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Roteiro para Projeto de Instalações Elétricas

Roteiro para o Projeto de Instalações Elétricas Residenciais – NBR 5410



 Introdução
           
            O roteiro proposto visa sistematizar as etapas que compõem o projeto de uma instalação elétrica residencial, conforme a NBR 5410 (ABNT, 2004). Para tanto, será tomada, como exemplo, uma casa térrea, com uma área construída igual a 80 m2, conforme ilustrado na Fig.1.





Figura 1 – Planta baixa de uma residência térrea de 80m2.

            No desenvolvimento do roteiro serão contempladas as seguintes etapas:

- Determinação da carga instalada na iluminação e tomadas (de uso geral e específica);
- Divisão dos circuitos e escolha da seção dos condutores (corrente e queda de tensão);
- Distribuição das cargas entre as fases;
- Escolha dos dispositivos de proteção, levando-se em conta a coordenação e a seletividade;
- Determinação do quadro de distribuição, com respectiva proteção de entrada;
- Escolha dos eletrodutos;
- Definição do padrão de entrada;
- Diagrama unifilar;
- Desenho com a respectiva simbologia;
- Lista de materiais.

            A apresentação final deve ser um memorial descritivo, no qual devem estar contidas as informações da residência (localização, planta baixa, situação e entre outras), os conceitos aplicados e as especificações e valores obtidos no desenvolvimento do projeto.

 Desenvolvimento do projeto elétrico


 Carga instalada na iluminação e tomadas

            A Tabela 1 discrimina as dependências da residência e os critérios de determinação das cargas de iluminação e das tomadas de uso geral (carga mínima), conforme a NBR 5410.

Tabela 1 – Determinação das cargas de iluminação e das tomadas de uso geral.

 

Iluminação (carga mínima)

100 VA para os primeiros 6 m2 e 60 VA para cada acréscimo de 4 m2.

Local
Área (m2)
Perímetro (m)
Potência (VA)
No. de pontos
Dormitório 1
10,05
12,70
160
1
Banheiro 1
2,76
7,00
100
1
Dormitório 2
11,20
13,70
160
1
Banheiro 2
2,76
7,00
100
1
Escritório
7,69
11,10
100
1
Corredor
3,63
10,19
100
1
Sala de jantar
9,94
12,72
100
1
Sala de estar
8,72
12,73
100
1
Entrada
< 6,00
------
100
1
Cozinha
7,59
11,20
100
1
Área de serviço
< 6,00
------
100
1
Garagem
14,92
16,80
220
2

 

Tomadas de uso geral (carga mínima)

Cozinhacopacopa cozinhaárea de serviço e lavanderia: para qualquer área, 1 tomada para cada 3,5 m; 600 VA para até 3 tomadas e 100 VA para as demais;
Banheiro: para qualquer área, 1 tomada junto a pia de 600 VA;
Subsolosótãogaragemvaranda e hall: para qualquer área, 1 tomada de 100 VA;
Salasquartos e demais dependências£ 6 m2, 1 tomada de 100 VA; > 6 m2, 1 tomada para cada 5 m, 100 VA por tomada.

Local
Área (m2)
Perímetro (m)
Potência (VA)
No. de pontos
Dormitório 1
10,05
12,70
300
3
Banheiro 1
2,76
7,00
600
1
Dormitório 2
11,20
13,70
300
3
Banheiro 2
2,76
7,00
600
1
Escritório
7,69
11,10
300
3
Corredor
3,63
10,19
100
1
Sala de jantar
9,94
12,72
300
3
Sala de estar
8,72
12,73
300
3
Entrada
< 6,00
------
100
1
Cozinha
7,59
11,20
1800
100
3
1
Área de serviço
< 6,00
------
600
1
Garagem
14,92
16,80
300
3
            A Tabela 2 associa os valores obtidos para as cargas mínimas de iluminação e tomadas de uso geral às cargas específicas (por exemplo, chuveiro e máquina de lavar roupas), a fim de proceder à determinação da demanda elétrica numa etapa posterior.

Tabela 2 – Consolidação da potência total estimada.

