arthur besen soprano trabalho eletrotecnica

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Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Engenharia Elétrica Disciplina de Eletrotécnica Geral Curso de Engenharia Mecânica Projeto Elétrico de uma kitinete Acadêmicos: Matrícula: Arthur Besen Soprano 06139001 Beatriz Elen Mibach 06239003 Bruno Terêncio do Vale 06139002 Fábio Eduardo Kulicheski 06139016 Guilherme Mnoro Shiratori 06139018 Paulo Christian Sedrez 06139061 Victor Schiavinato Alves 06139046 Turma 0639 Florianópolis, Novembro de 2008.

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Page 1: Arthur besen soprano   trabalho eletrotecnica

Universidade Federal de Santa Catarina

Centro Tecnológico

Departamento de Engenharia Elétrica

Disciplina de Eletrotécnica Geral

Curso de Engenharia Mecânica

Projeto Elétrico de uma kitinete

Acadêmicos: Matrícula:

Arthur Besen Soprano 06139001

Beatriz Elen Mibach 06239003

Bruno Terêncio do Vale 06139002

Fábio Eduardo Kulicheski 06139016

Guilherme Mnoro Shiratori 06139018

Paulo Christian Sedrez 06139061

Victor Schiavinato Alves 06139046

Turma 0639

Florianópolis, Novembro de 2008.

Renato
Nota:10,0
Renato
Bruno
Renato
Guilherme
Page 2: Arthur besen soprano   trabalho eletrotecnica

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Índice

1. Introdução 3

2. Conceitos Fundamentais 4

2.1. Potência Aparente 4

2.2. Potência Reativa 4

2.3. Potência Ativa 4

2.4. Fator Potência 4

3. Levantamento das Potências (Carga) 5

3.1. Levantamento de Carga de Iluminação 5

3.2. Levantamento de Carga de Tomadas 5

3.3. Levantamento da Potência Total 7

4. Tipo de Fornecimento e Tensão 9

5. Quadro de Distribuição 10

6. Circuito Elétrico 11

7. Planejamento do Caminho do Eletroduto 13

8. Cálculo da Potência do Circuito de Distribuição 15

9. Dimensionamento da Fiação e dos Disjuntores do Circuito 18

10. Dimensionamento dos Eletrodutos 21

11. Conclusão 23

12. Referências Bibliográficas 24

Page 3: Arthur besen soprano   trabalho eletrotecnica

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1. Introdução

A energia elétrica é uma das formas de energia que o homem mais utiliza na

atualidade, graças a sua facilidade de transporte e o baixo índice de perda energética

durante conversões. Consiste também num bem indispensável na vida de qualquer pessoa.

É altamente desagradável imaginar um dia de nossas vidas sem nenhum recurso

proveniente de energia elétrica, seja para ascender uma lâmpada, utilizar um computador

ou até mesmo tomar um banho quente.

Tais recursos são utilizados por meio do sistema de distribuição da rede elétrica.

Este sistema deve seguir uma normalização vigente, definida pela Prysmian, por exemplo.

No presente trabalho, será realizado um projeto elétrico de um apartamento do

tipo kitinete. Serão avaliadas a quantidade e a disposição das tomadas, interruptores e

lâmpadas de acordo com os critérios estabelecidos pela Prysmian.

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2. Conceitos Fundamentais

2.1. Potência Aparente

A potência aparente pode ser calculada como o produto do valor da tensão pela

corrente, tendo como unidade o volt-ampére (VA). Entretanto, essa potência não é a

efetivamente utilizada, devido às potências indutiva e capacitiva, conforme explanado a

seguir.

2.2. Potência Reativa

É decorrente dos indutores e capacitores encontrados no sistema elétrico. Com essa

potência gera-se um campo magnético que pode ser reversível. Encontrado durante a

utilização de diversos eletrodomésticos , esse campo é o responsável pelo funcionamento

de boa parte dos sistemas estudados nessa disciplina. Sua unidade de medida é o volt-

ampére reativo (Var).

2.3. Potência Ativa

É a parte da potência realmente aproveitada pelos usuários, através de luz, calor

ou energia mecânica. A unidade de medida é o Watt (W), e é no valor que se baseia todos

os cálculos até então realizados no curso de engenharia.

