Apostila Instalações Elétricas

Apostila da disciplina ENE-065 para o curso de Engenharia Eltrica da UFJF

Instalaes Eltricas I

Prof. Rodrigo Arruda Felcio Ferreira

2010

ENE-065 - Instalaes Eltricas I

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Programa da disciplina

O programa da disciplina de Instalaes Eltricas I engloba os seguintes contedos:

UNIDADE 1

Segurana em Instalaes Eltricas de BT

Sistema Eltrico de Potncia

Normas e Simbologia

UNIDADE 2

Determinao das Cargas de Luz e Tomadas

Tipo de Fornecimento

Comandos de Iluminao e Materiais Eltricos

Diviso e Dimensionamento de Circuitos

Diviso Circuitos

Dimensionamento de Condutores

Dimensionamento de Disjuntores

Disjuntores DR e DPS

Dimensionamento de Eletrodutos

UNIDADE 3

Dimensionamento do Alimentador e da Proteo Geral

Edificaes Individuais e Coletivas

Demanda e Fator de Demanda

Equilbrio Fases

Diagrama Unifilar

Edificaes Coletivas


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UNIDADE 4 *

Introduo

Grandezas relacionadas Luminotcnica

Projeto Luminotcnico

Critrios de Projeto

Mtodo dos Lumens

UNIDADE 5 **

Comandos Especiais

Preveno e Combate a Incndios

Automao Residencial e Smart Buildings

* Teoria abordada em apostila especfica de Luminotcnica. ** Teoria abordada em apostila especfica.


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UNIDADE 1 Instalaes Eltricas de BT Uma instalao eltrica definida pelo conjunto de materiais e componentes eltricos essenciais ao funcionamento de um circuito ou sistema eltrico. As instalaes eltricas so projetadas de acordo com normas e regulamentaes definidas, principalmente, pela Associao Brasileira de Normas Tcnicas, ABNT. A legislao pertinente visa a observncias de determinados aspectos, bem como, Segurana, Eficincia e Qualidade Energtica, etc. Efeitos da corrente eltrica sobre o corpo humano O choque eltrico a sensao experimentada quando o corpo percorrido por uma corrente eltrica. Atividades musculares, como a respirao e os batimentos cardacos, so controladas por correntes eltricas muito pequenas, conduzidas pelo sistema nervoso [1]. A clula estimulada atravs do envio de impulsos nervosos que so, simplesmente, variaes de potenciais eltricos (potencial negativo, de repouso, ao potencial positivo, de ao). Variaes de potenciais so transmitidas aos tecidos e difundidas pelos meios condutores e mensurveis externamente, por exemplo, por eletrodos na pele (Eletroencefalogramas, Eletrocardiogramas, etc.) [2]. Correntes causadas pela exposio a tenses eltricas externas, dependendo de alguns fatores, podem ocasionar deficincias orgnicas, como a tetanizao, queimaduras, paralisia respiratria, a fibrilao ventricular ou mesmo uma parada cardaca. Uma alterao orgnica causada por um choque eltrico pode variar em funo de fatores que interferem na intensidade da corrente e nos efeitos provocados no organismo:

x Trajeto da corrente eltrica no corpo humano: Lei de Ohm e Resistncia do corpo humano; x Tipo da corrente eltrica (CC ou CA): 2 A 4CC CAI I ;


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x Intensidade da corrente: Quanto maior a corrente, maior o risco do choque; x Frequncia da corrente: Alta frequncia menos perigoso que 60Hz. x Condies de contato: temperatura, umidade, nvel de isolamento condutor-corpo-terra, etc. x Zona TEMPO x CORRENTE [3]:

Zonas Limites Efeitos fisiolgicos

AC-1 At 0,5 mA - Curva a Percepo possvel, mas geralmente no causa reao. AC-2 0,5 mA at curva b Provvel percepo e contraes musculares involuntrias, porm sem causar efeitos fisiolgicos. AC-3 A partir da curva b para cima

Fortes contraes musculares involuntrias, dificuldade respiratria e disfunes cardacas reversveis. Podem ocorrer imobilizaes e os efeitos aumentam com o crescimento da corrente eltrica, normalmente os efeitos prejudiciais podem ser revertidos.

AC-4 Acima da curva c1

Efeitos patolgicos graves podem ocorrer inclusive paradas cardacas, paradas respiratrias e queimaduras ou outros danos nas clulas. A probabilidade de fibrilao ventricular aumenta com a intensidade da corrente e do tempo. c1-c2 AC-4.1 Probabilidade de fibrilao ventricular aumentada at aproximadamente 5% c2-c3 AC-4.2 Probabilidade de fibrilao ventricular de aproximadamente 50% Alm da curva c3 AC-4.3 Probabilidade de fibrilao ventricular acima de 50%


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No estudo da preveno contra choques eltricos deve-se, ainda, considerar o tipo de contato eltrico entre a pessoa e o condutor [3]:

Segurana em instalaes Eltricas de BT O princpio que fundamenta as medidas de proteo contra choques especificadas na NBR 5410:2004 pode ser assim resumido [4]: 1. Partes vivas perigosas no devem ser acessveis; e 2. Massas ou partes condutivas acessveis no devem oferecer perigo, seja em condies normais, seja, em particular, em caso de alguma falha que as tornem acidentalmente vivas. Deste modo, a proteo contra choques eltricos compreende, em carter geral, dois tipos de proteo: a) proteo bsica (ver item 3.2.2) e b) proteo supletiva (ver item 3.2.3). NOTAS 1. Os conceitos e princpios da proteo contra choques eltricos aqui adotados so aqueles da IEC 61140.


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2. Os conceitos de proteo bsica e de proteo supletiva correspondem, respectivamente, aos conceitos de proteo contra contatos diretos e de proteo

contra contatos indiretos vigentes at a edio anterior desta Norma. 3. Exemplos de proteo bsica: x Isolao bsica ou separao bsica; x Uso de barreira ou invlucro; x Limitao da tenso. 4. Exemplos de proteo supletiva: x Eqipotencializao e seccionamento automtico da alimentao; x Isolao suplementar; x Separao eltrica.

Proteo contra sobrecorrentes Esse item transcrito em sua totalidade da NBR 5410:2004: 5.3.1 Generalidades 5.3.1.1 Os condutores vivos devem ser protegidos, por um ou mais dispositivos de seccionamento automtico contra sobrecargas e contra curtos-circuitos. Excetuam-se os casos em que as sobrecorrentes forem limitadas, previstos em 5.3.7, e os casos em que for possvel ou mesmo recomendvel omitir tais protees, tratados em 5.3.4.3, 5.3.4.4 e 5.3.5.3. 5.3.1.2 A proteo contra sobrecargas e a proteo contra curtos-circuitos devem ser coordenadas conforme 5.3.6. 5.3.1.3 Os dispositivos previstos em 5.3.1.1 destinam-se a interromper sobrecorrentes antes que elas se tornem perigosas, devido aos seus efeitos trmicos e mecnicos, ou


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resultem em uma elevao de temperatura prejudicial isolao, s conexes, s terminaes e circunvizinhana dos condutores. NOTA A proteo dos condutores realizada de acordo com esta seo no garante necessariamente a proteo dos equipamentos ligados a esses condutores. Sistemas Eltricos de Potncia Um Sistema Eltrico de Potncia, SEP, pode ser definido como o conjunto de equipamentos e instalaes para a gerao e transmisso de grandes blocos de energia. Entre a gerao de energia eltrica e o seu consumo, um SEP , normalmente, dividido em trs subsistemas:

x Gerao; x Transmisso; x Distribuio. A representao esquemtica de um SEP pode ser feita utilizando diagramas trifilares (representando as 3 fases), bifilares (bifsico ou monofsico) e unifilares (representando apenas as linhas de transmisso/distribuio, independente do nmero de fases). Este ltimo o mais comum, por ter representao e visualizao mais simples. A seguir mostrada uma figura com a representao de um SEP genrico englobando os trs subsistemas, bem como as faixas de tenso nos sistemas de transmisso e distribuio de energia eltrica (adaptao de [5]).


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Normas A NBR 5410:2004 Instalaes Eltricas em Baixa Tenso, baseada na norma internacional IEC 60364, a norma aplicada a todas as instalaes cuja tenso nominal menor ou igual a 1000VCA ou 1500VCC [6]. Outras normas complementares NBR 5410 so:

x NBR 5456 Eletrotcnica e eletrnica - Eletricidade geral Terminologia; x NBR 5444 Smbolos Grficos para Instalaes Eltricas Prediais; x NBR 13570 Instalaes Eltricas em Locais de Afluncia de Pblico; x NBR 13534 Instalaes Eltricas em Estabelecimentos Assistenciais de Sade;


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necessrio considerar, ainda, as normas definidas pelas concessionrias de energia para o projeto e execuo de instalaes eltricas. No contexto da disciplina, sero utilizadas as normas da Companhia Energtica de Minas Gerais, CEMIG: x ND-5.1 Fornecimento de Energia Eltrica em Tenso Secundria Rede de Distribuio Area Edificaes Individuais; x ND-5.2 Fornecimento de Energia Eltrica Em Tenso Secundria Rede de Distribuio Area Edificaes Coletivas.


