PCC2466-Elétrica II 2006, Notas de estudo de Engenharia Elétrica
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PCC-2466 SISTEMAS PREDIAIS II

Distribuição de Energia Elétrica II: Dimensionamento e Projeto do Sistema

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 2

FONTE Sistema de Fornecimento de Energia (Geração e Transporte)

Sistema de Suprimento de Energia (Transformação, Medição e Distribuição)

Estrutura Genérica do Sistema

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

Entrada Circuitos de Distribuição

Circuitos Terminais

Medidores Proteção do CTProteção do CD

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Dimensionamento da Entrada

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

Define-se como ENTRADA a parte da instalação compreendida entre o ponto de entrega e o equipamento de medição, incluindo as chaves gerais de proteção. Referência: Livro de Instruções Gerais – LIG/2000

Entrada Subterrânea Fonte: LIG/2000

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Dimensionamento da Entrada

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

Entrada Aérea Fonte: LIG/2000

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Caixas de Entrada (medidores)

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

À depender da aplicação e do dimensionamento das cargas, são utilizados diferentes padrões para caixas de entrada (tipo H, I, J etc.), devendo-se consultar a concessionária local previamente.

Tipicamente, os padrões se dividem em 3 classes:

• Prédios com apenas 1 consumidor;

• Prédios com mais de 1 consumidor, com: - Medidas agrupadas em um centro de medição. - Medidas em vários centros de medição.

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Montagem de Caixa de Medição (Exemplo)

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

Caixa Externa tipo L

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Dimensionamento do Sistema

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

• Definição das Necessidades/Usos;

Tipo de Utilização (residencial, comercial, industrial) Locação dos pontos de projeto: (TUG, TUE, motores, equipamentos especiais, iluminação)

• Cálculo das Cargas (NBR 5410-2004); Levantamento da carga instalada (prevista) de acordo com as potências dos equipamentos, com os valores mínimos discriminados pela NBR5410/2004 , ou pela Concessionária Local - LIG/2000.

• Fator de Demanda; Nas cargas de projeto, são aplicados fatores de demanda de acordo com a natureza dos equipamentos, com os valores mínimos discriminados pela NBR5410/2004, ou pela Concessionária Local - LIG/2000.

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 8

Dimensionamento do Sistema

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

O dimensionamento dos circuitos se faz segundo cinco critérios:

• Em função da corrente de projeto;

• Em função da queda de tensão;

• Em função do aquecimento dos condutores;

• Em função das sobrecargas;

• Em função da corrente de curto circuito.

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Corrente de Projeto

DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA

A corrente de projeto é aquela que circula no circuito

durante o seu funcionamento normal. Pode ser

determinada pela seguinte expressão:

Ib =Pn x a x b x c x d x e

Onde:

Ib é a corrente de projeto (A);

Pn é a potência nominal (kW), soma das potências dos equipamentos;

a, b, c, d , e, são fatores definidos mais adiante.

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Pn - Cargas de Projeto – Residência Unifamiliar

CORRENTE DE PROJETO

Pedido de ligação para uma residência com 115 m² de área construída, com 1 sala de 2 ambientes, copa, cozinha, 3 quartos, 1 banheiro social, 1 banheiro privativo e garagem.

500 W1 geladeira

26.600 WTOTAL

3.000 W1 torneira elétrica

2.500 W1 máquina de secar roupa

10.800 W2 chuveiros elétricos

1.000 W1 máquina de lavar roupas

600 W6 lâmpadas incandescentes 100W

1.500 W1 forno microondas

200 W8 lâmpadas fluorescentes 25W

6.500 W

Potência

23 TUG (100W) + 7 TUG (600W)

Relação das Cargas de Projeto

OBSERVAÇÃO: Carga de Projeto Mínima para iluminação e Tomadas de Uso Geral, de unidade de consumo em edificações de uso Residencial, ou Flat, de acordo com o LIG/2000: 5W por metro quadrado de área construída da edificação.

