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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE
ESCOLA DE ENGENHARIA
ELETRICIDADE
Memorial de Cálculo: Projeto Elétrico
André Luis Cardoso – 66990
Camilo José Esposito - 66997
Felipe Rafalski - 71714
Josué Barros – 71314
Lázaro Henrique - 87001
Marco Henrique Ritt – 70434
Rio Grande, novembro de 2019
1. Introdução
Neste memorial de cálculo foram dimensionados, para a planta fornecida
no Anexo I, os Sistemas Elétricos de Iluminação e Tomadas até o Quadro de
Distribuição (QDIT), os Sistemas Elétricos dos Motores da área Industrial até o
Centro de Controle de Motores (CCM), as proteções e condutores para estes
sistemas elétricos e as proteções para o QDIT e o CCM. Como também foram
dimensionados os condutores que ligam o QDIT e o CCM ao Quadro de
Distribuição Principal (QDP), a proteção do QDP e o barramento que ligará ele
ao Transformador (TRAFO).
2. Cálculos
O diagrama do QDIT, CCM, QDP e TRAFO está representado na Figura
Figura 1. Diagrama do Projeto.
2.1. Dimensionamento dos Sistemas Elétricos de Iluminação e
Tomadas
Os cálculos para o dimensionamento destes Sistemas Elétricos são
baseados na norma NBR5410/2004. E os cálculos para o Projeto Luminotécnico
foram baseados pela norma NBR ISO/CIE 8995-1.
O projeto dos Sistemas Elétricos de Iluminação e Tomadas deve
considerar:
- Luminária Phillips TCK47 com 4 lâmpadas fluorescentes de 40 W;
- Pé direito de 4 m. Cores da parede e do teto claros, e a cor do piso
escura;
Entretanto, o projeto luminoso tem que considerar o Projeto
Luminotécnico que é baseado pela NBR ISSO/CIE 8995-1. Para o projeto
luminotécnico foi utilizado o Método dos Lúmens.
O Método dos Lúmens é o método mais utilizado para determinação do
fluxo luminoso em um ambiente, considerando as variáveis do ambiente e da
lâmpada. A equação do método é:
Onde:
𝛷: fluxo luminoso em lumens;
𝐸: iluminância ou nível de iluminação em lux;
𝑆: área do recinto em m²;
𝜇: coeficiente de utilização;
𝑑: fator ou coeficiente de depreciação.
A partir do fluxo luminoso total define-se o número de pontos baseado no
fluxo individual de cada lâmpada.
𝑛: número de lâmpadas;
𝛷: fluxo luminoso em lumens;
𝜙: fluxo luminoso de cada lâmpada.
A iluminância (E) é obtida através da NBR ISO/CIE 8995-1, considerando
a tarefa que será desenvolvida, a idade da pessoa que utilizará o ambiente, entre
outros detalhes que aparecem na norma.
O coeficiente de utilização (μ) é determinado através da distribuição e
absorção da luz pelas luminárias, do índice local (K) relativo aos dados do
ambiente e do fator de reflexão dado pelas cores de teto, paredes e piso.
O fator de depreciação (d) é fornecido pelo fabricante da luminária nos
manuais e catálogos disponíveis.
O índice local pode ser calculado por:
Onde:
K: fator ou índice do local;
C: comprimento do local em m;
L: largura do local em m;
H: altura do local em m.
Para determinar o fator de utilização, é calculado o K com os índices de
reflexão de parede, encontrando no catálogo da luminária o fator μ.
Através Figura 2 é obtido o fator de depreciação igual à d = 0,75 para
luminária comercial.
Figura 2. Fator de depreciação do serviço da luminária.
Na Tabela 3 é mostrado os resultados dos cálculos do Projeto
Luminotécnico.
2.1.2. Projeto de Tomadas
Pela NBR5410/2004 tem-se uma previsão mínima de carga para
tomadas. Para as tomadas de uso geral (TUG), a quantidade varia conforme a
área onde é instalada.
Em banheiros, subsolos, garagens, sótão, halls de escadaria, sala de
máquinas ou afins, deve-se ter pelo menos uma TUG. Em cozinhas, copas,
áreas de serviço e locais análogos deve ser previsto pelo menos uma TUG a
cada 3,5 m de perímetro ou fração. Nos demais cômodos, uma TUG para áreas
de até 6 m² e para áreas superiores uma TUG para cada 5 m de perímetro.
A potência das TUG’s deve seguir as seguintes considerações:
- Em cozinhas, copas, áreas de serviço e locais análogos, 600 VA
para os 3 primeiros pontos e 100 VA para os pontos
sobressalentes;
- Nos demais cômodos 100 VA por ponto.
As tomadas de uso específico (TUE) devem obedecer ao equipamento
que a utilizará.
A divisão das cargas de iluminação e tomadas de uso geral (TUG’s) em
circuitos geralmente consideram o fator de proximidade. Para as TUE’s, deve-se
possuir um circuito único para cada equipamento.
