23070202-projeto-eletrico

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Consultoria e Serviços de Engenharia [email protected] - fone: (35) 3712-4175 - fax: (35) 3714-2349Rua Guaicurus, 460 - Vila Togni - Poços de Caldas - M.G. cep:37 704 347

1. Porque projeto? 2. Roteiro: o Cálculo de circuitos: (rotina) o Calcular o Calcular o diâmetro do eletroduto o Circuito equivalente (momento elétrico) o Côres e reflectância (Índice de reflexão) 3. Cálculo do diâmetro do condutor pelo critério de queda de tensão 4. Cálculo da corrente máxima admissível: 5. Cálculo do eletroduto 6. Momento elétrico e carga equivalente 7. Proteção elétrica 8. Informações complementares 9. Luminotécnica 10. Formulário 11. Representação de circuitos o Diagramas funcionais completos o Diagramas unifilares 12. Estimando Cargas e situações o Bomba d’água o Elevadores o Ar condicionado

CSE consultoria e serviços de engenharia ltda. 2

Conceito de projeto elétrico: 1. Introdução: Sempre nos perguntamos: - Porque fazemos um projeto elétrico? -Três razões definem a necessidade de um projeto elétrico (ou de qualquer projeto de Engenharia), elas são mostradas abaixo por ordem de importância: A- Segurança: É essencial que um projeto resguarde e não coloque em risco a vida e a saúde das pessoas que irão utiliza-lo, bem como as da coletividade e que também não impacte o meio ambiente. O projeto também deve resguardar e proteger seus usuários, terceiros e a coletividade, contra danos materiais, de patrimônio e ambientais. B- Tecnologia: Um projeto deve atender e oferecer os confortos, facilidades e vantagens obtidos pelo mais atual desenvolvimento tecnológico, desde que não entre em conflito com a segurânça. C- Economia: Um projeto deve ser de execução a mais barata possível, desde que não entre em conflito com a segurânça (em primeiro lugar) e depois com o desenvolvimento tecnológico.


2. Roteiro: a- Reservar espaço para passagem de cabos (prumadas) : 1- Alimentação elétrica e controle (potência) 2-Alimentação elétrica e controle e comando (Utilidades) 3- Rede telefônica, fax modem e alarmes (comunicação) antenas, circcuitos de T.V.(mídia), fibra ótica etc... b- Definir cargas especiais: c- Definir localização dos quadros de distribuição. (Centro de carga) d- Cargas especiais: 1- Traçar os circuitos 2- Dimensionar os circuitos 3- Dimensionar os eletrodutos 4- Calcular a proteção 5- Listar material e- Definir carga de tomadas: 300 W/m2 (cozinha e área de serviços), 150W/m2 (o restante) 1-Definir proteção. 2-Definir os circuitos (600W/tom.coz.) e 300W/tom.o resto) 3-Traçar os circuitos 4-Dimensionar os circuitos 5-Dimensionar os eletrodutos 6-Listar material f- Definir carga de iluminação: 1- Definir nível de iluminação por ambiente 2- Definir tipo e número de lâmpadas por ambiente 3- Definir carga de iluminação 4- Definir proteção 5- Definir número de circuitos 6- Traçar circuitos 7- Dimensionar circuitos 8- Dimensionar eletrodutos 9- Listar material g- Traçar unifilar dos Q.D.L. e equilibrar cargas h- Definir circuito geral de distribuição, por QDL 1- Calcular demanda 2- Escolher caminho 3- Dimensionar cabos 4- Dimensionar eletrodutos e/ou leitos de cabos 5- Calcular proteção 6- Listar material i- Projetar padrão e listar material. j- Jamais esquecer que o fio terra, nú, acompanha todo e qualquer circuito ( Condição básica de segurança).


Cálculo de circuitos: (rotina) a- Reservar espaço para passagem de cabos (prumadas) : 1- Alimentação elétrica e controle (potência) 2-Alimentação elétrica e controle e comando (Utilidades) 3- Rede telefônica, fax modem e alarmes (comunicação) antenas, circcuitos de T.V.(mídia), fibra ótica etc... b- Definir cargas especiais: (Quais são, onde estão e quais suas potências)

c- Definir localização dos quadros de distribuição: Q

QyY

Q

QxX iiii

).(;

).(

d- Definir percentual de distribuição de queda de tensão por trecho. Máx: 9 %. e- Traçar fisicamente o circuito

f- Conhecendo-se o material do condutor e o range de elevação de temperatura, calcular a resistividade do condutor: t = 25 . (1+ 0,004 . (t-25)) ; e: 25 Cu = 0,0175 . mm2 / m 25 Al = 0,0267 . mm2 / m

Obs.: O cabo terra (G) deve acompanhar todos os circuitos.