Local
Área
(m2)
Perímetro
(m)
Iluminação
TUG (a)
TUE (b)
S (VA)
Qdd
S (VA)
Qdd
S (VA)
Qdd
Dormitório 1
10,05
12,70
160
1
300
3


Banheiro 1
2,76
7,00
100
1
600
1
 4400
1(c)
Dormitório 2
11,20
13,70
160
1
300
3


Banheiro 2
2,76
7,00
100
1
600
1
4400
1(c)
Escritório
7,69
11,10
100
1
300
3


Corredor
3,63
10,19
100
1
100
1


Sala de jantar
9,94
12,72
100
1
300
3


Sala de estar
8,72
12,73
100
1
300
3


Entrada
< 6,00
------
100
1
100
1


Cozinha
7,59
11,20
100
1
1900
4


Área de serviço
< 6,00
------
100
1
600
1
770
1(d)
Garagem
14,92
16,80
220
2
300
3


Potência Total (VA)
1440
5700
9570
(a) TUG: tomada de uso geral;
(b) TUE: tomada de uso específico;
(c) Chuveiro elétrico: 4400W (FP = 1);
(d) Máquina de lavar roupas: 770 VA (FP = 0,8).

            O cálculo da demanda da instalação elétrica depende do fator de demanda[1] e do fator de potência, assumindo-se, o último, como 1 para o sistema de iluminação e 0,8 para as TUG’s. A Equação 1 permite o cálculo da demanda da instalação elétrica do projeto em desenvolvimento.

                       (1)

Atribuindo-se os valores, tem-se:




 Divisão dos circuitos

            De acordo com a NBR 5410, devem ser previstos circuitos terminais distintos para iluminação e tomadas de corrente[2], além prever circuitos independentes para cada equipamento com corrente superior a 10 A. Em um circuito destinado a TUG, atentar que a corrente do mesmo deve ser compatível com condutores de 2,5 mm2 (de acordo com as “boas práticas de projeto”, deve-se evitar secções superiores a 2,5 mm2 para TUG’s) que, conforme a maneira de instalar, pode variar de 18 A até 29 A.
            Uma vez divididos os circuitos, a determinação da secção do condutor deve ser avaliada pelo critério da capacidade de corrente (ampacidade) e pelo critério da queda de tensão, prevalecendo o maior valor dentre os dois critérios[3]. A Tabela 3 relaciona os circuitos e os respectivos condutores indicados, conforme o tipo de carga, mediante os dois critérios de avaliação

Tabela 3 – Divisão dos circuitos e escolha dos condutores.

circuito
Descrição
Tensão
(V)
Potência
(VA)
IB
(A)
fatores de correção
IB
(A)
SI(mm2)
lcircuito
(m)
SDV(mm2)
S
(mm2)
f1
f2
1

Iluminação

salas
entrada
cozinha
AS
garagem
127
720
5,7
1,0
0,7
8,1
1,5



2

Iluminação

quartos
banheiros
escritório
corredor
127
720
5,7
1,0
0,7
8,1
1,5



3

TUG

dorm. 1 e 2
WC 1 e 2
corredor
127
1900
15,0
1,0
0,7
21,4
2,5



4

TUG

escritório
s. de jantar
s. de estar
entrada
garagem
127
1300
10,2
1,0
0,7
14,6
2,5



5

TUG

cozinha
127
1900
15,0
1,0
0,7
21,4
2,5



6

TUG

AS
127
600
4,7
1,0
0,7
6,7
2,5



7
TUE
AS
127
770
6,1
1,0
0,7
8,7
2,5



8

TUE

chuveiro 1
220
4400
20,0
1,0
0,8
25,0
4,0



9
TUE
chuveiro 2
220
4400
20,0
1,0
0,8
25,0
4,0




IB: corrente de projeto;
f1: fator de correção de temperatura (adotado 30 oC);
f2: fator de correção para agrupamento para os circuitos (como regra geral, no máximo três circuitos por eletroduto; no caso dos chuveiros, seguem os dois circuitos);
IB’: corrente fictícia de projeto, sendo: IB’= IB/(f1.f2)
SI: secção definida pelo critério da corrente;
lcircuito: comprimento do circuito (o critério da queda de tensão será aplicado nos circuitos com mais de 20 m);
SDV: secção definida pelo critério da queda de tensão;

          
            Quanto às cores da isolação dos condutores fica definido:
- branco: iluminação;
- preto: TUG;
- amarelo: TUE em 127 V;
- vermelho: TUE em 220V;
- azul: neutro
- verde-amarelo: terra (proteção – PE)


Distribuição das cargas entre as fases

            A divisão de cargas entre as fases proporciona um maior equilíbrio na utilização dos condutores elétricos, evitando-se, dessa forma, a sobrecarga desnecessária e, conseqüentemente, uma resposta mais confiável do sistema de proteção. A Tabela 4 apresenta uma possível forma de distribuição das cargas para o estudo de caso em questão.

Tabela 4 – Distribuição das cargas entre as fases.

Circuito
Descrição
Potência (VA)
F1 – N
F2 – N
F1 – F2
1

Iluminação

salas
entrada
cozinha
AS
garagem
720


2

Iluminação

quartos
banheiros
escritório
corredor

720

3

TUG

dorm. 1 e 2
WC 1 e 2
corredor
1900


4

TUG

escritório
s. de jantar
s. de estar
entrada
garagem

1300

5

TUG

cozinha

1900

6

TUG

AS
600


7
TUE
AS
770


8

TUE

chuveiro 1


4400
9
TUE
chuveiro 2


4400
Total
3990
3920
8800
Nota: fornecimento em 220V bifásico; 127 – N – 127 V (F1 – N – F2)


Escolha dos dispositivos de proteção

            Os dispositivos de proteção, particularmente os disjuntores termomagnéticos, possuem a função de proteger os circuitos e não os equipamentos e eles ligados, partindo-se do princípio de que os equipamentos dispõem o seu próprio sistema de proteção. Com relação aos contatos diretos e indiretos, a proteção cabe aos dispositivos diferencial-residual (dispositivos DR).
            Um aspecto importante diz respeito à coordenação e seletividade dos dispositivos de proteção, a fim de que uma falta fique isolada do restante do circuito. Para tanto, deve-se consultar as curvas de resposta dos relés que acionam os dispositivos de proteção, escolhendo-os, ou ajustando-os, para que operem dentro de uma seqüência na ocasião de uma falta. Os dispositivos de proteção, para o projeto em desenvolvimento, encontram-se relacionados na Tabela 5.

Tabela 5 – Determinação dos dispositivos de proteção

Circuito
Descrição
S
(mm2)
Potência (VA)
IB
(A)
IZ
(A)
I2
(A)
1,45.IZ
(A)
IN
(A)
F1 – N
F2 – N
F1 – F2
1

Iluminação

salas
entrada
cozinha
AS

garagem

1,5
720


5,7
17,5
20,3
25,4
15
2

Iluminação

quartos
banheiros
escritório

corredor

1,5

720

5,7
17,5
20,3
25,4
15
3

TUG

dorm. 1 e 2
WC 1 e 2

corredor

2,5
1900


15,0
24
27,0
34,8
20
4

TUG

escritório
s. de jantar
s. de estar
entrada

garagem

2,5

1300

10,2
24
27,0
34,8
20
5

TUG

cozinha
2,5

1900

15,0
24
27,0
34,8
20
6

TUG

AS
2,5
600


4,7
24
20,3
34,8
15
7
TUE
AS
2,5
770


6,1
24
20,3
34,8
15
8

TUE

chuveiro 1
4,0


4400
20,0
32
40,5
46,4
32
9
TUE
chuveiro 2
4,0


4400
20,0
32
40,5
46,4
32

IB: corrente de projeto do circuito;
IZ: capacidade de condução de corrente dos condutores;
IN: corrente nominal do dispositivo de proteção;
I2: corrente que assegura efetivamente a atuação do dispositivo de proteção; na prática, a corrente I2 é considerada igual a: (a) corrente convencional de atuação para disjuntores; (b) corrente convencional de atuação para fusíveis[4] do tipo “g”. Seguem alguns valores para correntes convencionais de atuação para disjuntores:
I2 = 1,30.IN             (NBR IEC 60947-2);
I2 = 1,35.IN             (NBR 5361, o qual foi aplicado na presente tabela);
I2 = 1,45.IN             (NBR IEC 60898).

           
 Determinação do quadro de distribuição

            O quadro de distribuição deve ser localizado de forma a considerar a distribuição espacial das cargas (por exemplo, num plano bidimensional dado pelas coordenadas xi e yi) ponderada pelas potências das cargas (Si), conforme as Equações (2) e (3).