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UNIDADE 2 Levantamento de Cargas e Diviso de Circuitos As indicaes das normas NBR 5410:2004, ND-5.1 e ND-5.2 que se aplicam disciplina esto descritas a seguir. Carga mnima de iluminao

Em cada cmodo ou dependncia deve ser previsto pelo menos um ponto de luz fixo no teto, comandado por interruptor. Na determinao das cargas de iluminao, como alternativa aplicao da ABNT NBR 5413, conforme prescrito na alnea a) de 4.2.1.2.2, pode ser adotado o seguinte critrio: a) em cmodos ou dependncias com rea igual ou inferior a 6 m2, deve ser prevista uma carga mnima de 100 VA; b) em cmodo ou dependncias com rea superior a 6 m2, deve ser prevista uma carga mnima de 100 VA para os primeiros 6 m2, acrescida de 60 VA para cada aumento de 4 m2 inteiros. NOTA: Os valores apurados correspondem potncia destinada iluminao para efeito de dimensionamento dos circuitos, e no necessariamente potncia nominal das lmpadas. O nmero de pontos de luz deve ser tal que haja uma distribuio uniforme em cada cmodo, devendo, para destaques especficos, pontos de luz complementares. Carga mnima para pontos de tomadas As tomadas so caracterizadas como sendo de uso geral, TUGs ou de uso especfico, TUEs. Entende-se por tomada de uso especfico aquelas utilizadas para alimentar equipamentos cuja corrente nominal superior a 10A. Segundo a NBR 5410, todo ponto de utilizao previsto para alimentar, de modo exclusivo ou virtualmente dedicado, equipamento com corrente nominal superior a 10A deve constituir um


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circuito independente. O projeto deve prever o nmero, a localizao e o tipo das TUEs em funo do layout da instalao e das necessidades do usurio. Tais tomadas devem estar no mximo a 1,50m de distncia do aparelho. A previso do nmero e da carga das demais tomadas, TUGs, dever ser determinada de acordo com o esquema a seguir [7].

A potncia de cada ponto de TUG depende do cmodo no qual ela se encontra. Dessa forma, tal potncia funo dos equipamentos que ele poder vir a alimentar e no deve ser inferior aos seguintes valores: a) em banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, reas de servio, lavanderias e locais anlogos, no mnimo 600VA por ponto de tomada, at trs pontos, e 100VA por ponto para os excedentes, considerando-se cada um desses ambientes separadamente; b) nos demais cmodos ou dependncias, no mnimo 100VA por ponto de tomada.


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Deve-se, ainda, observar que um ponto de tomada pode conter mais de uma tomada de corrente. No entanto, em cada tomada de corrente, no devem ser ligados dois aparelhos simultaneamente. vedada a utilizao de derivadores (benjamins), pois estes podem gerar aquecimento devido a mau contato e/ou sobrecorrente no dispositivo ou tomada. Em banheiros, essencialmente, necessria a observao de distncias seguras entre os pontos de tomada e reas molhadas como boxes de chuveiro e banheiras.

No Volume 0, somente admitida uma tenso mxima de 12V, sendo que essa fonte deve ser instalada fora do Volume 0. Nenhum dispositivo de proteo, comando ou seccionamento pode ser instalado nos Volumes 0, 1, e 2. Desta forma, quaisquer tomadas, excetuando-se a TUE do chuveiro, devem ser colocadas no Volume 3. O mesmo vlido para comandos de iluminao (interruptores). Os equipamentos de iluminao instalados neste locais, devem ser especialmente projetados para esse uso, de forma que, quando instalados no permitam que o excesso


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de umidade se acumule em condutores, porta-lmpada (receptculo) ou em outras partes eltricas.

Simbologia Para a interpretao de um projeto eltrico fundamental a utilizao correta da simbologia padro definida pela NBR 5444. Em cada smbolo podem ser encontrados um ou mais caracteres indicando: n nmero do circuito ao qual pertence; A interruptor(es) ao qual est ligado;

x potncia total do ponto (VA). essencial a utilizao de uma legenda no projeto, uma vez que h a possibilidade de a simbologia normalizada ser modificada. A tabela a seguir descreve os principais smbolos utilizados em projetos de instalaes eltricas.


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Smbolo Descrio OBS

Ponto de luz no teto. Indicar o n de lmpadas e a potncia em VA A letra minscula indica o ponto de comando e o nmero entre dois traos o circuito correspondente. Deve-se indicar a altura da arandela Ponto de luz na parede (arandela) Interruptor simples A letra minscula indica o ponto comandado Interruptor duplo ou de duas sees As letras minsculas indicam os pontos comandados Interruptor de trs sees Interruptor three-way A letra minscula indica o ponto comandado Interruptor intermedirio ou four-way Tomada a 30cm de altura do piso A potncia dever ser indicada ao lado em VA como tambm o n do circuito correspondente

Tomada a 130cm de altura do piso Tomada a 200cm de altura do piso Eletroduto embutido no teto Para todas as dimenses em mm indicar a seo, se esta no for de 20 mm. Colocar observao no projeto. Eletroduto embutido na parede Eletroduto embutido no piso Eletroduto que sobe Eletroduto que desce

Condutor de fase no interior do eletroduto Cada trao vertical representa um condutor. Indicar a seo o n do circuito (fase) e letra do comando de luz correspondente (retornos simples e paralelo) Condutor neutro no interior do eletroduto Condutor de retorno no interior do eletroduto

Condutores de retorno paralelo no interior do eletroduto Condutor terra no interior do eletroduto Quadro de distribuio de circuitos Quadro de distribuio geral embutido


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Smbolo Descrio OBS

Caixa de passagem no teto Dimenses em mm. Para a CP de parede, indicar altura. Caixa de passagem no piso Caixa de passagem na parede

Tipo de Fornecimento O tipo de fornecimento define o nmero de fases que iro alimentar a instalao eltrica. Est relacionado com a carga instalada. A determinao do tipo de fornecimento, para o caso de Minas Gerais, deve ser feito de acordo com as normas da CEMIG, ND-5.1 e ND-5.2. Esta ltima esta associada primeira e ser utilizada posteriormente, quando do projeto de edificaes coletivas. A ND-5.1 define que so atendidos em baixa tenso (127V/220V) aqueles consumidores que apresentarem carga (potncia total) instalada igual ou inferior a 75kW, ressalvados os casos indicados no Captulo 1 - item 2.1 da Norma em questo. TIPO FORNECIMENTO CARGA INSTALADA (C) A 1 fase + neutro (2 fios) Tenso de 127V 13kWC d B 2 fases + neutro (3 fios) Tenso de 127V e 220V 13kW 20kWC d C 3 fases + neutro (4 fios) Tenso de 127V e 220V 20kW< 75kWC d

Tipo A

Tipo B

Tipo C


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Quadro de Cargas


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A figura a seguir representa uma planta com os pontos de luz, interruptores e tomadas. A simbologia usual, porm, est em desacordo com aquela normalizada. Posto isso, uma legenda fornecida.


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Ligao de tomadas e comandos de iluminao O padro de cor utilizado para identificao dos condutores descrito no item 6.1.5.3 da NBR 5410:2004.

Ainda de acordo com a NBR 5410:2004, o item 5.6.6.1.2 define que o neutro NUNCA deve ser seccionado (em circuitos de iluminao). Ligao de pontos de tomadas


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Comandos de Iluminao

1. Comando simples Um nico interruptor acionando um ou mais pontos de luz. Deve-se observar a corrente mxima suportada pelo interruptor para o acionamento de mais de um ponto.

Diagrama esquemtico: A

100

A

A


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2. Comando de duas sees

Dois interruptores acionando dois conjuntos de um ou mais pontos de luz. Deve-se observar a corrente mxima suportada pelos interruptores para acionamento de vrios pontos.


100

B

A

A

B

B100

B


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3. Comando Three-Way

Comando que utiliza dois interruptores de modo a acionar um ponto ou conjunto de pontos de locais distintos. Usualmente utilizado em escadas, corredores de tamanho mdio, salas compridas, etc. Deve-se atentar ao fato de que este tipo de comando feito utilizando-se interruptores especficos. No raro encontrar instalaes onde h tentativa de implementar este tipo de comando utilizando interruptores simples. Obviamente, o resultado no satisfatrio.


100A

A A

A


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4. Comando Four-Way O comando four-way utilizado de maneira similar ao three-way. Entretanto, possvel acionar um mesmo ponto ou um conjunto de pontos de luz a partir de n locais. A configurao para este circuito de comando utiliza 2 interruptores three-way e n 2 interruptores four-way.