P tot. 3 = 14,696 kVA

15 A

15 A

15 A

15 A

15 A

15 A

15 A

15A

15 A

20 A

20A

15 A

15 A

15 A

15 A

15 A

15 A

20 A

20 A

20 A

20 A

20 A

20A

G

N

R S TN

SantiniQDL - Nº 2

20 A

3 x 50 A

Ckt Motor do guincho3,680 kVA; L=80,5

Ckt Motor 1 da ponte2,208 kVA; L=80,5

Ckt Motor do carro2,208 kVA; L=80,5

Ckt Motor 2 da ponte2,208 kVA; L=80,5

Ckt nº 19 tomadas; 2,100 kVa; L=41,98

Ckt nº 20 tomadas; 2,100 kVa ; L=41,98

Ckt nº 21 tomadas; 2,100 kVa; L=41,98

Ckt nº 26 Reserva

Ckt nº 25 Reserva

Ckt nº 27 Reserva

Ckt nº 18 Iluminação1,200 kVA; L=105,23

Ckt nº 23 Reserva

Ckt nº 22 Reserva

Ckt nº 24 Reserva

Até a medição: 3%

Da medição até o QDF: 3%

Do QDF até a carga: 3%

Distribuição da queda de tensão: (na pior das hipóteses)


g- Conhecendo-se: a Do circuito: Tensão de alimentação Potência Queda de tensão Comprimento físico b Do condutor Resistividade Calcular :

1. Área do condutor:

100

%.

..

2 vV

PLS r

c

;

2. Corrente nominal : Inom = Pr / V ; 3. Proteção: Disj = Inom . 1,12 Obs.: Se o circuito for trifásico: Pr = P / sqrt (3) Se o circuito for monofásico: Pr = P h- Conferir o cálculo da área do condutor pelo critério de corrente máxima.: (faça agora sua tabela)

IS

LnS

máxc

tc

2 907

1 071 418

0 9208, .

. ( ,,

)

,

Obs.: A corrente máxima suportada pelo condutor, tem obrigatoriamente que ser maior que a corrente nominal da proteção utilizada no circuito. i- Conhecendo o número de condutores e a área dos condutores utilizados:

Calcular o diâmetro do eletroduto: D N A S Sc c . . , . , .3 67 9 65

j- Tabelar valores: (Ex.:)

Sc (mm2) I (A) Ckt nº Nº KVA V (V)

V (%)

Mat. Cu/Al

Leq.

(m) V IMax. Nom. Máx. Prot. (A)

Elet(mm)

1 1 2,1 127 3 Cu 88.65 2,5 10 16,54 55,4 20 20 2 3 4,32 220 3 Cu 38,46 1,5 2,5 11,34 22,9 15 20


Circuito equivalente (momento elétrico): k- Caso o circuito for complexo, calcular o circuito equivalente, através do momento elétrico crítico:

onde: QQ total e

Q

QLL Crítiii

eqcos

.

).(

l- Continuar cálculos a partir do ítem “2. g-“ Complemento:

Côres e reflectância (Índice de reflexão): Exemplo

Designação Comprimento de onda (nm) Reflectância (%)

Violeta < 450 5,99 Azul 450 ==> 500 9,64 Verde 500 ==> 570 27,20 Amarelo 570 ==> 590 70.3 Laranja 590 ==> 610 35,9 Vermelho > 610 16,9

200 W150 W

200 W300 W

300 W200 W150 W

3 m 5 m

3 m

5 m 5 m

2 m

2 m

1500 W

10 m

300 x 5 + 500 x 2 + 650 x 5 + 1150 x 3 + 1500 x 10

300 + 200 + 150 + 200 + 300 + 200 + 150Leq. =

Leq. = 1500

24200= 16,133 m

16,133 m


3. Cálculo do diâmetro do condutor pelo critério de queda de tensão:

Quando a corrente elétrica percorre um condutor, a tensão elétrica entre duas seções consecutivas do condutor, decresce, conforme a lei de Ohm:

V = R . I e P = V . I ou I = P / V

V1 - V2 = V = R . I

V1 V2I

A resistência elétrica do condutor, pode ser calculada por:

I R = . L / S

V1 V2

Onde: L = 2 . l (Duas vêzes a distância física do quadro à carga). = resistividade do material do condutor. A queda de tensão: V será igual à : V = . L / Sc . I ; ou: V = .L / Sc . P / V ;

Então: SL P

Vvc

r. .

