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Dimensionamento de Condutores Dimensionamento Da Proteção
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Os seis critrios de dimensionamento de circuitos
de BT (Baixa Tenso) :
1. Seo mnima;
2. Capacidade de conduo de corrente;
3. Queda de tenso;
4. Proteo contra sobrecargas;
5. Proteo contra curtos-circuitos;
6. Proteo contra contatos indiretos (aplicvel apenas
quando se usam dispositivos a sobrecorrente na
funo de seccionamento automtico)
2
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Seo mnima
Condutor de cobre para circuitos de iluminao de 1,5
mm2;
Condutor de cobre para circuitos de fora, que incluem
Togas, de 2,5 mm2;
Neutro: deve possuir a mesma seo do condutor fase
nos seguintes casos:
a) Circuitos monofsicos e bifsicos neutro;
b) Circuitos trifsicos, quando a seo do condutor fase for
inferior a 25 mm2.
c) Circuitos trifsicos, quando for prevista a presena de
harmnicos.
3
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Sees mnimas dos condutores
4
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Capacidade de conduo de corrente
Garante uma vida satisfatria do condutor e seu
isolamento submetidos aos efeitos trmicos da
corrente;
Determinao da seo dos condutores;
Tratado na seo 6.2.5 da NBR 5410, com tabelas para
a determinao das sees dos condutores;
Uso de tabelas para correto dimensionamento dos
condutores, traduzindo os clculos para a realidade;
Fatores de correo:
Fator de correo de temperatura (FCT) e
Fator de correo para nmero de circuitos (FCNC). 5
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
A corrente transportada por qualquer condutor no deve
ser tal que a temperatura mxima no seja
ultrapassada.
6
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Mtodos de referncia
a) A1 condutores isolados em eletroduto de seo circular embutido em parede termicamente isolante;
b) A2 cabo multipolar em eletroduto de seo circular embutido em parede termicamente isolante;
c) B1 condutores isolados em eletroduto de seo circular sobre parede de madeira;
d) B2 cabo multipolar em eletroduto de seo circular sobre parede de madeira;
e) C cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira;
f) D cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo;
g) E cabo multipolar ao ar livre;
h) F cabos unipolares justapostos ao ar livre;
i) G cabos unipolares espaados ao ar livre. 7
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Clculo da corrente de fase:
Clculo da corrente de projeto:
8
Onde:
FCT = Fator de correo de temperatura
FCNC = Fator de correo para nmero de circuitos
FP = Fator de Potncia
S = Carga Resistiva
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Tabelas para os fatores de correo
(tais. 35 e 37 da NBR 5410-2004):
9
FCT
Fator de correo para nmero de circuitos
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Tabela para a determinao do condutor que atenda
corrente de projeto definida:
de 31 a 34 da NBR 5410-2004
10
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
EXEMPLO 1:
O circuito de um chuveiro monofsico possui potncia
de 4500W. Considere T = 30C e que o nmero de
circuitos agrupados seja 3 (no pior trecho de eletroduto
onde passa o circuito do chuveiro)
11
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
EXERCCIO 1:
Um circuito de 1200W de iluminao e tomadas de uso
geral, de fase e neutro, passa no interior de um
eletroduto embutido de PVC, juntamente com outros
quatro condutores isolados de outros circuitos e cobre,
PVC = 75C. A temperatura ambiente de 35C. A
tenso de 120V. Determinar a seo do condutor.
12
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
SOLUO
Clculo da corrente do circuito
ICIRC = 1200W/120V = 10A
Fator de correo de temperatura (FCT) = 0,94
Fator de correo para nmero de circuitos (FCNC) = 0,70
Clculo da corrente de projeto
IPROJ = ICIRC/(FCT*FCNC) = 10A/(0,94*0,70) = 15,2A
Concluses:
O condutor a ser escolhido o de seo 1,5 mm2;
Para circuitos internos de iluminao de 1200W,
considerando os efeitos de aquecimento e agrupamento,
o condutor de 1,5 mm2 suficiente, dispensando clculos
de circuito por circuito.
