Fp 1 circuito resistivo considerase coluna 095 Comprimento I do circuito em km l 0015 km Tipo de isolação do condutor PVC Tensão do circuito em V 220 V Queda de tensão e admissível 2 b Cálculo da Queda de Tensão Unitária Vunit ex 𝑉 𝐼𝑝𝑥𝑙 002x 220 2045𝑥0015 1435 VAkm C Tabela do Fabricante Valor menor que 1435 VAkm 4 mm² 105 VAkm Queda de 146 Prof Ozenir Dias 30 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Queda de Tensão Método dos Watts Metros Método simplificado para calcular a queda de tensão em circuitos com pequenas cargas Esse método pode ser aplicado a circuitos terminais de instalações de casas e apartamentos O método tem por base o emprego das tabelas WattsMetros Soma das potências x distância Prof Ozenir Dias 31 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Queda de Tensão Método dos Watts Metros Exemplo Dimensionar o circuito terminal de um apartamento cujas as cargas estão representadas na figura a seguir Considerando a instalação em eletroduto de PVC embutido em alvenaria temperatura ambiente de 30C isolação em PVC e tensão de 127 V fp 092 Prof Ozenir Dias 32 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Queda de Tensão Método dos Watts Metros Exemplo Solução σ𝑃 𝑊𝑥𝑙𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 600𝑥8 600𝑥11 600𝑥15 100𝑥18 100𝑥20 σ𝑃 𝑊𝑥𝑙𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 24200 Wattsmetros Considerando uma queda de 2 Condutores com seção de 4 mm² Prof Ozenir Dias 33 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Seções dos condutores pelo seção mínima Tabela NBR 5410 Iluminação no mínimo 15 mm² TUG 25 mm² Prof Ozenir Dias 34 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Condutor Neutro O Neutro não pode ser comum a mais de um circuito O condutor neutro de um circuito monofásico deve ter a mesma seção do condutor de fase O condutor neutro deve ter a seção apresentada na tabela 45 da NBR 5410 Condutor de Proteção PE Pode ser comum a dois ou mais circuitos desde que esteja instalado no mesmo conduto que os respectivos condutores de fase e sua seção seja dimensionada conforme Selecionada conforme a tabela 58 com base na maior seção do condutor fase desses circuitos Prof Ozenir Dias 35 Dimensionamento De Condutores Exemplo Circuito Chuveiro Elétrico Condutor de fase 4 mm² Queda de Tensão e Capacidade de Corrente Condutor Neutro não tem Condutor de Proteção 4 mm² Prof Ozenir Dias ELETRODUTOS Prof Ozenir Dias 37 Definição Componente que propicia um meio envoltório ou invólucro aos condutores elétricos é chamado de CONDUTO Há diversos tipos em instalações prediais geralmente são utilizados os Eletrodutos Comerciais ou industriais podem ser encontrados os seguintes tipos de CONDUTO Eletrocalhas Bandejas metálicas Canaletas e etc Eletrodutos Eletrocalhas Bandejas Canaletas ELETRODUTOS Prof Ozenir Dias 38 Funções dos Eletrodutos Proteção mecânica aos condutores Proteção contra ataques do meio ambiente corrosão químicos devido a sais ácidos gases óleos e etc Fornecer ao meio Proteção contra perigo de incêndio resultante de eventuais superaquecimentos dos condutores Proporcionar aos condutores um envoltório metálico aterrado No caso de eletrodutos metálicos com intuito de evitar perigos de choque elétrico Tipos de Eletrodutos Quanto ao Material Metálicos Aço carbono galvanizado ou esmaltado alumínio e flexíveis de cobre espiralado Não metálicos PVC plásticos com fibra de vidro polipropileno polietileno de alta densidade e fibrocimento ELETRODUTOS Prof Ozenir Dias 39 Tipos de Eletrodutos Quanto à flexibilidade Rígidos Flexíveis Quanto à forma de conexão Roscáveis Soldáveis Quanto à espessura da parede Leve Médio Semipesado Pesado ELETRODUTOS Prof Ozenir Dias 40 Rígido É o tipo mais utilizado em instalações prediais embutidos em paredes lajes de concreto ou enterrados no solo Sua fixação se dá por meio de buchas e arruelas ELETRODUTOS Flexível Prof Ozenir Dias 41 ELETRODUTOS NBR 5410 É vedado o uso como Eletroduto de produtos que não sejam expressamente apresentados e comercializados como tal Em instalações