Diagrama esquemtico:

A100A

A A

A

A

A


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Tecnologia em materiais eltricos Alm das tomadas e interruptores expostos anteriormente, devem ser levados em conta outros materiais eltricos para o projeto de instalaes. de fundamental importncia verificar o tipo de instalao dos eletrodutos e caixas estampadas (embutidos ou expostos). Para a presente disciplina, por tratar dos critrios de projeto quando da instalao utilizando materiais embutidos, no sero tratadas as tcnicas e materiais de instalao expostos. No entanto, os materiais e conceitos aqui estudados podem facilmente ser adaptados a esta situao. 1. Eletrodutos e materiais acessrios

So considerados eletrodutos apenas dutos resistentes conformao mecnica e no propagadores de chamas. Podem ser classificados como: x Rgidos

o Metlicos o Plsticos (PVC)

x Flexveis o Metlicos (Conduites) o Plsticos (Corrugado)

x Especiais o Fibro-cimento o Ferro galvanizado o Etc. Exemplos de eletrodutos:


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x Acessrios o Curvas

o Luvas

o Bucha e arruela

2. Caixas estampadas So caixas utilizadas para colocao de interruptores e tomadas. Servem ainda para conter derivaes e emendas e como caixas de passagem. Podem ser de 5x10cm (2x4 pol):


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Ou 10x10cm (4x4 pol):

3. Caixa octogonal (ponto de luz) So caixas prprias para a utilizao como pontos de luz. Algumas delas possuem fundo mvel, possibilitando a fixao de eletrodutos. Servem ainda como caixas de passagens e para conter emendas e derivaes.

4. Disjuntores Dispositivos de proteo e interrupo eventual de circuitos. Mais detalhes sero dados na etapa de dimensionamento de disjuntores. Podem ser monopolares, bipolares ou tripolares, de acordo com o nmero de fases do circuito.


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Existem ainda os dispositivos Diferenciais Residuais (DR). Eles podem ser interruptores ou disjuntores. Mais detalhes na seo de dimensionamento de disjuntores.

Diviso de circuitos Definio: circuito o conjunto de equipamentos e condutores eltricos ligados ao mesmo dispositivo de proteo (disjuntor convencional ou DR). Elementos de circuitos

1. Quadro de Distribuio de Circuitos (QDC): Componente da instalao que recebe os condutores oriundos do quadro de medio. Nele tambm se encontram os dispositivos de proteo.


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Em residncias, o quadro de distribuio deve ser instalado prximo ao centro das cargas da instalao. Isto , preferencialmente, prximo aos pontos em que h um maior consumo de energia. Desta forma, permite-se uma economia devido ao dimensionamento de condutores de menores bitolas, graas a menores quedas de tenso.

2. Disjuntores: Dispositivos eletromecnicos de proteo e seccionamento de circuitos. Esta proteo pode estar relacionada com sobrecorrentes ou correntes de faltas. Uma sobrecorrente uma corrente eltrica cujo valor excede, em pequena escala, o valor da corrente nominal ou valor normal de funcionamento do equipamento. Uma falta est relacionada falta de alimentao de determinado equipamento, provocada por uma corrente muito superior corrente nominal, denominada corrente de falta. Esta corrente est associada a curtos-circuitos.


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3. Condutores: So os elementos de ligao entre o QDC e os pontos de luz ou de tomada, bem como entre interruptores e pontos de luz.

4. Pontos de luz, e de tomadas so, ainda, partes constituintes de um circuito. Toda instalao eltrica deve ser dividida em tantos circuitos quantos forem necessrios. Isto proporciona facilidade de manuteno, inspeo e alimentao a outras partes da instalao quando do defeito de um circuito. Segundo o item 9.5.3 da NBR 5410:2004, os circuitos de iluminao e tomadas devem ser distintos, salvos os casos em que a corrente do circuito comum a iluminao e tomadas seja inferior a 16A e que este no seja o nico circuito de tomadas e/ou iluminao de toda a instalao. Desta forma, adota-se o critrio de separao integral de circuitos de luz e fora. Alm disso, a separao destes circuitos promove uma

melhoria no que diz respeito alimentao a outras partes da instalao quando do

defeito de um circuito. Em instalaes polifsicas, os circuitos devem ser distribudos entre as fases, proporcionando o equilbrio de fases (ser discutido com mais detalhes posteriormente). recomendada (considera-se, no contexto da disciplina, obrigatria) a previso de circuitos independentes para cargas com mais de 10A (TUEs). obrigatrio que os pontos de tomada de cozinhas, copas, copas-cozinhas, reas de servio, lavanderias e locais anlogos devem ser atendidos por circuitos exclusivamente destinados alimentao de tomadas desses locais. A mnima potncia dos circuitos deve ser de, aproximadamente, 1270VA (10A) e a potncia mxima dos circuitos deve ser de cerca de 2540VA (20A). As protees de circuitos de aquecimento ou condicionamento de ar podem ser agrupadas no QDC ou num quadro separado (inclusive, prximos aos equipamentos).


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Dimensionamento de condutores Em circuitos residenciais, os condutores fase e neutro devem possuir a mesma bitola. Em instalaes residenciais e/ou prediais, os condutores mais utilizados so de cobre com isolamento em PVC (policloreto de vinila), EPR (borracha etileno-propileno) e XLPE (polietileno reticulado). O isolamento deve ser do tipo no propagador de chamas. Basicamente, existem dois tipos de condutores:

Fio Cabo A principal distino entre fios e cabos est relacionada a flexibilidade dos condutores, uma vez que, a medida que a bitola do condutor aumenta, sua flexibilidade diminui. Neste aspecto, os fios so mais flexveis que os cabos. O isolamento definir a resposta variaes na corrente e, consequentemente, na temperatura do condutor. Tipo de isolamento x Temperaturas do condutor

Instalao

A maneira de instalao dos condutores influenciar na troca trmica entre estes e o ambiente. Desta forma, preciso levar em considerao as perdas trmicas por efeito


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Joule nos condutores devido resistncia prpria do cabo ou fio. Quanto melhor a dissipao de calor em um condutor, menor o aumento da resistncia eltrica do mesmo e melhor a capacidade de conduo de corrente no circuito. Os critrios de dimensionamento so definidos de acordo com o tipo de instalao dos condutores. Para a maioria dos casos, o mtodo construtivo : condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seo circular embutido em alvenaria. Os mtodos de referncia so indicados pela tabela 33 da NBR 5410. Dimensionamento dos condutores

Para o dimensionamento segundo o mtodo exposto, necessrio determinar a bitola do condutor de acordo com dois critrios: Critrio da Capacidade de Corrente e Critrio de Queda de Tenso.

1. Capacidade de Corrente Inicialmente, calcula-se a corrente nominal em cada circuito e, em seguida, aplicar os fatores de correo FCT (Fator de Correo de Temperatura) e FCNC (Fator de Correo para Nmero de Circuitos). A corrente de fase definida por:

CIRC CIRCCIRC

CIRC CIRC

P SI V FP V u onde FP o fator de potncia do circuito. Define-se Fator de Potncia a parcela da potncia complexa devido potncia ativa. Para o caso geral, PFP S . O fator de potncia, pois, varia entre 0 e 1, dependendo do tipo de carga do circuito. Para circuitos resistivos puros, toda a potncia consumida ativa. Desta forma, 1FP . Em circuitos reativos, com capacitncias e indutncias, ambas prprias ou parasitas, 0 1FP . possvel ainda a presena de circuitos eletrnicos compostos por semicondutores que diminuem o fator de potncia. O aumento do fator


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de potncia provoca o aumento da corrente que alimenta o circuito, tornando necessrio o aumento da bitola dos condutores. Em instalaes residenciais, a maior parte das cargas resistiva (chuveiros, lmpadas incandescentes, fornos eltricos, torradeiras, etc.). Entretanto, com o aumento da utilizao de dispositivos reatores e semicondutores, deve-se atentar para o FP destes equipamentos, de forma a no subdimensionar os condutores de um circuito provocando sobrecorrentes e/ou faltas. Aplicando os fatores de correo, a corrente de projeto ser dada por: CIRC

PROJII FCT FCNC u importante considerar tal correo na medida em que ambos interferem na troca de calor entre condutores e ambiente. Os fatores de correo so definidos de acordo com as tabelas a seguir.

Temperatura Fator de Correo de Temperatura

PVC EPR ou XLPE 10 1,22 1,15 15 1,17 1,12 20 1,12 1,08 25 1,06 1,04 30 1,00 35 0,94 0,96 40 0,87 0,91

Nmero de circuitos no

trecho mais ocupado 1 2 3 4 5 6

FCNC 1,00 0,80 0,70 0,65 0,60 0,57


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Finalmente, utilizando a tabela que relaciona as bitolas dos condutores e suas respectivas capacidades de conduo de corrente, determina-se o condutor que atende corrente de projeto definida: Seo nominal

(mm2)

IFIO (A) (Monofsico e bifsico) IFIO (A) (Trifsico) # 1,5 17,5 15.5 # 2,5 24,0 21,0 # 4,0 32,0 28,0 # 6,0 41,0 36,0

# 10,0 57,0 50,0 # 16,0 76,0 68,0 # 25,0 101,0 89,0

Exemplo: Circuito de chuveiro monofsico com potncia de 4500W. Considere T = 30 e que o nmero de circuitos agrupados seja 3 (no pior trecho de eletroduto onde passa o circuito do chuveiro) Chuveiro -> Carga resistiva S = P = 4500W V = 127V 4500 20,45127

CIRCCIRC

CIRC

PI AV FP u 20,45 29,22

1 0,70CIRC

PROJII AFCT FCNC u u Logo, o condutor a ser escolhido aquele de seo # 4,0 mm2.