Sendo assim, a Carga Mínima para as Tomadas é mostrada na Tabela 5.
Tabela 5. Carga Mínima para as Tomadas.
Circuito Tipo Tensão (V) Local
Potência Corrente
Qtd Potência (VA) TOTAL (VA) (A)
4 TUG 220 Cozinha 3 600 1800 8,
5 TUG 220
Vestiário 4 100
Banheiro 3 100
6 TUG 220
Administração I 7 100
Administração II 6 100
7 TUG 220 Área Industrial 9 100 900 4,
8 TUG 220 Subestação 3 100 300 1,
9 TUE 220 Banheiro 1 7500 7500 34,
10 TUE 220 Ar Condicionado 1 1900 1900 8,
11 TUE 220 Ar Condicionado 1 1900 1900 8,
12 TUE 380 Área Industrial 1 3000 3000 7,
13 TUE 380 Área Industrial 1 3000 3000 7,
14 TUE 380 Área Industrial 1 3000 3000 7,
15 TUE 380 Área Industrial 1 3000 3000 7,
16 TUE 380 Área Industrial 1 3000 3000 7,
17 TUE 380 Área Industrial 1 3000 3000 7,
TOTAL 34300 121,
2.1.3. Dimensionamento dos Condutores
O dimensionamento dos condutores deve ser feito pelo método CCC e
pelo método da Queda de Tensão (QT). É elaborada uma tabela que identifica
os circuitos e os condutores dimensionados por cada método.
A queda de tensão admitido segundo a NBR5410/2004 é de 7% entre o
próprio transformador e o ponto de utilização. Esses 7% são divididos em: 3%
entre o transformador e o QDP, 2% entre o QDP e o QDIT, e 2% entre o QDP e
o CCM. Além de 2% entre o QDIT/CCM e os pontos de utilização.
O método QT é dada pela equação a seguir:
Onde:
∆𝑉: queda de tensão;
e: queda de tensão máxima admitida (%);
V: tensão nominal (V);
L: comprimento do circuito (km);
I: corrente corrigida se necessário (A).
Na Tabela 6 é mostrado os resultados do dimensionamento dos
condutores do Sistema Elétrico de Iluminação e Tomadas junto com o valor dos
disjuntores que protegerão cada circuito.
Figura 3. Tabela com os tamanhos dos eletrodutos.
Na Tabela 7 é mostrado os resultados dos dimensionamentos dos
eletrodutos.
Tabela 7. Dimensionamento dos Eletrodutos.
Dimensionamento dos Eletrodutos
Eletroduto Circuito
Seção Nominal
(mm²)
Número de
Condutores
Tamanho Nominal do
Eletroduto (mm)
Na Tabela 8 é mostrado os resultados da potência total e da corrente
máxima do QDIT.
Tabela 8. Potência Total e Corrente Máxima do QDIT.
Quadro de Distribuição
Potência (kVA) Corrente (A)
2.1.5. Dimensionamento da Proteção do QDIT
Para determinar o dispositivo de proteção do QDIT deve-se utilizar o
método que considera a carga total instalada (35,82 kVA) e o fator de demanda
para escritório: 1 para os primeiros 20 kVA e 0,70 para o restante. Então, a
potência demandada fica:
A corrente demandada, considerando fator de potência (FP) igual à 1, é
dada pela equação:
𝑝
Tabela 9. Quadro de Distribuição.
Quadro de Distribuição
Potência (VA) Corrente (A) Disjuntor (A)
TOTAL 31074 47,21 50
2.2. Dimensionamento dos Sistemas Elétricos do Centro de Controle
de Motores
Para o dimensionamento dos Sistemas Elétricos do Centro de
Controle de Motores, é necessário calcular as correntes dos motores
considerando suas eficiências e seus fatores de potência. A corrente dos
motores é calculada por:
M13 2000 0,82 0,75 4,
M14 2000 0,82 0,75 4,
TOTAL 96,10 kVA TOTAL 20 0,
Demanda 67,27 kVA Demanda 102,
2.2.1. Dimensionamento dos Condutores
Para o dimensionamento dos condutores, que ligará o CCM as
máquinas, será utilizado os mesmos métodos CCC e QT que foram utilizados
nas escolhas dos condutores para iluminação e tomadas.
Os dispositivos de proteção de partida dos motores serão Soft Starter
e foram selecionados através dos catálogos da WEG.
Na Tabela 11 está o resultado do dimensionamento dos condutores os
Soft Starter escolhido para cada motor.
Tabela 11. Dimensionamento dos Condutores e
Dimensionamento dos Condutores
Circuito Corrente CCC
Comprimento -
L (m)
QT
(mm²)
Escolhido Soft Starter
M1 18,48 2,5 mm² 18,5 1,39 2,5 mm² SSW-02.
M2 18,48 2,5 mm² 20,5 1,54 2,5 mm² SSW-02.