.%2

100

(1)

Se o circuito for trifásico, Pr = P / sqrt (3) Se o circuito for monofásico, Pr = P V%, significa o percentual de queda de tensão que desejamos para o circuito em questão. Os nossos equipamentos elétricos e eletrônicos, são projetados para trabalharem com uma queda de tensão de no máximo até 10%, portanto quando projetamos nossos circuitos, o fazemos para uma queda de tensão entre : V = 2 à 9 %. (Vale o bom senso) Obs: a- Diâmetro e área nominal dos fios e cabos comerciais (mm2) :

d (mm) Sc (mm²)

d (mm) Sc (mm²)

d (mm) Sc (mm²)

d (mm) Sc (mm²)

1,128 1 3,568 10 9,441 70 17,481 240 1,382 1,5 4,513 16 10,998 95 19,544 300 1,784 2,5 5,641 25 12,361 120 22,567 400 2,257 4 6,675 35 13,819 150 25,231 500 2,764 6 7,979 50 15,348 185


b- A “área” ou bitola nominal dos fios e cabos comerciais é determinada pela capacidade de condução de corrente e não por suas dimensões físicas reais (funciona mais a condutividade). c- a definição da capacidade de condução de um fio ou cabo comercial, depende principalmente da capacidade de dissipação térmica de seu isolamento. d- Bitola mínima permissivel em instalações de potência: 1,5 mm2

4. Cálculo da corrente máxima admissível: Quando a corrente elétrica percorre a resistência do condutor, parte da potência transportada, se transforma em energia térmica, pelo chamado efeito joule:

I P = V . I; P = R . I² = Q

V1 V2

Este fluxo de energia, normalmente é dissipado pelo condutor, na face interna de seu isolamento e o calor gerado tem que atravessar toda espessura do isolamento, para ser dissipado no meio ambiente.

I Q = t . Si . k / (do . ln(do /di))

V1 V2

Caso o calor gerado pelo condutor for maior que a capacidade de dissipação térmica do isolamento, o acúmulo de energia deteriorará o isolamento e com certeza destruirá o circuito. Portanto é da maior importância a verificação do circuito (calculado por queda de tensão) pelo critério da corrente máxima. Sabendo-se que a resistividade térmica do P.V.C. 70C é 600C . cm / W, e que sua condutividade térmica é 0,001667 W / (cm . C), Podemos calcular qual o fluxo de calor que atravessa o isolamento na unidade de tempo. Se a potência térmica gerada pela resistência ohmica do condutor for maior que o fluxo de calor dissipado através do isolamento, a temperatura do fio subirá até danificar o isolamento. q1 = .L / Sc . I2 (Calor gerado pela resistência ohmica) q 2= t . Si . k / ( do . ln ( do / di ) ) (Calor dissipado através do isolamento) Fazendo: q1 = q2, Temos: q1 = q2 = q = . L / Sc . I2 = t . Si . k / ( do . ln ( do / di ) ) Onde: Sc = Área do condutor Si = Área interna do isolamento do = Diâmetro externo do isolamento di = Diâmetro interno do isolamento


k = Condutividade térmica do isolamento ei = Espessura do isolamento Si = . do . L ; Se: L = 1, q = 2. . L . t . k / (do . ln (do / di)) = 2. . t . k / (ln (do / di)); Sabendo-se que: di = Sqrt(Sc . 4 / ); e que: do = di + 2 . ei; e que também: ei = 0,035 . di + 0,8; do / di = (di + 2 . (0,035 . di +0,8)) / di = 1,07 + 1,6 / di. Então: q = 2. . t . k / ln (1,07 + 1,6 / di) = 2. . t . k / ln (1,07 + 1,418 / sqrt(Sc)) Fazendo: k = 0,001667 ( P.V.C. 70C ): q = 0,1047 . t / ln (1,07 + 1,418 / sqrt(Sc)). Sabendo-se que a resistividade do condutor varia com a temperatura, segundo a fórmula:

t = 25 . (1+ 0,004 . (t-25)) ; e que : 25 Cu = 0,0175 . mm2 / m 25 Al = 0,0267 . mm2 / m

q = t . I

2 / Sc = 0,1047 . t / ln (1,07 + 1,418 / sqrt(Sc)). Por regressão potencial:

0792,0.764,27 cSt Então:

IS

LnS

máxc

tc

2 907

1 071 418

0 9208, .

