Prévia do material em texto
Instalações ElétricasInstalações Elétricas O Planejamento da InstalaçãoO Planejamento da Instalação Prof. Dr. Alberto Bianchi JuniorProf. Dr. Alberto Bianchi Junior Planejamento da InstalaçãoPlanejamento da Instalação Demanda e curva de cargaDemanda e curva de carga Fatores de projetoFatores de projeto Potência de alimentação e corrente Potência de alimentação e corrente de projetode projeto O projeto de instalações elétricasO projeto de instalações elétricas Simbologia gráficaSimbologia gráfica Demanda e curva de cargaDemanda e curva de carga Em uma instalação predial qualquer (industrial, Em uma instalação predial qualquer (industrial, comercial, residencial, etc.), a potência elétrica comercial, residencial, etc.), a potência elétrica instantânea consumida é variável em função do instantânea consumida é variável em função do número de cargas ligadas e da soma das potências número de cargas ligadas e da soma das potências consumidas por cada carga.consumidas por cada carga. Para fins de projeto é mais conveniente trabalhar Para fins de projeto é mais conveniente trabalhar com um valor médio da potência, a com um valor médio da potência, a demanda demanda DD, , que é o valor médio da potência ativa P, em um que é o valor médio da potência ativa P, em um intervalo de tempo intervalo de tempo ∆∆t:t: Demanda e curva de cargaDemanda e curva de carga Demanda e curva de cargaDemanda e curva de carga Demanda média, DDemanda média, Dmm, é definida pela altura , é definida pela altura de um retângulo cuja base é o período T e de um retângulo cuja base é o período T e cuja área é a energia total, cuja área é a energia total, εεTT:: Fatores de projetoFatores de projeto São fatores utilizados durante o projeto de São fatores utilizados durante o projeto de uma instalação elétrica, mais uma instalação elétrica, mais precisamente na fase de quantificação, precisamente na fase de quantificação, para a determinação das demandas para a determinação das demandas máximas dos diversos setores da máximas dos diversos setores da instalação e da demanda máxima global. instalação e da demanda máxima global. Os fatores utilizados são:Os fatores utilizados são: Fator de utilizaçãoFator de utilização Fator de demanda Fator de demanda Fator de diversidadeFator de diversidade Fator de cargaFator de carga Fator de utilizaçãoFator de utilização O regime de funcionamento de um O regime de funcionamento de um equipamento de utilização pode ser tal que a equipamento de utilização pode ser tal que a potência efetivamente absorvida seja inferior à potência efetivamente absorvida seja inferior à respectiva potência nominal. É, por exemplo, o respectiva potência nominal. É, por exemplo, o caso de motores elétricos, susceptíveis de caso de motores elétricos, susceptíveis de funcionar abaixo de sua plena carga. funcionar abaixo de sua plena carga. O fator de utilização, O fator de utilização, uu, é definido, para um , é definido, para um equipamento de utilização, como a razão equipamento de utilização, como a razão dapotência (máxima) efetivamente absorvida, dapotência (máxima) efetivamente absorvida, PPMM, para sua potência nominal, P, para sua potência nominal, PNN, ou seja:, ou seja: Fator de utilizaçãoFator de utilização É muito importante observar que, se É muito importante observar que, se mal aplicado, o fator de utilização mal aplicado, o fator de utilização pode conduzir ao pode conduzir ao subdimensionamento de circuitos subdimensionamento de circuitos (terminais e de distribuição), e, (terminais e de distribuição), e, portanto, seu emprego deve ser portanto, seu emprego deve ser cercado de todo o cuidadocercado de todo o cuidado.. Fator de demandaFator de demanda O fator de demanda, O fator de demanda, g’g’, é definido como a razão da , é definido como a razão da soma das potências nominais dos equipamentos de soma das potências nominais dos equipamentos de utilização susceptíveis de funcionar simultaneamente, utilização