M3 18,48 2,5 mm² 22,5 1,69 2,5 mm² SSW-02.
M4 18,48 2,5 mm² 20,5 1,54 2,5 mm² SSW-02.
M5 18,48 2,5 mm² 22,5 1,69 2,5 mm² SSW-02.
M6 26,22 4 mm² 10 1,07 4 mm² SSW-02.
M7 26,22 4 mm² 10 1,07 4 mm² SSW-02.
M8 26,22 4 mm² 12 1,28 4 mm² SSW-02.
M9 4,94 2,5 mm² 8,5 0,17 2,5 mm² SSW-02.
M10 4,94 2,5 mm² 10 0,20 2,5 mm² SSW-02.
M11 4,94 2,5 mm² 12,5 0,25 2,5 mm² SSW-02.
M12 4,94 2,5 mm² 14 0,28 2,5 mm² SSW-02.
M13 4,94 2,5 mm² 14,5 0,29 2,5 mm² SSW-02.
M14 4,94 2,5 mm² 16 0,32 2,5 mm² SSW-02.
2.2.2. Dimensionamento dos Eletrodutos
O dimensionamento dos eletrodutos será feito da mesma forma que
foi feito no item 2.1.4. Sendo assim, os resultados dos eletrodutos para os
condutores que ligam o CCM às máquinas é mostrado na Tabela 12.
Tabela 12. Dimensionamento dos Eletrodutos
Dimensionamento dos Eletrodutos
Eletroduto Circuito
Seção
Nominal
(mm²)
Número de
Condutores
Tamanho Nominal
do Eletroduto (mm)
1 M1 2,5 3 16
2 M2 2,5 3 16
3 M3 2,5 3 16
4 M4 2,5 3 16
5 M5 2,5 3 16
6 M6 4 3 16
7 M7 4 3 16
8 M8 4 3 16
9 M9 2,5 3 16
10 M10 2,5 3 16
11 M11 2,5 3 16
12 M12 2,5 3 16
13 M13 2,5 3 16
14 M14 2,5 3 16
2.2.3. Dimensionamento da Proteção do CCM
O dispositivo de proteção geral do CCM precisa atender termo
(sobrecorrente) e magneticamente (curto circuito) o barramento que alimenta
todos os motores do mesmo.
O dispositivo térmico pode ser acoplado à um contator comum, já o
dispositivo magnético pode ser um fusível tipo NH ou Diazed. Neste projeto
foi selecionado um fusível do tipo NH para o dispositivo magnético.
Para o dimensionamento do fusível NH, o critério passa a contar o
tempo de partida. E para este projeto o tempo de partida foi adotado como
TP = 10 s.
Assim, utilizando a curva do fusível NH foi selecionado o fusível
adequado que é mostrado na Tabela 13, junto com o disjuntor.
Tabela 13. Proteção Geral do CCM
Proteção Geral do CCM
Corrente (A) Termo Fusível NH
102,2 120 A 35 A
2.3.3. Dimensionamento do Barramento do QDP
Para dimensionar o barramento do QDP deve-se considerar as correntes
das proteções de derivação do QDP. Somando os valores nominais dessas
correntes, é possível selecionar o barramento de acordo com a NBR5410/2004.
Sendo assim:
𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑄𝐷𝐼𝑇
𝐶𝐶𝑀
A Tabela 16 mostra o barramento selecionado, a corrente que o
barramento suporta e o dispositivo de proteção geral dimensionado.
Tabela 16. Dimensionamento do Barramento do QDP.
Barramento QDP
Dimensões
(in)
Corrente Proteção
1 x 1/8 250 A 200 A
2.4. Dimensionamento do Transformador
Para o dimensionamento do transformador foram considerados as
demandas dimensionadas ao longo do projeto com um fator de folga em torno
de 20%.
𝑚á𝑥
𝑄𝐷𝐼𝑇
𝐶𝐶𝑀
Na Tabela 17 é mostrado a potência do transformador selecionado.
Tabela 17. Dimensionamento do Transformador.
Dimensionamento do Transformador
Demanda
Total (kVA)
Demanda
Máxima (kVA)
Potência Transformador
(kVA)
E o dimensionamento do condutor do transformador para o QDP é usando
o método CCC. A corrente máxima do transformador é obtida considerando a
eficiência e o fator de potência dele.
A equação para determinar a corrente máxima é:
O condutor selecionado é mostrado na Tabela 18.
Tabela 18. Dimensionamento do Condutor TRAFO – QDP.
Dimensionamento Condutor Transformador - QDP
Corrente (A) CCC
261,1 120 mm²
3. Diagrama Final do Projeto
O diagrama final do projeto com as proteções e os condutores do
transformador até chegar no QDIT e no CCM é mostrada na Figura 6.
Figura 6. Diagrama Final do Projeto
Em anexo segue a planta da distribuição da Iluminação e Tomadas com
o QDIT e a planta das máquinas com o CCM.
