Projeto Elétrico

Projeto Elétrico

(Parte 1 de 5)

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

CAMPUS PATO BRANCO

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

GUILHERME MEURER BRANDALISE

JOÃO MARCOS MIGUEL HEINZ

JOÃO SILVIO ZAMBIAZZI BENETTI

MATEUS POSSAN

RAUL GERMANO GIORDANO

PROJETO ELÉTRICO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Pato Branco – PR

Maio – 2010

GUILHERME MEURER BRANDALISE

JOÃO MARCOS MIGUEL HEINZ

JOÃO SILVIO ZAMBIAZZI BENETTI

MATEUS POSSAN

RAUL GERMANO GIORDANO

PROJETO ELÉTRICO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Trabalho sobre Projeto Elétrico Na Construção Civil entregue ao professor do de Introdução à Engenharia do primeiro semestre do curso de Engenharia Civil, Doutor Rogério Carrazedo. com data de entrega prevista para o dia 06 de Maio de 2010.

Pato Branco – PR

Maio – 2010

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 – TALES DE MILETO 7

FIGURA 2 – BENJAMIN FRANKLIN 8

FIGURA 3 – ITAIPÚ 11

FIGURA 4 – GRÁFICO 11

FIGURA 5 – NOVO PADRÃO DE PLUGUES E TOMADAS 34

FIGURA 6 –PLUGUE ANTIGO 35

FIGURA 7 – PLUGUE ANTIGO PLUGADO NO NOVO 35

FIGURA 8 – VÁRIOS PLUGES 35

FIGURA 9 – REDE ELÉTRICA INVISÍVEL 37

FIGURA 10 – SMART GRID 40

FIGURA 11 – CASA INTELIGENTE 42

FIGURA 12 – CARREGADOR INDUTIVO 44

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 – POTÊNCIA DE TOMADAS 32

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 6

2 PROJETO ELÉTRICO 7

2.1 HISTÓRIA DA ELETRICIDADE 7

2.1.1 Energia Elétrica no Brasil 9

2.1.2 Formas De Geração De Energia Elétrica 12

2.1.2.1 Energia hidráulica ou hídrica 12

2.1.2.2 Termoeletricidade – energia termelétrica 12

2.1.2.3 Energia eólica 13

2.1.2.4 Energia geotérmica 14

2.1.2.5 Energia nuclear 14

2.1.2.6 Energia solar 15

2.1.2.6.1 Tipos de energia solar 15

2.1.2.7 Energia Maremotriz 16

2.2 TRANSMISSÃO 17

2.2.1 Componentes do Sistema de Transmissão 17

2.2.1.1 Torres 17

2.2.1.2 Isoladores 18

2.2.1.3 Subestações 18

2.2.2 Transmissão em Corrente Alternada 18

2.2.2.1 Torres 18

2.2.2.2 Ampacidade 19

2.2.2.3 Efeito corona 19

2.2.2.4 Campos eletromagnéticos 20

2.2.2.5 Compensação de linhas 20

2.2.3 Transmissão em Corrente Contínua 21

2.2.4 Linhas de transmissão subterrâneas 21

2.2.5 Linhas de transmissão submarinas 22

2.2.6 Proteção 22

2.3 PRODUÇÃO DE UM PROJETO ELÉTRICO 22

2.3.1 Definições Básicas 23

2.3.2 Composição Do Projeto 23

2.3.3 Normas Para Instalações E Serviços Em Eletricidade 24

2.3.3.1 NR-10 - Instalações e serviços em eletricidade 24

2.3.3.2 ABNT NBR 5410/97 e 5419/00 25

2.3.3.2.1 NBR 5410/97 - Instalações elétricas de baixa tensão 25

2.3.3.2.2 NBR 5419/00 - Aterramentos 26

2.3.4 Etapas da elaboração de um projeto elétrico: 27

2.4 INSTALAÇÃO ELÉTRICA EM CASAS 28

2.4.1 Previsão De Cargas Da Instalação Elétrica 28

2.4.3 Tomadas 29

2.5 NOVIDADES EM PROJETOS ELÉTRICOS 33

2.5.1 Padrão para Plugues e Tomadas 33

2.5.2 Fita Elétrica Adesiva: 36

2.5.3 Smart Grid: A Rede Elétrica Inteligente 38

2.5.4 Carregadores Indutivos 43

3 CONCLUSÃO 46

4 REFERÊNCIAS 47

1 INTRODUÇÃO

Esse trabalho tem pretende contribuir na formação dos estudantes de Engenharia Civil, abordando assuntos relacionados a estrutura elétrica básica.

Os assuntos abordados foram pesquisados em diversos livros, revistas técnicas e na rede de internet, não tendo a pretensão de esgotar todo o conhecimento sobre os assuntos aqui tratados.