susceptíveis de funcionar simultaneamente, para a soma das potências nominais de todos os para a soma das potências nominais de todos os equipamentos de utilização alimentados pela mesma equipamentos de utilização alimentados pela mesma instalação ou parte da instalação.instalação ou parte da instalação. Ou, é a razão da demanda máxima de uma instalação Ou, é a razão da demanda máxima de uma instalação ou de um setor ou de um conjunto de cargas de uma ou de um setor ou de um conjunto de cargas de uma instalação para a potência instalada da instalação, do instalação para a potência instalada da instalação, do setor ou do conjunto de cargas:setor ou do conjunto de cargas: Fator de demandaFator de demanda Esse fator deve ser aplicado a “pontos de Esse fator deve ser aplicado a “pontos de distribuição” da instalação, isto é, quadros de distribuição” da instalação, isto é, quadros de distribuição em geral. Leva em conta a provável distribuição em geral. Leva em conta a provável não simultaneidade no funcionamento dos não simultaneidade no funcionamento dos equipamentos ligados a um ponto de equipamentos ligados a um ponto de distribuição e, nessas condições, sua aplicação distribuição e, nessas condições, sua aplicação exige o conhecimento detalhado do tipo de exige o conhecimento detalhado do tipo de instalação que está sendo projetada.instalação que está sendo projetada. Seja uma instalação elétrica, ou um setor de Seja uma instalação elétrica, ou um setor de uma instalação, constituída(o) por três uma instalação, constituída(o) por três conjuntos de cargas, A, B e C ( por exemplo, conjuntos de cargas, A, B e C ( por exemplo, motores, iluminação e tomadas de corrente). motores, iluminação e tomadas de corrente). Cada conjunto possui sua potência instalada e Cada conjunto possui sua potência instalada e sua curva de carga diária, sendo que as sua curva de carga diária, sendo que as demandas máximas Ddemandas máximas DMAMA, D, DMBMB e D e DMCMC, ocorrem nos , ocorrem nos instantes tinstantes tAA, t, tBB e t e tCC, respectivamente, conforme , respectivamente, conforme a figura a seguir.a figura a seguir. Fator de demandaFator de demanda Fator de demandaFator de demanda Os fatores de demanda dos setores A, B e Os fatores de demanda dos setores A, B e C, são, respectivamente:C, são, respectivamente: Cinst MC C Binst MB B Ainst MA A P Dg P Dg P Dg ,,, ';';' === Fator de demandaFator de demanda A curva de carga total é a soma das três A curva de carga total é a soma das três curvas e apresenta uma demanda máxima curvas e apresenta uma demanda máxima DDMM no instante t. Então, para a instalação ou no instante t. Então, para a instalação ou setor considerado, é possível definir um setor considerado, é possível definir um fator de demanda g’, que será:fator de demanda g’, que será: inst M P Dg =' Fator de demandaFator de demanda Para determinar a demanda máxima DPara determinar a demanda máxima DMM, a , a partir das potências instaladas dos conjuntos partir das potências instaladas dos conjuntos de cargas, é necessário definir, para cada de cargas, é necessário definir, para cada conjunto de cargas, o conjunto de cargas, o fator de demanda fator de demanda práticoprático, g, gii, definido como a razão da , definido como a razão da demanda do conjunto Ddemanda do conjunto Dii’, no instante em que ’, no instante em que ocorre a demanda máxima total Docorre a demanda máxima total DMM, para a , para a potência instalada do conjunto, Ppotência instalada do conjunto, Pinstinst, ou seja:, ou seja: iinst i i P Dg , ' = Fatorde DiversidadeFator de Diversidade Define-se o fator de diversidade, Define-se o fator de diversidade, dd, para , para um ponto de distribuição de energia um ponto de distribuição de energia como a razão da soma das demandas como a razão da soma das demandas máximas de diversos conjuntos de máximas de diversos conjuntos de cargas ao ponto, DM,i, para a demanda cargas ao ponto, DM,i, para a demanda