. ( ,,

)

,

(2)

Obs.: Para se determinar a elevação temperatura máxima de funcionamento do circuito, procede-se da seguinte forma: a. Temperatura máxima da região = X ºC b. Temperatura máxima especificada para o isolamento usado = Y ºC c. Máxima elevação de temperatura para o circuito t = Y / 1,15 – X = Z ºC

Ex.: Poços de Caldas, com PVC 70 ºC

a. Temperatura máxima da região = 30 ºC b. Temperatura máxima especificada para o isolamento usado = 70 ºC c. Máxima elevação de temperatura para o circuito t = 70 / 1,15 – 30 = 30,87 ºC 5. Cálculo do eletroduto: Na fórmula abaixo, considere: Se fio, A = 1 ; Se cabo, A = 1,3924 N = Número de condutores


mmSSAND cc .65,9.67,3.. (3)

Obs: a- Diâmetro nominal dos eletrodutos comerciais (pol x mm) :

b- Bitola mínima permissivel em instalações prediais: 16mm, Energia (Nós não recomendamos bitola menor que 20 mm) 20mm, Telefonia e comunicações

6. Momento elétrico e carga equivalente. (obs.: O momento elétrico pode ser calculado com corrente ”I”, como mostrado abaixo ou com potência “kVA” que é mais prático) a- Quando multiplicamos a carga I de um circuito, pela sua distância elétrica (duas vêzes o comprimento físico da carga ao quadro), obtemos uma grandeza denominada momento elétrico. b- Por outro lado, se dividirmos o momento elétrico de um circuito complexo por sua corrente total, obtemos o que é chamado de distância equivalente da carga. c- Portanto Circuito equivalente à um circuito complexo, é o circuito que possui a mesma potência total do circuito complexo, localizada à distância equivalente da carga, calculada conforme ítem 6b. d- Para calcularmos o momento elétrico de um circuito complexo, agimos da seguinte forma: 1- Escolhemos a ramificação crítica (a que combinar maiores cargas à maiores distâncias) 2- À partir da carga mais distante desta ramificação, seguindo em direção à fonte do circuito, calculamos a somatória do produto: corrente acumulada vêzes distância elétrica. 3- O resultado desta somatória é o momento elétrico.

7. Proteção elétrica: Os circuitos elétricos podem ser protegidos contra: a- Curto-circuitos b- Sobre corrente c- Sobre tensão d- Sobre aquecimento e- Sobre potência (demanda) f- Fuga para terra g- Desequilíbrio de fase h- Variação de frequência i- Qualquer outra proteção imaginável

polegadas milímetros polegadas milímetros polegadas milímetros 1/2 16 1 1/4 32 2 1/2 63 3/4 20 1`1/2 38 3 76 1 25 2 50 4 100


Porém, em nome do desconhecimento técnico e do risco, nossas construções normalmente são protegidas elétricamente apenas contra curto-circuitos e sobre corrente. Isto certamente contraria os princípios de segurânça e tecnológico. Mas..., estamos no Brasil, onde a moda é sempre colocar culpa no curto-circuito, até para incêndios florestais e “apagões”. A proteção contra curto-circuitos e sobre corrente, é feita utilizando-se ou de elementos fusíveis ou de disjuntores termo-magnéticos. Em construções civis utilizamos principalmente disjuntores. Para sua utilização, existem algumas regras primárias que nem sempre são seguidas: a- A corrente nominal da proteção (disjuntor ou elemento fusível), jamais poderá ser maior que a corrente máxima admissível para o condutor. b- A máxima corrente efetiva do circuito deverá ser igual ou menor que 88% da corrente nominal da proteção. c- O fio terra, independente do neutro, e nú, deverá acompanhar toda a instalação, participando de toda tomada de força, aterramento das carcaças e caixas. d- Toda tomada monofásica deverá ter três polos: Fase, neutro e terra e- Toda tomada com duas fases deverá ter três polos: Duas fase e terra f- Toda tomada trifásica deverá ter quatro polos: Três fase e terra g- Exemplos de Disjuntores térmo-magnéticos, unipolares, comerciais: (Ampéres)

h- Exemplos de Disjuntores térmo-magnéticos, bipolares, comerciais: (Ampéres)

h- Exemplos de Disjuntores térmo-magnéticos, tripolares, comerciais: (Ampéres)

10 30 60 100 15 40 70 125 25 50 90 150

10 30 45 90 15 35 50 100 25 40 70 150

15 35 90 175 25 40 100 200 30 50 125 300


8. Informações complementares: Características da lâmpadas: (1W = 668,449 Lm)

Lâmpada V.Útil Lm/W IRC ºK

Incandescente 1 20 100 2750

Mista 6 50 60 3500

fluorescente 7,5 103 85 4500

Vap. metálico 8 60 92 4000

Flúor. eletônica

10 90 91 2750

Vap. mercúrio 15 95 45 4000

Vap. sódio 20 200 20 2000

Indução 60 90 90 2750

Capacitiva 1000 150 95 2750

Côr 4º anel Precisão Côr 4º anel Precisão

Ouro 5% branco 15%

prata 10% preto 20%

Côr eletrônica (resistências e capacitores)