13
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Queda de tenso
Aparelhos eltricos so projetados para trabalharem a
determinadas tenses, com baixa tolerncia;
Tratado na seo 6.2.7 da NBR 5410;
Ao longo do circuito, ocorre uma queda de tenso;
As quedas de tenso so em funo da distncia entre
a carga e o medidor e a potncia da carga;
Utiliza a corrente de projeto do circuito;
Quedas dadas em percentagem da tenso nominal
14
tenso de entrada - tenso na cargaQueda de tenso percentual = x 100%
tenso na entrada
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
A reduo da tenso no deve ser superior a
estabelecida pela norma na tabela a seguir:
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Iluminao Outros
usos
A Instalaes alimentadas diretamente por ramal de baixa tenso, a partir de uma rede de
distribuio pblica de baixa tenso
5% 5%
B Instalaes alimentadas diretamente por subestaes de transformao ou transformador, a
partir de uma instalao de alta tenso
7%
7%
C Instalaes que possuam fonte prpria 7% 7%
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
A queda de tenso no circuito tambm pode ser
expressa por:
A resistncia para um circuito a 2 fios:
Finalmente:
16
Onde:
S = Carga Resistiva
(letra grega R) = representa a resistividade eltrica do condutor usado e a sua unidade de media dada em .m no SI.
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
A tabela abaixo mostra os valores da resistividade e do
coeficiente de temperatura de alguns materiais a 20 C.
17
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
O mtodo VAm quando se tratar de circuitos com cargas pequenas
Tabela com as sees padres dos condutores:
18
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
EXEMPLO 2
Clculo de queda de tenso para o circuito do chuveiro,
considere as distncias no diagrama uni filar abaixo:
19
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
EXEMPLO 3
Clculo da queda de tenso para um circuito de
iluminao:
20
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
21
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
EXERCCIO 2
Tem-se a seguinte distribuio de carga. Dimensionar os
condutores de cada circuito de acordo com CQT (Critrio de
queda de tenso).
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
SOLUO:
Circuito 1:
1500 W x 8 m = 12.000 W.M;
Logo, o condutor dever ser de 1,5 mm2 . Como fator de
segurana utilizaremos o fio com 2,5 mm.
Circuito 2:
150 x 4 = 600
200 x 14 = 2.800
150 x 18 = 2.700
6.100 W.M
Logo, o condutor dever ser de 1,5 mm2.
Circuito 3:
1.000 x 16 = 16.000 W.M
Logo, o condutor dever ser de 2,5 mm2. 23
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Circuito 4:
100 x 6 = 600
60 x 16 = 960
100 x 21 = 2.100
600 x 25 = 15.000
18.660 W.M
Logo, o condutor dever ser de 2,5 mm2.
Alimentador geral:
Carga total do alimentador:
1.500 + 150 + 200 + 150 + 100 + 60 + 100 + 600 + 1.000 =
= 3.860W.
Admitindo alimentador trifsico: 3.860/3 = 1.286,6W
1.286,6 x 30 = 38.600 W.M
Logo, o condutor dever ser de 6 mm2;
O condutor neutro deve ter a mesma seo do condutor
fase ( S 25 mm2).
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Outro mtodo de clculo por queda de tenso:
Conhecem-se:
Material do eletroduto (magntico ou no magntico);
Corrente de projeto, (IPROJ);
O fator de potncia (FP), (cos );
A queda de tenso admissvel para o caso (em %);
O comprimento do circuito (em Km);
A tenso entre fases (em volts);
Calcula-se:
A queda de tenso admissvel em volts;
Dividindo U por (IPROJ x l), tem-se a queda de tenso (volt/ampere x Km);
Obtem-se a seo do condutor na Tabela
%U U
25
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Quedas de tenso unitrias. Condutores isolados em
PVC.
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
EXEMPLO 3:
Um circuito 3 em 230V, com 45 metros, alimenta um quadro terminal e esse serve a diversos motores. A corrente nominal
total de 132 A. Dimensione o circuito do quadro geral ao
quadro terminal.
