Slide - Normas e Conceitos - 2023-2

Universidade Federal de Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica Instalações elétricas: Normas e conceitos Normas sobre fornecimento de energia elétrica Conceitos O que é um projeto elétrico? • Um projeto é desenvolvido para prover solução para um determinado problema; • No caso de um projeto elétrico para atender a uma unidade consumidora, o projeto consiste em levar a energia disponível na rede elétrica de uma concessionária (no caso local, a Cosern) até todos os pontos de utilização (iluminação e tomadas) da unidade consumidora. 2 Situação 1 Situação 2 Energia elétrica na rede de distribuição Energia elétrica na unidade consumidora Conceito de projeto elétrico • Projetar uma instalação elétrica para qualquer tipo de prédio ou local consiste essencialmente em selecionar, dimensionar e localizar, de maneira racional, os equipamentos e outros componentes necessários a fim de proporcionar, de modo seguro e efetivo, a transferência de energia elétrica desde uma fonte até os pontos de utilização. 3 Conceito de projeto elétrico • Para a solução de um problema, não há uma única solução. Assim, para o mesmo problema de trazer a energia da rede da concessionária para a unidade consumidora, pode haver várias formas de prover essa solução; • Desse modo, haverá diferentes projetos para resolver o mesmo problema, uns com soluções mais simples (com menores custos), outros com soluções mais complexas (com maiores custos); • Qual é o melhor solução? Depende do nível de conforto da solução adotada e da disponibilidade de capital. Normalmente, é escolhido o projeto que apresenta o melhor custo-benefício. 4 Instalações elétricas e suas normas • As instalações elétricas não devem ser implementadas de forma aleatória. Assim, elas devem ser fonte de preocupação de todos os profissionais envolvidos (engenheiros, técnicos e eletricistas), além dos usuários (proprietários e todos que fazem uso da eletricidade); • É de competência dos engenheiros e técnicos elaborar projetos de acordo com as normas vigentes. A fiscalização desses profissionais é feita pelo CREA, devendo cada projeto ter uma ART (Anotação de Responsabilidade Técnica), a qual fará parte do acervo do profissional que elaborou o projeto; • Atender à norma é fundamental, pois ela fixa as condições mínimas exigíveis às instalações elétricas, a fim de garantir o seu funcionamento perfeito, a segurança das pessoas e animais domésticos e a conservação dos bens. 5 Instalações elétricas e suas normas • As principais normas utilizadas em projetos de baixa tensão são: a. NBR 5410: Instalações elétricas de baixa tensão; b. NBR 5444: Símbolos gráficos para instalações prediais; c. NBR 5419: Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas; d. NOR.DISTRIBU-ENGE-0021: Fornecimento de energia elétrica em tensão secundária de distribuição a edificações individuais – 2ª revisão (Cosern); Atualizada para a norma com código: DIS-NOR-030, Rev: 04. e. NOR.DISTRIBU-ENGE-0022: Fornecimento de energia elétrica a edificações com múltiplas unidades consumidoras – 1ª revisão (Cosern); • Conceito de instalação de baixa tensão: Instalação cuja tensão de fornecimento é inferior a 1.000 V em corrente alternada ou 1.500 V em corrente contínua. 6 Instalações elétricas e suas normas • Dentre os objetivos do uso das normas, tem-se: 7 Economia Proporcionar a redução da crescente variedade de produtos e procedimentos. Comunicação Proporcionar meios mais eficientes na troca de informação entre o fabricante e o cliente, melhorando a confiabilidade das relações comerciais e de serviços. Segurança Proteger a vida humana e a saúde. Proteção do Consumidor Prover a sociedade de meios eficazes para aferir a qualidade dos produtos. Norma NBR 5410/2004 • A principal norma para as instalações elétricas de baixa tensão é a NBR 5410/2004, cabendo a ela: a. Fixar as condições que as instalações de baixa tensão devem atender, a fim de garantir seu funcionamento adequado, a segurança das pessoas e animais domésticos e a conservação de bens; b. Regulamentar de forma que todos “falem a mesma língua” e as instalações elétricas não aconteçam desordenadamente. 