2. Queda de Tenso Os aparelhos consumidores de energia eltrica so projetados para trabalharem em determinado valor de tenso com reduzida tolerncia. medida que a distncia entre o medidor de energia e a potncia da carga aumenta a queda de tenso ao longo do condutor tambm aumenta. Em baixa tenso, em nenhum caso a queda de tenso nos circuitos terminais deve ser superior a 4% (item 6.2.7.2 da NBR 5410).


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A seguir se encontra o mtodo VA x m. Tal mtodo simples e produz uma boa aproximao para condutores de dimetro reduzido, em consonncia com aqueles utilizados em instalaes eltricas de baixa tenso. A queda de tenso percentual em um circuito pode ser expressa por: % 100

NOM

R IV V u' u

(i) onde R a resistncia do condutor, I a corrente circulante no condutor e VNOM a tenso nominal de fase da instalao (127V ou 220V). Para circuitos a dois fios (monofsicos e bifsicos), a resistncia do circuito ser de:

2 dR AU u u (ii) onde U a resistividade do material condutor, d o comprimento do condutor e A a rea da seo reta do condutor. Admitindo que NOM

NOM

SS V I I V u o (iii) e substituindo (ii) e (iii) em (i), obtm-se > @

2 %200

A V VS d VA mUu u'u uu Levando em conta a resistividade do cobre 16 258 10 mmU u : e as bitolas padro dos condutores, possvel elaborar a seguinte tabela:


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Condutor (mm2) VA.m mximo NOMV = 127V NOMV = 220V # 1,5 14.032 42.108 # 2,5 23.387 70.180 # 4,0 37.419 112.288 # 6,0 56.129 168.432

# 10,0 93.548 280.720 # 16,0 149.677 449.152 # 25,0 233.871 701.800

Exemplo: CQT para o circuito do chuveiro. Considere as distncias definidas no diagrama unifilar abaixo. 1,5 2,1 2,8 1,2 0,8

4500 4500 1,5 2,1 2,8 1,2 0,8

37.800 Sd

VA m

De acordo com a tabela da VA.m mximo, o condutor deve ser de #6,0 mm2. Exemplo: CQT para o circuito de iluminao.

1,5 1,7 3,5 3,2

1,7

1,7

1,5

1,5

2,81,5

1,5

1,7

3,3

2,7

1,1 1,5

ABE

C

D

100100100

100

100

1,5

1,5


36

1

2

3 1 2

4

5

6

7

100 3,2 1,7 1,5 1,7 1,5 960

100 1,5 1,5 300

200 3,5 max , 700 960 1660

100 2,7 1,1 1,0 490

100 3,3 1,7 1,5 650

100 3,8 1,5 530

500 1,

Sd VA mSd VA m

Sd Sd Sd VA m

Sd VA mSd VA mSd VA m

Sd

3 4 5 65 1,7 max , , , 1600 1660 3260 Sd Sd Sd Sd VA m

Determinao da bitola do condutor

Aps o dimensionamento pelos critrios de Capacidade de Corrente e de Queda de Tenso, a bitola do condutor ser aquela que atende aos dois critrios, ou seja, a maior entre as bitolas calculadas. Alm disso, de acordo com o item 6.2.6 da NBR 5410, a seo mnima dos condutores utilizados em circuitos de fora e iluminao deve ser de:

x Circuitos de iluminao: 1,5mm2; x Circuitos de fora: 2,5mm2.

Dimensionamento do neutro O condutor neutro no pode ser comum a mais de um circuito e, em um circuito monofsico, deve ter a mesma seo do condutor fase. Em circuitos trifsicos com neutro, de acordo com a taxa de terceiro harmnico, pode ser necessrio um condutor neutro com seo superior dos condutores fase.


37

Dimensionamento do condutor de proteo (terra)

O aterramento a ligao eltrica intencional com a terra. Tal ligao tem por objetivo fornecer um caminho favorvel e seguro ao percurso de correntes eltricas indesejveis e inseguras. O esquema de aterramento mais utilizado em instalaes o TN-S. Neste esquema o condutor neutro e o condutor de proteo so distintos ao longo de toda instalao, sendo interconectados apenas no quadro de proteo geral.

Em um sistema aterrado, a pessoa em contato com a carcaa protegida contra choques indiretos, uma vez que segundo o conceito de divisores de corrente, a quase totalidade da corrente passar pelo condutor de proteo (resistncia insignificante em comparao resistncia do corpo humano). Geladeira

127

0R |

0R | 10R k| :

F

N0R |

T


38

O aterramento fornece, ainda, um plano de referncia esttico e sem perturbaes de tal modo que equipamentos eletrnicos, computadores, entre outros, possam funcionar satisfatoriamente em baixas e em altas frequncias. Utiliza-se no condutor de aterramento a mesma bitola do condutor fase do circuito de maior bitola, at 16mm2. A seguir, transcrito, em sua totalidade, o item 6.4.3.2.3 da NBR 5410. 6.4.3.2.3 Os seguintes elementos metlicos no so admitidos como condutor de proteo: a) tubulaes de gua; b) tubulaes de gases ou lquidos combustveis ou inflamveis; c) elementos de construo sujeitos a esforos mecnicos em servio normal; d) eletrodutos flexveis, exceto quando concebidos para esse fim; e) partes metlicas flexveis; f) armadura do concreto (ver nota); g) estruturas e elementos metlicos da edificao (ver nota). NOTA Nenhuma ligao visando eqipotencializao ou aterramento, incluindo as conexes s armaduras do concreto, pode ser usada como alternativa aos condutores de proteo dos circuitos. Como especificado em 5.1.2.2.3.6, todo circuito deve dispor de condutor de proteo, em toda a sua extenso (ver tambm 6.4.3.1.5). Espao para ampliaes em quadros de distribuio

Nos quadros de distribuio deve ser previsto espao para ampliaes futuras, conforme a tabela 59 da NBR 5410.


39

Dimensionamento da proteo dos circuitos (Disjuntores e DRs)

A NBR 5410:2004 define a obrigatoriedade de dispositivos de seccionamento de circuitos, os chamados disjuntores. Tais equipamentos operam por meio de disparadores trmicos, magnticos ou eletrnicos e tem por objetivo proteger os circuitos contra sobrecorrentes. Tradicionalmente, os disjuntores so equipados com disparadores trmicos, que atuam na ocorrncia de sobrecorrentes mdias, e disparadores magnticos, para elevadas sobrecorrentes. Dessa forma, so conhecidos amplamente como disjuntores termomagnticos. O disparador trmico se baseia na utilizao de uma lmina bimetlica. Esta lmina constituda de duas camadas de metais com coeficientes de dilatao distintos. Na ocorrncia de uma sobrecorrente a lmina aquece (dissipao de calor por efeito Joule) e se curva, desconectando os terminais do disjuntor e abrindo o circuito. O disparador magntico constitudo por uma bobina (eletroim) que atrai uma pea articulada quando a corrente atinge um determinado valor. O deslocamento de tal pea provoca o seccionamento do circuito atravs da desconexo mecnica dos acoplamentos no interior do disjuntor. O dimensionamento do disjuntor deve ser feito levando-se em conta sua corrente nominal e a curva de atuao do disjuntor. Os valores padro de corrente nominal dos disjuntores (em A) estabelecidos pela NBR NM 60898:04 so: 2 4 6 10 13 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125


40

A figura a seguir representa curvas tpicas de disjuntores: Zona de disparo

trmico

Zona de disparo magntico

A determinao do disjuntor deve levar em conta a corrente nominal do circuito e a corrente do fio cuja bitola foi definida na etapa de dimensionamento de condutores. A forma geral para o dimensionamento do disjuntor ser: FIO DIS CIRCI FCNC FCT I Iu u t t A ttulo de demonstrao, considere o exemplo de dimensionamento de condutor pelo mtodo do CCC definido anteriormente. A corrente do circuito de 20,45 A. Os fatores de correo so FCNC = 0,7 e FCT = 1. A bitola igual a 4,0mm2, consequentemente, a corrente nominal do fio de 32,0 A. Logo,

32,0 0,7 1 20,45

32,0 0,7 1 20,4522,4 20,45

25

DIS

DIS

DIS

DIS

IIII A

u u t tu u t t

t t?

Observa-se que o menor valor padro est fora do intervalo. Nestas situaes sempre deve ser escolhido o primeiro valor acima do limite superior do intervalo. Em outros casos, mais de um valor padro pode estar contido no intervalo e o valor a ser escolhido deve ser o maior entre estes.


41

Dispositivo diferencial-residual (DR) Dispositivos Diferenciais-Residuais (DR) so equipamentos de seccionamento mecnico destinado a provocar a abertura dos prprios contatos quando ocorrer uma corrente de fuga terra. Tais dispositivos podem ser interruptores ou disjuntores. O interruptor DR secciona o circuito apenas quando existe corrente de fuga, no protegendo o circuito contra sobrecorrentes e faltas. Define-se disjuntor DR o dispositivo de seccionamento mecnico destinado a provocar a abertura dos prprios contatos quando ocorrer uma sobrecarga, curto circuito ou corrente de fuga terra. Recomendado nos casos onde existe a limitao de espao. Pode ser construdo por meio da associao de um mdulo DR a um disjuntor convencional.

