dimensionamentos instalações elétricas

7/21/2019 Dimensionamentos Instalações Elétricas

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO MARANHÃODEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL

POTÊNCIA – TENSÃO E CORRENTE – SEÇÃO DOS CONDUTORES

Nos transformadores trifásicos mais usados nas redes de distribuição, o lado primário é ligado

em triângulo, e o lado secundário em estrela aterrado.

http://portal.mec.gov.br/setec/arquivos/pdf3/ifets_livreto.pdf






NO LADO DO PRIMÁRIO TEMOS:

V1= Tensão de linha ou tensão fase- fase;I1= Corrente de linha ou corrente fase-fase.

NO LADO DO SECUNDÁRIO TEMOS:

V2= Tensão de linha ou tensão fase-fase;V2= Tensão entre fase e neutro =

;

I2= Corrente de linha ( igual à corrente entre fase – neutro)

POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA.

Para executarmos qualquer movimento ou produzir calor, luz, radiação, etc., precisamos despender energia. À

energia aplicada por segundo em qualquer destas atividades chamamos potência.

Em eletricidade, a potência é o produto da tensão pela corrente. Ou seja:

A tensão elétrica movimenta os elétrons (partícula que circunda o núcleo atômico, de carga negativa sendo

responsável pela criação de campos magnéticos e elétricos) de forma ordenada, originando assim a corrente

elétrica.

A intensidade a tensão elétrica é medida em Volts (V)

A intensidade da corrente elétrica é medida em ampère (A)

Então:

Como a potência é o produto da ação da tensão e da corrente, a sua unidade de media é o volt-ampère(VA).

ASSIM TEREMOS:

P(VA)= U(V) x I(A) que chamamos de Potência Aparente, que é composta de Potência Ativa e Potência

Reativa.

Potência Ativa é a potência efetivamente transformada em Potência Mecânica, Térmica e Luminosa – A

unidade de Potência Ativa é o Watt (W).

Potência Reativa é a parcela transformada em campo magnético, usada apenas para criar e manter os campos

eletromagnéticos das cargas indutivas.

Enquanto a Potência Ativa é sempre consumida para executar trabalho, a potência reativa, além de não

produzir trabalho, circula entre a carga e a fonte de alimentação, ocupando um espaço no sistema elétrico

que poderia ser utilizado para fornecer mais energia ativa.

Nos projetos elétricos residenciais, para saber o quanto da potência aparente foi transformada em potência

ativa, aplica-se os seguintes valores:

http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_at%C3%B4mico

http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_at%C3%B4mico



1,0 para Iluminação;

0,85 para Tomadas de Uso Geral.

EXEMPLOS: Potência de iluminação de um dado local = 780 VA (potência aparente).

Aplicando o fator de potência = 1,0 teremos como Potência Ativa neste local 780VA x 1,0 = 780W.

Se neste mesmo local tivermos 7600VA de potência aparente, aplicando o fator de potência 0,85, teremoscomo Potência Ativa 7600VA x 0,85= 6.468W.

Quando o fator de potência é igual a 1,0, significa que toda a potência aparente é transformada em potência

ativa. Isto acontece nos equipamentos que só possuem resistência, como: chuveiro elétrico, torneira elétrica,

lâmpadas incandescentes, fogão elétrico, etc.

A unidade Watt pode ser pequena para exprimir os valores de um circuito, então usamos o quilo-watt (kW)

ou o megawatt (MW).

Com:

1kW= 1000watts e 1MW = 106

wattsEXEMPLOS DE CÁLCULOS DE POTÊNCIA

1- Qual a potência para girar um motor elétrico cuja tensão é 220 volts e a corrente necessária 20

ampères?

Solução:

P= Vx I então:

Se V que é a tensão é igual a 220volts

e I que é a corrente é igual 20 ampères , temos:

P= 220x 20 = 4400W ou 4,4kWAgora se o motor ficar ligado durante 2 horas, a energia consumida será:

P = 4,4 x2= 8,8 kWh.