abrangidas pela NBR 5410 são apenas admitidos eletrodutos não propagantes de chama Só são admitidos em instalação embutida os eletrodutos que suportem os esforços de deformação característicos da técnica construtiva utilizada Em qualquer situação os eletrodutos devem suportar as solicitações mecânicas químicas elétricas e térmicas a quem forem submetidas nas condições da instalação As dimensões internas e respectivos acessórios de ligação devem permitir instalar e retirar facilmente os condutores após a instalação dos eletrodutos e acessórios Prof Ozenir Dias 42 DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTOS NBR 5410 Os eletrodutos podem conter mais de um circuito quando Pertencem a mesma instalação Seções nominais estejam entre três valores sucessivos Mesma temperatura máxima para serviço contínuo Só devem ser instalados condutores isolados cabos unipolares ou cabos multipolares admitindose a utilização de condutor nu destinado a aterramento Dimensionamento As dimensões internas e respectivos acessórios de ligação devem permitir instalar e retirar facilmente os condutores após a instalação dos eletrodutos e acessórios Para garantir essa facilidade de movimentação é determina uma área máxima a ser utilizada pelos condutores incluído o isolamento 53 no caso de um condutor 31 no caso de dois condutores 40 no caso de três ou mais condutores Prof Ozenir Dias 43 DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTOS Roteiro de Dimensionamento Determinar Seção Ocupada pelos Condutores aplicando tabelas de fabricantes de condutores e cabos Diâmetro Externo Nominal do Eletrodutomm tabela de fabricantes de condutores e cabos Condutores instalados sejam do mesmo tipo e tenham seções iguais Eliminase os itens anterior Diâmetro externo em função da quantidade e seção dos condutores Prof Ozenir Dias 44 DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTOS Prof Ozenir Dias 45 DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTOS Caso os condutores tenham seções nominais iguais podese encontrar o diâmetro do eletroduto diretamente nas tabelas do fabricante Prof Ozenir Dias 46 Dimensionamento de Eletrodutos Exemplo Dimensionar o trecho de eletroduto PVC rígido roscável descrito abaixo no qual devem ser instalados os seguintes circuitos Circuito 1 2 condutores de fase de 4 mm² e um condutor de proteção de 4 mm² 24mm² T4mm² Circuito 3 1 condutor de fase de 25 mm² um condutor de neutro de 25 mm² e um condutor de proteção de 25 mm² 25mm²25 mm² T25mm² Prof Ozenir Dias Dimensionamento de Eletrodutos Exemplo Circuito 1 24mm² T4mm² Circuito 3 25mm²25 mm² T25mm² Seção Ocupada por condutor 25 mm² 901 mm² Qt 3 40 mm² 119 mm² Qt 3 Seção Total A 3x901 3x119 6273 mm² Eletroduto de PVC de diâmetro nominal de 20 mm Prof Ozenir Dias 9 Dimensionamento de Eletrodutos Caixas de Derivação ou Passagem Abrigam equipamentos destinados à emendas dos condutores Limita o comprimento de trechos de tubulações limitando o número de curvas entre os diversos trechos de uma tubulação Prof Ozenir Dias DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTOS NBR 5410 Trechos contínuos retilíneos de tubulações no máximo de 15m sendo que nos trechos com curvas esta deve ter no máximo de 3 m para cada curva de 90 Em cada trecho de tubulação entre duas caixas entre extremidades ou entre extremidade e caixa podem ser previstas no máximo três curvas de 90 Devem ser empregadas caixas de derivação Em todos os pontos de entrada ou saída de tubulação Em todos os pontos de emendas ou derivação de condutores Para dividir a tubulação em trechos não maiores do que os especificados anteriormente As caixas devem ser instaladas em lugares acessíveis Podese escrever as seguintes equações para assegurar tais recomendações 𝐿𝑚𝑎𝑥 15 3 𝑁 𝐴 𝐿𝑟𝑒𝑎𝑙𝐿𝑚𝑎𝑥 6 𝐿𝑚𝑎𝑥 Comprimento máximo de um trecho entre duas caixas N Número de curvas de 90 existentes no trecho de zero a três 𝐿𝑟𝑒𝑎𝑙 Comprimento real do trecho A Aumento da seção do eletroduto encontrado sem considerar a distância e as curvas entre caixas de passagem Prof Ozenir Dias 50