Dimensionamento dos condutores

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Transcrição

Dimensionamento dos condutores
OBJETIVO
Estabelecer as condições que as instalações
elétricas de baixa tensão devem satisfazer a fim
de garantir a segurança de pessoas e animais
Garantir o funcionamento adequado da instalação
e a conservação dos bens.
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CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
de alta tensão (AT)
Un > 1000 V em CA, ou com Un > 1500 V em CC;
de baixa tensão (BT)
Un (tensão nominal) ≤ 1000 V em corrente alternada
(CA), ou com UN ≤ 1500 V em corrente contínua (CC);
de extrabaixa tensão (EBT ou ELV, de extra-low
voltage),
Un ≤ 50 V em CA, ou com UN ≤ 120 V em CC.
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CLASSIFICAÇÃO DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
de alta tensão (AT)
Un > 1000 V em CA, ou com Un > 1500 V em CC;
de baixa tensão (BT)
Un (tensão nominal) ≤ 1000 V em corrente alternada
(CA), ou com UN ≤ 1500 V em corrente contínua (CC);
de extrabaixa tensão (EBT ou ELV, de extra-low
voltage),
Un ≤ 50 V em CA, ou com UN ≤ 120 V em CC.
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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO
A norma brasileira para instalações elétricas de
baixa tensão é a NBR 5410
Fixa as condições que as instalações de baixa tensão
devem atender;
Primeira edição de 1941;
É baseada na norma internacional IEC 60364:
Electrical Installations of Buildings desde da década
de 80;
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APLICAÇÃO DA NBR 5410
Áreas descobertas das propriedades, externas às edificações;
Locais de acampamento (campings), marinas e instalações
análogas;
Instalações temporárias
exposições, etc)
(canteiros
de
obra,
feiras,
Aos circuitos elétricos alimentados sob tensão nominal igual
ou inferior a:
1000 V em corrente alternada, com freqüências inferiores
a 400 Hz
Ou 1500 V em corrente continua
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A NBR 5410 NÃO SE APLICA
Instalações elétricas de veículos automotores;
Instalações elétricas de embarcações e aeronaves;
Instalações de iluminação pública;
Redes de distribuição de energia elétrica;
Instalações de proteção contra quedas diretas de
raios.
Instalações em minas;
Instalações de cercas eletrificadas.
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OBSERVAÇÕES SOBRE A NBR 5410
A aplicação desta Norma não dispensa o
atendimento a outras normas complementares,
aplicáveis as instalações e locais específicos.
As instalações elétricas cobertas pela 5410 estão
sujeitas também, às normas para fornecimento de
energia
estabelecida
pelas
autoridades
reguladoras e pelas empresas distribuidoras de
eletricidade.
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FALHAS COMUNS EM INSTALAÇÕES DE BT
Ausência de aterramento ou
aterramento inadequado.
Expõe as pessoas aos riscos de
choque elétrico.
Falta do condutor de proteção
nas instalações.
Equipamentos que não
possuem o condutor de
proteção.
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FALHAS COMUNS EM INSTALAÇÕES DE BT
Materiais que não atendem às normas
técnicas.
Materiais de qualidade duvidosa.
Condutores sem estar em conformidade com
a NBR.
Utilização de mangueiras inapropriadas no
lugar de eletrodutos.
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FALHAS COMUNS EM INSTALAÇÕES DE BT
Previsão de Tomadas em
Quantidade Insuficiente.
A cada ano surgem novos
aparelhos eletrodomésticos.
Há a necessidade de se prever uma
quantidade mínima de tomadas
Com a falta de tomadas no recinto,
surgem as “gambiarras”
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FALHAS COMUNS EM INSTALAÇÕES DE BT
Falta de coordenação entre condutores e
proteção.
O dimensionamento dos dispositivos de
proteção está atrelado ao dimensionamento do
condutor
É comum encontrar nas instalações condutores
de 2,5mm2 ligados a disjuntores de 25 A e de
até 30 A, onde o disjuntor máximo deveria ser
de 20 A
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CONSEQUÊNCIA DAS FALHAS
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FALHAS COMUNS EM INSTALAÇÕES DE BT
Condutores mal identificados
Padrão de cores utilizado para identificação dos
condutores (NBR 5410:2004):
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FALHAS COMUNS EM INSTALAÇÕES DE BT
Emendas ou conexões mal feitas.
Produzem os chamados maus-contatos.
Causam o aquecimento do componente.
As emendas, quando necessárias, devem ser
feitas no interior de caixas de derivação ou
passagem. Nunca no interior de eletrodutos.
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EMENDAS E CONEXÕES
Constituem um ponto crítico das instalações
elétricas
Características de uma boa emenda
Bom contato elétrico (metal com metal)
Boa área de contato
Boa resistência mecânica
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USO DE CONECTORES
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OUTRAS TECNOLOGIAS
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FIO OU CABO?
