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.

            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.

            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.

            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

I_B: corrente de projeto do circuito;

I_Z: capacidade de condução de corrente dos condutores;

I_N: 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.I_N             (NBR IEC 60947-2);

I₂ = 1,35.I_N             (NBR 5361, o qual foi aplicado na presente tabela);

I₂ = 1,45.I_N             (NBR IEC 60898).

           

            O quadro de distribuição deve ser localizado de forma a considerar a distribuição espacial das cargas (por exemplo, num plano bidimensional dado pelas coordenadas x_i e y_i) ponderada pelas potências das cargas (S_i), 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 (I_DN = 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 (U_N) 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.

            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:

d_i: diâmetro interno do eletroduto (mm);

SS_condutores: 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.

Notas:

1) não são permitidos trechos contínuos com mais de 15 m;

2) nos trechos com curvas, essas devem ser limitadas em três de 90^o (equivalente a 270^o);

3) não são permitidas curvas com mais de 90^o;

4) o comprimento máximo do eletroduto deverá ser 15 m menos 3 m para cada curva de 90^o.

            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”).

            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.

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.

sendo: