Instala Instalações ões

“Instala Instalações Elétricas”. “NOTAS DE AULA”
Aspectos Básicos
Definições e conceitos fundamentais
Tensões
Equipamentos de utilização
Estrutura e alimentação
Prescrições fundamentais da NBR5410 – Tabelas diversas.
Influências externas
Definições e conceitos fundamentais
Componentes (de instalação)
Termo geral que se refere a um equipamento, a uma linha elétrica ou a qualquer outro elemento
necessário ao funcionamento da instalação.
Equipamento (elétrico)
Unidade funcional, completa e distinta, que exerce uma ou mais funções elétricas relacionadas
com geração, conversão, transmissão, distribuição ou utilização de energia elétrica.
Equipamento (elétrico) - termo inclui:
- Máquinas
- Transformadores
- Dispositivos
- Aparelhos de medição
- Equipamentos de utilização
Dispositivo (elétrico):
Equipamento destinado a ser ligado a um circuito elétrico, com o objetivo de desempenhar uma ou
mais das seguintes funções: proteção, comando, controle, conexão, seccionamento e manobra.
Funções
Manobra:
- Mudança na configuração elétrica de um circuito, feita manual ou automaticamente por
dispositivo adequado e destinado a essa finalidade.
Comando:
- Ação humana ou de dispositivo automático, o qual modifica o estado ou a condição de um
circuito. Na prática “comando” inclui todas as funções que permitem ao
Usuário intervir voluntariamente num circuito ou num equipamento com a finalidade de mudar a
sua configuração.
Proteção:
- Ação automática provocada por dispositivos sensíveis a determinadas condições anormais que
ocorrem num circuito, no sentido de evitar danos às pessoas e aos animais e/ou evitar danos a um
sistema ou equipamento elétrico.
Seccionar:
- Desligar completamente um dispositivo elétrico ou circuito de outros dispositivos elétricos ou
circuitos, provendo afastamentos adequados que assegurem condições de segurança
especificadas em relação a quaisquer circuitos vivos.
Controle:
- Ação intencional sobre um sistema, ou num sistema, para alcançar objetivos especificados.
Linha elétrica
Conjunto constituído por um ou mais condutores, com os elementos de sua fixação e suporte e, se for o
caso, de proteção mecânica, destinado a transportar energia elétrica ou a transmitir sinais elétricos.
Numa instalação, equipamentos destinados a:
- Alimentação: transformadores, geradores e baterias.
- Manobra, comando e proteção: dispositivos (chaves, disjuntores, dispositivos fusíveis).
- Utilização (equipamentos de utilização):
. Industriais e análogos
. Não industriais
. De iluminação Aparelhos
Equipamentos
- Fixos
- Estacionários
- Portáteis
- Manuais
Caixa de derivação
- Passagem / ligação de condutores
- Ligação de dispositivos
Tomadas de corrente
- Ligação de equipamentos de utilização por plugue
- De uso específico - TUE
- De uso geral - TUG
Equipamentos de utilização fixos
- Ligação direta pelos condutores do circuito
- Ligação a TUE
- Caixa de derivação exclusiva (considerada como TUE)
Equipamentos de utilização portáteis / manuais
Portáteis: suportados pelas mãos.
Manuais: Fácil locomoção. Batedeira elétrica, Liquidificador, etc
Quadro de distribuição- QD
Equipamento elétrico destinado a receber energia elétrica, através de uma ou mais alimentações, e a
distribuí-la a um ou mais circuitos, desempenhando as funções de proteção, seccionamento, controle e/ou
medição.
Quadro de distribuição terminal-QT
Alimenta circuitos terminais.
Em instalação de baixa tensão existem 2 tipos:
- Circuito terminal - alimenta equipamentos de utilização diretamente através de tomadas
- Circuito de distribuição - alimenta um ou mais QDs
Potências
Potência instalada (de instalação, parte, conjunto de equipamentos)
Soma das potências nominais dos equipamentos de utilização existentes e/ou previstos.
Correntes, faltas e sobrecorrentes.
Falta elétrica
Contato ou arco acidental entre partes sob potenciais diferentes ou uma da partes pode ser a
massa ou terra “falta para massa” ou “falta para terra”
- Impedância desprezível - “falta direta”
Causa de falta - “falha de isolamento”
Sobrecorrente
Corrente que excede um valor nominal (para condutores esse valor é a “capacidade de condução
de corrente”)
Nas instalações BT, sobrecorrente por:Sobrecarga ou por Falta elétrica.
- Corrente de sobrecarga (sem falta)
- Corrente de curto-circuito falta direta entre condutores vivos
- Corrente de fuga
Corrente de condução que devido à isolação imperfeita, percorre caminho diferente do
previsto.
Corrente de fuga (de instalação)
Corrente que, na ausência de falta, flui para a terra ou para elementos condutores estranhos à
instalação.
Corrente de projeto (IB) - (de circuito)
Corrente máxima prevista para ser transportada por um circuito durante seu funcionamento
normal.
Sobretensões nas instalações
De origem atmosférica - transitória, pela rede de distribuição.
De manobra - transitória, por equipamentos internos ou externos (rede).
Surto
Onda transitória de tensão, corrente ou potência caracterizada pela elevada taxa de variação e que
se propaga ao longo de um sistema elétrico.
Sobretensões, surtos e impulsos.
Sobretensão
Tensão cujo valor de crista é maior do que o valor de crista correspondente à tensão máxima de
um sistema ou equipamento
Usualmente - surto = sobretensão transitória (surto atmosférico, surto de manobra)
Impulso (de corrente / tensão)
Transitório produzido em laboratório para efeito de ensaios de componentes de uma instalação
Formas padronizadas - mais comum é o impulso triangular.
Impulso triangular
Curtos-circuitos típicos
- Correntes muito elevadas e assimétricas
- Valor eficaz da corrente não é constante
- Não se pode separar “i” de “t”; deve-se considerá-los em conjunto na integral.
Integral de Joule
I t 2 é uma ferramenta muito útil no trabalho com correntes elevadas e de curta duração.
Choque elétrico
Efeito patofisiológico produzido pela passagem de corrente (corrente de choque) pelo corpo
(homem/animal)
Eletrocussão
- Choque elétrico fatal
Estudo da proteção contra choques - 3 elementos básicos
- Parte viva
- Massa
- Elemento condutor estranho (à instalação)
Parte viva
Parte condutora destinada a ser energizadas em condição de uso normal, incluindo o condutor
neutro, mas por convenção, não incluindo o condutor “PEN”.
Massa
Parte condutora que pode ser tocada e que normalmente não é viva mas pode tornar-se viva em
condições de falta Invólucro metálico / carcaça
Elemento condutor estranho à instalação
Elemento que não faz parte da instalação elétrica, mas que pode nela introduzir um potencial,
geralmente o da terra Pisos / Paredes não isolantes, canalizações metálicas, etc...
Tipos de choques: Direto / Indireto.
Por contato direto contato com partes vivas
Por contato indireto contato com massa que ficou sob tensão.
Solos
- Materiais isolantes (silicatos, óxidos), sais minerais ionizáveis, água e carbono-Condução por
“ionização”.
Resistividade = função (composição, temperatura, umidade).
R=ρ (L / S) Ω
ρ= R (S/L) mm². Ω / m.
Rca = Rcc (1+ys+yp) m Ω/m (resistência num condutor para corrente alternada.
Solos “bons condutores”
ρ= 50 a 100 Ω.m
(cobre recozido a 20ºC - ρ= 17,24 x 10-9 Ω.m)
- Pantanosos, com resíduos vegetais, em fundos de vales, nas margens de rios
Solos “maus condutores”
Arenosos, rochosos, em locais altos sem vegetação.
Aterramento
Ligação intencional com a terra, escoar as correntes indevidas o mais rapidamente
possível para a terra.