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 11

Fator a: incorpora o rendimento e o fator de potência

A seguinte equação relaciona os valores de η, cosφ e a:

(Tabela completa fornecida pelo professor)

φη cos

1

× =a

CORRENTE DE PROJETO

Tipo de Carga cosφ η a Iluminação

Incandescente - - 1,0

Mista - - 1,4

Vapor de sódio à baixa pressão 18 à 180 W 0,85 0,70 a 0,80 1,6

Iodeto Metálico

220V – 230W a 1.000W 0,6 0,90 a 0,95 3,5 380V – 2.000W 0,6 0,90 3,5

Fluorescente

Com starter 18W a 65W 0,5 0,60 a 0,83 3,2 a 2,4

Partida rápida 20W a 110W 0,5 0,54 a 0,80 3,7 a 2,5

Partida instantânea 20W a 40W 0,5 0,65 a 0,75 3,1 a 2,7

Vapor de Mercúrio

220V – 50W a 1000W 0,5 0,87 a 0,95 4,0

Vapor de Sódio a alta pressão

c

o

s

φ

φ φ

φ

n

ã

o

c

o

m

p

e

n

s

a

d

o

70W a 1000W 0,4 0,9 4,2

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 12

Fator b: fator de demanda

24Acima de 10

27Acima de 9 a 10

31Acima de 8 a 9

52Acima de 4 a 5

45Acima de 5 a 6

59Acima de 3 a 4

40Acima de 6 a 7

66Acima de 2 a 3

35Acima de 7 a 8

75Acima de 1 a 2

86

Fator de Demanda

(%)

0 a 1

Potência Instalada de Iluminação e Tomadas de

Uso Geral (kW)

Fator de demanda para iluminação e Tomadas de Uso Geral, de unidade de consumo em edificações de uso Residencial, ou Flat, de acordo com a NBR 5410/2004:

Considera o fato dos equipamentos não operarem todos ao mesmo tempo, bem como o fato de não operarem sempre à potência nominal. Este fator só é aplicável aos circuitos de distribuição, nunca aos circuitos terminais.

A NBR 5410/2004 apresenta as tabelas de Potências e Fatores de Demanda para chuveiros, torneiras, aquecedores, ferros elétricos, aparelhos de ar- condicionado, máquinas de lavar, e todos os demais equipamentos.

CORRENTE DE PROJETO

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 13

Deve ser estimado em função das previsões de

crescimento de carga. Na falta de outros dados, adotar-

se-á de 1,2 ~ 1,3.

Fator c: fator de expansão futura

• Para circuitos terminais com 1 motor, adota-se 1,25;

• Para circuitos terminais e de distribuição com mais de 1 motor, aplicar o fator 1,25 apenas no maior motor.

Fator d: fator de partida dos motores

CORRENTE DE PROJETO

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 14

Partindo das equações fundamentais (P em kW):

, para circuitos monofásicos,

, para circuitos trifásicos.

Se define o fator e, como:

, para circuitos monofásicos,

, para circuitos trifásicos.

Fator e: fator de conversão de potência em corrente

IVP ×=

V e

000.1 =

CORRENTE DE PROJETO

IVP ..3=

V e

.3

000.1 =

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É a diferença entre as tensões medidas na origem, lado da fonte, e no fim, lado da carga, do circuito. Deve ser limitada à certos valores, dados normalmente em percentual da tensão nominal da instalação, a fim de não prejudicar o funcionamento dos equipamentos alimentados.

DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA

Queda de Tensão

Onde: S= seção do condutor em mm2;

ρ = resistividade do cobre = e% = queda de tensão percentual P = potência consumida em Watts L = comprimento em metros V = 110 ou 220 V

m

mmohms 2

58

1 ⋅

...)..( (%)

++⋅= 2211 1

2 2

LPLP Ve

S ρ

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DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA

Queda de Tensão

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 17

QUEDA DE TENSÃO

Limite de queda de tensão, de acordo com a tabela 46 da NBR 5410/2004

7%

7%

4%

Iluminação

7%Instalações que possuam fonte própria.