máxima do ponto de distribuição, DM:máxima do ponto de distribuição, DM: Fator de diversidadeFator de diversidade A demanda máxima de uma instalação A demanda máxima de uma instalação ou de um setor de uma instalação ou do ou de um setor de uma instalação ou do ponto de carga de distribuição (geral) da ponto de carga de distribuição (geral) da instalação ou do setor, à qual estão instalação ou do setor, à qual estão ligados n conjuntos de carga é dada por:ligados n conjuntos de carga é dada por: Fator de cargaFator de carga O fator de carga, O fator de carga, cc, é definido para uma , é definido para uma instalação como a razão da demanda instalação como a razão da demanda média, Dm, para a demanda máxima média, Dm, para a demanda máxima DM, da instalação em um dado período DM, da instalação em um dado período T:T: Fator de cargaFator de carga O fator de carga depende do tipo da O fator de carga depende do tipo da instalação e do período considerado. instalação e do período considerado. Mantida a demanda máxima, quanto Mantida a demanda máxima, quanto maior o período, menor o fator de maior o período, menor o fator de carga. Em geral, o fator de carga carga. Em geral, o fator de carga diário (T = 24 h), considerado o valor diário (T = 24 h), considerado o valor médio para os dias úteis é o mais médio para os dias úteis é o mais usado.usado. Fator de cargaFator de carga Potência de alimentação e corrente de Potência de alimentação e corrente de projetoprojeto A NBR 5410 define potência de alimentação A NBR 5410 define potência de alimentação como a demanda máxima da instalação ou de como a demanda máxima da instalação ou de um setor da instalação.um setor da instalação. Na elaboração de um projeto de instalação Na elaboração de um projeto de instalação elétrica, deve ser determinada a potência de elétrica, deve ser determinada a potência de alimentação de cada um dos pontos de alimentação de cada um dos pontos de distribuição, seja do ponto de alimentação de distribuição, seja do ponto de alimentação de toda instalação (quadro de distribuição geral), toda instalação (quadro de distribuição geral), dos quadros terminais ou dos quadros dos quadros terminais ou dos quadros intermediários.intermediários. A partir desses valores serão dimensionados A partir desses valores serão dimensionados os condutores e os dispositivos de proteção os condutores e os dispositivos de proteção dos diversos circuitos de distribuição.dos diversos circuitos de distribuição. Potência de alimentação e corrente de Potência de alimentação e corrente de projetoprojeto Considere um ponto de distribuição de uma Considere um ponto de distribuição de uma instalação ao qual estejam ligados, em diversos instalação ao qual estejam ligados, em diversos circuitos, n conjuntos de cargas, cada uma um circuitos, n conjuntos de cargas, cada uma um com uma potência instalada Pcom uma potência instalada Pinst,i inst,i , um fator de , um fator de demanda prático gdemanda prático gii e um fator de potência cos e um fator de potência cosφφii, , e m cargas individuais cada uma com uma e m cargas individuais cada uma com uma potência nominal de entrada Ppotência nominal de entrada PN,jN,j e um fator de e um fator de potência cospotência cosφφjj . A potência de alimentação do . A potência de alimentação do ponto é igual a:ponto é igual a: ∑∑ == += m j jN n i iiinstA PgPP 1 , 1 , * Potência de alimentação e corrente de Potência de alimentação e corrente de projetoprojeto A corresponde potência (de alimentação) A corresponde potência (de alimentação) reativa é igual a:reativa é igual a: ∑∑ += m j jjN n i iiiinstA tgPtggPQ φφ *** ,, A potência aparente dada por: 22 AAA QPS += Potência de alimentação e corrente de Potência de alimentação e corrente de projetoprojeto O fator de potência do ponto de distribuição, O fator de potência do ponto de distribuição, em condições de demanda máxima, é igual a:em condições de demanda máxima, é igual a: A A S P =φcos A corrente de