Projeto Elétrico Residencial

Projeto Elétrico Residencial

(Parte 1 de 2)

JOINVILLE, SC 2014

Projeto residencial apresentado ao curso de Engenharia Elétrica do Centro Ciências Tecnológicas na Universidade do Estado de Santa Catarina.

Orientador: Prof. M.e Eng.º Marcos Fergütz.

JOINVILLE, SC 2014

1. MEMORIAL DESCRITIVO4
1.1 PROJETO4
1.2 ALIMENTAÇÃO5
1.3 QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO (QD)5
1.4 ATERRAMENTO5
1.5 CONDUTORES5
1.6 INTERRUPTORES E TOMADAS6
1.7 SISTEMAS DE PROTEÇÃO6
2. MEMORIAL DE CÁLCULO7
2.1 ÁREAS E PERÍMETROS DOS CÔMODOS7
2.2 LEVANTAMENTO DE CARGAS7
2.2.1 Cálculo Iluminação7
2.2.2 Cálculo das Tomadas de Uso Geral (T.U.G.)8
2.2.3 Quadro de Previsão de Cargas8
2.2.4 Potência Total Instalada9
2.2.5 Distribuição dos Circuitos e Fases1
2.3 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E DISJUNTORES12
2.3.1 Critério da Capacidade de Condução de Corrente12
2.3.2 Critério do Limite de Queda de Tensão15
2.3.3 Critério da Bitola Mínima17
2.3.4 Dimensionamento dos Disjuntores18
2.3.5 Condutor Fase e Retorno20
2.3.6 Condutor Neutro20
2.3.7 Condutor de Proteção (PE)20
2.4 DIMENSIONAMENTO DOS ELETRODUTOS21
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS24
ANEXOS25
ANEXO A – PLANTA BAIXA DO PROJETO ELÉTRICO25

SUMÁRIO ANEXO B – DIAGRAMA UNIFILAR ............................................................................ 25

1. MEMORIAL DESCRITIVO

O presente memorial descritivo irá orientar a execução das instalações elétricas na residência apresentada na disciplina de Projetos Elétricos Prediais. A residência possui 80m2, distribuída nas seguintes áreas: cozinha, área de serviço, banheiro de serviço, quarto de serviço, lavabo, sala, churrasqueira, 2 dormitórios, uma suíte e um banheiro social, com um corredor interligando a cozinha com a sala, e outro ligando a sala com os quartos e banheiro social. Para realização deste projeto foram tomadas como base a norma brasileira NBR 5410/04 e as especificações da CELESC, concessionária da região de Joinville, em que a residência foi considerada.

1.1 PROJETO Figura 1 – Planta Projetada

1.2 ALIMENTAÇÃO

Conforme o item 2.2.4 o suprimento de energia elétrica é originado do ponto de entrega de energia em 380/220V, trifásica a quatro fios. O quadro de medição apresentará o disjuntor geral de proteção de 50A. Os ramais de ligação e de entrada apresentarão área de secção transversal de 10mm2. Os eletrodutos que levam esse cabeamento serão subterrâneos de 1¼ polegada (30mm). No ponto de entrada estará presente o Barramento de Equipotencialização Principal (BEP), conforme apresentado no item 1.4

1.3 QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO (QD)

As instalações elétricas da residência partirão todas do QD, instalado em posição central da casa (por razões econômicas) e que contém os elementos de proteção de cada circuito. O QD será do tipo embutir com porta, ficando na parede, sendo altamente indicado uma identificação no próprio quadro acerca dos circuitos nele protegidos, bem como mantê-lo sempre visível e acessível. O espaço necessário será descrito no item 2.2.5.

1.4 ATERRAMENTO

O aterramento será único, utilizando as barras metálicas da estrutura da edificação. O ponto de conexão do condutor de aterramento deve ser constituído por barra ou condutor de cobre, ligado ao primeiro elemento por solda exotérmica. A resistência de aterramento não poderá ser superior a 10 Ohms em qualquer época do ano.