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LIGAÇÃO DOS PONTOS DE TOMADAS
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COMANDO DE ILUMINAÇÃO
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COMANDO THREE-WAY
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DIAGRAMA ESQUEMÁTICO
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COMANDO FOUR-WAY
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DIAGRAMA ESQUEMÁTICO
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DIVISÃO DE CIRCUITOS
A instalação deve ser dividida em vários circuitos;
Cada circuito pode ser seccionado sem risco de
realimentação inadvertida;
A divisão deve levar em consideração:
A facilidade de inspeção;
Ensaios e manutenção;
Evitar que toda uma área fique sem alimentação.
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DIVISÃO DE CIRCUITOS
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CONDUTORES ELÉTRICOS: DIMENSIONAMENTO E
INSTALAÇÃO
Dimensionamento dos condutores
Após o cálculo da corrente de projeto de um circuito,
procede-se ao dimensionamento do condutor capaz de
permitir, sem excessivo aquecimento e com queda de
tensão pré-determinada, a passagem da corrente
elétrica.
Os condutores devem ser
capacidade dos dispositivos
sobrecarga e curto-circuito.
compatíveis com a
de proteção contra
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Os critérios mínimos para dimensionamento técnico
de condutores de acordo com a NBR 5410:2004 são:
Capacidade de condução de corrente, conforme
6.2.5;
Queda de Tensão, conforme 6.2.7;
Seção mínima, conforme 6.2.6.1.1;
Sobrecarga, conforme 5.3.4 e 6.3.4.2;
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Curto-circuito, conforme 5.3.5 e 6.3.4.3;
Choques elétricos, conforme 5.1.2.2.4.
Importante: Considerar como seção final a maior
dentre todas as obtidas.
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Seção mínima
Condutor de cobre para circuitos de iluminação é de
1,5 mm2;
Condutor de cobre para circuitos de força, que
incluem TUG’s, é de 2,5 mm2;
Neutro: deve possuir a mesma seção do condutor fase
nos seguintes casos:
a)
b)
c)
Circuitos monofásicos e bifásicos neutro;
Circuitos trifásicos, quando a seção do condutor fase for
inferior a 25 mm2.
Circuitos trifásicos, quando for prevista a presença de
harmônicos.
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Tipos de Linhas Elétricas - Condutores
•
•
•
Condutor Isolado:
Possui somente o condutor e a isolação.
Cabo Unipolar:
Condutor, isolação e uma camada de
revestimento, chamada cobertura, para
proteção mecânica.
Cabo Multipolar:
Possui sob a mesma cobertura, dois ou mais
condutores isolados, denominados veias.
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TIPOS DE ISOLANTES
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Capacidade de condução de corrente
Garante uma vida satisfatória do condutor e seu
isolamento submetidos aos efeitos térmicos da corrente;
Determinação da seção dos condutores;
Tratado na seção 6.2.5 da NBR 5410, com tabelas para a
determinação das seções dos condutores;
Uso de tabelas para correto dimensionamento dos
condutores, traduzindo os cálculos para a realidade;
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Capacidade de condução de corrente
Para a determinação da seção do condutor por este
critério, deve-se seguir os seguintes passos:
Calcular a corrente de projeto do circuito;
Aplicar fatores de correção apropriados.
Definir a seção do condutor
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Capacidade de condução de corrente
Cálculo da corrente de projeto:
P
P
P
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Capacidade de condução de corrente
Cálculo da corrente de projeto:
Determinação da carga instalada:
Somatório das potências (kW) dos aparelhos ligados a
unidade consumidora;
Os cálculos devem considerar aparelhos com previsão
de serem adquiridos e conectados em instalações
futuras;
Pode considerar valores médios presentes em tabelas
das concessionárias.
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Tabela para a determinação do condutor que atenda à
corrente de projeto definida:
(tabs. de 31 a 34 da NBR 5410-2004)
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Tabelas para os fatores de correção
(tabs. 35 e 37 da NBR 5410-2004):
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
EXEMPLO 1:
O circuito (V = 220V) de um chuveiro monofásico possui
potência de 4500W. Considere T = 30ºC e que o número de
circuitos agrupados seja 3 (no pior trecho de eletroduto
onde passa o circuito do chuveiro)
Carga resistiva (fp = 1)
∙
∙
S = P = 4500W
4500
20,45
220 ∙ 1
20,45
29,22
1 ∙ 0,70
Logo, o condutor a ser escolhido deverá ter seção de 4mm2
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
EXERCÍCIO 1:
Um circuito de 1200W de iluminação e tomadas de
uso geral, de fase e neutro, passa no interior de um
eletroduto, juntamente com outros quatro condutores
isolados com PVC. A temperatura ambiente é de
35ºC. A tensão é de 120V. Determinar a seção do
condutor.