Côr 1º e 2º aneis 3ºanel

Preto 0 número

marron 1 de zeros

Vermelho 2

Laranja 3 a seguir

Amarelo 4 número

Verde 5 de zeros

Azul 6 a seguir

Roxo 7 número

Cinza 8 de zeros

Branco 9 a seguir


9. Luminotécnica: O iluminamento de uma área é definido pela seguinte expressão:

E = / S Onde: E = Iluminamento em Lux = Fluxo de energia luminosa em Lumens S = Área a ser iluminada em metros quadrados. Portanto o fluxo de energia luminosa nessessária para o iluminamento desejado de uma determinada área, é:

= E . S / ( u . d ) (4)

Onde: u = Fator de utilização d = fator de depreciação Obs.: A- O fator de depreciação, depende da frequência da manutenção das luminárias e pode ser considerado como: d = 0,95 Luminária muito limpa d = 0,89 Luminária limpa d = 0,81 Luminária médio d = 0,72 Luminária suja d = 0,61 Luminária muito suja B- O fator de utilização, depende das dimensões físicas do ambiente a ser iluminado (índice do ambiente = IA), das côres deste ambiente (Produto percentual cúbico de reflectância do ambiente = PPC) e do tipo da luminária (TL). Onde: IA = comprimento x largura / ((comprimento + largura) x altura) PPC = IRT x IRP x IRC / 1000000 IRT = índice de reflexão do teto IRP = índice de reflexão das paredes IRC = índice de reflexão do piso (chão) TL = 1 (para luminárias abertas) TL = 0,775 (para luminárias com lentes prismáticas) TL = 0,475 (para luminárias com lamelas anti ofuscantes) Correlação: u = TL . 1,862 .(0,321 + 0,174 . Ln(IA) . (1,137 . PPC + 0,0836)) C- Para o escopo deste curso, desde que as paredes sejam brancas, o pé direito 3,8 m e usando luminárias abertas, podemos assumir um valor médio de: u . d = 0,79. Então: = E . S / (0,79) Como cada luminária emite um fluxo de energia luminosa : , então, o número total de luminárias será:

N = / . ou : N = E . S / (0,79 . ) (5)


Existem tabelas e padrões internacionais de iluminamento para cada tipo de ambiente que deverão ser seguidos conforme finalidade do projeto e bom senso, tendo em mente que padrões e necessidades variam frequentemente. Para este trabalho, usaremos os seguintes valores:

Os fluxos luminosos das lâmpadas variam de fabricante para fabricante, devendo se consultar os respectivos catálogos sempre que se fizer um projeto. Porém para este trabalho, vamos adotar os seguintes valores: Incandescente:

Fluorescente:

W nom. W efet. (127V) Lm 15 22,5 680 20 30 1000 30 45 1710 40 60 2350

Obs: As lâmpadas fluorescentes devem ser sempre utilizadas em luminárias com número par de lâmpadas e reator duplo de alto fator de potência. (e atualmente com reatores eletrônicos) Fluorescentes eletônicas:

W nom. W efet. (127V) Lm 16 24 1140 25 37,5 2716 30 45 3300

Refletoras:

W nom. W efet. (127V) Lm 100 100 1050 150 150 1730

Ambientes externos 80 - 100 lux Halls, circulação, sala de T.V. 150 lux Quartos, salas 150 - 300 lux (dimer) Leitura, cozinha, banheiros 300 lux Lavanderias, escritórios, escadas 400 lux Oficinas, sala de costura, bibliotécas 500 lux

W nom. W efet. (127V) Lm (220V) Lm 60 60 660 810 75 75 900 1057 100 100 1320 1450 150 150 2070 2825 200 200 2980 3420 300 300 4920 5580 500 500 8800 9700


10. Formulário:

1- Dimensionamento do circuito: V = R . I ; P = V . I = R . I2 e R = . L / S; Onde: L = 2 * l (Duas vêzes o comprimento físico do qadro à carga). t = 25 . (1+ 0,004 . (t-25)) ; e: 25 Cu = 0,0175 . mm2 / m 25 Al = 0,0267 . mm2 / m

SL P

Vvc

r. .

.%2

100

; Inom = Pr / V ; Disj = Inom . 1.12

Caso o circuito for trifásico, Pr = P / sqrt (3) Se o circuito for monofásico, Pr = P; Normalmente, V = 5 à 9 %. (Vale o bom senso)

IS

LnS

máxc

tc

2 907

1 071 418

0 9208, .