CORRENTE NOMINAL OU CORRENTE DE PROJETO ( IP)

É a corrente que os condutores de um circuito de distribuição ou circuito terminal devem suportar,

considerando suas características nominais.

NOS REATORES PARA LÂMPADAS DE DESCARGA (Fluorescentes, vapor de mercúrio, vapor de

sódio, etc.) E MOTORES, O η (rendimento) e o cos φ (fator de potência) são baixos devido ao consumo deenergia reativa da rede de alimentação.

Lâmpadas incandescentes e resistências apresentam η=1 e cos φ= 1.



Onde:

IP = Corrente de projeto do circuito, em ampères, (A);

Pn = Potência elétrica nominal do circuito, em watts (W);

v = Tensão elétrica entre fase e neutro ( 220V- sistema CEMAR) em volts, (V);

V = Tensão elétrica entre fases (380V- sistemas CEMAR), em volts, (V);η = Rendimento;

cosφ = Fator de potência (cosseno do ângulo de defasagem entre a tensão e a corrente).

EXEMPLOS DE CÁLCULO DE CORRENTE.

Em um circuito de iluminação temos 2300W de potência, qual a corrente deste circuito monofásico de 220V?

Solução: P (W)= U x I x cos φ, ou seja, tensão x corrente x fator de potência.

Agora para se calcular a corrente que passa pelos condutores deste circuito, devemos fazer o seguinte,

considerando que o fator de potência para iluminação é igual a 1(um).

I =

=

=10,45 A ou 10,45 ampères.

Esta corrente deverá servir para calcular a proteção do circuito (disjuntor) e a seção do condutor em

(mm2).

A seção do condutor deve ser a mais adequada para permitir a passagem da corrente elétrica,

sem aquecimento excessivo e que a queda de tensão seja mantida dentro dos valores

(limites) normalizados.

Para dimensionamento dos dispositivos de proteção, verifica-se a capacidade dos condutores em relação às sobrecargas e curtos-circuitos.



1-Seção mínima do condutor conforme tabela 9 - abaixo;

2- Capacidade de condução de corrente (ou aquecimento).

O condutor não pode ser submetido a um aquecimento exagerado provocado pela passagem da

corrente elétrica, pois a isolação e cobertura do mesmo poderiam ser danificadas, para isso devem ser

considerados, para que o condutor opere em condições normais, os seguintes itens:

O tipo de isolação e a cobertura do condutor;

O número de condutores carregados, efetivamente percorridos pela corrente;

A maneira de instalar os condutores;

A proximidade de outros condutores; A temperatura ambiente ou a do solo.

2.1 – Os condutores utilizados nas instalações residenciais, comerciais ou industriais de baixa tensão

poderão ser de cobre ou de alumínio, com isolamento de PVC (cloreto de polivinil), na maioria dos casos ou

de outros materiais previstos por normas, como EPR E XLPE, ver TABELA 10 – TEMPERATURAS

CARACTERÍSTICAS DOS CONUTORES.



2.2 – A maneira de instalar os condutores, ou como os cabos ou condutores serão instalados, ou ainda

segundo a TABELA 11 – MÉTODOS DE INSTALAÇÃO – Norma CEMAR – NT GEMS.001, onde

encontraremos “a letra ” e “o número” correspondentes à maneira de instalação dos condutores-

Exemplo: Se tivermos condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em

alvenaria, o código será – B1-7.

TABELA 11 – MÉTODOS DE INSTALAÇÃO



2.3 - A TABELA 12 nos dará a seção ou bitola do condutor se a Temperatura Ambiente for de 30°C, e

também se a isolação for de PVC 70°C, EPR e XLPE 90°C.

Ao entrarmos com o valor da corrente de projeto I p nestas tabelas, devemos considerar se os condutores são

de cobre ou alumínio, se são dois ou três condutores e se a maneira de instalar corresponde às letras e aos



números da TABELA 11. Para temperaturas ambientes diferentes de 30°C, usaremos a TABELA 20-

ABAIXO.

