dimensionamento de condutores dimensionamento da proteção

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Dimensionamento de Condutores Dimensionamento Da Proteção

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  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Os seis critrios de dimensionamento de circuitos

    de BT (Baixa Tenso) :

    1. Seo mnima;

    2. Capacidade de conduo de corrente;

    3. Queda de tenso;

    4. Proteo contra sobrecargas;

    5. Proteo contra curtos-circuitos;

    6. Proteo contra contatos indiretos (aplicvel apenas

    quando se usam dispositivos a sobrecorrente na

    funo de seccionamento automtico)

    2

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Seo mnima

    Condutor de cobre para circuitos de iluminao de 1,5

    mm2;

    Condutor de cobre para circuitos de fora, que incluem

    Togas, de 2,5 mm2;

    Neutro: deve possuir a mesma seo do condutor fase

    nos seguintes casos:

    a) Circuitos monofsicos e bifsicos neutro;

    b) Circuitos trifsicos, quando a seo do condutor fase for

    inferior a 25 mm2.

    c) Circuitos trifsicos, quando for prevista a presena de

    harmnicos.

    3

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Sees mnimas dos condutores

    4

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Capacidade de conduo de corrente

    Garante uma vida satisfatria do condutor e seu

    isolamento submetidos aos efeitos trmicos da

    corrente;

    Determinao da seo dos condutores;

    Tratado na seo 6.2.5 da NBR 5410, com tabelas para

    a determinao das sees dos condutores;

    Uso de tabelas para correto dimensionamento dos

    condutores, traduzindo os clculos para a realidade;

    Fatores de correo:

    Fator de correo de temperatura (FCT) e

    Fator de correo para nmero de circuitos (FCNC). 5

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    A corrente transportada por qualquer condutor no deve

    ser tal que a temperatura mxima no seja

    ultrapassada.

    6

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Mtodos de referncia

    a) A1 condutores isolados em eletroduto de seo circular embutido em parede termicamente isolante;

    b) A2 cabo multipolar em eletroduto de seo circular embutido em parede termicamente isolante;

    c) B1 condutores isolados em eletroduto de seo circular sobre parede de madeira;

    d) B2 cabo multipolar em eletroduto de seo circular sobre parede de madeira;

    e) C cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira;

    f) D cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo;

    g) E cabo multipolar ao ar livre;

    h) F cabos unipolares justapostos ao ar livre;

    i) G cabos unipolares espaados ao ar livre. 7

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Clculo da corrente de fase:

    Clculo da corrente de projeto:

    8

    Onde:

    FCT = Fator de correo de temperatura

    FCNC = Fator de correo para nmero de circuitos

    FP = Fator de Potncia

    S = Carga Resistiva

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Tabelas para os fatores de correo

    (tais. 35 e 37 da NBR 5410-2004):

    9

    FCT

    Fator de correo para nmero de circuitos

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Tabela para a determinao do condutor que atenda

    corrente de projeto definida:

    de 31 a 34 da NBR 5410-2004

    10

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    EXEMPLO 1:

    O circuito de um chuveiro monofsico possui potncia

    de 4500W. Considere T = 30C e que o nmero de

    circuitos agrupados seja 3 (no pior trecho de eletroduto

    onde passa o circuito do chuveiro)

    11

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    EXERCCIO 1:

    Um circuito de 1200W de iluminao e tomadas de uso

    geral, de fase e neutro, passa no interior de um

    eletroduto embutido de PVC, juntamente com outros

    quatro condutores isolados de outros circuitos e cobre,

    PVC = 75C. A temperatura ambiente de 35C. A

    tenso de 120V. Determinar a seo do condutor.

    12

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    SOLUO

    Clculo da corrente do circuito

    ICIRC = 1200W/120V = 10A

    Fator de correo de temperatura (FCT) = 0,94

    Fator de correo para nmero de circuitos (FCNC) = 0,70

    Clculo da corrente de projeto

    IPROJ = ICIRC/(FCT*FCNC) = 10A/(0,94*0,70) = 15,2A

    Concluses:

    O condutor a ser escolhido o de seo 1,5 mm2;

    Para circuitos internos de iluminao de 1200W,

    considerando os efeitos de aquecimento e agrupamento,

    o condutor de 1,5 mm2 suficiente, dispensando clculos

    de circuito por circuito.