Para proteção contra choques elétricos por contato indireto todos os circuitos serão dotados de Condutor de Proteção (PE), tendo todas as massas da instalação ligadas a PE.

O BEP encontra-se junto ao ponto de entrada. Estão ligados a ele: (1) as barras metálicas da estrutura da edificação, (2) os condutores neutro da alimentação da casa e (3) as linhas do PE distribuídas pela residência.

O esquema utilizado será o TN-S (condutor neutro e condutor de proteção distintos, conforme NBR 5410/04), com o PE disponível junto ao aterramento. Os PE’s terão seção transversal 10 mm2, conforme a tabela 8.

1.5 CONDUTORES

Serão fios de cobre com isolamento em PVC 70°C com seção indicada no quadro de cargas, sendo que as seções dos condutores neutro, fase, proteção e retorno (quando houver) serão iguais ao da fase, conforme previsto pelas normas regulamentadoras.

Os condutores deverão ser do tipo BWF e possuir gravados em toda sua extensão as especificações de nome do fabricante, bitola, isolação, temperatura e certificado do INMETRO. Não serão permitidas emendas nos condutores alimentadores de circuitos, bem como emendas no interior dos eletrodutos.

O critério das cores dos condutores(fase, neutro, retorno e proteção) deverão ser conforme a NBR 5410/04, e estão relacionados abaixo:

Condutor Cor

Fase R Vermelho Fase S Branco Fase T Amarelo Neutro Azul claro Terra Verde Retorno Preto

1.6 INTERRUPTORES E TOMADAS

Todas as tomadas de corrente devem adotar o novo plugue padrão, conforme ABNT NBR 6147 e ABNT NBR 14136.

As lâmpadas deverão ter certificação do INMETRO, sendo que as luminárias com carcaça metálica serão aterradas através de condutor de proteção da mesma seção da fase.

1.7 SISTEMAS DE PROTEÇÃO

Estão sendo projetados para uso apenas disjuntores homologados pelo INMETRO e pela NBR60898, conforme visto no item 2.3.4.

2. MEMORIAL DE CÁLCULO

Serão dispostos aqui todos os cálculos realizados para este projeto, bem como indicações das normas reguladoras consultadas para tais.

2.1 ÁREAS E PERÍMETROS DOS CÔMODOS

Os valores referentes à área e perímetro dos cômodos do projeto residencial visto na Figura 1 estão apresentados na Tabela 1. Alguns valores constados na planta proposta foram alterados para se adequarem com a plotagem no software escolhido.

Tabela 1 – Área e Perímetro dos Cômodos Cômodo Área (m²) Perímetro (m)

Banheiro de Serviço 1,86 5,46 Quarto de Serviço 2,98 6,98

Sacada com Churrasqueira 3,20 1,4

2.2 LEVANTAMENTO DE CARGAS 2.2.1 Cálculo Iluminação

Os cálculos das iluminações foram feitos segundo os seguintes critérios da norma NBR-5410/04:

1) Cada cômodo deve conter pelo menos um ponto de luz no teto. 2) O ponto fixo no teto pode ser substituído por ponto na parede, onde a colocação no teto seja inconveniente. 3) Cômodos com área ≤ 6m2 devem prever um mínimo de 100VA. 4) Cômodos com área > 6m2 devem prever um mínimo de 100VA para os primeiros 6m2 acrescidos de 60VA para cada 4m2 inteiros.

Os pontos de iluminação podem ser vistos na Tabela 2.