7%Instalações alimentadas diretamente por subestação de transformação ou transformador, a partir de uma instalação da alta tensão.

4%Instalações alimentadas diretamente por um ramal de baixa tensão, a partir de uma rede de distribuição pública de baixa tensão.

Outros UsosInstalações

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SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA Seções Nominais (mm²)

Em função da tensão do circuito e da queda de tensão determina- se a seção nominal dos circuitos. Os valores são fornecidos pelos fabricantes de fios e cabos, mas existem valores mínimos definidos pela NBR 5410/2004.

Seções mínimas dos condutores fase de uma instalação

2,5Circuitos de força

Condutores nus

Cabos isolados

0,75Circuitos à extra-baixa tensão para aplicações especiais

0,75Outras aplicações

Norma do aparelhoAparelhos específicos

Ligações flexíveis com cabos isolados

4,0Circuitos de sinalização e controle

Circuitos de força

Circuitos de sinalização e controle

Circuitos de iluminação

Utilização do circuito

10,0

0,5

1,5 Instalações fixas

em geral

Seção mínima do condutor (mm²)

Tipo de Instalação

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Queda de tensão em V/A. km Fio PIRASTIC, cabo PIRASTIC e cabo PIRASTIC FLEX (Pirelli)

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 20

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA Condutor Neutro e de proteção

Numa instalação predial, os circuitos possuem condutores denominados:

Fase: quando apresentam um potencial elevado em relação à terra;

Neutro: condutor ligado ao neutro do transformador da distribuição pública (concessionária);

Proteção: interliga as partes metálicas do sistema, e as coloca ao mesmo potencial que o usuário, a fim de protegê-lo contra choques elétricos.

O código internacional prescreve as cores azul-claro para o neutro; e verde, ou verde-amarelo, para o de proteção.

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SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA Condutor Neutro e de proteção

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SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

Dispositivos de Proteção Empregam-se, nos circuitos elétricos, dispositivos cuja função precípua é proteger os condutores elétricos contra algum acidente elétrico do tipo: curto-circuito, sobre-corrente etc. Servem também para proteção dos equipamentos elétricos contra as sobre-tensões. Constituem-se, basicamente, por fusíveis e disjuntores.

Fusíveis DiazedFusíveis NHDisjuntoresDispositivos DR

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SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

Disjuntores termomagnéticos

São dispositivos que: • oferecem proteção aos fios do circuito –

desligando automaticamente quando da ocorrência de uma sobrecorrente provocada por um curto circuito ou sobrecarga

• permitem manobra manual – operando-o como um interruptor, secciona somente o circuito necessário numa manutenção.

Os disjuntores termomagnéticos têm a mesma função que as chaves fusíveis, porém: • o fusível se queima necessitando ser trocado; • o disjuntor desliga-se necessitando religá-lo.

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 24

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

Disjuntor Diferencial Residual

É um dispositivo constituído de um disjuntor termomagnético acoplado a um outro dispositivo: o diferencial residual. Sendo assim, ele conjuga as duas funções:

• a do disjuntor termomagnético, que protege os fios do circuito contra sobrecarga e curto-circuito e

• a do dispositivo diferencial residual, que protege os usuários contra choques elétricos provocados por contatos diretos e indiretos (desliga correntes de pequena intensidade).

Assim, um disjuntor diferencial residual é um dispositivo que protege: • os fios do circuito contra sobrecarga e curto-circuito e; • os usuários contra choques elétricos.