Eletrodo de aterramento
Condutor ou conjuntos de condutores enterrados no solo e eletricamente ligados a terra,
para fazer um aterramento.
Equipamentos a motor: Características
- Corrente de partida >> corrente nominal
- Potência absorvida determinada pela potência mecânica no eixo.
Estrutura
e
Alimentação
Alimentação de uma Instalação:
Rede pública BT
Rede pública AT com trafo / subestação da concessionária
Rede pública AT com subestação do usuário
Gerador próprio, bateria.
Conexão Elétrica. Ramal de Ligação
Ramal de
ligação
Ponto de
derivação
REDE PÚBLICA AT / BT
Proteção
e
Medição
Ponto de
entrega
Ramal de
entrada
Entrada consumidora
Ponto de entrega
Ponto em que o sistema da concessionária e do consumidor está ligado
Instalação
do consumidor
Ramal de Ligação
Tensão de alimentação
- Tensão fase-fase ou fase-neutro no ponto de entrega
- Pode ser indicada por “faixa de tensão de alimentação”
Classificação IEC (Tensões de designação)
Classificação
- Média tensão não é definida pela IEC
Sistemas ca com 100 V ≤ U ≤ 1000 V
Tensões de designação U (V), Uo/U (V)
Sistemas AC com 100 V ≤ U ≤ 1000 V
Influências Externas: (ver tabelas em anexo)
Classificação / Codificação (2 letras e 1 algarismo)
- 1a Letra - Categoria geral - A, B ou C.
. A - Meio ambiente
. B - Utilização
. C - Construção das edificações
- 2a Letra - Natureza da influência - A, B, C, D , ...
- Algarismo - Classe da influência - 1, 2, 3, ...
Categoria
Meio ambiente
Utilizações
Construção das
edificações
Descrição
Temperatura ambiente
Altitude
Presença de água
Presença de corpos sólidos
Presença de substâncias corrosivas ou poluentes
Solicitações mecânicas:
- Choques mecânicos
- Vibrações
Presença de flora e mofo
Presença de fauna
Influências eletromagnéticas, eletroestáticas ou
ionizantes
Radiações solares
Raios
Competência das pessoas
Resistência elétrica do corpo humano
Contato das pessoas com o potencial local
Condições e fuga das pessoas em emergência
Natureza das matérias processadas ou armazenadas
Indicaçã
o
AA
AC
AD
AE
AF
Tabela da
NBR5410
1
2
3
4
5
AG
AH
AK
AL
AM
6 (a)
6 (b)
7
8
9
NA
AQ
BA
BB
BC
BD
BE
10
11
12
13
14
15
16
CA
CB
17
18
Materiais de construção
Estrutura das edificações
Proteção contra contatos diretos
- Isolação das partes vivas
- Barreiras / Invólucros
- Obstáculos
- Colocação fora de alcance
- Dispositivo DR/AS
Tensões de contato limite (UL)
Natureza da corrente
Situação 1
Alternada, 15Hz - 1000Hz
50
25
120
60
Contínua sem ondulação 2)
Situação 2
Aterramento:
Terra de referência - “potencial zero” em todos os pontos
Resistência de aterramento (do eletrodo) - RT = U / I
Condutor – Tabelas em anexo.
Produto metálico, geralmente de forma cilíndrica, em forma de tubo ou com seção
perfilada, de comprimento muito maior do que a maior dimensão transversal,
utilizado para transportar energia elétrica ou transmitir sinais elétricos.
Condutores isolados, cabos uni/multipolares.
Temperaturas definidas para um condutor elétrico: Isolação PCV, EPR,XLPE.
Temperatura máxima para serviço contínuo - θz
Temperatura de sobrecarga - θs
Temperatura de curto-circuito - θk
Condutores em cobre e alumínio:
Alumínio: uso em linhas de transmissão.
Iz - Função de: corrente nominal dos condutores elétricos, função:
- Material (Cu, Al)
- Seção nominal
- Isolação (θz)
- Temperatura ambiente (θA)
- Maneira de instalar (tipo de linha, agrupamento)
Restrições ao uso dos condutores em alumínio.
