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
| ||||
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)
- Cozinha, copa, copa cozinha, área de serviço e lavanderia: para qualquer área, 1 tomada para cada
- Banheiro: para qualquer área, 1 tomada junto a pia de 600 VA;
- Subsolo, sótão, garagem, varanda e hall: para qualquer área, 1 tomada de 100 VA;
- Salas, quartos e demais dependências: £
| ||||
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).
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
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Categoria de atendimento
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D2
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Proteção da entrada principal
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Disjuntor bipolar
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Tipo de fornecimento
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2 fases + neutro
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Medição
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Direta
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Condutores de entrada
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Fase e neutro 16 mm2 (PVC 70oC ou Flex)
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Tipo de caixa
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II, III ou E (PVC 70oC); IV, V ou E (Flex)
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Eletrodutos de entrada
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PVC (
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Aterramento/Condutor
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16 mm2
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Aterramento/Eletroduto
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PVC (
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Poste
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Concreto 90 daN ou aço galvanizado
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Poste com medição incorporada
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PCI-1, PCI-3, PCA-II, PCA IV ou PCA externo
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Maior motor
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3 cv
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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.