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Solução
Cálculo da corrente do circuito
ICIRC = 1200W/120V = 10A
Fator de correção de temperatura (FCT) = 0,94
Fator de correção para número de circuitos (FCNC) = 0,70
Cálculo da corrente de projeto
IPROJ = ICIRC/(FCT*FCNC) = 10A/(0,94*0,70) = 15,2A
Conclusões:
O condutor a ser escolhido é o de seção 1,5 mm2;
Para circuitos internos de iluminação de 1200W, considerando os
efeitos de aquecimento e agrupamento, o condutor de 1,5 mm2 é
suficiente, dispensando cálculos de circuito por circuito.
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Queda de tensão
Aparelhos elétricos são projetados para trabalharem
a determinadas tensões, com baixa tolerância;
Tratado na seção 6.2.7 da NBR 5410;
Ao longo do circuito, ocorre uma queda de tensão;
As quedas de tensão são em função da distância entre
a carga e o medidor e a potência da carga;
Utiliza a corrente de projeto do circuito;
Quedas dadas em percentagem da tensão nominal
Queda de tensão percentual =
tensão de entrada - tensão na carga
x 100%
tensão na entrada
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
A redução da tensão não deve ser superior a
estabelecida pela norma na tabela a seguir:
Iluminação
A – Instalações alimentadas diretamente por
ramal de baixa tensão, a partir de uma rede de
distribuição pública de baixa tensão
B – Instalações alimentadas diretamente por
subestações de transformação ou transformador,
a partir de uma instalação de alta tensão
C – Instalações que possuam fonte própria
5%
7%
7%
Outros
usos
5%
7%
7%
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
O método W*m é um método simples e prático.
Para V = 127V:
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V = 220V
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
EXEMPLO
Cálculo de queda de tensão para o circuito do
chuveiro (potência de 4500W, 220V). Considere as
distâncias no diagrama unifilar abaixo:
4500*(1,5+2,1+2,8+1,2+0,8) = 37800 W * m
50
Dimensione os condutores do circuito 1 e circuito 2
desse apartamento para uma queda de tensão de
no máximo 3%. Tensão de alimentação: 127V.
51
52
Dimensionamento do Circuito 1:
100*5 = 500
60*13= 780
600*15 = 9000
Total = 500+780+9000 = 10280 Watts * metros
Logo, o fio de 1,5mm2 é suficiente
Dimensionamento do Circuito 2:
40*6 = 240
100*11= 1100
180*21 = 3780
600*25 = 15000
Total = 20120 Watts * metros
Logo, o fio de 2,5mm2 é suficiente
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Exercício: Tem-se a seguinte distribuição de carga.
Dimensionar os condutores de cada circuito de acordo
com o método do Watts * m, para que a queda
máxima de tensão seja de 2%.
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
SOLUÇÃO:
Circuito 1:
1500 W x 8 m = 12.000 W.m;
Logo, o condutor deverá ser de 2,5 mm2.
Circuito 2:
150 x 4 = 600
200 x 14 = 2.800
150 x 18 = 2.700
6.100 W.m
Logo, o condutor deverá ser de 1,5 mm2.
Circuito 3:
1.000 x 16 = 16.000 W.m
Logo, o condutor deverá ser de 2,5 mm2.
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Circuito 4:
100 x 6 = 600
60 x 16 = 960
100 x 21 = 2.100
600 x 25 = 15.000
18.660 W.m
Logo, o condutor deverá ser de 2,5 mm2.
Alimentador geral:
Carga total do alimentador:
1.500 + 150 + 200 + 150 + 100 + 60 + 100 + 600 + 1.000 =
= 3.860W.
Admitindo alimentador trifásico: 3.860/3 = 1.286,6W
1.286,6 x 30 = 38.600 W.m
Logo, o condutor deverá ser de 6 mm2;
O condutor neutro deve ter a mesma seção do condutor
fase ( S ≤ 25 mm2).
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Um Quadro de Distribuição (QD) alimenta uma carga através de 3
cabos unipolares com isolação de PVC instalados em eletroduto de PVC
enterrado no solo. As características dessa instalação são
 potência total: 25 kW;
 tensão no QD: 380 V (3 Fases);
 temperatura do solo: 25 ºC;
 fator de potência = 0,95;
 rendimento = 1,00;
 comprimento do circuito: 45 m; e
 queda máxima de tensão admissível: 3%.
Com base nos dados apresentados acima e nas tabelas do ANEXO 1,
resolva as seguintes questões.
Dimensione os condutores, utilizando os critérios da Capacidade de
Condução de Corrente (CCC) e de Queda de Tensão Máxima
(QTM).
Determine a corrente nominal do disjuntor termomagnético e do
DR a serem utilizados na proteção do circuito.
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