                                                              (2)


                                                              (3)

            No projeto em desenvolvimento (na planta baixa já foram definidas as posições dos pontos de utilização da energia elétrica), a localização inicial do quadro de distribuição foi em x = 1,88 m e y = 7,74 m, entretanto, não praticável. Dessa forma, o quadro deve ser instalado o mais próximo possível do referido ponto (Fig. 2).






 Figura 2 – Localização do quadro de distribuição

            Quanto ao aspecto físico do quadro de distribuição, o mesmo deverá ser fabricado em material compatível com o previsto em norma específica, a fim de ser instalado na parede (embutido). No interior do quadro, além de comportar os disjuntores previstos na Tabela 5, a montante dos mesmos deve ser instalado um interruptor DR (diferencial-residual) de alta sensibilidade (IDN = 30 mA) e prever a capacidade reserva do quadro (espaço) para três circuitos[5], sendo dois monofásicos e um bifásico.
            O valor da corrente nominal do interruptor DR deve atender à demanda estimada (D) no projeto de 9,9 kW (vide item 2.1), assumindo-se um FP = 0,8 e tensão nominal (UN) de 220 V. Mediante estas condições, a corrente de projeto na entrada do quadro é calculada através da Equação (4).

                                             (4)

            Sendo a corrente de projeto na entrada do quadro igual a 56,3 A, o valor escolhido para a corrente nominal do interruptor DR será 63 A com corrente diferencial-residual nominal de atuação de 30 mA. O interruptor DR[6] possui em sua retaguarda um disjuntor de termo-magnético bifásico com corrente nominal de 63 A, localizado na caixa de entrada (junto ao poste).
            A NBR 5410 menciona, mas não obriga, a utilização de proteção contra sobretensões no quadro de distribuição. Um critério a ser considerado consiste em verificar se a instalação encontra-se alimentada por uma rede em baixa tensão situada em zonas expostas às descargas atmosféricas, ou se a mesma é submetida freqüentemente às manobras elétricas. No caso do projeto proposto, não será adotada a proteção contra sobretensões.
            O quadro de distribuição deve conter em seu barramento principal (saindo do interruptor DR) uma barra de cobre eletrolítico para cada fase, com dimensões 3/8”´1/8” (9,53´3,18 mm; @30 mm2). Nas derivações que alimentam os disjuntores, que protegem os circuitos, as barras de cobre devem ser de 3/8”´1/16” (9,53´1,58 mm; @15 mm2). Na montagem do quadro de distribuição, prever o aterramento do mesmo.
            Os cabos que constituem os circuitos devem possuir suas extremidades estanhadas ou possuir terminais compatíveis com os disjuntores. Cada condutor deve receber uma anilha com o respectivo número do circuito, havendo na parte interna da porta do quadro de distribuição uma legenda para a identificação dos circuitos, com o respectivo diagrama unifilar.


Escolha dos eletrodutos

            A escolha do eletroduto[7] está relacionada com a taxa de ocupação dos condutores (área ocupada) em relação à área disponível internamente pelo conduto. O diâmetro interno (mínimo) pode ser calculado pela equação (5) em função do número de condutores (limitado em oito condutores para o projeto em desenvolvimento, adotando-se como referência o de maior área final), cujos valores correspondentes ao projeto estão na Tabela 6.

                                                              (5)


sendo:
di: diâmetro interno do eletroduto (mm);
SScondutores: somatório da seção final dos condutores (com isolação) que compõem o circuito (mm2);
k: fator de ocupação dos condutores: 0,53 para um condutor; 0,31 para dois condutores; 0,40 para três ou mais condutores.

Tabela 6 – Determinação dos eletrodutos.

Snom
(mm2)
Sfinal
(mm2)
di (mm)
Número de condutores no mesmo eletroduto
1
2
3
4
5
6
7
8
1,5
7,06
4,1
7,6
8,2
9,5
10,6
11,6
12,5
13,4
2,5
10,75
5,1
9,4
10,1
11,7
13,1
14,3
15,5
16,5
4,0
13,85
5,8
10,7
11,5
13,3
14,8
16,4
17,6
18,8
6,0
16,61
6,3
11,7
12,6
14,5
16,3
17,8
19,2
20,6
10,0
27,33
8,1
15,0
16,2
18,7
20,9
22,8
24,7
26,4
16,0
37,39
9,5
17,5
18,9
21,8
24,4
26,7
28,9
30,9
25,0
56,74
11,7
21,6
23,3
26,9
30,1
32,9
35,6
38,0
Equivalência entre tamanho nominal e diâmetro interno (PVC rígido)
Tamanho nominal (adimensional)
16
20
25
32
40
50
60
75
85
Diâmetro interno (polegadas)
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
2 1/2
3
3 1/2