projeto, IB, do circuito de distribuição que alimenta o ponto de carga é igual a: N A N A B Ut S Ut PI *cos** == φ No projeto de uma instalação, para determinar No projeto de uma instalação, para determinar a potência de alimentação dos diversos a potência de alimentação dos diversos quadros de distribuição – ou seja, dos diversos quadros de distribuição – ou seja, dos diversos setores da instalação, incluindo o quadro geral, setores da instalação, incluindo o quadro geral, cuja potência de alimentação é a da própria cuja potência de alimentação é a da própria instalação como um todo –, é necessário instalação como um todo –, é necessário conhecer a potência nominal e o fator de conhecer a potência nominal e o fator de potência de todos os pontos de utilização potência de todos os pontos de utilização previstos, como:previstos, como: Pontos de luz (aparelhos de iluminação)Pontos de luz (aparelhos de iluminação) Tomadas ou pontos de uso específicoTomadas ou pontos de uso específico Tomadas de uso geralTomadas de uso geral Potência de alimentação e corrente de Potência de alimentação e corrente de projetoprojeto Deve-se considerar:Deve-se considerar: Para cada ponto de luz e tomada ou ponto de uso específico, a Para cada ponto de luz e tomada ou ponto de uso específico, a potência nominal de entrada e o fator de potência nominal do potência nominal de entrada e o fator de potência nominal do equipamento previsto para ser ligadoequipamento previsto para ser ligado Para as tomadas de uso geral, em princípio, a cada tomada Para as tomadas de uso geral, em princípio, a cada tomada devem ser atribuídos a potência nominal de entrada e o fator devem ser atribuídos a potência nominal de entrada e o fator de potência do equipamento mais potente com possibilidade de de potência do equipamento mais potente com possibilidade de ser ligadoser ligado Uma vez determinadas as potências nominais de vários Uma vez determinadas as potências nominais de vários pontos de utilização, pode-se obter, ao somar, as pontos de utilização, pode-se obter, ao somar, as potências nominais correspondentes e as potências potências nominais correspondentes e as potências instaladas dos diversos conjuntos de cargas. Somando instaladas dos diversos conjuntos de cargas. Somando esses valores com as potências nominais das cargas esses valores com as potências nominais das cargas individuais existentes em cada setor é possível obter as individuais existentes em cada setor é possível obter as potências dos diversos setores e a potência instalada potências dos diversos setores e a potência instalada global da instalação.global da instalação. Potência de alimentação e corrente de Potência de alimentação e corrente de projetoprojeto A escolha dos fatores de demanda a serem utilizados A escolha dos fatores de demanda a serem utilizados no projeto de uma instalação elétrica deve levar em no projeto de uma instalação elétrica deve levar em consideração, no caso mais geral:consideração, no caso mais geral: As atividades previstas para os diversos locais do prédioAs atividades previstas para os diversos locais do prédio O funcionamento previsto para os diferentesequipamentos de O funcionamento previsto para os diferentes equipamentos de utilização. No caso específico dos equipamentos de utilização. No caso específico dos equipamentos de aquecimento e refrigeração devem ser considerados os fatores aquecimento e refrigeração devem ser considerados os fatores climáticosclimáticos As possibilidades de alteração de layout de equipamentos, isto As possibilidades de alteração de layout de equipamentos, isto é, a flexibilidade necessária nos diversos setores do prédio, no é, a flexibilidade necessária nos diversos setores do prédio, no que diz respeito aos circuitosque diz respeito aos circuitos As condições econômicas locaisAs condições econômicas locais A adoção de fatores de demanda muito baixos conduz A adoção de fatores de demanda muito baixos conduz ao subdimensionamento