5.1.3.2 Dispositivo diferencial-residual (DR) de alta sensibilidade (texto extrado da NBR 5410) 5.1.3.2.1.1 O uso de dispositivos de proteo a corrente diferencial-residual com corrente diferencial-residual nominal In igual ou inferior a 30 mA reconhecido como proteo adicional contra choques eltricos. NOTA A proteo adicional provida pelo uso de dispositivo diferencial-residual de alta sensibilidade visa casos como os de falha de outros meios de proteo e de descuido ou imprudncia do usurio.


42

5.1.3.2.1.2 A utilizao de tais dispositivos no reconhecida como constituindo em si uma medida de proteo completa e no dispensa, em absoluto, o emprego de uma das medidas de proteo estabelecidas em 5.1.2.2 a 5.1.2.5. 5.1.3.2.2 Casos em que o uso de dispositivo diferencial-residual de alta

sensibilidade como proteo adicional obrigatrio

Alm dos casos especificados na seo 9, e qualquer que seja o esquema de aterramento, devem ser objeto de proteo adicional por dispositivos a corrente diferencial-residual com corrente diferencial-residual nominal In igual ou inferior a 30 mA: a) os circuitos que sirvam a pontos de utilizao situados em locais contendo banheira ou chuveiro (ver 9.1); b) os circuitos que alimentem tomadas de corrente situadas em reas externas edificao; c) os circuitos de tomadas de corrente situadas em reas internas que possam vir a alimentar equipamentos no exterior; d) os circuitos que, em locais de habitao, sirvam a pontos de utilizao situados em cozinhas, copas, cozinhas, lavanderias, reas de servio, garagens e demais dependncias internas molhadas em uso normal ou sujeitas a lavagens; e) os circuitos que, em edificaes no-residenciais, sirvam a pontos de tomada situados em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, reas de servio, garagens e, no geral, em reas internas molhadas em uso normal ou sujeitas a lavagens.


43

Os quadros de distribuio destinados a instalaes residenciais e anlogas devem ser entregues com a seguinte advertncia:

Dispositivos de Proteo contra Surtos (DPS)

O dimensionamento da proteo utilizando DPS no faz parte do programa da disciplina. No entanto, vlida uma abordagem superficial sobre o assunto. Os DPS so dispositivos destinados a prover proteo contra sobretenses transitrias nas instalaes de edificaes, cobrindo tanto as linhas de energia quanto as linhas de sinal. Nos casos em que for necessrio o uso de DPS, como previsto em 5.4.2.1.1, e nos casos em que esse uso for especificado, independentemente das consideraes de 5.4.2.1.1, a disposio dos DPS deve respeitar os seguintes critrios: a) quando o objetivo for a proteo contra sobretenses de origem atmosfrica transmitidas pela linha externa de alimentao, bem como a proteo contra sobretenses de manobra, os DPS devem ser instalados junto ao ponto de entrada da linha na edificao ou no quadro de distribuio principal, localizado o mais prximo possvel do ponto de entrada; ou


44

b) quando o objetivo for a proteo contra sobretenses provocadas por descargas atmosfricas diretas sobre a edificao ou em suas proximidades, os DPS devem ser instalados no ponto de entrada da linha na edificao. NOTA: O item 5.4.2.1.1 discorre sobre a proteo contra sobretenses em linhas de energia. Essencialmente, deve ser provida proteo instalao nos seguintes casos: a) quando a instalao for alimentada por linha total ou parcialmente area, ou incluir ela prpria linha area, e se situar em regio sob condies de influncias externas AQ2; b) quando a instalao se situar em regio sob condies de influncias externas AQ3.

Dimensionamento de Eletrodutos

O dimensionamento dos eletrodutos diz est relacionado determinao do dimetro nominal dos mesmos. O dimetro dos eletrodutos deve ser tal que os condutores possam ser facilmente instalados ou retirados. Dessa forma, segundo o item 6.2.11.1.6 da NBR 5410, a taxa de ocupao do eletroduto, dada pelo quociente entre a soma das reas das sees transversais dos condutores previstos, calculadas com base no dimetro externo, e a rea til da seo transversal do eletroduto, no deve ser superior a: x 53% no caso de um condutor; x 31% no caso de dois condutores; x 40% no caso de trs ou mais condutores;


45

Via de regra, levando em conta que a maioria dos trechos contm mais de dois condutores, utiliza-se como rea de ocupao mxima uma taxa de 40% do interior do eletroduto.

A rea interna de um eletroduto dada por: 2

4i

INTdA S onde id o dimetro interno do eletroduto. Considerando a rea de ocupao mxima, obtm-se: 2

20,4 0,14i

OCUPMAX i

dA dS S . A partir dos valores de dimetro interno (tubos de PVC), possvel montar a tabela: Rosca Dimetro nominal Dimetro interno INTA (mm2) OCUPMAXA (mm2) 3/8" 16 mm 12,8 mm 514,70 51,47 1/2" 20 mm 16,4 mm 844,94 84,49 3/4" 25 mm 21,3 mm 1425,27 142,53 1" 32 mm 27,5 mm 2375,76 237,58 1.1/4" 40 mm 36,1 mm 4094,03 409,40 1.1/2" 50 mm 41,4 mm 5384,41 538,44 2" 60 mm 52,8 mm 8758,00 875,80 Considerando os valores padro de bitolas para condutores e tomando mo da equao


46

2

4k

FIOdA S onde kd o dimetro externo do fio de bitola k, possvel determinar a rea ocupada por cada fio e montar a tabela a seguir: rea Seo Dimetro externo FIOA (mm2) 1,5 mm2 3,0 7,07 2,5 mm2 3,7 10,75 4,0 mm2 4,2 13,85 6,0 mm2 4,6 16,62 10,0 mm2 5,9 27,34 16,0 mm2 6,9 37,39 25,0 mm2 8,5 56,75 Cada trecho de eletroduto deve ser dimensionado separadamente de acordo com a metodologia a seguir:

x Determina-se a rea total ocupada pelos condutores no trecho de eletroduto desejado.

25

1,5OCUP k FIO ktotal

kA n A

x O eletroduto deve ser tal que OCUP OCUPtotal MAXA Ad . Exemplo: Dimensione o seguinte trecho de eletroduto.

1 2 3

Os circuitos 1 e 2 tem condutores de 1,5mm2, os condutores do circuito 3 e o aterramento tem bitola de 4,0mm2.


47

25

1,5

2

4 7,07 3 13,8569,84

OCUP k FIO ktotalk

A n A

mm

u u

Portanto, conclui-se que o eletroduto dever ser de 20mm. A representao do eletroduto, j considerando o seu dimetro, ser:

1 2 3

20 mm Dimensionamento do Alimentador Determinao da demanda

A determinao da demanda necessria se a carga instalada total exceder 20kVA. O consumidor pode determinar a demanda de sua edificao, considerando o regime de funcionamento de suas cargas, ou alternativamente, solicitar CEMIG o clculo da demanda de acordo com o critrio apresentado na ND-5.1. A expresso para o clculo da demanda dada por: TUETUGLUZ DDD onde TUGLUZD a carga demandada de iluminao e tomadas de uso geral e TUED a carga demandada de tomadas de uso especfico. A determinao de cada uma dessas demandas definida por meio de fatores de demanda especficos. O Fator de Demanda

definido como razo entre a demanda mxima num intervalo de tempo especificado e a carga instalada na unidade consumidora.


48

As tabelas a seguir definem, respectivamente, os fatores de demanda de LUZ + TUG em funo da carga instalada e de TUEs, em funo do tipo e nmero de equipamentos semelhantes presentes na instalao. Carga Instalada LUZ + TUG C (kW) Fator de Demanda

1dC 0,86 21 dC 0,81 32 dC 0,76 43 dC 0,72 54 dC 0,68 65 dC 0,64 76 dC 0,60 87 dC 0,57 98 dC 0,54 109 dC 0,52

10!C 0,45

Caso haja TUEs sendo cargas do tipo motor, as respectivas tabelas se encontram na ND-5.1, captulo 7, tabelas 16 e 17. Adiante se encontra a tabela que classifica os consumidores segundo o tipo de carga instalada/demandada.