8 Norma NBR 5410/2004 • A norma NBR 5410/2004 aplica-se a: a. Edificações residenciais e comerciais em geral; b. Estabelecimentos institucionais e de uso público; c. Estabelecimentos industriais; d. Estabelecimentos agropecuários e hortigranjeiros; e. Trailers, locais de acampamento, marinas e instalações análogas; f. Canteiros de obras, feiras, exposições e outras instalações temporárias. 9 Suprimento de energia às instalações elétricas de baixa tensão • O suprimento de energia às instalações elétricas de baixa tensão podem ser: 1. Diretamente através da rede de baixa tensão: ✓Através da rede pública de baixa tensão de uma concessionária (no caso do Rio Grande do Norte, a Cosern) → é o caso de consumidores de pequenas edificações residenciais, comerciais e mesmo alguns industriais; ✓Através de um transformador exclusivo da concessionária → consumidores de edificações residenciais e comerciais de maior porte (um transformador para atender um conjunto de consumidores em um condomínio, por exemplo); 2. Através da rede de média tensão: o transformador é de propriedade do consumidor. É o caso de consumidores industriais de médio e grande porte. 10 Suprimento de energia às instalações elétricas de baixa tensão 11 • A imagem ao lado ilustra um transformador utilizado para suprir energia a um grupo de consumidores residenciais de baixa tensão. Alguns conceitos importantes podem ser extraídos da imagem: a. Ponto de derivação; b. Ponto de entrega; c. Ramal de ligação; d. Ramal de entrada. Conceitos sobre suprimento de energia elétrica 12 1. Ponto de derivação: é o ponto de onde deriva a rede de distribuição de baixa tensão concessionária; 2. Ponto de entrega: é o ponto até onde o qual a concessionária se obriga a fornecer energia elétrica, participando dos investimentos necessários, bem como se responsabilizando pela execução dos serviços, pela operação e pela manutenção; 3. Ramal de ligação: conjunto de condutores e acessórios, de responsabilidade da concessionária, situados entre o ponto de derivação e o ponto de entrega; 4. Ramal de entrada: conjunto de condutores e acessórios, de responsabilidade do consumidor, situados entre o ponto de entrega e a medição. 1 2 3 4 Limites fornecimento de tensão para as unidades consumidoras • Os valores de tensão fornecidos pelas concessionárias de energia elétrica não são fixos, havendo empresas que fornecem tensão em 110 V, 127 V, 220 V. Para o Rio Grande do Norte, a Cosern adota os seguintes valores para as tensões de fornecimento para consumidores: a. Na baixa tensão são divididas da seguinte forma: ✓220 volts: essa tensão é fornecida para consumidores monofásicos; ✓380 volts: essa tensão é fornecida para consumidores trifásicos; b. Na média tensão: os consumidores recebem energia através de um sistema trifásico com uma tensão de 13,8 kV. 13 Limites fornecimento de tensão para as unidades consumidoras 14 Mas afinal, o que são consumidores monofásicos ou trifásicos? Limites fornecimento de tensão para as unidades consumidoras • Para o Rio Grande do Norte, a diferença entre suprimento monofásico e trifásico em baixa tensão é a seguinte: a. Sistema monofásico: a Cosern entrega para o consumidor dois fios (fase + neutro), com uma tensão de 220 V; b. Sistema trifásico: a Cosern entrega para o consumidor quatro fios (3 fases + neutro), com duas tensões diferentes, 220 V (tensão de fase) e 380 V (tensão de linha). 