do circuito. A utilização de ao subdimensionamento do circuito. A utilização de fator de demanda maior que o real produz fator de demanda maior que o real produz superdimensionamento da instalação. Deve-se prever o superdimensionamento da instalação. Deve-se prever o balanço entre segurança e condições econômicas.balanço entre segurança e condições econômicas. Potência de alimentação e corrente de Potência de alimentação e corrente de projetoprojeto Potência de alimentação e corrente de Potência de alimentação e corrente de projetoprojeto Potência de alimentação e corrente de Potência de alimentação e corrente de projetoprojeto Potência de alimentação e corrente de Potência de alimentação e corrente de projetoprojeto Potência de alimentação e corrente de Potência de alimentação e corrente de projetoprojeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Fatores de demanda para iluminação e tomadas de uso geral em unidades residenciais e acomodações de hotéis, motéis e similares: Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto No caso de locais destinados à No caso de locais destinados à habitação – as unidades residenciais habitação – as unidades residenciais (casas e apartamentos) e as (casas e apartamentos) e as acomodações (apartamentos) de hotéis, acomodações (apartamentos) de hotéis, motéis e similares – a determinação da motéis e similares – a determinação da potência instalada e da potência de potência instalada e da potência de alimentação pode ser feita, segundo a alimentação pode ser feita, segundo a NBR 5410NBR 5410, considerando-se condições , considerando-se condições dadas nas próximas 2 transparências.dadas nas próximas 2 transparências. Potência de alimentação e corrente de projeto A) A potência de iluminação mínima de um dado local A) A potência de iluminação mínima de um dado local é obtida em função da área (S):é obtida em função da área (S): Para S Para S ≤≤ 6 m 6 m2 2 adota-se 100 VA; adota-se 100 VA; Para S > 6 mPara S > 6 m2 2 adota-se 100 VA para os primeiros 6 madota-se 100 VA para os primeiros 6 m2 2 e soma-e soma- se 60 VA para cada 4 mse 60 VA para cada 4 m2 2 inteiros.inteiros. B) Para tomadas de uso geral, a quantidade e a B) Para tomadas de uso geral, a quantidade e a potência mínimas são:potência mínimas são: Subsolos, sotãos, garagens, varandas e halls: 1 tomada com Subsolos, sotãos, garagens, varandas e halls: 1 tomada com 100VA;100VA; Para cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço e Para cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço e lavanderias: n tomadas, sendo uma para cada 3,5 m de lavanderias: n tomadas, sendo uma para cada 3,5 m de perímetro ou fração; acima de cada bancada com largura perímetro ou fração; acima de cada bancada com largura mínima de 30 cm deve ser prevista, pelo menos, 1 tomada; 3 mínima de 30 cm deve ser prevista, pelo menos, 1 tomada; 3 tomadas com 600 VA e (n – 3) com 100 VA;tomadas com 600 VA e (n – 3) com 100 VA; Banheiros: 1 tomada com 600 VA, junto ao lavatório;Banheiros: 1 tomada com 600 VA, junto ao lavatório; Demais cômodos ou dependências, se a área S Demais cômodos ou dependências, se a área S ≤≤ 6 m 6 m22, pelo , pelo menos 1 tomada de 100VA para cada 5 m, ou fração do menos 1 tomada de 100VA para cada 5 m, ou fração do perímetro, espaçadas tão uniformemente quanto possível;perímetro, espaçadas tão uniformemente quanto possível; Halls de escadaria, salas de manutenção e salas de Halls de escadaria, salas de manutenção e salas de localização de equipamentos, tais como casas de máquinas, localização de equipamentos, tais como casas de máquinas, salas de bombas, barriletes e locais análogos, deve ser salas de bombas, barriletes e locais análogos, deve ser previsto ao menos 1 tomada.previsto ao menos 1 tomada. Potência de alimentação e corrente de projeto C) A potência de alimentação pode ser dada por:C) A potência de alimentação pode ser dada por: Onde:Onde: PPilumilum = potência instalada de iluminação; = potência instalada de iluminação; PPtug tug = potência instalada de tomadas de uso geral;= potência instalada de tomadas de uso geral; g = fator de demanda (transparência 35), em função da g = fator de demanda (transparência 35), em função da potência instalada de iluminação e tomadas de uso geral;potência instalada de iluminação e tomadas de uso geral; PPN,j N,j = potênciais nominais dos equipamentos específicos.