49

Fornecimento Carga Instalada/

Demandada

Nmero de Proteo

Tipo Faixa Fios Fases

Disjuntor Termo -

Magntico de at

kW A

A A1 - 5

2 1 40

A2 5,1 10 70 A3 10,1 13 100

B B1 13,1 15 3 2 60 B2 15,1 20 90

C

C1 - 20

4 3

60 C2 20,1 27 70 C3 27,1 38 100 C4 38,1 47 120 C5 47,1 57 150 C6 57,1 66 175 C7 66,1 75 200

Exemplo de clculo de demanda. Seja uma residncia com a seguinte diviso de circuitos e suas respectivas cargas. 11001 oC (LUZ) 50004 oC (CHUVEIRO) 18007 oC (TUG) 14002 oC (LUZ) 15005 oC (TUG) 30008 oC (FORNO ELTRICO) 50003 oC (CHUVEIRO) 20006 oC (TUG) 15009 oC (MICROONDAS) A carga total instalada igual a 22300 W, considerando que o fator de potncia da instalao unitrio. Todos os circuitos so monofsicos, exceto 4, 5 e 8 que so bifsicos. O somatrio da carga instalada de LUZ + TUG :

WC TUGLUZ

780018002000150014001100


50

Desta forma, uma vez que o fator de demanda igual a 0,57, a demanda de LUZ + TUG ser: WD TUGLUZ 4446780057,0 u Para a demanda das TUEs, consideram-se os dois chuveiros (fator de demanda 0,92, j que so dois equipamentos similares e de igual potncia) e o forno eltrico e microondas, cada um deles com fator de demanda unitrio. Logo,

WDTUE 13700150030005000500092,0 u Finalmente, a demanda total da instalao ser: 137004446 TUETUGLUZ DDD

WD 18146 O consumidor classificado como C1, pois possui demanda inferior a 20 kW. Equilbrio de Fases Os valores das cargas ou das correntes eltricas em cada Fase dos circuitos eltricos de uma instalao eltrica devem ser aproximadamente iguais. Isto denominado Equilbrio de Fases. Como difcil ter valores iguais, a diferena recomendvel entre as fases de maior e menor potncia de, no mximo, 10%. O procedimento para diviso dos circuitos de uma instalao eltrica entre fases (exceto monofsico) ilustrado a partir do exemplo anterior. Considerando a carga instalada de 22300 VA, deseja-se, para este caso, que cada uma das trs fases que compem o alimentador desta instalao seja responsvel pelo fornecimento de 1/3 da carga. Isto ,

22300 7433,3 3FASE

P VA


51

So inmeras combinaes possveis entre os circuitos de 1 a 9 de forma a obter valores de potncia/fase prximos ao desejado. Uma das alternativas dada pela seguinte diviso: Fase Circuitos Potncia Total (VA) A 23C , 24C , 1C , 2C 7500 B 23C , 28C , 5C , 6C 7500 C 24C , 28C , 7C , 9C 7300 22300 A diferena percentual entre as fases de maior potncia (A ou B) e a de menor potncia (C) 2,7%, dentro do recomendado para que haja equilbrio de fases.

Dimensionamento do Alimentador O Alimentador definido como o conjunto constitudo pelos condutores, eletrodutos e acessrios, instalados a partir do ramal de entrada, passando pelas caixas de derivao at as caixas de medio at o quadro de distribuio de circuitos. O procedimento para o dimensionamento do alimentador o mesmo que aquele utilizado para o dimensionamento dos circuitos. Para o exemplo anterior, utilizando a carga demandada, determina-se a potncia que flui em cada uma das fases (neste caso, 3). 18146 6048,7

3FASEP VA Pelo Critrio de Capacidade de Corrente:

26048,7 47,63 #10 127FASE

I A mm Pelo Critrio de Queda de Tenso:


52

Considerando um alimentador de comprimento 10m, 26048,7 10 60487 #10 FASES d P d VA m mm u u Conclui-se, ento, que a bitola do alimentador deve ser de #10 mm2.

Diagrama Unifilar

A construo do diagrama unifilar das ligaes, a partir do ramal de entrada at o quadro de distribuio, de fundamental importncia na elaborao do projeto eltrico da instalao eltrica. Utilizando a simbologia recomendada pela NBR5444, o diagrama unifilar para o exemplo anterior ilustrado na figura a seguir. C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

A B CA B C

MA B A

A

A B

A C

B

B

C

C

B C

Ramal de Entrada (CEMIG)

Alimentador

Padro de Entrada (Disjuntor Geral e

Medidor de energia)

Quadro de Distribuio de

Circuitos

C


53

UNIDADE 3 Instalaes Eltricas em Edificaes Coletivas Define-se como Edificao Coletiva, toda e qualquer construo, reconhecida pelos poderes pblicos, constituda por duas ou mais unidades consumidoras, cujas reas comuns, com consumo de energia, sejam juridicamente de responsabilidade do condomnio. Os projetos de instalaes eltricas em edificaes de uso coletivo esto submetidos aos critrios definidos pela norma NBR 5410, bem como norma ND-5.2 da CEMIG, para o caso de projetos no estado de Minas Gerais. Definies (retirado integralmente da ND-5.2, cap. 1, item 3)

Os termos tcnicos utilizados nesta Norma esto definidos nas NBR 5460, 5463 e 5473 e so complementadas pelas seguintes: 3.1 Consumidor a pessoa fsica ou jurdica, ou comunho de fato ou de direito legalmente representada, que solicitar CEMIG o fornecimento de energia eltrica e assumir expressamente a responsabilidade pelo pagamento das contas e pelas demais obrigaes regulamentares e contratuais. 3.2 Unidade Consumidora So as instalaes de um nico consumidor, caracterizada pela entrega de energia eltrica em um s ponto, com medio individualizada. 3.3 Edificaes de Uso Coletivo toda e qualquer construo, reconhecida pelos poderes pblicos, constituda por duas ou mais unidades consumidoras, cujas reas comuns, com consumo de energia, sejam juridicamente de responsabilidade do condomnio.


54

3.4 Edificaes Agrupadas ou Agrupamentos Conjunto de edificaes, reconhecidas pelos poderes pblicos, constitudo por duas ou mais unidades consumidoras, construdas no mesmo terreno ou em terrenos distintos sem separao fsica entre eles e juridicamente demarcado pela prefeitura e com rea de circulao comum s unidades, sem caracterizar condomnio. 3.5 Limite de Propriedade So as demarcaes que separam a propriedade do consumidor da via pblica e dos terrenos adjacentes de propriedade de terceiros, no alinhamento designado pelos poderes pblicos. 3.6 Ponto de Entrega o ponto at o qual a concessionria se obriga a fornecer energia eltrica, com participao nos investimentos necessrios, bem como, responsabilizando-se pela execuo dos servios de operao e de manuteno do sistema, no sendo necessariamente o ponto de medio. 3.7 Entrada de servio o conjunto constitudo pelos condutores, equipamentos e acessrios instalados entre o ponto de derivao da rede secundria da CEMIG e a medio, inclusive. A entrada de servio abrange, portanto, o ramal de ligao e o padro de entrada das unidades consumidoras. 3.8 Ramal de ligao o conjunto de condutores e acessrios instalados pela CEMIG entre o ponto de derivao da rede secundria e o ponto de entrega. 3.9 Ramal de Entrada o conjunto de condutores e acessrios instalados pelos consumidores entre o ponto de entrega e a proteo geral ou quadro de distribuio geral (QDG).


55

3.10 Padro de Entrada a instalao compreendendo o ramal de entrada, poste ou pontalete particular, caixas, dispositivos de proteo, aterramento e ferragens, de responsabilidade dos consumidores, preparada de forma a permitir a ligao das unidades consumidoras rede da CEMIG.

3.11 Alimentador Principal ou Prumada a continuao ou desmembramento do ramal da entrada, constitudo pelos condutores, eletrodutos e acessrios, instalados a partir da proteo geral ou do quadro de distribuio geral (QDG) at as caixas de medio ou de derivao. 3.12 Alimentador Secundrio a ramificao do alimentador principal, constitudo pelos condutores, eletrodutos e acessrios, instalados a partir das caixas de derivao at as caixas de medio. 3.13 Ramal de Derivao o conjunto de condutores e acessrios instalados a partir do alimentador secundrio at a medio de cada unidade consumidora. 3.14 Ramal Interno o conjunto de condutores e acessrios instalados internamente nas unidades consumidoras, a partir de suas medies individualizadas. 3.15 Medio Direta a medio de energia efetuada atravs de medidores conectados diretamente aos condutores do ramal de entrada. 3.16 Medio Indireta a medio de energia efetuada com auxlio de transformadores de corrente. 3.17 Quadro de Distribuio Geral (QDG) o quadro, painel ou caixa modular, dotado de barramentos, destinados a instalao da proteo geral e dos demais dispositivos de proteo dos circuitos projetados (alimentadores).


56

3.18 Caixa de Inspeo o compartimento enterrado, com dimenses insuficientes para pessoas trabalharem em seu interior, intercalada em uma ou mais linhas de dutos convergentes. 3.19 Chave de Aferio um dispositivo que possibilita a retirada do medidor do circuito, abrindo o seu circuito de potencial, sem interromper o fornecimento, ao mesmo tempo que coloca em curto circuito o secundrio dos transformadores de corrente. 3.20 Carga instalada a somatria das potncias nominais dos equipamentos eltricos de uma unidade consumidora que, aps a concluso dos trabalhados de instalao, esto em condies de entrar em funcionamento. 3.21 Demanda a mdia das potncias eltricas instantneas solicitadas por uma unidade consumidora, durante um perodo especificado. 3.22 Cmara a parte do padro de entrada, constituda por um compartimento que pode ser total ou parcialmente enterrado, para instalao de equipamentos subterrneos da CEMIG. 3.23 Cmara Transformadora a cmara onde j esto instalados, os transformadores e equipamentos de proteo da Rede de distribuio CEMIG, que lhes so diretamente associados. Classificao das Edificaes

Os critrios de atendimento s edificaes de uso coletivo e agrupamentos so definidos em funo da demanda total utilizada para o dimensionamento dos componentes da entrada de servio coletiva.


57

Edificaes de Uso Coletivo com Demanda igual ou inferior a 95kVA As edificaes de uso coletivo que se enquadrarem nesta faixa, devem ser atendidas atravs de ramal de ligao areo, trifsico, de baixa tenso, conforme ilustrado pela figura a seguir, com ponto de entrega situado no poste particular ou na armao secundria fixada na parede da edificao.