. ( ,,

)

,

D N A S Sc c . . , . , .3 67 9 65

2- Luminotécnica: E = / S Onde: E = Iluminamento em Lux = Fluxo de energia luminosa em Lumens S = Área a ser iluminada em metros quadrados. = E . S / ( u . d ) Onde: u = Fator de utilização d = fator de depreciação d = 0,95 Luminária muito limpa d = 0,61 Luminária muito suja d = 0,89 Luminária limpa d = 0,72 Luminária suja d = 0,81 Luminária médio B- O fator de utilização, depende das dimensões físicas do ambiente a ser iluminado (índice do ambiente = IA), das côres deste ambiente (Produto percentual cúbico de reflectância do ambiente = PPC) e do tipo da luminária = TL. Onde: IA = comprimento x largura / ((comprimento + largura) x altura) PPC = IRT x IRP x IRC / 1000000 IRT = índice de reflexão do teto IRP = índice de reflexão das paredes IRC = índice de reflexão do piso TL = 1 (para luminárias abertas) TL = 0,775 (para luminárias com lentes prismáticas) TL = 0,475 (para luminárias com lamelas anti ofuscantes) Correlação: u = TL . 1,862 .(0,321 + 0,174 . Ln(IA) . (1,137 . PPC + 0,0836))

N = / .


11. Representação de circuitos prediais e residenciais:

Os circuitos elétricos podem ser representados de diversas formas, as principais são: esquemáticos, unifilares e funcionais completos (ou trifilares). 11.1. Diagramas funcionais completos:

a. Interruptores simples: (Diagrama completo):

R

F

N

T

S

O diagrama funcional, acima, mostra o circuito de uma lâmpada sendo acionada por um interruptor [S]. No momento ela está apagada, (o interruptor [S] está aberto), O condutor neutro [N] segue direto e sem interrupções, até a carga (lâmpada). O condutor é considerado fase [F] até o ponto de interrupção (interruptor [S] ) À partir da interrupção, o condutor é considerado retorno [R], e o retorno pode estar ou não energisado, dependendo da posição do interruptor [S]. (Neste caso está desenergisado). O condutor terra [T], não participa do circuito, mas segue-o em toda a sua extensão, protegendo o seu usuário.

R

F

N

T

S

Agora, o interruptor [S] está fechado, e a lâmpada acesa. O condutor retorno está energisado. Um interruptor simples, atual, é mostrado na figura abaixo:

F R


b. Interruptores three-way (paralelo): (Diagrama funcional):

R

F

N

T

RR

S3 S3

Observe que os interruptores three-way [S3] são chaves de duas posições e que dois condutores retorno [R] interligam os dois polos de saída (duas posições) das duas chaves. Com esta disposição, pode-se acender ou apagar a lâmpada de qualquer dos interruptores.

R

F

N

T

RR

S3 S3

Agora, a lâmpada foi acesa pelo tree-way locallzado no lado esquerdo do diagrama.

. R

F

N

T

RR

S3 S3

E apagada pelo tree-way locallzado no lado direito do diagrama


Um interruptor three-way (paralelo) atual, é mostrado na figura abaixo:

F RR

c. Interruptores four-way (paralelo múltiplo): (Diagrama funcional):

R

F

N

T

RR

RR

S3 S3S4

Os interruptores four-way, permitem o ligmento e desligamento de uma carga (lâmpada), de diversos pontos (três ou mais). seu circuito, tem nas pontas terminais, interruptores three-way. Os interruptores four-way, consistem de montagem elétrica de dois interruptores three-way, mecanicamente intertravados.

F

N

T

RR

RR

R

S3 S3S4

Agora, a carga (lâmpada) foi ligada pelo four-way, localizado no centro do circuito.


Uma montagem elétrica de um interruptor four-way (paralelo múltiplo) atual, é mostrado na figura abaixo:

R

R

R

R

E aqui, uma montagem mecânica de um interruptor four-way (paralelo múltiplo) atual.

11.2. Diagramas unifilares: Os diagramas unifilares, são utilizados, principalmente para representar os quadros de distribuição e as distribuições de carga entre as fases. Também é muito utilizado nas indústrias, representando subestações e centros de controle de motores. a. subestações:

A

50

51

51N

50

DIM

K

2500A50 kVA

0,6C25

0,5P25

CUB. 15

2.52.152.TC15.1 2.TC15.2 CCM-32

800 A

CCM-33

Reserva

Reserva

S.E. 14

CCM-31

CCM-36VD

VM

12 kV10 kA

26

6371

1500 kVA

TR-14

Neste caso, considera-se que todos os circuitos sejam trifásicos. (Os condutores não estão dimensionados)


b. Centros de controle de motores (CCM):

C 100 A

Fu 80 A

C 60 A

Fu 50 A

T 23-32 A

15 HP

10 A

2

10 A

2

10 A

1

15 A

1

15 A

3

15 A

3

Ilumin.

1290 W

CKT UV

600 W

Instrum.

1200 W

Tom.