A iniciativa pretende contribuir de forma efetiva no processo ensino-aprendizagem não prescindindo da leitura de outras fontes literárias especializadas.

Serão abordados assuntos como história da energia elétrica, formas de geração de energia, transmissão da energia, instalações elétricas residenciais, novidades sobre energia elétrica, medidas de segurança, elaboração do projeto elétrico dentre outros itens.

2 PROJETO ELÉTRICO

2.1 HISTÓRIA DA ELETRICIDADE

A História da eletricidade tem início na Antiguidade, na Grécia Antiga. De acordo com Tales de Mileto, ao se esfregar âmbar com pele de carneiro, observou-se que pedaços de palha eram atraídos pelo âmbar. Nas Civilizações Antigas as propriedades elétricas de alguns materiais já eram conhecidas, como por exemplo, no Iraque, Objetos encontrados datados de 250 a.C. Seriam usados como forma de bateria.

Figura 1 – Tales de Mileto. Fonte: Wikipédia (2010).

Mudanças Significativas ocorreram quando William Gilbert em 1600, publicou o livro De Magnet, com embasamento cientifico para as explicações de eletricidade e magnetismo.

James Watt (1736 - 1819), Mecânico concebeu o principio da maquina a vapor impulsionando a revolução industrial.

Michael Faraday (1791 - 1867), Físico, Constatou que o Movimento de um imã através de uma bobina de fio de cobre causava fluxo de corrente no condutor e, Faraday, também estabeleceu o Principio do motor elétrico.

Foi Benjamin Franklin quem demonstrou, pela primeira vez no século XVIII, que o relâmpago é um fenômeno elétrico, através da sua famosa experiência com uma pipa.Ao empinar a pipa num dia de tempestade, Franklin consegue obter efeitos elétricos através da linha e percebe então que o relâmpago resultava do desequilíbrio elétrico entre a nuvem e o solo.

Figura 2 – Benjamin Franklin. Fonte: Wikipédia (2010).

Em 1873, o cientista Zenobe Gramme demonstrou que a eletricidade podia ser transmitida de um ponto ao outro por meio de cabos aéreos e em 1879, Thomas Edison inventa a lâmpada e dois anos depois com auxilio dos conhecimentos de Zenobe Gramme constrói a primeira central de energia elétrica com sistema de distribuição. A eletricidade já tinha sido aplicada no campo das comunicações , com o telegrafo e o telefone elétrico e pouco a pouco o aproveitamento da dos novos conhecimentos da eletricidade como Baterias, Dínamo, Motor-elétrico e Transformador só foram aplicados na industria e na vida cotidiana até se consolidar no fim do século XIX.

2.1.1 Energia Elétrica no Brasil

O emprego da energia elétrica no país teve como marcos pioneiros a instalação da Usina Hidrelétrica Ribeirão do Inferno, em 1883, destinada ao fornecimento de força motriz a serviços de mineração em Diamantina, Minas Gerais; a Usina Hidrelétrica da Companhia Fiação e Tecidos São Silvestre, de 1885, no município de Viçosa, também em Minas Gerais; a Usina Hidrelétrica Ribeirão dos Macacos, em 1887, no mesmo estado; a Usina Termelétrica Velha Porto Alegre, em 1887, no Rio Grande do Sul; e a Usina Hidrelétrica Marmelos, realizada em 1889, em Juiz de Fora, Minas Gerais, por iniciativa do industrial Bernardo Mascarenhas.

Até a primeira década do século XX, foi construído no país um grande número de pequenas usinas geradoras de energia elétrica, cuja produção visava o atendimento dos serviços públicos instalados nas cidades, sendo empregada predominantemente na iluminação pública e particular, nos bondes utilizados para o transporte coletivo e no fornecimento de força motriz a unidades industriais, sobretudo do setor têxtil.

Os primeiros concessionários dos serviços de eletricidade constituíam-se de pequenos produtores e distribuidores, organizados como empresas de âmbito municipal por fazendeiros, empresários e comerciantes locais. Eram freqüentes as instalações autoprodutoras nas indústrias e em unidades de consumo doméstico, no setor agrícola. Essas empresas municipais constituíram-se como resultado da iniciativa do empresariado nacional ligado à agricultura de exportação, aos serviços urbanos, principalmente iluminação e transportes, e à indústria.

A necessidade de atender à crescente demanda por iluminação, abastecimento de água, esgoto, transportes e telefonia, e a impossibilidade de seu atendimento diretamente por parte da administração pública, levou à instituição definitiva do regime de concessões para a prestação dos serviços públicos.