Estabelecimentos
industriais
Estabelecimentos
comerciais
S ≥ 16 mm2
Alimentação por trafo
ou gerador próprios
S ≥ 50 mm2
Locais exclusivamente
BD1
Instalação e manutenção por pessoal BA5
Critério da Capacidade de Condução de Corrente. Maneiras de instalar.
9
A1 - condutores isolados em eletroduto de seção circular embutido em parede
termicamente isolante;
9
A2 - cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente
isolante;
9
B1 - condutores isolados em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira;
9
B2 - cabo multipolar em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira;
9
C - cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira;
9
D - cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo;
9
E - cabo multipolar ao ar livre;
9
F - cabos unipolares justapostos (na horizontal, na vertical ou em triófilo) ao ar livre;
9
G - cabos unipolares espaçados ao ar livre.
Critério de dimensionamento para circuitos trifásicos a 4 condutores com cargas não lineares condições preliminares
- Apenas harmônicas de 3a ordem
- Circuitos razoavelmente equilibrados (deseq. < 50%)
- SN = SF - 4 condutores carregados
Critério da Queda de Tensão (V/AxKm)
Iluminação adotar ∆V% = 2%
Proteção contra sobrecorrentes
9
9
9
9
Aspectos gerais
Integral de Joule
Critérios gerais da proteção
Proteção contra correntes de sobrecarga
9 Proteção contra correntes de curto-circuito
9 Proteção de condutores em paralelo
Aspectos Gerais
Causas principais das correntes de sobrecarga
- Má avaliação da simultaneidade de funcionamento dos equipamentos de setor de instalação.
- Substituição / inclusão de equipamentos em circuitos
- Motores com sobrecarga
Causas principais das correntes de curto-circuito
- Faltas diretas
- Faltas não-diretas (evoluem para faltas diretas)
- Erros de ligação
- Ligação de equipamentos em curto
Integral Joule
Critérios Gerais da Proteção
Dispositivos
- Correntes de sobrecarga e de curto-circuito
. Disjuntores (NBR IEC 947-2, NBR IEC 898, NBR 5361)
. Dispositivos fusíveis com fusíveis tipo gG (NBR 11840)
. Disjuntores associados a dispositivos fusíveis (NBRIEC 947-2, NBR IEC 898)
Dispositivos
- Correntes de curto-circuito
. Disjuntores (NBR IEC 947-2, NBR IEC 898, NBR 5361).
. Dispositivos fusíveis com fusíveis Tipo gG, gM e aM
Dispositivos
- Correntes de curto-circuito
. Disjuntores (NBR IEC 947-2, NBR IEC 898, NBR 5361).
. Dispositivos fusíveis com fusíveis Tipo gG, gM e aM
Proteção contra correntes de sobrecarga
Omissão da proteção possível
- Linha a jusante de troca de seção de natureza, de maneira de instalar ou de constituição
protegida por DP a montante.
- Linha não susceptível de ser percorrida por correntes de sobrecarga, sem derivação /
tomada.
Omissão da proteção recomendada
- Circuitos de excitação de máquinas rotativas
- Circuitos de eletroímãs de levantamento
- Circuitos secundários de TCs
- Circuitos de bombas de incêndio
Proteção contra correntes de curto-circuito
Corrente de curto mínima presumida
- Expressões de Ikmin válidas para S ≤ 95mm2
- Fatores de multiplicação (considerando a reatância X)
. 0,90 para 120mm2
. 0,85 para 150mm2
. 0,80 para 185mm2
. 0,75 para 240mm2
CONDIÇÕES DE PROTEÇÃO
Bibliografia:
NBR5410-04
Instalações Elétricas – Ademaro Cotrim
CPFL
MTE –
Instalações Elétricas – Hélio Creder.
Material de Apoio disciplinas:
1. Materiais Elétricos
2. Eletrotécnica
3. Instalações Elétricas
Prof. J.R ABBUD