Se por razes tcnicas, relativas rede de distribuio, houver impossibilidade de atendimento atravs de ramal areo, a CEMIG deve instalar o ramal de ligao subterrneo, sem nus para o consumidor com o ponto de entrega situado na caixa de inspeo instalada no limite da via pblica com a edificao. Entretanto, caso o atendimento atravs de ramal subterrneo seja exigido pelas unidades consumidoras da edificao por razes estticas ou por razes de outra natureza, todo o nus decorrente da instalao deste ramal (instalao inicial, manuteno e eventuais modificaes futuras, inclusive os custos decorrentes de alteraes na rede de distribuio, bem como a obteno da autorizao do Poder Pblico para execuo de obras no passeio e via pblica) correr por conta dos consumidores, sendo o ponto de entrega localizado na conexo do ramal com a rede secundria.


58

Edificaes de Uso Coletivo com Demanda entre 95 e 327kVA As edificaes de uso coletivo que se enquadrarem nesta faixa devem ser atendidas por ramal de ligao subterrneo, trifsico, de baixa tenso, conforme ilustrado pela figura abaixo, com o ponto de entrega situado na caixa de inspeo instalada no limite da via pblica com a edificao.

Edificaes de Uso Coletivo com Demanda entre 327 e 1500kVA As edificaes de uso coletivo que se enquadram nesta faixa devem ser atendidas atravs de ramal de ligao subterrneo, trifsico, em alta tenso, para alimentao(s) do(s) transformador(es) da CEMIG instalados em cmara construda pelos consumidores, dentro dos limites de propriedade, conforme ilustrado pela figura seguinte. Neste caso, o ponto de entrega situar-se- nos bornes secundrios do transformador.


59

Edificaes de Uso Coletivo com Demanda Superior a 1500kVA Para estas edificaes, ser necessrio projeto especial da CEMIG para definio do tipo de atendimento aplicvel Prumada Eltrica A prumada eltrica, ou Distribuio Vertical, um desenho esquemtico (sem escala) que visa representar a instalao no plano vertical. Ela mostra a interligao de toda a instalao contendo, basicamente:

x Quadro de entrada de energia x Alimentador geral de baixa tenso x Quadro geral de baixa tenso x Centros de medio x Caixas de passagem x Alimentadores dos quadros de distribuio parcial.


60

Permite a compreenso clara das interligaes existentes entre os diversos pavimentos e setores da instalao.

LEGENDA Quadro de distribuio de circuitos Caixa de Passagem de Alimentadores Secundrios Quadro Geral de baixa tenso Caixa Seccionadora Caixa de Medio


61

Clculo da Demanda

O dimensionamento dos componentes de entrada de servio (ramais de ligao e de entrada, alimentadores) das edificaes de uso coletivo e dos agrupamentos (no previstos na Tabela 3 na ND-5.2), deve ser feito pela demanda da edificao. Na determinao desta demanda, o engenheiro responsvel pelo projeto eltrico, pode adotar o critrio que julgar conveniente, desde que o mesmo no apresente valores de demanda inferiores aos calculados pelo critrio estabelecido na ND-5.2. A demanda total, D, pode ser determinada por meio da seguinte equao 1 2D D D onde u u1 1,4D f a a demanda dos apartamentos residenciais e 2D a demanda do condomnio, lojas, etc. Para o clculo de 1D , deve-se considerar:

x f demanda por apartamento em funo de sua rea til (Tabela 7); x a fator de multiplicao de demanda (Tabela 6).

Caso o projeto contemple instalaes com aquecimento central de gua, substitui-

se, no clculo de 1D , o termo 1,4 por 1,05. As previses de aumento de carga devem ser consideradas no clculo da demanda. No Anexo A da ND-5.2 so apresentados exemplos tpicos de dimensionamentos da proteo geral e das protees das unidades consumidoras. Cpias das tabelas 6 e 7 esto colocadas a seguir.


62

TABELA 6 (pg. 6-6, ND-5.2)


63

TABELA 7 (pg. 6-7, ND-5.2)

Caso a proteo geral das edificaes de uso coletivo seja menor ou igual a uma das protees da unidade consumidora, dever ser tomado um valor de corrente nominal imediatamente acima do maior valor de proteo das unidades

consumidoras (considerando o critrio de coordenao e seletividade da proteo). A critrio do engenheiro projetista, as protees dimensionadas devem ser verificadas pelo critrio da coordenao/seletividade, mesmo que a proteo geral tenha valor de corrente nominal superior as demais. Em funo deste estudo a proteo geral pode ser redimensionada, implicando assim em alterao na faixa de atendimento. Nas edificaes de uso coletivo somente s unidades consumidoras residenciais aplicvel o RTD 27 (clculo de demanda em funo da rea e da quantidade de apartamentos). s unidades consumidoras no residenciais e ao condomnio aplicvel


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o processo tradicional que considera os grupos de carga e os respectivos fatores de demanda, funo do total da carga ou da quantidade de equipamentos de cada grupo. Em edificaes de uso coletivo com grupos de apartamentos de reas diferentes, o clculo da demanda por rea / n de apartamentos pode ser efetuado de duas formas: x Considerando isoladamente cada conjunto de apartamentos e somando as demandas dos vrios conjuntos (desde que nenhum dos conjuntos tenha menos que 4 apartamentos, j que o RD 27 s vlido para o nmero de apartamentos superior a 3); x Considerando a mdia ponderada das reas envolvidas e aplicando o fator de multiplicao correspondente ao total de apartamentos em conjunto com a demanda relativa a rea mdia obtida. O clculo da proteo das unidades consumidoras dever ser como a seguir (baseado na ND-5.1): x Unidades consumidoras com carga instalada at 13kW (tipo A): proteo monofsica, em funo da carga instalada. x Unidades consumidoras com carga instalada entre 13,1kW e 20,0kW (tipo B): proteo bifsica em funo da carga instalada. x Unidades consumidoras com carga instalada superior a 20,0kW e inferior a 75kW (tipo C): proteo trifsica em funo da demanda provvel, calculada considerando a demanda referente a iluminao e tomadas, aparelhos condicionadores de ar, aparelhos de aquecimento e de motores eltricos, tanto para unidades consumidoras residenciais como para as comerciais.

Aps a determinao da demanda, necessrio realizar o dimensionamento da entrada de servio (metodologia anloga quela utilizada para o dimensionamento do alimentador em unidades de uso individual).


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As tabelas 1, 2, localizadas no Anexo A das notas de aula, so utilizadas no auxlio do dimensionamento.

Fator de Demanda

Para unidades no residenciais, o fator de demanda para cargas de iluminao e tomadas de uso geral definido pela Tabela 8 da ND-5.2. Uma cpia desta est colocada a seguir. TABELA 8 (pg. 6-8, ND-5.2)

NOTA: Para tomadas e lmpadas de descarga, considerar Fator de Potncia = 0,85.

Os fatores de demanda para tomadas de uso especfico em unidades no residenciais so os mesmos utilizados para unidades residenciais.


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Exemplo de clculo de demanda Edifcio com unidades residenciais e comerciais.

5) Tipo de fornecimento s Unidades Consumidoras De acordo com a ND-5.1, tem-se que:


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x Condomnio: Carga instalada = 24,68KW fornecimento trifsico Iluminao e tomadas (Tabela 8): Carga = 0,90 + 1,20 / 0,85 + 2,50 / 0,85 = 5,25kVA fator de demanda = 1 Chuveiro eltrico (TUE): 1 chuveiro - carga = 4,4kVA fator de demanda = 1 Motores (Tabela 12 da ND-5.2): Carga = 1 x 3,93 + 2 x 4,54kVA = 13,1kVA Finalmente, Dc = 5,25 + 4,4 + 13,01kVA = 22,66kVA (pertence faixa C2)

x Apartamento: Carga Instalada = 22,60KW - fornecimento trifsico (proteo dimensionada pela demanda em kVA) Iluminao e tomadas Carga = 1,20 + (3,00 + 2,40) / 0,85kVA = 7,55kVA fator de demanda = 0,57 Chuveiro eltrico Carga = 13,20kVA, 3 chuveiros fator de demanda = 0,84 Ar Condicionado Carga = 2 x 1650kVA = 3,3kVA fator de demanda 1 Logo, Da = 7,55 x 0,57 + 13,20 x 0,84 + 3,3kVA = 18,69kVA (pertence faixa C1)


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x Loja: Carga instalada = 2,4kW fornecimento monofsico (proteo dimensionada pela carga instalada). A demanda ser, neste caso (ver Tabelas 8 e 9), igual a carga instalada, pois iluminao e tomadas (Tabela 7) fator de demanda = 1 Ar condicionado (Tabela 9), 1 aparelho fator de demanda = 1 Logo, DL = 0,60 + 0,50 / 0,85 + 1,55 = 2,74kVA (pertence faixa A1) 6) Calculo da Demanda Total D = (1,4 x f x a) + Dc + DL D = (1,4 x 15,88 x 3,10) + 22,66 + 10 x 2,74 = 68,92 + 22,66 + 27,40kVA D = 118,98kVA A entrada de servio deve ser dimensionada pela faixa de 114,1 a 145,0kVA (item 11 da Tabela 2), o que resulta:

x Proteo geral: 2 disjuntores tripolares de 200A. Pela tabela que descreve o tipo de entrada para edificaes de uso individual (ND-5.1): x Proteo condomnio: disjuntor tripolar de 70A; x Proteo apartamento: disjuntor tripolar de 60A; x Proteo loja: disjuntor monopolar de 40A. 7) Proteo das Prumadas x Prumada 1 (10 lojas com carga instalada de 2,4kW, cada).