2.4. Fator de Potência

É um fator de extrema importância para o usuário, posto a intenção emergente que

algumas companhias elétricas possuem de cobrar a potência aparente consumida pelo

usuário. É a razão entre a potência ativa e a potência aparente. Ou seja, para os usuários,

é desejado que ela assuma valor 1, de forma que toda potência paga seja a consumida.

Para iluminação e aparelhos que possuem somente resistência este fator é igual a 1. Já

para tomadas em geral, este fator cai para 0,8. Uma indução gera potência reativa

positiva, enquanto um capacitor gera uma potência positiva. Em alguns casos, por

conseguinte, faz-se uso de combinações desses para anular a parcela reativa. Deve-se

tomar cuidado, entretanto, pois uma potência reativa com predominância capacitiva pode

levar a multas pesadas para o usuário.

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3. Levantamento de Cargas Elétricas

Faz-se a valoração das potências com base no número de lâmpadas por área e no

número de disjuntores e tomadas desejados no ambiente. Partindo das potências mínimas

necessárias para cada caso pode ser obtida uma estimativa da potência total necessária

para a instalação.

Claramente, todos esses valores devem obedecer a alguma norma ou senso geral.

No caso do presente texto, obedecer-se-á à norma NBR 5410, que é adotada no manual

Prysmian. Para a confecção da planta, que mostrará toda distribuição e quantidade de

sistemas adotados, utilizar-se-ão os softwares Microsoft Power Point, ProjeCAD 2008 e

CorelDraw.

3.1. Levantamento de Carga de Iluminação

A concepção adotada para definição da iluminação é a seguinte: 100VA para os

primeiros 6m² mais 60VA para cada aumento de 4m² inteiros. Chega-se na seguinte tabela:

Tabela A – Potência de Iluminação

Dependência Área (m²) Potência de Iluminação

(VA)

Cômodo Principal 45,85 Pi = 640

Banheiro 2,99 Pi = 100

Varanda - Pi = 260*

* definidos pelos projetistas

Tendo em vista os valores estimados acima, foram escolhidas cinco lâmpadas para o

cômodo principal (três de 160W, uma de 100W e outra de 60W), uma para o banheiro

(100W). Vale ressaltar que, para a área externa, não há uma regra específica, cabendo

esse critério ao projetista. No caso do presente relatório, optou-se por duas lâmpadas de

100 VA para a área maior, e uma lâmpada de 60 VA para a “quina” da varanda.

3.2. Levantamento de Carga de Tomadas

• Tomadas de uso geral (TUG’s):

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Como a área é superior à 6m², estabelece-se 1 tomada para cada 5 metros, ou

fração de perímetro, espaçadas da forma mais harmônica e uniforme possível.

Nas regiões onde há mais de uma tomada, deseja-se evitar o uso de tês. Nessas

áreas, há a utilização de vários aparelhos simultaneamente, e faz-se a seleção de mais de

uma tomada para prezar a segurança da instalação.

Com relação à potência por elas consumida, como não há algum aparelho que exija

o contrário, adotar-se-á o mínimo: 100VA por tomada.

• Tomadas de uso específico (TUE’s):

É de acordo com o número de aparelhos de utilização, sendo uma tomada por

equipamento, localizada próximo a este. Na configuração adotada, optou-se por uma

tomada para o chuveiro, uma para a máquina de lavar e uma para a geladeira.

Com relação à potência, deve-se adotar o valor nominal do aparelho que será

ligado à tomada. Esses dados encontram-se na tabela C.

Tabela B – Quantidade Ideal de Tomadas

Dependência Perímetro (m) TUG’s * TUE’s

Cômodo Principal 36,2 8 1

Banheiro - 1 1

Varanda - 1 1

*A quantidade apresentada na tabela é a ideal, porém não condiz com o que é verificado

no apartamento.

Tabela C – Previsão de Carga

Dimensões Quantidade Previsão de Carga Dependência

Área (m²)

Perímetro (m) TUG’s* TUE’s TUG’s TUE’s

Cômodo Principal 45,85 36,2 6 1

3x600 VA 3x100 VA

1x500W (refrigerador)

Banheiro 2,99 - 1 1 1x600VA 1x5600W (chuveiro)

Varanda - - 1 1 1x100VA 1x2050W

(máq.lavar)

Unindo os dados em uma tabela, tem-se a abaixo exposta. Nota-se que duas

potências são aparentes (VA) e uma é ativa (W)