A energia elétrica teve sua produção e uso implantados no Brasil num período em que o país conheceu um grande desenvolvimento político, econômico e social. O novo regime republicano se consolidava e começava a sofrer transformações de cunho doutrinário. A economia crescia a partir da riqueza da agroexportação e, ao mesmo tempo, diversificava-se e criavam-se as condições para a industrialização. A sociedade assistiu ao fortalecimento de novos segmentos e à inovação dos costumes, oriunda do progresso tecnológico, com a superação da iluminação a gás e da tração animal dos bondes, nas cidades. A energia elétrica instalou-se no Brasil, a um só tempo, como conseqüência e como condição das transformações da vida nacional.

Quanto à evolução da indústria de energia elétrica, o período de 1930 a 1945 apresentou uma queda acentuada no ritmo de crescimento, se comparado com o período de implantação inicial do setor de energia elétrica brasileiro (1880-1930). Apesar de importantes acréscimos na capacidade instalada no país, realizados ao longo da década de 1930, a partir de 1941 a potência correspondente a unidades de geração hidráulica permaneceu praticamente inalterada, até o ano de 1945. Cabe destacar que, ao longo do período, a estruturação das instalações geradoras existentes quanto à fonte energética manteve-se inalterada, isto é, em torno de 80 % da potência instalada tinha origem hidráulica e 20 % origem térmica. O crescimento do consumo anual de energia elétrica, entre 1970 e 1980, atingiu o índice de 10 %. Nesse contexto, foram implementados projetos de construção de grandes centrais elétricas, com a Usina Hidrelétrica Tucuruí, sob a responsabilidade da Eletronorte, e a Usina Hidrelétrica Itaipu, executada pelos governos do Brasil e do Paraguai por meio da Itaipu Binacional. A aceleração do consumo levou, também, à implementação do campo da geração térmica nuclear no país e à assinatura do Acordo Nuclear Brasil-Alemanha, em 27 de junho de 1975.

O modelo setorial pautado pela organização do sistema Eletrobrás garantiu a expansão expressiva dos segmentos de geração e transmissão de energia elétrica ao longo dos anos 1960 e 1970, tendência que viria a ser revertida, na década de 1980, tanto como reflexo das mudanças nas regras dos mercados financeiros internacionais, como dos obstáculos à continuidade da captação interna de recursos.

Mais especificamente a crise do petróleo, em 1973, levou à substituição, incentivada pelo governo federal, do uso de combustíveis fósseis pela eletricidade nas indústrias eletrointensivas, o que acarretou a necessidade de novos investimentos em expansão e maiores custos de operação, no quadro desfavorável da implementação da política de reerguimento do dólar, por parte do governo norte-americano, da elevação das taxas de juros internacionais e da inversão dos fluxos internacionais de crédito, que naquele momento passavam a buscar os mercados dos países centrais.

Figura 3 – Itaipu. Fonte: Wikipédia (2010).

Atualmente, no Brasil, Segundo dados do Balanço Energético Nacional (BEN) 2009 dentre as fontes primária e secundária de energia a fonte Hidráulica é a que mais contribui para a produção de energia elétrica (73,1%). Estando os locais produtores longe dos consumidores finais, são necessárias grandes extensões de linhas de transmissão e instalações para repartir e distribuir a energia nos centros de consumo.

Figura 4 – Gáfico. Fonte: Wikipédia (2010).

2.1.2 Formas De Geração De Energia Elétrica

2.1.2.1 Energia hidráulica ou hídrica

A energia elétrica obtida através da passagem da água numa máquina hidráulica, denominada turbina hidráulica. A potência gerada é proporcional à altura da queda de água e à vazão do líquido.

A obtenção ocorre quando a energia liberada pela passagem de certa quantidade de água move uma turbina, que aciona um gerador elétrico. A Energia Gerada de forma Hidráulica tem a vantagem de ser renovável, não emitir poluentes, não contaminar a água que passa pelas turbinas, e é o modo mais barato de se obter energia. Porém, a desvantagem é apenas na construção da Usina que é necessária a inundação de grandes áreas causando alteração da fauna e flora, caso a área seja de floresta, ou deslocamento de uma cidade inteira, caso a área alagada seja de uma cidade.

2.1.2.2 Termoeletricidade – energia termelétrica

A energia é gerada através da liberação de calor, normalmente pela combustão de um combustível, renovável ou não. Geralmente funciona com a queima de um combustível fóssil como a gasolina, o carvão, petróleo ou gás natural, que é queimado em uma câmara com o ar que aumenta sua pressão através de um compressor axial anteposto a câmara, é interligada à turbina provinea misturada para a queima da combustão. Com grande pressão(compressor)maior a temperatura(camara de combustão) essa união é 'levada' a turbina sendo transformada em potência de eixo, fazendo assim o giro da turbina "neste caso TG- Turbina a gás". Dos gases provenientes da turbina, ou seja, os gases de exaustão são direcionados a uma caldeira de recuperação de calor que pode ser aquatubular ou flamotubular.Em se tratando da Aquatubular: a água passa por dentro das serpentinas "interno da caldeira por vários estágios- Evaporador, economizador e superaquecedor trocando calor com estes gases de exaustão criando assim uma grande massa de vapor que então será direcionado a uma turbina à Vapor. Essa água pode provir de um rio, lago ou mar, dependendo da localização da usina.