Notas:
1) não são permitidos trechos contínuos com mais de 15 m;
2) nos trechos com curvas, essas devem ser limitadas em três de 90o (equivalente a 270o);
3) não são permitidas curvas com mais de 90o;
4) o comprimento máximo do eletroduto deverá ser 15 m menos 3 m para cada curva de 90o.

            No projeto em desenvolvimento, o número de condutores dentro de cada eletroduto varia de no mínimo três e no máximo sete condutores (vide desenho da instalação elétrica – item 2.9). Para os eletrodutos que servem astomadas (TUG e TUE; 2,5 mm2) e o sistema de iluminação (1,5 mm2), considerou-se que todos os condutores são de 2,5 mm2 e sendo sete o número de condutores por eletroduto; consultando-se a Tabela 6, o eletroduto escolhido foi o20 (3/4”). Para os dois circuitos dos chuveiros (cinco condutores de 4 mm2), recorrendo-se novamente a Tabela 6, o eletroduto escolhido foi o 20 (3/4”).

 Definição do padrão de entrada

            A entrada de energia elétrica encontra-se vinculada às normas da concessionária de distribuição local, como, por exemplo, o Padrão Bandeirante para Ligação de Unidade Consumidora Individual em Tensão Secundária de Distribuição[8] (PB01), o qual além de discutir os critérios adotados pela NBR 5410, dispõe de critérios que permitem a conexão à rede de distribuição secundária. Nesse contexto, a Tabela 01 do PB01 (página 53) permite a definição da categoria de atendimento em função da corrente de demanda, a qual é reproduzida para o estudo em desenvolvimento através da Tabela 7.

Tabela 7 – Características do padrão de entrada para 63 A.

Reprodução da Tabela 01 do PB01 para o disjuntor de 63 A (IB_total 56,3 A)
Categoria de atendimento
D2
Proteção da entrada principal
Disjuntor bipolar 63 A
Tipo de fornecimento
2 fases + neutro
Medição
Direta
Condutores de entrada
Fase e neutro 16 mm2 (PVC 70oC ou Flex)
Tipo de caixa
II, III ou E (PVC 70oC); IV, V ou E (Flex)
Eletrodutos de entrada
PVC (32 mm); Aço (25 mm)
Aterramento/Condutor
16 mm2
Aterramento/Eletroduto
PVC (20 mm); Aço (15 mm)
Poste
Concreto 90 daN ou aço galvanizado
Poste com medição incorporada
PCI-1, PCI-3, PCA-II, PCA IV ou PCA externo
Maior motor
3 cv

Em seguida deve-se verificar se o cabo estipulado pela concessionária atende ao critério da queda de tensão. No projeto apresentado, o comprimento do circuito desde a caixa de medição até o quadro de distribuição é de 20 m, sendo o percentual máximo da queda de tensão igual a 4% (recebe diretamente da rede pública, caso o suprimento fosse feito com transformador próprio, o valor seria 7 %). A equação (6) permite calcular a secção transversal do condutor em questão.


                                                              (6)
sendo:
S: área da seção transversal (m2) – converter o valor para mm2
r: Resistividade do material (Wm) – cobre = 1,7.10-8 Wm
e: percentual de queda de tensão (%) - aplicar na forma decimal
U: tensão na entrada (V)
P: potência da carga (W)
L: comprimento do circuito (m)



            Diante do valor calculado da secção transversal, observa-se que o padrão definido pela concessionária possui uma considerável folga com relação à queda de tensão. Quanto à capacidade de condução da corrente, um cabo de 16 mm2, para três condutores carregados em eletroduto em alvenaria, pode conduzir até 68 A, atendendo a relação IB £ IN£ IZ.



Diagrama unifilar

            A Figura 3 mostra o diagrama unifilar do projeto de instalação elétrica, no qual encontram-se as informações básicas que permitem a rápida identificação dos dispositivos de proteção e dos circuitos, bem como os seus respectivos condutores.
  



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