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Tabela D – Potência Total

Dimensões TUG’s TUE’s Dependências Área

(m²) Perímetro (m)

Potência de Iluminação

(VA) Quanti-dade

Potência (VA)

Discrimi-nação

Potência (W)

Cômodo Principal

45,85 36,2 640 6 2100 Refrige-rador

500

Banheiro 2,99 - 100 1 600 Chuveiro 5600

Varanda - - 260 1 100 Máq. Lavar

2050

TOTAL - - 1000VA - 2800VA - 8150W

3.3. Levantamento da Potência Total

Potência de Iluminação = 1000VA

Fator de Potência = 1,0

Potência Ativa de Iluminação = 1000x1,0 = 1000 W

Potência de tomadas de uso geral (TUG’s) = 2800VA

Fator de Potência = 0,8

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Potência Ativa de tomadas de uso geral (TUG’s) = 2800x0,8 = 2240 W

Potência Ativa de tomadas de uso específico (TUE’s) = 8150 W

Potência Ativa Total = 1000 + 2240 + 8150 = 11390 W

Em função da potência ativa total prevista para a residência é que se determina o

tipo de fornecimento, a tensão de alimentação e o padrão de entrada.

Page 9: Arthur besen soprano   trabalho eletrotecnica

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4. Tipo de Fornecimento e Tensão

O tipo de fornecimento varia de acordo com a potência total ativa, variando a tensão

e a quantidade de fios, conforme a tabela baixo.

Tabela E – Tipo de Fornecimento

Potência ativa total Tipo de

fornecimento Tensão Fios

Até 12000W Monofásico 220V

(Florianópolis)

Um fase e um

neutro

Entre 12000 e

25000W Bifásico 220 a 380V

Dois fase e um

neutro

Entre 25000 e

75000W Trifásico 220 a 380V

Três fase e um

neutro

O tipo de fornecimento da kitinete é monofásica, posto que a potência total ativa é

de 11390 W.

A partir desse instante, pode-se passar ao padrão de entrada. Esse não será

especificado nesse projeto, uma vez que o manual Prysmian não fornece informações

suficientes. O padrão de entrada está relacionado com a companhia de eletricidade,

fugindo do escopo do presente trabalho.

Com o medidor e o ramal de serviço ligados e assumindo-se que o padrão de entrada

atenda às normas, a energia elétrica da concessionária fica disponível para a utilização.

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5. Quadro de Distribuição

O quadro de distribuição é o centro de distribuição de toda a instalação elétrica de

uma residência. É também é o local onde são instalados os dispositivos de proteção e de

onde partem os circuitos terminais que vão alimentar diretamente as lâmpadas, tomadas e

aparelhos elétricos.

Há alguns detalhes interessantes que devem ser considerados quando na instalação do

quadro. Aconselha-se que esteja localizado em um lugar de circulação, para um acesso

rápido, e o mais perto possível do medidor, para diminuir gastos com fios de distribuição,

que são os mais caros desse sistema.

Um dos principais dispositivos no quadro de distribuição é o disjuntor

termomagnético. Este possui a funcionalidade de proteção aos fios do circuito, desligando

automaticamente quando há ocorrência de sobre-corrente. Além disso, eles podem ser

desligados manualmente, na maioria dos casos com a finalidade de manutenção.

Page 11: Arthur besen soprano   trabalho eletrotecnica

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6. Circuito Elétrico

Tal definição se aplica ao conjunto de equipamentos e fios que se ligam a um mesmo

dispositivo de proteção. No caso de instalações elétricas residenciais, podemos Xlassifica-los

em dois grupos: o circuito de distribuição, que liga o quadro medidor ao quadro de

distribuição, e os circuitos terminais, os quais saem do quadro de distribuição e alimentam

os pontos de consumo (lâmpadas, tomadas de uso específico – TUEs – e de uso geral – TUGs).

A NBR 5410 define os seguintes critérios:

1. Circuitos de iluminação separados dos circuitos de tomadas de uso geral.

2. Para cada equipamento com corrente nominal superior a 10 A, um circuito

independente.

Tais pontos não são suficientes, entretanto. Esses critérios fornecem uma distribuição

mínima. Com a possibilidade de uma corrente elevada, torna-se viável uma nova divisão do

sistema em circuitos com correntes menores, de forma a evitar uma sobrecarga. Desta

forma, também, os fios serão mais finos e, por conseguinte, os custos serão menores.