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
SOLUO:
Conhecemos
Alimentao em BT;
Material do eletroduto: ao, material magntico;
IPROJ = 132 A;
cos = 0,80 (motores);
% de queda de tenso admissvel = 2%
Cumprimento do circuito l = 0,045 Km;
Tenso entre fases: U = 230 V;
Clculos:
Queda de tenso admissvel:
Queda de tenso em V/(A x Km)
Da tabela, obtemos o condutor de seo de 70 mm2.
28
0,02 x 230 4,6U V V
4,60,774
x 132 x 0,045 x KmPROJ
U V V
I l A
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Proteo contra Sobrecargas
No exatamente um critrio de dimensionamento;
Descritos no captulo 5.3 e nas sees 5.7.4, 6.3.4 e 6.3.7
da NBR 5410;
Condutores vivos devem ser protegidos por dispositivos
de seccionamento automtico contra sobrecargas;
Deve ser coordenada com a proteo contra curto-
circuito;
Seletividade quando dois ou mais dispositivos so
colocados em srie;
A proteo dos condutores contra sobrecargas no
garante necessariamente a proteo dos equipamentos;
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DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Dispositivos protegendo um circuito contra sobrecargas
devem satisfazer s duas condies:
Onde:
Ib :corrente de projeto do circuito, em A;
Iz :capacidade de conduo de corrente dos
condutores;
In :corrente nominal do dispositivo de proteo (ou
corrente de ajuste para dispositivos ajustveis);
I2 :corrente convencional de atuao, para disjuntores,
ou corrente convencional de fuso, para fusveis. 30
2 e 1,45B n Z ZI I I I I
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Proteo contra curto-circuito
No exatamente um critrio de dimensionamento;
Descrito na seo 5.3.4 da NBR 5410;
A suportabilidade a curto-circuito tambm pode
modificar a seo dos condutores;
Os condutores devem ser protegidos por dispositivos
de proteo com as seguintes caractersticas:
Onde:
Ik :corrente de curto-circuito presumida;
Ir :corrente mxima de interrupo (ruptura) do
dispositivo de proteo 31
k rI I
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
A integral de Joule (energia) que o dispositivo deixa
passar, deve ser inferior ou igual a energia necessria
para aquecer o condutor:
Onde:
I : corrente de curto-circuito presumida simtrica;
t : a durao do curto-circuito, calculado para o
disjuntor (curvas do fabricante), em segundos;
K : constante definida pela isolao do condutor;
S : seo do condutor em mm2.
32
2 2 2I t K S
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Proteo contra contatos indiretos
Se aplica nos casos em que este tipo de proteo
atribudo aos dispositivos de sobrecorrente.
Descrito na seo 5.1.3 da NBR 5410;
Assegura que o circuito seja automaticamente
desligado caso ocorra alguma falta terra ou massa;
Destina-se a efitar tenso de contato;
Princpios bsicos:
a) Aterramento;
b) Tenso de contato limite;
c) Seccionamento da alimentao.
33
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Requesitos bsicos para proteo contra choques:
Equipotencializao da proteo;
Seccionamento automtico:
Dispositivos de proteo sobrecorrente;
Esquemas: TN-C, TN-CS e IT (Neutro isolado)
Dispositivos de proteo a corrente diferencial-residual
(DR).
Esquemas: TN-S, TT e IT (Neutro com impedncia)
Independente do aterramento, o uso de DR tornou-se
obrigatrio.
34
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
a) Equipotencializao da proteo
35
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
b) Seccionamento automtico por sobrecorrente
Assegura proteo contra contatos indiretos quando no
ultrapassar os limites da tabela (TN Disjuntor tipo B):
Fatores de correo
f1 = 0,62 para condutores de alumnio;
f2 = 2/(m+1) m = relao entre seo da fase e proteo
f3 = Vn/220 para tenso fase neutro 220V;
f4 = 1 para esquema TN;
f5 = 0,5 para disjuntor tipo C;
f6 = 0,25 para disjuntor tipo D.