    13

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Queda de tenso

    Aparelhos eltricos so projetados para trabalharem a

    determinadas tenses, com baixa tolerncia;

    Tratado na seo 6.2.7 da NBR 5410;

    Ao longo do circuito, ocorre uma queda de tenso;

    As quedas de tenso so em funo da distncia entre

    a carga e o medidor e a potncia da carga;

    Utiliza a corrente de projeto do circuito;

    Quedas dadas em percentagem da tenso nominal

    14

    tenso de entrada - tenso na cargaQueda de tenso percentual = x 100%

    tenso na entrada

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    A reduo da tenso no deve ser superior a

    estabelecida pela norma na tabela a seguir:

    15

    Iluminao Outros

    usos

    A Instalaes alimentadas diretamente por ramal de baixa tenso, a partir de uma rede de

    distribuio pblica de baixa tenso

    5% 5%

    B Instalaes alimentadas diretamente por subestaes de transformao ou transformador, a

    partir de uma instalao de alta tenso

    7%

    7%

    C Instalaes que possuam fonte prpria 7% 7%

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    A queda de tenso no circuito tambm pode ser

    expressa por:

    A resistncia para um circuito a 2 fios:

    Finalmente:

    16

    Onde:

    S = Carga Resistiva

    (letra grega R) = representa a resistividade eltrica do condutor usado e a sua unidade de media dada em .m no SI.

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    A tabela abaixo mostra os valores da resistividade e do

    coeficiente de temperatura de alguns materiais a 20 C.

    17

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    O mtodo VAm quando se tratar de circuitos com cargas pequenas

    Tabela com as sees padres dos condutores:

    18

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    EXEMPLO 2

    Clculo de queda de tenso para o circuito do chuveiro,

    considere as distncias no diagrama uni filar abaixo:

    19

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    EXEMPLO 3

    Clculo da queda de tenso para um circuito de

    iluminao:

    20

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    21

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    EXERCCIO 2

    Tem-se a seguinte distribuio de carga. Dimensionar os

    condutores de cada circuito de acordo com CQT (Critrio de

    queda de tenso).

    22

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    SOLUO:

    Circuito 1:

    1500 W x 8 m = 12.000 W.M;

    Logo, o condutor dever ser de 1,5 mm2 . Como fator de

    segurana utilizaremos o fio com 2,5 mm.

    Circuito 2:

    150 x 4 = 600

    200 x 14 = 2.800

    150 x 18 = 2.700

    6.100 W.M

    Logo, o condutor dever ser de 1,5 mm2.

    Circuito 3:

    1.000 x 16 = 16.000 W.M

    Logo, o condutor dever ser de 2,5 mm2. 23

  • 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 dever 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 trifsico: 3.860/3 = 1.286,6W

    1.286,6 x 30 = 38.600 W.M

    Logo, o condutor dever ser de 6 mm2;

    O condutor neutro deve ter a mesma seo do condutor

    fase ( S 25 mm2).

    24

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Outro mtodo de clculo por queda de tenso:

    Conhecem-se:

    Material do eletroduto (magntico ou no magntico);

    Corrente de projeto, (IPROJ);

    O fator de potncia (FP), (cos );

    A queda de tenso admissvel para o caso (em %);

    O comprimento do circuito (em Km);

    A tenso entre fases (em volts);

    Calcula-se:

    A queda de tenso admissvel em volts;

    Dividindo U por (IPROJ x l), tem-se a queda de tenso (volt/ampere x Km);

    Obtem-se a seo do condutor na Tabela

    %U U

    25

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Quedas de tenso unitrias. Condutores isolados em

    PVC.

    26

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    EXEMPLO 3:

    Um circuito 3 em 230V, com 45 metros, alimenta um quadro terminal e esse serve a diversos motores. A corrente nominal

    total de 132 A. Dimensione o circuito do quadro geral ao

    quadro terminal.

    27

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    SOLUO:

    Conhecemos

    Alimentao em BT;

    Material do eletroduto: ao, material magntico;

    IPROJ = 132 A;

    cos = 0,80 (motores);

    % de queda de tenso admissvel = 2%

    Cumprimento do circuito l = 0,045 Km;

    Tenso entre fases: U = 230 V;

    Clculos:

    Queda de tenso admissvel:

    Queda de tenso em V/(A x Km)

    Da tabela, obtemos o condutor de seo de 70 mm2.