2.2.2 Cálculo das Tomadas de Uso Geral (T.U.G.)

Os cálculos das tomadas de uso geral (T.U.G.s) foram feitos segundo os seguintes critérios da norma NBR-5410/04:

1) Em banheiros deve ser previsto ao menos um ponto de tomada de 600VA, próximo ao lavatório. 2) Na cozinha, área de serviço, lavanderia e deve ser previsto uma tomada para cada 3,5m, ou fração, de perímetro. Sendo que, sobre a bancada de pia devem ser previstas, no mínimo, duas tomadas, podendo ser no mesmo ponto ou em pontos distintos. Destas tomadas prever, no mínimo, 600VA até três pontos e 100VA por ponto excedente. 3) Para a sala e os dormitórios devem ser previstos ao menos um ponto de 100VA para cada 5m, ou fração, do perímetro, buscando o melhor espaçamento possível. 4) Para os demais cômodos ou dependências: a) Área ≤ 2,25m2: um ponto de interno ao local ou até 0,80m do acesso. b) 2,25m2≤Área≤ 6m2: um ponto interno ao local. c) Área > 6m2: um ponto a cada 5m, ou fração, do perímetro.

Quando não há presença de água ou umidade devemos prever 100VA para cada ponto, em outros casos seguimos o critério 2.

Os pontos de tomada geral também podem ser vistos na Tabela 2. 2.2.3 Quadro de Previsão de Cargas

A partir dos critérios listados anteriormente obtém-se o quadro de previsão de cargas deste projeto, conforme a Tabela 2.

Tabela 2 - Quadro de Previsão de Cargas

Cômodo Dimensões Iluminação T.U.G. T.U.E.

Área (m²)

Perím (m)

Nº de Pto s

Pot. Unit. (VA)

Pot. Total (VA)

Nº de Pto s

Pot. Unit. (VA)

Pot. Total (VA)

Aparel ho

Potência (W)

Área de

Máqui na de lavar 1.0

Banheiro de Serviço 1,86 5,46 1/1

Quarto de

tor 150

Corredor

Cond. 1.700

Churrasqu

Cômodo Dimensões Iluminação T.U.G T.U.E.

Área (m²)

Perím. (m)

Nº de Pto s

Pot. Unit. (VA)

Pot. Total (VA)

Nº de Pto s

Pot. Unit. (VA)

Pot. Total (VA)

Aparel ho

Potência (W)

Corredor

Dormitório

Ar

Cond. 1.400

Dormitório

Ar

Cond. 1.400

Cond. 1.400

Banheiro

iro 7.500

Banheiro

iro 7.500

2.2.4 Potência Total Instalada

. . =26350 E a potência total instalada pode ser calculada da seguinte maneira:

Se olharmos para a Tabela 3, da norma E-321.0001 da CELESC, veremos a necessidade de calcular a demanda pois o sistema possui uma potencia instalada maior do que 22kW.

Tabela 3 – Dimensionamento de Componentes

Esse cálculo se dá através da seguinte fórmula:

O valor de g pode ser encontrado na Tabela 4.

Tabela 4 – Fator de Demanda para Potência de Alimentação de Residências Individuais (Casas e Apartamentos)

Potência de Iluminação e

Tomadas de Uso Geral P1 (kW)

Fator de Demanda (g)

Com isso podemos verificar na Tabela 3 que temos uma entrada trifásica com quatro fios (3 fases mais um neutro) e um disjuntor de proteção geral de 50A.

2.2.5 Distribuição dos Circuitos e Fases

A distribuição dos circuitos foi feita com base na NBR5410/04, seguindo os seguintes critérios: 1) Deve ser previsto um circuito exclusivo para todo ponto de utilização com um equipamento que possua corrente nominal maior ou igual a 10A. 2) T.U.G.’s da cozinha e da área de serviço devem ter um circuito exclusivo.