15 Limites fornecimento de tensão para as unidades consumidoras 16 Quando um consumidor será monofásico ou trifásico? Limites fornecimento de tensão para as unidades consumidoras • Para definir se um consumidor receberá energia em baixa tensão (monofásico ou trifásico) ou em alta tensão, é preciso conhecer a carga instalada da unidade consumidora; • Carga instalada (Cinst) é a soma das potências de todos os equipamentos pertencentes a uma determinada unidade consumidora. • A regra para determinar o suprimento é a seguinte: a. Se 0 < Cinst < 15 kW: o suprimento será monofásico em baixa tensão (220 V); b. Se 15 kW < Cinst < 75 kW: o suprimento será trifásico em baixa tensão (380 / 220 V); c. 75 kW < Cinst < 2.500 kW: o suprimento será trifásico em média tensão (13,8 kV); 17 Como determinar a carga instalada? • Para determinar a carga instalada de uma unidade consumidora, utiliza-se o seguinte equacionamento: • Onde: a. Cinst: Potência instalada total, em VA; b. Cilum: Potência instalada das cargas de iluminação, em VA; c. CTUGs: Potência instalada das cargas referentes às Tomadas de Uso Geral, em VA; d. CTUEs: Potência instalada das cargas referentes às Tomadas de Uso Específico, em VA; 18 𝐶𝑖𝑛𝑠𝑡 = 𝐶𝑖𝑙𝑢𝑚 + 𝐶𝑇𝑈𝐺𝑠 + 𝐶𝑇𝑈𝐸𝑠 Determinação dos equipamentos do padrão de entrada • Uma vez determinada a carga instalada, pode-se dimensionar o padrão de entrada da instalação; • O padrão de entrada de uma unidade consumidora consiste no poste com isolador de roldana, bengala, caixa de medição e haste de terra, os quais devem ser instalados atendendo às normas da concessionária (Cosern, no caso do Rio Grande do Norte); • É importante destacar que a instalação do padrão de entrada é de responsabilidade do consumidor. • Padrão de Entrada - Instalação em Muro • Orientações - Neoenergia Cosern 19 Determinação dos equipamentos do padrão de entrada (Neoenergia Cosern) 20 Como determinar a carga instalada? Como determinar a carga instalada de iluminação e das tomadas? 21 Através da estimativa de carga prevista na NBR 5410! Estimativa de carga - iluminação • Os pontos de iluminação de uma instalação elétrica podem ser determinados da seguinte forma: 1. Instalações comerciais e industriais: deve-se realizar um projeto luminotécnico. Nesse tipo de projeto, são dimensionados os níveis mínimos de iluminamento para cada ambiente, os quais dependem do tipo de atividade do local, da idade das pessoas que trabalham, etc.; 2. Instalações residenciais: aplica-se um cálculo simplificado baseado na norma NBR 5410. Esse cálculo considera que a iluminação é do tipo incandescente e que o único parâmetro para dimensionar o nível de iluminamento mínimo é a área do cômodo. 22 Estimativa de carga de iluminação – instalações residenciais • Critérios para estabelecer a quantidade mínima de pontos de luz: • Critérios para estabelecer a potência mínima de iluminação para cada cômodo: 23 Estimativa de carga - tomadas • Em instalações elétricas, as tomadas se dividem em dois tipos: 24 b. Tomadas de Uso Específico (TUEs): são aquelas destinadas à ligação de equipamentos fixos e estacionários. a. Tomadas de Uso Geral (TUGs): são aquelas que não se destinam à ligação de equipamentos específicos. Nelas são ligados aparelhos móveis ou portáteis. Estimativa de carga de Tomadas de Uso Geral (TUGs) • Segundo a NBR 5410, a quantidade mínima de TUGs por cômodo deve obedecer aos seguintes critérios: a. Em função da área do cômodo: b. Não depende da área do cômodo: 25 Estimativa de carga de Tomadas de Uso Geral (TUGs) • Segundo a NBR 5410, as potências atribuídas, em VA, as TUGs devem ser: 26 