    28

    0,02 x 230 4,6U V V

    4,60,774

    x 132 x 0,045 x KmPROJ

    U V V

    I l A

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Proteo contra Sobrecargas

    No exatamente um critrio de dimensionamento;

    Descritos no captulo 5.3 e nas sees 5.7.4, 6.3.4 e 6.3.7

    da NBR 5410;

    Condutores vivos devem ser protegidos por dispositivos

    de seccionamento automtico contra sobrecargas;

    Deve ser coordenada com a proteo contra curto-

    circuito;

    Seletividade quando dois ou mais dispositivos so

    colocados em srie;

    A proteo dos condutores contra sobrecargas no

    garante necessariamente a proteo dos equipamentos;

    29

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Dispositivos protegendo um circuito contra sobrecargas

    devem satisfazer s duas condies:

    Onde:

    Ib :corrente de projeto do circuito, em A;

    Iz :capacidade de conduo de corrente dos

    condutores;

    In :corrente nominal do dispositivo de proteo (ou

    corrente de ajuste para dispositivos ajustveis);

    I2 :corrente convencional de atuao, para disjuntores,

    ou corrente convencional de fuso, para fusveis. 30

    2 e 1,45B n Z ZI I I I I

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Proteo contra curto-circuito

    No exatamente um critrio de dimensionamento;

    Descrito na seo 5.3.4 da NBR 5410;

    A suportabilidade a curto-circuito tambm pode

    modificar a seo dos condutores;

    Os condutores devem ser protegidos por dispositivos

    de proteo com as seguintes caractersticas:

    Onde:

    Ik :corrente de curto-circuito presumida;

    Ir :corrente mxima de interrupo (ruptura) do

    dispositivo de proteo 31

    k rI I

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    A integral de Joule (energia) que o dispositivo deixa

    passar, deve ser inferior ou igual a energia necessria

    para aquecer o condutor:

    Onde:

    I : corrente de curto-circuito presumida simtrica;

    t : a durao do curto-circuito, calculado para o

    disjuntor (curvas do fabricante), em segundos;

    K : constante definida pela isolao do condutor;

    S : seo do condutor em mm2.

    32

    2 2 2I t K S

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Proteo contra contatos indiretos

    Se aplica nos casos em que este tipo de proteo

    atribudo aos dispositivos de sobrecorrente.

    Descrito na seo 5.1.3 da NBR 5410;

    Assegura que o circuito seja automaticamente

    desligado caso ocorra alguma falta terra ou massa;

    Destina-se a efitar tenso de contato;

    Princpios bsicos:

    a) Aterramento;

    b) Tenso de contato limite;

    c) Seccionamento da alimentao.

    33

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Requesitos bsicos para proteo contra choques:

    Equipotencializao da proteo;

    Seccionamento automtico:

    Dispositivos de proteo sobrecorrente;

    Esquemas: TN-C, TN-CS e IT (Neutro isolado)

    Dispositivos de proteo a corrente diferencial-residual

    (DR).

    Esquemas: TN-S, TT e IT (Neutro com impedncia)

    Independente do aterramento, o uso de DR tornou-se

    obrigatrio.

    34

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    a) Equipotencializao da proteo

    35

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    b) Seccionamento automtico por sobrecorrente

    Assegura proteo contra contatos indiretos quando no

    ultrapassar os limites da tabela (TN Disjuntor tipo B):

    Fatores de correo

    f1 = 0,62 para condutores de alumnio;

    f2 = 2/(m+1) m = relao entre seo da fase e proteo

    f3 = Vn/220 para tenso fase neutro 220V;

    f4 = 1 para esquema TN;

    f5 = 0,5 para disjuntor tipo C;

    f6 = 0,25 para disjuntor tipo D.

    36

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Dimensionamento do condutor neutro

    O neutro deve possuir a mesma seo dos condutores

    fase nos seguintes casos:

    Circuitos monofsicos;

    Circuitos bifsicos com neutro (taxa de harmnicos inferior a

    33% da fundamental);

    Circuitos trifsicos com neutro (taxa de harmnicos inferior a

    33% da fundamental);

    Quando h harmnicos superiores a 33%, pode ser

    necessrio condutor neutro com seo superior.

