Slide - Circuitos em uma Instalação Elétrica - 2023-2

Universidade Federal de Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica Instalações elétricas: Circuitos em uma instalação elétrica Quadro de distribuição Tipos de circuito Demanda Quadro de distribuição • O quadro de distribuição pode ser considerado como o coração de uma instalação elétrica, uma vez que é a partir dele que toda a energia é distribuída para a edificação; • É também no quadro de distribuição que ficam acomodados os dispositivos de proteção da instalação predial (disjuntores, fusíveis, etc.). Esses dispositivos têm como finalidade garantir a segurança das pessoas e das instalações elétricas. 2 Quadro de distribuição • O quadro de distribuição deve ser instalado em locais de fácil acesso (halls, cozinhas). Jamais o quadro de distribuição deve ficar em local escondido (atrás de armários, por exemplo); 3 • O quadro de distribuição deve ser instalado o mais próximo possível do medidor. Isso reduz a queda de tensão sofrida pelos condutores entre o medidor e o quadro de distribuição. Quadro de distribuição • As partes integrantes de uma quadro de distribuição são: a. Dispositivo de proteção geral; b. Barramento de interligação de fases; c. Dispositivos de proteção dos circuitos terminais; d. Barramento de neutro; e. Barramento de proteção; f. Estrutura: caixa metálica, chapa de montagem, tampa, sobretampa. 4 Dimensionamento do quadro de distribuição • O dimensionamento do quadro de distribuição baseia-se na quantidade de circuitos terminais da instalação predial. A partir do conhecimento da quantidade desses circuitos, tem-se a ideia das dimensões do quadro de distribuição; • A quantidade de circuitos depende dos seguintes pontos: a. Carga instalada da instalação predial; b. Potência atribuída a cada um dos circuitos terminais (critérios para a divisão dos circuitos terminais); c. Flexibilidade operacional (seletividade e manutenção dos circuitos terminais); d. Capacidade de reserva de circuitos terminais (possibilidade de futuras expansões). 5 Dimensionamento do quadro de distribuição • Após determinar a quantidade de circuitos terminais da instalação predial, o quadro de distribuição deve prever espaços para futuras ampliações. Assim, a quantidade de circuitos reservas que deve ser alocada em um quadro de distribuição depende da quantidade de circuitos terminais dimensionados. A tabela abaixo ilustra a previsão de circuitos reservas: 6 Quantidade de circuitos terminais (QCTER) Quantidade de circuitos reservas (QCTR) QCTER ≤ 6 2 7 ≤ QCTER ≤ 12 3 13 ≤ QCTER ≤ 30 4 QCTER ≥ 30 QCTR = 0,15 x QCTER Tipos de circuitos em instalações prediais 7 Mas afinal, o que são circuitos terminais? Tipos de circuitos em instalações prediais • Circuito elétrico é o conjunto de equipamentos e condutores ligados ao mesmo dispositivo de proteção (disjuntor, por exemplo). Em instalações elétricas prediais existem três tipos de circuitos: a. Circuito de distribuição principal: conjunto de condutores que interligam o medidor, ou a chave geral da instalação, ao Quadro Geral de Baixa Tensão (QGBT); b. Circuitos de distribuição: são circuitos que saem do QGBT e vão até os quadros terminais; c. Circuitos terminais: são circuitos que partem dos quadros terminais (quadros finais das instalações elétricas) e alimentam os pontos de luz e de tomadas. 8 Tipos de circuitos em instalações prediais 9 Tipos de circuitos em instalações prediais • Apesar da existência de três tipos de circuitos, as instalações residenciais são formadas apenas por dois destes tipos: circuito de distribuição principal e circuitos terminais. 