Recomenda-se adotar uma quantidade de TUGs por cômodo superior ao valor mínimo estabelecido pela norma NBR 5410. Isso evita o uso de benjamins. Estimativa de carga de Tomadas de Uso Específico (TUEs) • A quantidade de TUEs é definida com base no número de equipamentos fixos em cada cômodo da instalação elétrica; • Com relação à potência atribuída para as TUEs, adota-se a potência nominal do equipamento conectado à tomada. A tabela abaixo apresenta as potências médias de referência para alguns equipamentos elétricos: 27 Equipamento elétrico Potência nominal (W) Ar-condicionado 1.400 Chuveiro elétrico 5.600 Micro-ondas 1.200 Máquina de lavar roupa 500 Exercício 28 • Para a planta baixa apresentada ao lado, determine a carga instalada e indique, de acordo com as especificações do Rio Grande do Norte, como será o suprimento de energia a essa unidade consumidora. Considere os seguintes equipamentos: um chuveiro elétrico (5.600 W), um aparelho de ar- condicionado (1.400 W) e um forno micro-ondas (1.200 W). Exercício • Determinação da potência mínima de iluminação por cômodo: 29 Cômodo Dimensões (m2) Potência de iluminação (VA) Área 2 x 3 = 6 6 m2 100 100 VA Sala 3,5 x 3 = 10,5 6 m2 + 4 m2 + 0,5 m2 100 + 60 + 0 160 VA Banheiro 3 x 1,5 = 4,5 100 VA Cozinha 3 x 4,5 = 13,5 6 m2 + 4 m2 + 3,5 m2 100 + 60 + 0 160 VA Quarto 3 x 4,5 = 13,5 6 m2 + 4 m2 + 3,5 m2 100 + 60 + 0 160 VA Exercício • Determinação da quantidade de tomadas por cômodo: 30 Cômodo Dimensões Quantidade mínima Área (m2) perímetro (m) TUGs TUEs Área 6,0 2 x 3 + 2 x 2 = 10 Como A ≤ 6 m2, uma tomada - Sala 10,5 2 x 3 + 2 x 3,5 = 13 5 m + 5 m + 3 m 1 + 1 + 1 = 3 tomadas - Banheiro 4,5 2 x 3 + 2 x 1,5 = 9 Como A ≤ 6 m2, uma tomada 1 chuveiro Cozinha 13,5 2 x 3 + 2 x 4,5 = 15 3,5 m + 3,5 m+ 3,5 m +3,5 m + 1 m 1 + 1 + 1 + 1 + 1 = 5 tomadas 1 micro-ondas Quarto 13,5 2 x 3 + 2 x 4,5 = 15 5 m + 5 m + 5 m 1 + 1 + 1 = 3 tomadas 1 ar-condicionado Exercício • Determinação das cargas das tomadas de uso geral e específico: 31 Cômodo Dimensões Quantidade mínima Potência das tomadas Área (m2) perímetro (m) TUGs TUEs TUGs TUEs Área 6,0 10,0 1 - 1 x 100 VA - Sala 10,5 13,0 3 - 3 x 100 VA - Banheiro 4,5 9,0 1 1 1 x 600 VA 1 x 5600 W (um chuveiro) Cozinha 13,5 15,0 5 1 3 x 600 VA 2 x 100 VA 1 x 1.200 W (um micro-ondas) Quarto 13,5 15,0 3 1 3 x 100 VA 1 x 1.400 W (um ar- condicionado) Exercício • A tabela abaixo ilustra o quadro final de cargas da instalação elétrica: 32 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 • O cálculo da carga instalada deve ser em Watt. Desse modo, deve-se converter a potência de iluminação e das TUGs de VA para W. Para isso, consideram-se os seguintes fatores de potência: a. Iluminação: fator de potência unitário pois a iluminação é incandescente; b. TUGs: adota-se fator de potência igual a 0,8 indutivo. • Desse modo, a carga instalada será dada por: • Portanto, como Cinst < 15.000 W, a unidade consumidora será atendida em baixa tensão, através de um sistema monofásico (1 fase + neutro), com uma tensão de 220 volts. 33 𝐶𝑖𝑛𝑠𝑡 = 𝐶𝑖𝑙𝑢𝑚 + 𝐶𝑇𝑈𝐺𝑠 + 𝐶𝑇𝑈𝐸𝑠 → 𝐶𝑖𝑛𝑠𝑡 = 680 ∙ 1 + 3.300 ∙ 0,8 + 8.200 → 𝐶𝑖𝑛𝑠𝑡 = 11.520 𝑊 Exercício • A partir da carga instalada determinada, tem-se os seguintes equipamentos para o padrão de entrada: 34 Exercício • A partir da carga instalada determinada, tem-se os seguintes equipamentos para o padrão de entrada: a. Condutores do ramal de ligação (responsabilidade da concessionária): 10 mm2; b. Condutores do ramal de entrada (responsabilidade do consumidor): 16 mm2; c. Eletroduto de entrada (responsabilidade do consumidor): 32 mm (PVC); d. Disjuntor (responsabilidade do consumidor): 70 A; e. Aterramento (responsabilidade do consumidor): fio de 16 mm2 e eletroduto de PVC de 20 mm. 35