    O neutro ser menor que o condutor fase quando:

    Apenas nos circuitos 3;

    O circuito for presumidamente equilibrado;

    Contiver harmnicos inferiores a 15%;

    O neutro for protegido contra sobrecorrentes.

    37

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Seo mnima do condutor neutro

    38

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Dimensionamento dos condutores de proteo

    A norma recomenda condutores de proteo (PE)

    condutores isolados;

    cabos unipolares ou;

    veias de cabos multipolares.

    Descrito na seo 6.4.3 da NBR 5410;

    Tal condutor tem por objetivo fornecer um caminho

    seguro para correntes eltricas indesejveis;

    O tipo de proteo e do condutor dependem do tipo de

    aterramento da instalao;

    A seo no deve ser inferior ao determinado pela

    expresso: 39

    2I tS

    k

  • DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES

    Os seguintes elementos metlicos no so admitidos

    como condutores de proteo:

    a) Tubulaes de gua;

    b) Tubulaes de gs ou lquidos inflamveis;

    c) Elementos de construo sujeitos a esforos mecnicos;

    d) Eletrodutos flexveis (exceto quando para esse fim);

    e) Partes metlicas flexveis;

    f) Armadura do concreto;

    g) Estruturas e elementos metlicos da edificao.

    A tabela indica a seo mnima do condutor de

    proteo:

    40

  • DIMENSIONAMENTO DOS

    ELETRODUTOS

    Relacionado ao clculo do dimetro dos

    eletrodutos;

    Exigncias:

    Os circuitos devem pertencer mesma instalao

    (mesmo quadro);

    Os condutores devem ser semelhantes (intervalo de 3

    sees normalizadas);

    Todos os condutores devem possuir a mesma

    temperatura mxima

    Todos os condutores devem ser isolados para a maior

    tenso nominal;

    Vedado o uso de eletrodutos que no sejam

    expressamente comercializados para esta finalidade;

    41

  • DIMENSIONAMENTO DOS

    ELETRODUTOS

    Utilizao de eletrodutos no propagantes de chama e,

    quando embutidos, que suportem a esforos

    mecnicos;

    S devem ser instalados condutores isolados, cabos

    unipolares e multipolares;

    Normalmente: PVC rgido (instalaes embutidas) e

    metlicos (instalaes aparente);

    Ocupao de eletrodutos

    42

  • DIMENSIONAMENTO DOS

    ELETRODUTOS

    Como regra, tem-se:

    rea interna do eletroduto:

    rea de ocupao mxima:

    43

    2

    4

    INTINT

    dA

    220,4 0,1

    4

    MAX INTOCUP INT

    dA d

  • DIMENSIONAMENTO DOS

    ELETRODUTOS

    A partir dos valores de dimetro interno, possvel

    montar a tabela:

    44

  • DIMENSIONAMENTO DOS

    ELETRODUTOS

    rea do fio de bitola k:

    Determinar-se a rea total ocupada pelos

    condutores:

    O eletrodo deve ser tal que:

    45

    2

    4

    kFIO

    dA

    25

    1,5

    TOTAL

    OCUP k FIO kk

    A n A

    TOTAL MAX

    OCUP OCUPA A

  • DIMENSIONAMENTO DOS

    ELETRODUTOS

    EXEMPLO 4

    Dimensione o seguinte trecho de eletroduto:

    Os circuitos 1 e 2 tem condutores de 1,5 mm2, os

    condutores do circuito 3 e o aterramento tem bitola de

    4,0mm2.

    46

  • DIMENSIONAMENTO DOS

    ELETRODUTOS

    SOLUO:

    Clculo da rea total ocupada pelos fios:

    Da tabela fornecida pelo problema, conclui-se que o

    eletroduto dever ser de 20 mm de dimetro (1/2).

    Representao do eletroduto, com seu dimetro:

    47

    25

    1,5

    2

    4 7,07 3 13,85

    69,84

    TOTAL

    OCUP k FIO kk

    A n A

    mm

  • Obrigado!

    Boa Noite!!!

    48