36
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Dimensionamento do condutor neutro
O neutro deve possuir a mesma seo dos condutores
fase nos seguintes casos:
Circuitos monofsicos;
Circuitos bifsicos com neutro (taxa de harmnicos inferior a
33% da fundamental);
Circuitos trifsicos com neutro (taxa de harmnicos inferior a
33% da fundamental);
Quando h harmnicos superiores a 33%, pode ser
necessrio condutor neutro com seo superior.
O neutro ser menor que o condutor fase quando:
Apenas nos circuitos 3;
O circuito for presumidamente equilibrado;
Contiver harmnicos inferiores a 15%;
O neutro for protegido contra sobrecorrentes.
37
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Seo mnima do condutor neutro
38
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Dimensionamento dos condutores de proteo
A norma recomenda condutores de proteo (PE)
condutores isolados;
cabos unipolares ou;
veias de cabos multipolares.
Descrito na seo 6.4.3 da NBR 5410;
Tal condutor tem por objetivo fornecer um caminho
seguro para correntes eltricas indesejveis;
O tipo de proteo e do condutor dependem do tipo de
aterramento da instalao;
A seo no deve ser inferior ao determinado pela
expresso: 39
2I tS
k
DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
Os seguintes elementos metlicos no so admitidos
como condutores de proteo:
a) Tubulaes de gua;
b) Tubulaes de gs ou lquidos inflamveis;
c) Elementos de construo sujeitos a esforos mecnicos;
d) Eletrodutos flexveis (exceto quando para esse fim);
e) Partes metlicas flexveis;
f) Armadura do concreto;
g) Estruturas e elementos metlicos da edificao.
A tabela indica a seo mnima do condutor de
proteo:
40
DIMENSIONAMENTO DOS
ELETRODUTOS
Relacionado ao clculo do dimetro dos
eletrodutos;
Exigncias:
Os circuitos devem pertencer mesma instalao
(mesmo quadro);
Os condutores devem ser semelhantes (intervalo de 3
sees normalizadas);
Todos os condutores devem possuir a mesma
temperatura mxima
Todos os condutores devem ser isolados para a maior
tenso nominal;
Vedado o uso de eletrodutos que no sejam
expressamente comercializados para esta finalidade;
41
DIMENSIONAMENTO DOS
ELETRODUTOS
Utilizao de eletrodutos no propagantes de chama e,
quando embutidos, que suportem a esforos
mecnicos;
S devem ser instalados condutores isolados, cabos
unipolares e multipolares;
Normalmente: PVC rgido (instalaes embutidas) e
metlicos (instalaes aparente);
Ocupao de eletrodutos
42
DIMENSIONAMENTO DOS
ELETRODUTOS
Como regra, tem-se:
rea interna do eletroduto:
rea de ocupao mxima:
43
2
4
INTINT
dA
220,4 0,1
4
MAX INTOCUP INT
dA d
DIMENSIONAMENTO DOS
ELETRODUTOS
A partir dos valores de dimetro interno, possvel
montar a tabela:
44
DIMENSIONAMENTO DOS
ELETRODUTOS
rea do fio de bitola k:
Determinar-se a rea total ocupada pelos
condutores:
O eletrodo deve ser tal que:
45
2
4
kFIO
dA
25
1,5
TOTAL
OCUP k FIO kk
A n A
TOTAL MAX
OCUP OCUPA A
DIMENSIONAMENTO DOS
ELETRODUTOS
EXEMPLO 4
Dimensione o seguinte trecho de eletroduto:
Os circuitos 1 e 2 tem condutores de 1,5 mm2, os
condutores do circuito 3 e o aterramento tem bitola de
4,0mm2.
46
DIMENSIONAMENTO DOS
ELETRODUTOS
SOLUO:
Clculo da rea total ocupada pelos fios:
Da tabela fornecida pelo problema, conclui-se que o
eletroduto dever ser de 20 mm de dimetro (1/2).
Representao do eletroduto, com seu dimetro:
47
25
1,5
2
4 7,07 3 13,85
69,84
TOTAL
OCUP k FIO kk
A n A
mm
Obrigado!
Boa Noite!!!
48