2.4 – Outros fatores podem ser usados para correção desta corrente de projeto além da mudança de

temperatura ambiente, que chamaremos de (k 1) da tabela 20, tais como agrupamento de condutores que

chamaremos de (k 2) da TABELA 21- FATORES DE CORREÇÃO PARA AGRUPAMENTO DE

CIRCUITOS OU CABOS MULTTIPOLARES APLICAVEIS AOS VALORES DE CAPACIDADE DE

CONDUÇÃO DE CORRENTE e também outro fator que será chamado de (k 3) agrupamento de eletrodutos

na TABELA 23- FATORES DE AGRUPAMENTO PARA MAIS DE UM CIRCUITO- CABOS EM

ELETRODUTOS DIRETAMENTE ENTERRADOS



Tab. 22- Fatores de Correção aplicáveis a agrupamentos de mais de umas camada de condutores- conforme

métodos de instalação C, E e F.



Para dimensionamento de distribuição em residências e apartamentos, em geral, a escolha do condutor com

base no critério da capacidade de corrente é suficiente, podendo usar as tabelas 11 e 12, já para circuitos de

iluminação em grandes áreas industriais, comerciais, de escritórios e nos alimentadores dos quadros

terminais, calcula-se a seção dos condutores segundo os critérios de capacidade de corrente e da queda de

tensão.

OBS: Para facilitar os cálculos deve-se colocar no máximo 7 (sete) condutores por eletroduto.

EXEMPLO:- Um circuito de 2400W de iluminação, de fase e neutro, passa no interior de um eletroduto de PVC,

juntamente com outros quatro condutores isolados de outros circuitos em cobre, PVC=70°C. A temperatura

ambiente é de 35°C. A tensão é 220 volts. Determinar a seção do condutor.

Solução:

Corrente de projeto - Ip =

=10,9A;

Consideremos condutor com cobertura de PVC: Pirastic superantiflam da Pirelli 750V;

Correção de temperatura: para t = 35°C, obtemos na tabela 20, k 1 = 0,94;

Correção para agrupamento de condutores(circuitos): temos ao todo seis (6) condutores carregados

(ou passando corrente) ou três circuitos monofásicos (F-N) – obteremos na tabela 21,

k 2 = 0,70 para três circuitos;



Então: A corrente corrigida será: IP

=

() () = 16,6 A

Para encontrarmos a seção ou a bitola destes condutores deste circuito com esta corrente,

voltaremos à Tabela 11- Métodos de Instalação;

Como são condutores isolados instalados em eletroduto de seção circular embutido emalvenaria, então, será B1-7;

Com a referência do método de instalação B1 e sabendo-se que são dois (2) condutores

carregados, pois o circuito é monofásico, 220V, levamos o valor da corrente 16,6A para a

tabela 12- Capacidade de Condução de Corrente para cabos com revestimento em PVC- 70°C

, temperatura ambiente 30°C – procuramos o valor de corrente que seja mais próximo do

nosso valor encontrado ou seja 16,6A – e chegamos ao valor de corrente de Iz = 17,5A que na

tabela corresponde ao condutor 1,5mm2.

Obs: 1-Se este valor de corrente nos desse um condutor de seção menor que 1,5 mm2, este não

poderia ser o nosso condutor, pois pelo critério da mínima seção de condutor, para circuitos de

iluminação, a menor seção seria 1,5mm2.

2- A Norma sugere não mais de 7 (sete) condutores dentro de um mesmo eletroduto.

OBS: Uma instalação constituída por quatro circuitos, monofásicos e trifásicos, alimentados por

cabos unipolares, justapostos (unidos) em uma única camada em bandeja perfurada. Se os cabos

estiverem em intervalo de três seções normalizadas sucessivas (6,0 mm2, 10mm2 e 16mm2) o fator

obtido na tabela 21 será: F= 0,77.