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Por se tratar de unidades consumidoras monofsicas, considera-se a carga instalada igual demanda; assim, para 10 lojas, tem-se: D1 = 10 x 2,74 = 27,4kVA, faixa D4 (Tabela 4) disjuntor tripolar de 100A x Prumada 2 (10 apartamentos de 150m) D2 = 1,4 x 9,64 x 3,10 = 41,84kVA, faixa D5 (Tabela 4), disjuntor tripolar de 120A x Prumada 3 (8 apartamentos de 150m) D3 = 1,4 x 7,72 x 3,10 = 33,51kVA, faixa D4 (Tabela 4), disjuntor tripolar de 100A

Diagrama Unifilar

O diagrama unifilar da instalao do exemplo est desenhado a seguir.


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Anexo A Tabelas TABELA 1 DIMENSIONAMENTO DA ENTRADA DE SERVIO DE EDIFICAES DE USO COLETIVO ATENDIDAS POR REDES

SECUNDRIAS TRIFSICAS (127/220V) - RAMAL DE LIGAO AREO E PROTEO COM DISJUNTOR ITEM

DEMANDA

RAMAL DELIGAO PROTEO RAMAL DE ENTRADA CONDUTOR

DE PROTEO DAS CAIXAS

AREO MULTIPLEX AL/XLPE SUBTERRNEO DISJUNTOR TERMO-MAGNTICO

EMBUTIDO/SUBTERRNEO CONDUTOR POR FASE AL/XLPE ELETRODUTO CONDUTOR POR FASE ELETRODUTO DE AT PVC AO Cu-PVC PVC AO kVA mm mm DN (mm) A mm DN (mm) mm 1 - 20 Q-16 50 60 50 60 16 32 25 16 2 20,1 27 Q-16 50 60 50 70 25 40 32 3 27,1 38 Q-35 50 60 50 100 35 40 32 4 38,1 47 Q-35 70 60 50 120 50 50 40 25 5 47,1 57 Q-70 70 60 50 150 70 60 50 35 6 57,1 66 Q-70 120 75 65 175 95 75 65 50 7 66,1 75 Q-70 120 75 65 200 120 8 75,1 86 Q-120 150 85 80 225 150 85 80 70 9 86,1 95 Q-120 185 110 100 250 185 110 100 90 Notas: 1 - As sees dos condutores e os dimetros dos eletrodutos so mnimos; 2 - Para condutores com sees superiores a 10mm (inclusive) obrigatrio o uso de cabo; 3 O condutor neutro do ramal de entrada deve ter seo igual a dos condutores fase; 4 Esta tabela aplica-se tambm ao dimensionamento dos alimentadores principais e de unidades consumidoras tipo K; 5 As caractersticas tcnicas dos postes e pontaletes esto indicadas no Captulo 12;


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TABELA 2 DIMENSIONAMENTO DA ENTRADA DE SERVIO DE EDIFICAES DE USO COLETIVO ATENDIDAS POR REDES SECUNDRIAS TRIFSICAS (127/220V) - RAMAL DE LIGAO SUBTERRNEO E PROTEO COM DISJUNTOR

ITEM DEMANDA

RAMAL DE LIGAO PROTEO RAMAL DE ENTRADA CONDUTOR

DE PROTEO DAS CAIXAS

CAIXA DE INSPEO

OU CMARA

SUBTERRNEO DISJUNTOR TERMO-MAGNTICO (5) EMBUTIDO/SUBTERRNEO CONDUTOR POR FASE AL/XLPE ELETRODUTO CONDUTOR POR FASE ELETRODUTO DE AT PVC AO Cu-PVC PVC AO kVA mm DN (mm) A mm DN (mm) mm

10 95,1 114 240 100 110 300 240 110 100 35 ZC

11 114,1 145 2 x 240 2 x 100 2 x 110 2 x 200 2 x 120 2 x 75 2 x 65 50 12 145,1 163 2 x 225 2 x 150 2 x 85 2 x 80 70 13 163,1 181 2 x 250 2 x 185 2 x 110 2 x 100 14 181,1 217 2 x 300 2 x 240 15 217,1 245 3 x 240 3 x 100 3 x 110 3 x 225 3 x 150 3 x 85 3 x 80 95 16 245,1 272 3 x 250 3 x 185 3 x 110 3 x 100 17 272,1 327 3 x 300 3 x 240 120 18 327,1 436 - - - 4 x 300 4 x 240 4 x 110 4 x 100 150 CMARA INTERNA (4) 19 436,1 545 - - - 5 x 300 5 x 240 5 x 110 5 x 100 180 20 545,1 653 - - - 6 x 300 6 x 240 6 x 110 6 x 100 240 21 653,1 750 - - - 6 x 350 6 x 300 300 Notas: 1 As sees dos condutores e os dimetros dos eletrodutos so mnimos; 2 - O condutor neutro do ramal de entrada deve ter seo igual a dos condutores fase; 3 Esta tabela aplica-se tambm ao dimensionamento dos alimentadores principais e de unidades consumidoras tipo K; 4 A caixa de inspeo ZC pode ser utilizada junto ao poste de derivao da Cemig; 5 Alternativamente pode ser utilizado um nico disjuntor com capacidade nominal, no mnimo, igual ao total da proteo especificada para cada faixa; 6 O nmero de condutores especificados para ramais de ligao e de entrada corresponde a uma fase; 7 Caractersticas do sistema de aterramento do neutro, ver item 5, Captulo 4, pgina 4-6.

Instalaes Eltricas IPrograma da disciplinaUNIDADE 1 Instalaes Eltricas de BTEfeitos da corrente eltrica sobre o corpo humanoSegurana em instalaes Eltricas de BTProteo contra sobrecorrentesSistemas Eltricos de PotnciaNormas

UNIDADE 2 Levantamento de Cargas e Diviso de CircuitosCarga mnima de iluminaoCarga mnima para pontos de tomadasSimbologiaTipo de FornecimentoQuadro de CargasLigao de tomadas e comandos de iluminaoLigao de pontos de tomadasComandos de Iluminao1. Comando simples2. Comando de duas sees3. Comando Three-Way4. Comando Four-Way

Tecnologia em materiais eltricos1. Eletrodutos e materiais acessrios2. Caixas estampadas3. Caixa octogonal (ponto de luz)4. Disjuntores

Diviso de circuitosElementos de circuitos1. Quadro de Distribuio de Circuitos (QDC):2. Disjuntores3. Condutores4. Pontos de luz, e de tomadas so, ainda, partes constituintes de um circuito.

Dimensionamento de condutoresInstalaoDimensionamento dos condutores1. Capacidade de Corrente2. Queda de Tenso

Determinao da bitola do condutorDimensionamento do neutroDimensionamento do condutor de proteo (terra)

Espao para ampliaes em quadros de distribuioDimensionamento da proteo dos circuitos (Disjuntores e DRs)Dispositivo diferencial-residual (DR)Dispositivos de Proteo contra Surtos (DPS)Dimensionamento de EletrodutosDimensionamento do AlimentadorDeterminao da demandaEquilbrio de FasesDimensionamento do AlimentadorDiagrama Unifilar

UNIDADE 3 Instalaes Eltricas em Edificaes ColetivasDefinies (retirado integralmente da ND-5.2, cap. 1, item 3)3.1 Consumidor3.2 Unidade Consumidora3.3 Edificaes de Uso Coletivo3.4 Edificaes Agrupadas ou Agrupamentos3.5 Limite de Propriedade3.6 Ponto de Entrega3.7 Entrada de servio3.8 Ramal de ligao3.9 Ramal de Entrada3.10 Padro de Entrada3.11 Alimentador Principal ou Prumada3.12 Alimentador Secundrio3.13 Ramal de Derivao3.14 Ramal Interno3.15 Medio Direta3.16 Medio Indireta3.17 Quadro de Distribuio Geral (QDG)3.18 Caixa de Inspeo3.19 Chave de Aferio3.20 Carga instalada3.21 Demanda3.22 Cmara3.23 Cmara Transformadora

Classificao das EdificaesEdificaes de Uso Coletivo com Demanda igual ou inferior a 95kVAEdificaes de Uso Coletivo com Demanda entre 95 e 327kVAEdificaes de Uso Coletivo com Demanda Superior a 1500kVA

Clculo da DemandaFator de DemandaExemplo de clculo de demandaAnexo A TabelasTABELA 2 DIMENSIONAMENTO DA ENTRADA DE SERVIO DE EDIFICAES DE USO COLETIVO ATENDIDAS POR REDES SECUNDRIAS TRIFSICAS (127/220V) - RAMAL DE LIGAO SUBTERRNEO E PROTEO COM DISJUNTOR

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