1600 W

Tom. F

5000 W

Spare

1600 W

Caixa de barramentos

Entrada Motor Ilum. e Contr. Instrumentos

400 400 400 400300

200

500

O esquema elétrico à esquerda, representa o CCM físico à direita. Nele, pode-se observar: Os condutores não estão dimensionados O número de fases de cada circuito, está indicado na saída. O motor usa um contator tamanho S2, para 45 A e um relé térmico ajustavel entre 23 e 32 A. c. Quadros de distribuição de energia (QDE) :

2 x 20 A 3 x # 4 mm² = 25 mm (1")

Ckt 1; fases: A , B 3,5 kW; Leq= 10 m

2 x 30 A 3 x # 6 mm² = 25 mm (1")

Ckt 2; fases: A , C 5,0 kW; Leq = 8 m

2 x 20 A 3 x # 4 mm² = 25 mm (1")

2 x 15 A 3 x # 1,5 mm²

Ckt 11; fase: A 1,2 kW; Leq = 15 m

2 x 15 A

2 x 15 A 3 x # 2,5 mm² = 16 mm (1/2")

Ckt 13; fase: C 1,8 kW; Leq = 25 m

3 x 20 A 4 x # 4 mm² = 20 mm (3/4")

Ckt 14; fases: A , B , C 10,5 kW; Leq = 15 m

3 x # 2,5 mm² = 16 mm (1/2")

Ckt 12; fase: B 2,3 kW; Leq = 7 m

= 16 mm (1/2")

Ckt 3; fase: B , C 7,3 kW; Leq = 11 m

3 x 80 A5 x # 1,5 mm² = 50 mm (2")

Leq = 51 m

O esquema unifilar acima, representa um quadro de distribuição de energia (QDE) e nos indica: O número do circuito (sua identidade).


A potência do circuito. Entre quais fases o circuito está ligado. (distribuição de fases) A distância elétrica equivalente, por circuito. O diâmetro do eletroduto. número de condutores e quais os tipos de condutores, conforme sua condição elétrica,

por circuito. valor e a quantidade de elementos de proteção, por circuito Obs.: Propositadamente o esquema acima não foi calculado, ele foi colocado na

apostila apenas como demonstração. Portanto os elementos que se obtém por cálculo podem não estar de acordo com as normas de projeto elétrico.

O que o torna um excelente exercício e de rápida resolução, considerando-se os seus dados básicos: A. :Potência do circuito

B.: Distância equivalente ; C.: Tensão do circuito (nº de fases). d. Diagramas unifilares, funcionais, de montagem:

2TCkt 7

2TCkt 8

2TCkt 7

2TCkt 8

Ckt 7

Ckt 8

= 16 mm (1/2")

= 16 mm (1/2")

O diagrama acima, representa a montagem de dois circuitos de tomadas, ele nos informa de: Por onde passam os eletrodutos, se pelo piso, pelo teto ou pelas paredes. Qual o diâmetro dos eletrodutos. Da posição e altura das cargas (tomadas). Quais os condutores e quais suas funções elétricas nos circuitos. Que circuito atende a quais cargas (tomadas). Das ramificações de cada circuito. Da posição e função dos elementos de controle (interruptores).


Obs: A seção dos condutores e o valor e a quantidade de elementos de proteção, por circuito nos é fornecidos pelo QDE. A figura abaixo, nos mostra a utilidade deste tipo de diagrama, em um circuito de iluminação:

100 W

Ckt2

100 W

Ckt2

100 W

Ckt2

100 W

Ckt2

100 W

Ckt2

100 W

Ckt2

100 W

Ckt2

100 W

Ckt2

100 W

Ckt2

2S + S3

S3

Ckt2

= 20 mm (3/4")

= 25 mm (1")

= 16 mm (1/2")

12 Estimando Cargas e situações. É muito comum precisarmos prever e estimar algumas cargas elétricas que serão necessárias ao projeto, mas que no momento ainda não foram definidas ou estão bastante nebulosas quanto ao seu dimensionamento definitivo. Por exemplo: a- Bomba d’água para um reservatório. b- Elevador. c- Ambiente com condicionamento de temperatura. Sem a necessidade de muitos cálculos especializados precisos, é possível prever e estimar a carga elétrica exigida para estes casos (e outros menos frequentes), num grau bastante aproximado das necessidades reais, conhecendo-se apenas “física”. Vejamos:


a- Bomba d’água: Seja a instalação ao lado. Sabemos que potência é: Força x deslocamento, na unidade de tempo. E também, que a altura física a que a água será bombeada é uma unidade de pressão, se encarada como “metros de coluna d’água”, podendo ser convertida a kPa (quilopascais) se multiplicado por 9,807. No SI, temos:

sm.kN

kWPotência ;

sm

QVazão3

e 2m

kNkPaPressão .