= potênciais nominais dos equipamentos específicos. Deve-se ainda observar que:Deve-se ainda observar que: O fator de potência das cargas de iluminação dependerá do tipo O fator de potência das cargas de iluminação dependerá do tipo de lâmpada utilizado. Como geralmente são utilizadas de lâmpada utilizado. Como geralmente são utilizadas lâmpadas incandescentes, o mais comum é adotar-se um fator lâmpadas incandescentes, o mais comum é adotar-se um fator igual à unidade;igual à unidade; O fator de potência atribuído às tomadas de uso geral é, quase O fator de potência atribuído às tomadas de uso geral é, quase sempre, igual a o,8 indutivo;sempre, igual a o,8 indutivo; Para a instalação global, no caso de iluminação incandescente, Para a instalação global, no caso de iluminação incandescente, adota-se o fator de potência 0,95 indutivo.adota-se o fator de potência 0,95 indutivo. Potência de alimentação e corrente de projeto ( ) ∑ = ++= m j jNtugilumA PgPPP 1 ,* Especificamente para unidades residenciais, o NEC recomenda o Especificamente para unidades residenciais, o NEC recomenda o seguinte critério para determinação da potência de alimentação:seguinte critério para determinação da potência de alimentação: A) A potência instalada (mínima) de iluminação e as tomadas de A) A potência instalada (mínima) de iluminação e as tomadas de uso geral, exceto as da cozinha (ou copa-cozinha) e da lavanderia uso geral, exceto as da cozinha (ou copa-cozinha) e da lavanderia (ou área de serviço), é calculada multiplicando-se a área total da (ou área de serviço), é calculada multiplicando-se a área total da unidade por 32,2 W/munidade por 32,2 W/m22;; B) Às tomadas de uso geral da cozinha (ou copa-cozinha) deve ser B) Às tomadas de uso geral da cozinha (ou copa-cozinha) deve ser atribuída, no mínimo, a potência total de 3.000 W;atribuída, no mínimo, a potência total de 3.000 W; C) Às tomadas de uso geral da lavanderia (ou área de serviço) C) Às tomadas de uso geral da lavanderia (ou área de serviço) deve ser atribuída, no mínimo, a potência total de 1.500W;deve ser atribuída, no mínimo, a potência total de 1.500 W; D) À potência instalada de iluminação e tomadas de uso geral D) À potência instalada de iluminação e tomadas de uso geral (calculadas segundo itens A, B e C) devem ser aplicados os (calculadas segundo itens A, B e C) devem ser aplicados os seguintes fatores de demanda:seguintes fatores de demanda: Primeiros 3.000 W Primeiros 3.000 W 100%; 100%; 3.001 a 120.000 W 3.001 a 120.000 W 35%; 35%; Acima de 120.000 W Acima de 120.000 W 25%. 25%. E) Aos aparelhos fixos e estacionários de maior potência, com E) Aos aparelhos fixos e estacionários de maior potência, com exceção dos fornos e fogões elétricos, secadoras de roupa, exceção dos fornos e fogões elétricos, secadoras de roupa, aquecedores de ambiente e ar-condicionado, quando em número aquecedores de ambiente e ar-condicionado, quando em número igual ou superior a 4, pode-se aplicar (ao conjunto assim formado) igual ou superior a 4, pode-se aplicar (ao conjunto assim formado) um fator de demanda igual a 0,75.um fator de demanda igual a 0,75. Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Valores calculados para o exemplo anterior: Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Tabela I Potência de alimentação e corrente de projeto Tabela II Potência de alimentação e corrente de projeto Tabela III Potência de alimentação e corrente de projeto Tabela IV Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto Potência de alimentação e corrente de projeto