Os circuitos foram escolhidos seguindo os critérios de separar um circuito só para

iluminação, outro só para tomadas, e para tomadas de uso específico, um circuito

individual, caso a corrente nominal fosse superior a 10 A. No caso de evitar uma sobrecarga

das tomadas gerais, foi feita uma nova divisão, de forma a conter dois circuitos para esses

sistemas. Além disso, como a máquina de lavar gerou, por si só, uma corrente de quase 10

A, ela também ficou com um circuito a parte. O resultado encontra-se na tabela abaixo.

Tabela F – Distribuição de Circuito

Circuito

N° Tipo Tensão (V) Potência (VA) Corrente (A)

1 Iluminação 220 1000 4,5

2 TUG I 220 1300 5,9

3 TUG II 220 2000 9,1

4 TUE I 220 5600 25,5

5 TUE II 220 2050 9,3

Distribuição 220 9218,5 41,9

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Circuito 1 – TODA a iluminação

Circuito 2 – Tomadas do banheiro, cozinha, varanda e mais o refrigerador

Circuito 3 – Tomadas do resto da casa (quarto e sala)

Circuito 4 – Chuveiro

Circuito 5 – Máquina de lavar roupas

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7. Planejamento do Caminho do Eletroduto

Deve-se realizá-lo levando em conta que, ao partir do eletroduto, devem-se

traçar as ligações de forma a minimizar as distâncias, utilizando uma simbologia adequada

e devidamente explanada na legenda.

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Uma vez representados os eletrodutos, e sendo através deles que os fios do circuito

irão passar, pode-se fazer o mesmo com a fiação, representando-a graficamente através

da simbologia própria, como no desenho acima.

Fonte: Manual Prysmian

È interessante tomar cuidado para não sobrecarregar cada eletroduto, de forma a

facilitar a enfiação e/ou retirada dos mesmos, além de evitar a aplicação de fatores de

correção por agrupamento muito rigorosos.

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8. Cálculo da Potência do Circuito de Distribuição

1.Somam-se os valores das potências ativas de iluminação e das tomadas de uso geral

(TUG’s).

Potência Ativa de Iluminação: 1000 W

Potência Ativa dos TUG’s: 2240 W

Soma = 3240 W

2.Multiplica o valor calculado pelo fator de demanda correspondente a essa potência, o

qual tende a representar uma porcentagem do quanto das potências previstas serão

utilizadas simultaneamente no momento de maior solicitação da instalação. Assim, evita-

se o super dimensionamento dos componentes dos circuitos de distribuição.

Fonte: Manual Prysmian

Potência Ativa de iluminação e TUG’s = 3240 W

Fator de demanda = 0,59

3240x0,59 = 1911,6 W

3.Multiplicam-se as potências de tomadas de uso específico (TUE’s) pelo fator de demanda

correspondente. O fator de demanda é obtido através do número de circuitos de TUE’s

previstos no projeto.

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Fonte: Manual Prysmian

n° circuitos TUE’s da planta = 3

Potência Ativa de TUE’s:

um refrigerador de 500 W

um chuveiro de 5600 W

uma máquina de lavar roupa de 2050 W

Total: 8150 W

Fator de demanda = 0,84

8150 x 0,84 = 6846 W

4.Somam-se os valores das potências ativas obtidas para todos os casos, já com a correção

pelo fator de demanda.

Potência Ativa de iluminação e de TUG’s: 1911,6 W

Potência Ativa de TUE’s: 6846 W

Soma = 8757,6 W

5.Divide-se o valor obtido pelo fator de potência médio de 0,95, obtendo-se assim o valor

da potência do circuito de distribuição.

8757,6 ÷ 0,95 = 9218,5 VA

Obtém-se a corrente do circuito de distribuição usando a fórmula I = P ÷ U, com os

dados até então obtidos.

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P = 9218,5 VA

U = 220 V

I = 41,9 A

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9. Dimensionamento da Fiação e dos Disjuntores do Circuito

Correntes elétricas sempre causam aquecimento. Por isso é necessário estabelecer

uma seção padronizada dos fios de um circuito para que não haja superaquecimento

quando a corrente já determinada circular por ele. Isso seria dimensionar a fiação desse

circuito.

Já no dimensionamento dos disjuntores, determina-se o valor da corrente nominal

do disjuntor visando a garantia de que aquecimentos excessivos provocados por uma

sobrecorrente ou curto-circuito não danifiquem os fios da instalação.