Portanto, se multiplicarmos a altura física por 9,807 e pela vazão, colocando uma eficiência total de 75%, teremos:

kWs

m.kNs

m.

mkN

75,0Q.H.807,9 3

2

(já estimado com uma eficiência da ordem de 75%) b- Elevadores: Começamos estimando o número de pessoas que queremos levar em uma viagem do elevador. Sabendo que a massa média estimada para o conjunto veículo/passageiros, é: Mmed= Nº de passageiros x 85 x 1,8. [kg] Que: F = M . a; a = 9,807 m/s2; t = 1000kg e V = m/s, temos:

kWsm

.kNV.1000x75,0

807,9x8,1x85xºN Pass


(já estimado com uma eficiência da ordem de 75%) “Grosso modo” é só multiplicar: 2 . V . Nºpass. Que temos a potência estimada em kW. Considerando ainda que a velocidade dos elevadores geralmente varia de 1 a 6 m/s (0,33 a 2 andares/s; em média teremos 3,5 m/s) Portanto: kW = 7 . Nºpass

c- Ar condicionado: Quando desejamos manter a temperatura estável em um ambiente, temos que satisfazer a equação: E(que entra) = E(que sai) E é exatamente este o trabalho do aparelho de ar condicionado. Sabemos também que sem trabalho externo, o calor sempre flui do ponto mais quente para o ponto mais frio, que seu fluxo terá que passar pela área física dos limites do ambiente “climatizado” e que a “condução se faz pela fórmula:

Q = Ctm . S . tm,

Onde: Q = Quantidade de calor (kW) Ctm = Condutibilidade térmica média [Kw/(m² . ºC)] tm = Diferencial médio de temperatura (ºC) E ainda, que as condutibilidades térmicas se somam quando colocadas em paralelo, e que “grosso modo”, as condutividades médias são: Paredes de alvenaria e lages = 0,004 kW/(m² . ºC) Janelas de vidro = 0,188 kW/(m² . ºC) Portas de madeira = 0,047 kW/(m² . ºC) A condutibilidade média será:


+ 0,004 . (S(paredes e lages) / S(total)) + 0,188 . (S(Janelas de vidro) / S(total)) + 0,047 . (S(portas de madeira)/ S(total)) = Ctm kW/(m² . ºC) Diferencial médio de temperatura será: + (T1ext - Tint) . (ST1ext/Stot) + (T2ext - Tint) . (ST2ext/Stot) + (T3ext - Tint) . (ST3ext/Stot) + .................................. + .................................. + .................................. + (Tnext - Tint) . (STnext/Stot) = tm (ºC) A área total será: A área física dos limites do ambiente “climatizado” = Stot. Além do calor acima computado, devemos considerar também as potências elétricas dos equipamentos instalados no ambiente, a potência da iluminação e acrescentar “60 W” por ocupante humano (aproximadamente 0,75 W/kg de matéria viva). Seja por exemplo, Ambiente de área superficial total Stot= 54 m² a ser climatizado à 25 ºC, com: + S(paredes e lages) = 85 % C1 = 0,004 x 0,85 = 0,0034 + S(Janelas de vidro) = 10 % C2 = 0,188 x 0,10 = 0,0188 + S(portas de madeira) = 05 % C3 = 0,047 x 0,05 = 0,0024 Ctm = 0,0246 kW/(m² . ºC) Tint = 25 ºC + ST1ext = 30 %; T1 = 30 ºC t1 = 0,30 x (30-25) = 1,50 + ST2ext = 35 %; T2 = 28 ºC t2 = 0,35 x (28-25) = 1,05

+ ST3ext = 25 %; T3 = 32 ºC t3 = 0,25 x (32-25) = 1,75 + ST4ext = 10 %; T4 = 24 ºC t4 = 0,10 x (24-25) = - 0,10 tm = 4,20 ºC Q = Ctm . S . tm = 0,0246 x 54 x 4,2 = 5,58 kW


Considere ainda, no ambiente, 3 pessoas, um cão de 12 kg, uma carga de iluminação de 4 x 4 x 40 W = 640 W e um motor de potência igual a 250 W. Carga total: 5,58 + 3 x 60/1000 + 12 x 0,75/1000 + (640 + 250)/1000 = 5,58 + 0,18 + 0,009 + 0,89 = 5,66 kW Considerando se uma eficiência de 84% do sistema de refrigeração, (aparelhos de nova geração) temos: 5,56/0,84 = 6,62 kW 22.606 BTU/h. Na prática, pega-se uma unidade de 24.000 BTU/h (Mais próxima unidade comercial) e a potência elétrica será: P = 7,035 kW.

Obs.: [btu/h] x 2,931 x10-4 = kW.

23070202-projeto-eletrico

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