10 Potência demandada ou demanda máxima provável (Pd) • Sabe-se que a definição do tipo de fornecimento de energia elétrica a uma unidade consumidora (monofásica ou trifásica) baseia-se no conceito da carga instalada; • Entretanto, não se verifica o funcionamento de todos os pontos ativos simultaneamente, de modo que não seria econômico dimensionar os condutores do circuito de distribuição principal considerando a carga instalada. Portanto, considera-se que a potência realmente demandada pela instalação (Pd) seja inferior à potência instalada (Cinst), e a relação entre ambas é designada como fator de demanda, que se representa pela letra g; • O fator de demanda representa uma porcentagem de quanto da carga instalada está sendo utilizada simultaneamente a cada instante de tempo. 11 Potência demandada ou demanda máxima provável (Pd) • Assim sendo, o circuito de distribuição principal deve ser dimensionado de acordo com a potência demandada (Pd), em Watt. Já os circuitos terminais devem ser dimensionadas a partir da carga de todos os equipamentos pertencentes a estes circuitos; • No projeto de instalações elétricas de baixa tensão para uso residencial, a potência demandada é calculada através de: • Onde: a. g1 é o fator de demanda para cargas de iluminação e de TUGs; b. g2 é o fator de demanda para cargas de TUEs. 12 𝑃𝑑 = 𝐶𝑖𝑙𝑢𝑚 + 𝐶𝑇𝑈𝐺𝑠 ∙ 𝑔1 + 𝐶𝑇𝑈𝐸𝑠 ∙ 𝑔2 Potência demandada ou demanda máxima provável (Pd) • As tabelas abaixo são utilizadas para determinar os fatores de demanda g1 e g2: 13 Fatores de demanda para iluminação e TUGs. Fatores de demanda para TUEs. Exercício 1 • Com base no exercício resolvido do conjunto de slides 1 de instalações elétricas, determine a potência demandada que deve ser utilizada para o circuito de distribuição principal. 1. As potências de iluminação, de TUGs e de TUEs são: Cilum = 680 W, CTUGs = 2.640 W e CTUEs = 8.200 W; 2. A potência demandada será: 3. De acordo com as tabelas g1 = 0,59 e g2 = 0,84, tem-se: 14 𝑃𝑑 = 680 + 2.640 ∙ 𝑔1 + 8.200 ∙ 𝑔2 → 𝑃𝑑 = 3.320 ∙ 𝑔1 + 8.200 ∙ 𝑔2 𝑃𝑑 = 3.320 ∙ 0,59 + 8.200 ∙ 0,84 → 𝑃𝑑 = 8.846,8 𝑊 Divisão da instalação em circuitos terminais • Dentre os principais objetivos para a divisão de uma instalação em circuitos terminais, tem- se: a. Facilitar a verificação, operação e manutenção da instalação; b. Limitar as consequências de um defeito, quando apenas haverá desligamento do circuito defeituoso; c. Reduzir a corrente nominal e a queda de tensão nos circuitos, propiciando condutores e dispositivos de proteção de menor seção e capacidade nominal. 15 Critérios para a divisão da instalação em circuitos terminais a. Os circuitos terminais (CTs) devem ser individualizados pela função dos equipamentos que alimentam. Assim, devem ser previstos CTs independentes para tomadas e iluminação; b. Os pontos de tomadas de cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço e semelhantes devem ser alimentados por circuitos destinados unicamente a estes locais; c. Prever CTs independentes e exclusivos para cada equipamento cuja corrente nominal seja superior a 10 A; d. Apesar de alguns aparelhos de ar-condicionado apresentarem corrente nominal inferior a 10 A, é recomendável que estes também sejam supridos através de circuitos exclusivos. Pode-se, entretanto, agrupar aparelhos de ar-condicionado em um único CT. 16 Critérios para a divisão da instalação em circuitos terminais e. Cada circuito deve ter o seu condutor neutro; f. Visando facilitar a inserção e a retirada dos condutores no interior de um eletrotuto, deve- se limitar em 7 a quantidade de condutores em um eletroduto; g. Um mesmo condutor de proteção pode ser comum a até 3 circuitos; h. Obter o maior equilíbrio possível entre as fases do sistema; i. Prever circuitos reservas no quadro de distribuição em função da quantidade de circuitos terminais dimensionados. 