Os procedimento a seguir descrevem como esse dimensionamento deve ser feito:

1.Consultar a planta com a representação gráfica da fiação e seguir o caminho que cada

circuito percorre, observando nesse trajeto qual o maior número de circuitos que se

agrupa com ele.

2.Determinar a seção adequada e o disjuntor apropriado para cada um dos circuitos.

Para isso é necessário apenas saber o valor da corrente do circuito e, com o número de

circuitos agrupados também conhecidos, entrar na Tabela 1 e obter a seção do cabo e

valor da corrente nominal do disjuntor.

Fonte: Manual Prysmian

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3. Verificar para cada circuito, qual o valor da seção mínima para os condutores

estabelecida pela NBR 5410 em função do tipo de circuito.

Fonte: Manual Prysmian

4.Compara-se os possíveis valores de seção mínima, optando-se pelo maior, ou seja,

com uma abordagem conservadora.

Obtém-se, como resultado, a tabela G.

Tabela G – Dimensionamento da Fiação e dos Disjuntores

Circuito

N° Tipo

N° de

circuito

agrupados

Corrente

(A)

Seção

Adequada

(mm²)

Seção

Mínima

(mm²)

Disjuntor

Apropriado

(A)

Seção

Adotada

(mm²)

1 Iluminação 3 4,5 1,5 1,5 10 1,5

2 TUG I 3 4,1 1,5 2,5 10 2,5

3 TUG II 3 8,6 1,5 2,5 10 2,5

4 TUE I 1 25,5 4 2,5 30 4

5 TUE II 1 9,3 1,5 2,5 10 2,5

O dimensionamento do ramal de entrada (dado em função do circuito) é conseguido

com a tabela abaixo, tendo como dados a potência total instalada.

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Fonte: Manual Prysmian

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10. Dimensionamento dos Eletrodutos

Para dimensionar os eletrodutos basta saber o número de condutores no eletroduto

e a maior seção deles.

Fonte: Manual Prysmian

Após realizar os cálculos necessários, concluiu-se que os diâmetros necessários para

os eletrodutos variavam entre apenas dois valores: Ø 20mm para alguns e Ø 16mm para

outros. A planta elétrica completa da kitinete, com bitolas dos fios e diâmetros dos

eletrodutos, encontra-se a seguir:

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11. Conclusão

O trabalho realizado e explanado nesse relatório pode, para um leigo, parecer algo

exclusivo do curso de Engenharia Elétrica. Em certo ponto, isto é verdade. Deve-se

considerar, entretanto, que um engenheiro deve possuir um conhecimento amplo, posto as

interligações que ocorrem comumente na grande área da Engenharia. Um Engenheiro

Mecânico dificilmente fará o planejamento elétrico de alguma edificação, nem é

gabaritado para tal, mas a noção do que está ocorrendo pode auxiliá-lo de forma a

garantir uma coerência no resultado final, que é constituído por resultados advindos de

todos os envolvidos no projeto. Não se deve ater, entretanto, somente à Engenharia, em

si. Por si só, conhecimento é fundamental para a evolução do ser humano.

Vale ressaltar a importância do manual Prysmian para a confecção do presente

relatório. Possibilitou que o grupo fosse autodidata, mostrou-se bastante prático,

completo, direto e fácil de ser entendido. Há um defeito, entretanto. De certo modo, isso

faz com que todos os trabalhos tenham uma mesma base e, muitas vezes, tirando os

resultados, mostrem-se bastante semelhantes. Devido a isso, esse relatório prezou mais

pelos resultados, de forma a evitar repetições, o que se espera ter sido alcançado.

Renato
De certo modo, isso
Renato
faz com que todos os trabalhos tenham uma mesma base e, muitas vezes, tirando os
Renato
resultados, mostrem-se bastante semelhantes.
Page 24: Arthur besen soprano   trabalho eletrotecnica

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12. Referências Bibliográficas

• ELEKTRO/PIRELLI, Manual de Instalações Elétricas Residencias – 3 volumes,

Edição complementada, atualizada e ilustrada com a revisão do Prof. Hilton

Moreno, 1996.

• CAVALCANTI, P. J. Mendes, Fundamentos de Eletrotécnica, 21ª Edição, Editora

Freitas Bastos.

• Material disponível no site da disciplina.