Tabela 5 – Distribuição dos Circuitos

NºCircuito Tensão

Potência

(VA) Ib (A) Descrição Fase

1 220 720 3,3 Iluminação: Cozinha, Área de Serviço, Lavabo,

Quarto de Serviço, Banheiro de Serviço e Corredor Menor

2 220 440 2 Iluminação: Sala, Churrasqueira T

3 220 1000 4,5 Iluminação: Dormitórios 1 e 2, Suíte, Banheiro

Suíte, Banheiro Social, Closet, Corredor Maior S

4 220 1.700 7,7 Condicionador de Ar - Sala T 5 220 1.400 6,4 Condicionador de Ar – Dormitório 1 S 6 220 1.400 6,4 Condicionador de Ar – Dormitório 2 T 7 220 1.400 6,4 Condicionador de Ar – Suíte R 8 220 7.500 34,1 Chuveiro – Banheiro Social R 9 220 7.500 34,1 Chuveiro – Banheiro Suíte S 10 220 4.0 18,2 T.U.E.: Torneira Elétrica (To.e) R 1 220 3.800 17,3 T.U.G.’s: Cozinha, Área de Serviço T

12 220 1.500 6,8 T.U.G.’s: Banheiro de Serviço, Quarto de Serviço,

Lavabo e Corredor Menor T

13 220 1.450 6,6 T.U.E.: Fogão, Exaustor e Máquina de Lavar T 14 220 2.300 10,4 T.U.G.’s: Sala, Churrasqueira S

15 220 2.500 1,4 T.U.G.’s: Dormitório 1, Dormitório 2, Banheiro

Social, Suíte, Closet, Banheiro Suíte e Corredor Maior

Ao somar as potências das cargas e dividindo-as por fase, com intuito de deixá-las o mais próximo possível de um balanceamento, tem-se a Tabela 6. Tabela 6 – Divisão de Potências por Fase

2.3 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E DISJUNTORES

A norma NBR5410/04 determina que a secção dos condutores deve atender no mínimo os seguintes critérios:

1) Capacidade de Condução de Corrente. 2) Limite de Queda de Tensão. 3) Bitola Mínima. 4) Proteção contra Sobrecarga. 5) Proteção contra Curto-Circuito e Solicitações Térmicas. 6) Proteção por Seccionamento Automático da Alimentação.

2.3.1 Critério da Capacidade de Condução de Corrente

Para o critério da capacidade de condução de corrente, segundo a NBR5410/04, devemos levar em consideração:

1) O número de circuitos agrupados (n).

2) A corrente de projeto (Ib), previamente calculada na Tabela 5. 3) O fator de correção de agrupamento (FCA), que pode ser encontrado na

Tabela 7. 4) O fator de correção de temperatura (FCT), que pode ser encontrado na Tabela 9.

5) A capacidade de corrente (Iz), calculada da seguinte forma:

Assim, ao considerarmos condutores isolados ou cabos unipolares em um eletroduto de seção circular embutido em alvenaria (tipo B1), e cabo PVC, obtivemos os valores da Tabela 10. Com o valor de Iz e com a Tabela 8 podemos definir a seção mínima do condutor.

Tabela 7 – Fatores de Correção de Agrupamento Tabela 8 – Capacidade de Condução de Corrente para Cada Seção Nominal

Tabela 9 – Fatores de Correção de Temperatura

Tabela 10 – Cálculo do para o Critério da Capacidade de Condução de Correntes

Circuito Nº Circuitos

Seção do condutor

2.3.2 Critério do Limite de Queda de Tensão

A seção será calculada segundo o critério Watt x Metro. Esse método nos permite simplificar a queda de tensão em circuitos com pequenas cargas distribuídas, como é o caso desse projeto. A queda de tensão percentual pode ser expressa por:

Para circuitos a dois condutores temos:

𝜎𝑆

Juntando ambas as formulas temos então:

𝜎𝑆
𝜎𝑆 .𝑉2

Logo:

𝜎𝑆 .𝑉2 .∆𝑉%

Para facilitar as contas, podemos utilizar a Tabela 1, que nos diz o resultado máximo da soma para cada condutor, considerando diferente porcentagens.

Visando atender as recomendações da norma, utilizaremos 2% de queda entre o quadro de distribuição e a carga.

Para uma melhor visualização os resultados para cada circuito foram dispostos na Tabela 12.