Se, a seção nominal dos condutores de um dos circuitos for diferente, por exemplo: 4,0mm2 ou

25,0mm2, o fator será: F= 0,5.

3 – CÁLCULO DO CONDUTOR PELA QUEDA DE TENSÃO

3.1- Quedas de Tensão Admissíveis.

- São quedas de tensão em função da distância entre cargas e o medidor e a potência da carga. São dadas

em percentagem da tensão nominal ou de entrada:

QUEDA DE TENSÃO

Apesar de pequenas variações previstas nas normas, a tensão nos terminais de qualquer equipamento

tem que ser aquela para a qual tenha sido projetado (chamada de tensão nominal), caso contrário,

alguma coisa será sacrificada, seja na vida útil ou no desempenho do equipamento.

Como todos os circuitos apresentam alguma queda de tensão, o objetivo do Critério da Queda de

Tensão é reanalisar as seções adotadas para os condutores de maneira que a queda ocorra dentro dos

limites estabelecidos pela NBR 5410.

Pela norma NBR5410 admitem-se as seguintes quedas de tensão:



a) 7%, Calculados a partir dos terminais secundários do transformador MT/BT, no caso de

transformador de propriedade da unidade consumidora;

b) 7%, calculados a partir dos terminais secundários do transformador MT/BT da empresa

distribuidora de eletricidade, quando o ponto de entrega for aí localizado;

c) 5%, calculados a partir do ponto de entrega, nos demais casos de ponto de entrega com

fornecimento em tensão secundária de distribuição;d) 7%, calculados a partir dos terminais de saída do gerador, no caso de grupo gerador próprio.

Obs; Em nenhum caso a queda de tensão nos circuitos terminais pode ser superior a 4%.

FIGURA - 01



FIGURA - 02

3.2 – ROTEIRO PARA DIMENSIONASMENTO PELA QUEDA DE TENSÃO.

Tipo de isolação do condutor;

Método de instalação;

Material do eletroduto (magnético (metálico) ou não magnético (PVC ));

Tipo do circuito (monofásico ou trifásico);

Tensão do circuito (monofásico ou trifásico);

Tensão do circuito (v (de linha) ou V (de fases) );

Corrente de projeto (Ip);

Fator de potência, cos φ do circuito;

Comprimento (l ) do circuito, em quilômetros (km);

Queda de tensão e (%), admissível, figura 02; Cálculo da queda de tensão unitária, pela fórmula:

Escolha do condutor:

Com o valor da queda de tensão unitária (ΔVunit.) da equação anterior, entramos na tabela 1 de

queda de tensão para condutores, que esteja de acordo com os dados anteriores, e encontramos o

valor cuja queda de tensão seja igual ou imediatamente inferior à calculada, obtendo desta forma a

seção do condutor correspondente.



TABELA -1 -PARA CÁLCULO DE QUEDA DE TENSÃO UNITÁRIA (V/A X KM) EM CIRCUITOS DE BAIXA

TENSÃO.

EXEMPLO:

1- Dimensionar os condutores para um circuito de chuveiro, tendo como dados: Pn = 5400W, tensão

220V, cosφ =1, isolação de PVC, embutido em alvenaria; temperatura ambiente 30ºC; comprimento

do circuito= 15,00m.



Solução:

A- Pelo critério da Capacidade de Condução de Corrente:

a) Tipo de isolação: PVC

b) Método de Instalação: 7 – B1 (Tabela 11).

IP =

Onde:

o Ip - Corrente de projeto;

o Pn – Potência nomina, em (W);

o v - Tensão elétrica, em (V);

o cosφ – FP – Fator de potência do equipamento.

c) Cálculo da corrente de projeto;

Ip =

= 24,5 A

d) Número de condutores carregados: 2;

e) Escolha do condutor: consultando a tabela 12, coluna 6 (B1, 2 condutores carregados),

obtemos o valor imediatamente superior a Ip:

f) A corrente obtida ( Iz ) então será de 32 A – e a seção dos condutores fase e proteção será de

4mm2.