17 Exercício 2 • A partir da carga instalada obtida no exercício da aula 1 de instalações elétricas, realize a divisão da instalação em circuitos terminais de acordo com os critérios apresentados. 18 Cômodo Dimensões Potência de iluminação (VA) TUGs TUEs Área (m2) perímetro (m) Quantidade Potência (VA) Discriminação Potência (W) Área 6,0 10,0 100 1 100 - - Sala 10,5 13,0 160 3 300 - - Banheiro 4,5 9,0 100 1 600 Chuveiro 5600 W Cozinha 13,5 15,0 160 5 2.000 Micro-ondas 1.200 W Quarto 13,5 15,0 160 3 300 Ar- condicionado 1.400 W Total - - 680 VA - 3.300 VA - 8.200 W Exercício 2 • Para a divisão da instalação em circuitos terminais, foram adotados os seguintes critérios: a. Um circuito de iluminação apenas para a cozinha (adotou-se a mesma recomendação para as tomadas da cozinha); b. Um circuito de iluminação para os demais ambientes da instalação predial; c. Dois circuitos de tomadas exclusivos para a cozinha. Em um dos circuitos, fez-se uma miscelânea entre TUGs e a TUE do forno micro-ondas; d. Um circuito para as TUGs dos demais cômodos da instalação predial; e. Um circuito exclusivo para a TUE do chuveiro elétrico; f. Um circuito exclusivo para a TUE do ar-condicionado. 19 Exercício 2 • A partir da carga instalada obtida no exercício da aula 1 de instalações elétricas, realize a divisão da instalação em circuitos terminais de acordo com os critérios apresentados. 20 Circuito Tensão (V) Local Potência Nº Tipo Quantidade x potência (VA) Total (VA) 1 Ilum. Social 220 Sala, banheiro, quarto, área 2 x 100 + 2 x 160 520 2 Ilum. serviço 220 Cozinha 1 x 100 + 1 x 60 160 3 TUGs 220 Cozinha 3 x 600 1.800 4 TUGs e TUE 220 Cozinha 2 x 100 + (1.200/0,8) 1.700 5 TUGs 220 Sala, banheiro, quarto, área 1 x 600 + 7 x 100 1.300 6 TUE 220 Ar-condicionado 1 x (1.400/0,8) 1.750 7 TUE 220 Chuveiro elétrico 1 x 5.600 5.600 Exercício 3 21 • Com base na estimativa de carga já realizada e na divisão da instalação em circuitos terminais, elabore o diagrama unifilar da instalação predial. Exercício 3 – Legenda e marcação dos pontos de utilização 22 • Distribuição dos pontos ativos e de comando. Símbolo Especificação Ponto de luz no teto Interruptor simples Interruptor de duas seções Interruptor three-way Interruptor four-way Tomada baixa (altura) Tomada média (altura) Tomada alta ((altura) Quadro de distribuição Medição Exercício 3 – Passagem dos eletrodutos 23 Exercício 3 – Passagem dos eletrodutos 24 Exercício 3 – Circuito de distribuição principal 25 Exercício 3 – Circuito terminal 1 26 a a a b b c c d d d 1 1 1 -1- -1- -1- -1- 160 VA 100 VA 100 VA 160 VA Exercício 3 – Circuito terminal 2 27 a a a b b c c d d d 1 1 1 -1- -1- -1- -1- 160 VA 100 VA 100 VA 160 VA f e e f -2- -2- 100 VA 60 VA 2f Exercício 3 – Circuito terminal 3 28 a a a b b c c d d d 1 1 1 -1- -1- -1- -1- 160 VA 100 VA 100 VA 160 VA f e e f -2- -2- 100 VA 60 VA 2f -3- -3- 600 VA 600 VA 3 -3- Exercício 3 – Circuito terminal 4 29 a a a b b c c d d d 1 1 1 -1- -1- -1- -1- 160 VA 100 VA 100 VA 160 VA f e e f -2- -2- 100 VA 60 VA 2f -3- -3- 600 VA 600 VA 3 -3- -2- -4- -4- 1.200 W 4 4 -4- 600 VA Exercício 3 – Circuito terminal 5 30 a a a b b c c d d d 1 1 -1- -1- -1- -1- 160 VA 100 VA 100 VA 160 VA f e e f -2- -2- 100 VA 60 VA 2f -3- -3- 600 VA 600 VA 3 -3- -2- -4- -4- 1.200 W 4 4 -4- 5 -5- -5- -5- 600 VA 5 5 1 5 -5- -5- -5- 5 -5- -5- Exercício 3 – Circuito terminal 6 31 a a a b b c c d d d 1 1 -1- -1- -1- -1- 160 VA 100 VA 100 VA 160 VA f e e f -2- -2- 100 VA 60 VA 2f -3- -3- 600 VA 600 VA 3 -3- -2- -4- -4- 1.200 W 4 4 -4- 5 -5- -5- -5- 600 VA 5 6 1 5 -5- -5- -5- 5 -5- -5- -6- 1.400 W 5 6 Exercício 3 – Circuito terminal 7 32 a a a b b c c d d d 1 1 -1- -1- -1- -1- 160 VA 100 VA 100 VA 160 VA f e e f -2- -2- 100 VA 60 VA 2f -3- -3- 600 VA 600 VA 3 -3- -2- -4- -4- 1.200 W 4 4 -4- 5 -5- -5- -5- 600 VA 5 6 1 5 -5- -5- -5- 5 -5- -5- -6- 1.400 W 5 6 -7- 5.600 W