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 25

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

Interruptor Diferencial Residual

É um dispositivo composto de um disjuntor acoplado a um outro dispositivo: o diferencial residual. Sendo assim, ele conjuga as duas funções:

• a do interruptor, que liga e desliga manualmente o circuito e

Assim, um interruptor diferencial residual é um dispositivo que: • liga e desliga, manualmente, o circuito e; • protege os usuários contra choques elétricos.

• a do dispositivo diferencial residual (interno), que protege os usuários contra choques elétricos provocados por contatos diretos e indiretos.

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 26

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

Recomendação NBR 5410/2004

Quando um disjuntor atua desligando um circuito ou a instalação inteira, a causa pode ser uma sobrecarga ou um curto circuito. Desligamentos freqüentes são sinais de sobrecarga. Por isso, nunca troque seus disjuntores ou fusíveis por outros de maior corrente simplesmente. Como regra, a troca de um disjuntor ou fusível por outro de maior corrente requer, antes, a troca dos fios e cabos elétricos por outros de maior seção.

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 27

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA Quadro de Distribuição – Equilíbrio de fases

62500230Torneira

4

3

1

Circuito

2500

1200

1100

Carga W

230

115

115

Tensão V

Chuveiro

-

-

Obs.

-230-Res.

Chuveiro

-

-

Obs.

230

115

115

Tensão V

2500

-

400

Carga W

5

Res.

2

Circuito

TERRA

NEUTRO

FASE A FASE B

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 28

PROJETO DO SISTEMA

1. Determinar o número de circuitos elétricos e o tipo de proteção (DTM ou IDR)

A NBR 5410 exige a utilização de proteção diferencial residual (disjuntor ou interruptor) de alta sensibilidade em circuitos terminais que sirvam a:

• tomadas de corrente em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e, no geral, a todo local interno molhado em uso normal ou sujeito a lavagens;

• tomadas de corrente em áreas externas;

• tomadas de corrente que, embora instaladas em áreas internas possam alimentar equipamentos de uso em áreas externas;

• pontos situados em locais contendo banheira ou chuveiro.

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 29

PROJETO DO SISTEMA

2. Fazer o traçado geométrico da tubulação.

• Locar o quadro de distribuição (local de fácil acesso e o mais próximo do medidor);

• Ligar os interruptores e tomadas ao ponto de luz de cada ambiente.

3. Representar os fios que passam dentro de cada eletroduto, através de simbologia própria.

4. Identificar a que circuitos pertencem.

• Recomenda-se instalar 6 ou 7 condutores por eletroduto, para facilitar a enfiação e a retirada deles.

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 30

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

5. Dimensionamento de Eletrodutos

Os eletrodutos são dimensionados em função da

soma das áreas totais dos condutores que

passam nele. Esta somatória deve ser menor ou

igual à 40% da área do eletroduto.

As áreas dos condutores são obtidas através dos

catálogos dos fabricantes. (Por exemplo Pirelli)

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 31

SISTEMA PREDIAL DE ENERGIA ELÉTRICA

Dimensionamento de Eletrodutos

Área Externa (mm²) dos fios e cabos PIRASTIC ANTIFLAM e dos cabos PIRASTIC FLEX

-177-95

-133-70

-104-50

-70,9-35

-56,7-25

47,827,433,216

34,227,324,610

20,416,615,26

13,9

10,8

7,5

Cabo Pirastic Flex

13,9

10,8

7,1

Cabo Pirastic

11,9

9,1

6,2

Fio Pirastic

4

2,5

1,5

Seção Nominal (mm²)

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 32

Tabelas Pirelli de dimensionamento de fios e cabos. www.pirelli.com.br

Documentação de Referência

Livro de Instruções Gerais – LIG/2000: Estabelece as condições mínimas exigidas para o fornecimento

de energia elétrica em baixa tensão.

www.eletropaulo.com.br

NBR 5410/2004: Instalações Elétricas de Baixa Tensão

Instalações Elétricas: 4ª edição Ademaro A. M. B. Cotrim, São Paulo, Prentice Hall, 2003.

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