Obs: Iz é a corrente que se obtém na tabela 12

B – Pelo critério da Queda de Tensão.

Deve-se levar em consideração:

a)- Material do eletroduto: PVC;

b) Tipo do circuito: monofásico (fase-neutro);

c) –Fator de potência: = cosφ = 1 (considerar conforme tabela 1 -circuito monofásico, FP=0,95, coluna 3);

d) –Comprimento do trecho: 15m;

e) – Queda de tensão unitária:



Onde:

ΔVunit. = Queda de tensão unitária, volt por ampere x quilometro (

), valor igual ou imediatamente

imediatamente inferior ao calculado;

e(%) = Queda de tensão no trecho (conforme figura 2);

l Comprimento do trecho em quilômetro (km);

Ip = Corrente de projeto, em ampere (A).

Temos então:

ΔVunit. =()

ΔVunit. =

ΔVunit. = 23,9

f)- Escolha do condutor: deve ser feita consultando a tabela 1, coluna 3, onde obtemos o

valor 16,9

( este valor é imediatamente inferior ao valor calculado - 23,9

) que

corresponde a um condutor de fase e proteção 2,5mm2.

- Adotaremos então a seção do condutor de 4 mm2 .

Obs: Isto acontece quando calculamos a seção do condutor por vários critérios, então,

adota-se o de maior valor encontrado em qualquer um dos critérios.

Exercício:

2- Dimensionar os condutores para um circuito das tomadas da cozinha, cuja potência aparente é P=

3400 VA, tensão V= 220V; isolação do condutor de PVC; eletroduto embutido em alvenaria;

temperatura ambiente = 30°C; comprimento do circuito 10,0m.



Solução:

A- Pelo Critério da Capacidade de Condução de Corrente:

a) Cálculo da corrente de projeto: Ip =

Ip =

= 15,4 A

Pela tabela 11: Métodos de Instalação temos:

Levando estes dados para a Tabela 12 – Temos a corrente Iz .

Olhando para a tabela 12, coluna 6 - 2 condutores carregados, vemos que a corrente imediatamente

superior à 15,4 A será Iz = 17,5 A e a seção do condutor fase, neutro e proteção seria 1,5mm2.

Mas, pela tabela 9 – a seção mínima dos condutores para circuitos de tomadas de corrente é 2,5mm2. Seção

adotada para os condutores fase, neutro e terra. Com Iz = 24A na tabela 12.

b) Cálculo da corrente corrigida:

Iz = 24A na tabela 12;

k 1 – fator de temperatura 30°C = 1, na tabela na tabela 20;k 2 - fator de agrupamento de circuitos – 1 circuito = 1, na tabela 21.

Então fica: Iz corrigido = Iz /k 1 x k 2 = 24/1x 1= 24 A.



B

-

Pelo

Critério

da Queda de Tensão ■ΔVunit. Tabela 1 Coluna 5 - FP= 0,95 ( considera-se o valor imediatamente inferior ao calculado). . e(%) = 4% ■ l em km.

Então :

ΔVunit. =()

= ΔVunit. =

=

= 57,14 V/Axkm

Valor imediatamente inferior ao calculado é 27,6 V/Ax Km. Seção dos condutores 1,5mm2.

Seção dos condutores fase, neutro e proteção, a considerar momentaneamente, será 2,5mm2 .



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Neste caso ocorre alteração somente nas corrente Iz corrigida;

Iz = tabela 12, coluna 6 (B1, 2 cond. Carregados);

K1 = – fator de temperatura 30°C = 1, na tabela na tabela 20;

k 2 - fator de agrupamento de circuitos – 2 circuitos = 0,8, na tabela 21.

Então fica: Iz corrigido = Iz / k 1 x k 2 = 24/ 1x 0,8= 30 A

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