O vapor movimenta as pás de uma turbina e cada turbina é conectada a um gerador de eletricidade. O vapor é resfriado em um condensador, a partir de um circuito de água de refrigeração, e não entra em contato direto com o vapor que será convertido outra vez em água, que volta aos tubos da caldeira, dando início a um novo ciclo.

A energia Termoelétrica possui um grande impacto ambiental, sendo uma das principais causadoras do efeito estuda e da chuva ácida. O Brasil lança por ano 4,5 Milhões de toneladas de carbono na atmosfera.

2.1.2.3 Energia eólica

A energia é gerada através do vento, que é utilizado para mover aerogeradores(grandes turbinas) e são colocados em local com muito vento. Essas turbinas tem forma de catavento ou moinho. Esse moimento do gerador produz energia elétrica, porém, são necessários parques eólicos, onde se agrupam diversos aerogeradores, para que a produção se torne rentável e suficiente.

A energia eólica pode ser considerada uma das mais promissoras fontes naturais de energia, principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota, limpa, amplamente distribuída globalmente e, se utilizada para substituir fontes de combustíveis fósseis, auxilia na redução do efeito estufa. Em países como o Brasil, que possuem uma grande malha hidrográfica, a energia eólica pode se tornar importante no futuro, porque ela não consome água, que é um bem cada vez mais escasso e que também vai ficar cada vez mais controlado. Em países com uma malha hidrográfica pequena, a energia eólica passa a ter um papel fundamental já nos dias atuais, como talvez a única energia limpa e eficaz nesses locais. Além da questão ambiental, as turbinas eólicas possuem a vantagem de poderem ser utilizadas tanto em conexão com redes elétricas como em lugares isolados, não sendo necessário a implementação de linhas de transmissão para alimentar certas regiões.

2.1.2.4 Energia geotérmica

A energia geotérmica existe desde que o nosso planeta foi criado. Geo significa terra e térmica significa calor, por isso, geotérmica é a energia calorífica que vem da terra.Abaixo da crosta terrestre, ou seja, a camada superior do manto é constituída por uma rocha líquida, o magma (encontra-se a altas temperaturas). A crosta terrestre flutua nesse magma.

Por vezes, o magma quebra a crosta terrestre chegando á superfície, a este fenômeno natural chama-se vulcão e o magma passa a designar-se lava. Em cada 100 metros de profundidade a temperatura aumenta 3º Celsius.

Em alguns locais do planeta, existe tanto vapor e água quente que é possível produzir energia elétrica. Abrem-se buracos fundos no chão até chegar aos reservatórios de água e vapor, estes são drenados até á superfície por meio de tubos e canos apropriados.Através destes tubos a o vapor é conduzido até á central elétrica geotérmica. Tal como numa central elétrica normal, o vapor faz girar as lâminas da turbina como uma ventoinha. A energia mecânica da turbina é transformada em energia elétrica através do gerador. A diferença destas centrais elétricas é que não é necessário queimar um combustível para produzir eletricidade.

Após passar pela turbina o vapor é conduzido para um tanque onde vai ser arrefecido. O fumo branco que se vê na figura é o vapor a transformar-se novamente em água no processo de arrefecimento. A água é de novo canalizada para o reservatório onde será naturalmente aquecida pelas rochas quentes.

2.1.2.5 Energia nuclear

Usinas nucleares são usinas térmicas que usam o calor produzido na fissão para movimentar vapor de água, que, por sua vez, movimenta as turbinas em que se produz a eletricidade. Em um reator de potência do tipo PWR (termo, em inglês, para reator a água pressurizada), como os reatores utilizados no Brasil, o combustível é o urânio enriquecido cerca de 3,5%.

Isso significa que o urânio encontrado na natureza, que contém apenas 0,7% do isótopo 235U, deve ser processado (‘enriquecido’) para que essa proporção chegue a 3,5% (figura 3). Em reatores de pesquisa ou de propulsão – estes últimos usados como fonte de energia de motores em submarinos e navios –, o enriquecimento pode variar bastante. Para a confecção de bombas nucleares, é necessário um enriquecimento superior a 90%.

Atualmente, no mundo, estão em operação 440 reatores nucleares voltados para a geração de energia em 31 países. Outros 33 estão em construção. Cerca de 17% da geração elétrica mundial é de origem nuclear, a mesma proporção do uso de energia hidroelétrica e de energia produzida por gás.

2.1.2.6 Energia solar

Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do Sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou mecânica.

2.1.2.6.1 Tipos de energia solar

Os métodos de captura da energia solar podem ser diretos, indiretos, passivos ou ativos.

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