Tabela 1 – Soma das Potências em Watts x Distância em metros (v=220V) Condutor

(mm²) Queda de Tensão (∆V%)

Tabela 12 – Critério da Queda de Tensão

Circuito ( . ) (W.m) Seção Mínima do

Condutor (mm²)

2.3.3 Critério da Bitola Mínima

A NBR5410 estabelece seções mínimas de condutores de acordo com o tipo de circuito, as deste projeto estão apresentadas na Tabela 13.

Tabela 13 – Critério da Bitola Mínima para Condutores

Circuito Tipo Seção Mínima do

Condutor (mm²)

2.3.4 Dimensionamento dos Disjuntores

Para fazer as proteções de sobrecarga, curto-circuito e térmica de cada circuito devemos considerar as seguintes configurações, segundo a NBR5410/04:

b) é a corrente nominal do dispositivo de proteção.

c) é a corrente nominal do condutor, pode ser encontrada na Tabela 8.

a) 2 é a corrente que assegura efetivamente a atuação do disjuntor, para os disjuntores fabricados segundo a NBR

Também devemos considerar o tipo de circuito para definir a curva de atuação de disjuntor, conforme a Figura 2.

1) Curva B: Para proteção de circuitos que alimentam cargas com características predominantemente resistivas, como lâmpadas incandescentes, chuveiros, torneiras e aquecedores elétricos. 2) Curva C: Para proteção de circuitos residenciais e comerciais que apresentam cargas mistas ou genéricas. 3) Curva D: Para proteção de circuitos com cargas altamente indutivas, tal como motores, e que apresentam altas correntes de partida.

Figura 2 – Curvas de Atuação do Disjuntor

Tabela 14 – Escolha do Disjuntor

Circuito Tipo do

Disjuntor Ib(A) Iz(A)

(A) I2 (A) Disjuntor

2.3.5 Condutor Fase e Retorno

Através dos três métodos, calculados nos itens 2.3.1, 2.3.2 e 2.3.3 verificamos o maior valor encontrado para cada circuito e definimos esse como a seção do condutor fase. Todos os resultados estão dispostos na Tabela 15.

Como o projeto está dentro do limite inferior de 3% de taxa de distribuição harmônica nenhum cálculo é mencionado.

Como todos as seções do condutor fase são menores do que 25mm2, temos que o neutro terá essa mesma seção, segundo a NBR5410/04, e a sua proteção pode ser feita pelos esquemas T e TN.

2.3.7 Condutor de Proteção (PE)

Os condutores de proteção ligam as massas elétricas aos terminais de aterramento do quadro de distribuição, que são interligadas por todo o circuito, ou seja, toda a extensão deve ter esta proteção de circuito.

Como todas as seções do condutor fase são menores do que 16mm2 temos que o terra terá essa mesma seção, segundo a NBR5410/04.

Tabela 15 – Definição da Seção de Cada Circuito.

Circuito

Critérios Seção utilizada

Capacidade de corrente (mm²)

Queda de tensão (mm²)

Bitola mínima (mm²)

Condutores fase, retorno neutro e PE (mm²)

2.4 DIMENSIONAMENTO DOS ELETRODUTOS

Segundo a NBR5410/04, para dimensionarmos os eletrodutos devemos nos basear no cálculo da taxa de ocupação do eletroduto, como segue:

Onde:

Ainda segundo a norma, a taxa de ocupação do eletroduto deve obedecer os seguintes critérios:

A área útil dos eletrodutos utilizados já foram calculadas na Tabela 17 para facilitar o dimensionamento, o cabo Superastic da Prysmian foi utilizado como exemplo, mas pode ser substituído por outros cabos semelhantes.

Tabela 16 – Dados Construtivos do Cabo Prysmian Superastic BWF 750V

Tabela 17 – Área Externa de Cada Seção Nominal Seção Nominal (mm2) Área externa (mm2)

Para facilitar o cálculo vamos recorrer a Tabela 18, que mostra o dimensional de um eletroduto de PVC, incluindo a área útil de cada um. O cálculo de cada diâmetro nominal pode ser encontrado na Tabela 19.

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