SIMBOLOGIA E DIAGRAMA UNIFILAR PARA PROJETO ELÉTRICO RESIDENCIAL

(1)

SIMBOLOGIA E DIAGRAMA

UNIFILAR PARA PROJETO

ELÉTRICO RESIDENCIAL

LIVRO INSTRUCIONAL

Roberto Pereira Sales

(2)

SIMBOLOGIA E DIAGRAMA

UNIFILAR PARA PROJETO

ELÉTRICO RESIDENCIAL

Autor: Roberto Pereira Sales

Professor Msc. do curso de Eletroeletrônica Instituto Federal de Santa Catarina - Joinville

(3)

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus por ter me possibilitado escrever este livro, À minha esposa Silvia e meus filhos Larissa e Lucas pela compreensão e paciência,

Aos meus colegas de trabalho no IFSC – Joinville pelo apoio e incentivo e em especial, aos meus pais Edgardino e Helena Sales pela vida, pelo carinho e inspiração que me concederam.

(4)

REVISÃO TÉCNICA

Eng. Eletricista Msc. Carlos Toshiyuki Matsumi Professor do curso de eletroeletrônica de Joinville

(5)

PREFÁCIO

Este livro tem como objetivo iniciar os alunos da disciplina de “Desenho Técnico para Eletricista” na simbologia e desenho do diagrama unifilar dos quadros de distribuição de energia utilizado nos projetos elétricos de forma a prepara-los para a disciplina “Projetos de Instalações Elétricas Prediais”

O capítulo 1 apresenta os símbolos básicos utilizados para desenhar projetos elétricos residenciais, descreve como fazer a locação dos pontos para os equipamentos elétricos e sua interligação com eletrodutos, informa como escolher a melhor localização do quadro de distribuição de energia e como fazer a legenda dos símbolos utilizados no projeto.

O capítulo 2 explica as regras da divisão e identificação das cargas em diversos circuitos segundo a NBR 5410, em seguida exemplifica o preenchimento do quadro de cargas do projeto. Por fim descreve a o quadro de distribuição de energia, sua função, estrutura, organização e equipamentos elétricos utilizados na residência.

O público alvo são os estudantes dos cursos de engenharia, tecnologia, cursos técnicos integrados, concomitantes e subsequentes na área eletrotécnica, eletroeletrônica, civil e arquitetura, além dos profissionais desenhistas dos escritórios de projetos.

(6)

SUMÁRIO

CAPÍTULO 1 – SIMBOLOGIA E DESENHO ELÉTRICO ... 1

1.1 Introdução ... 1

1.2 Simbologia elétrica ... 1

1.3 Desenho dos equipamentos elétricos ... 14

CAPÍTULO 2 – DIVISÃO DE CIRCUITOS TERMINAIS, DIAGRAMA UNIFILAR E QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA. ... 30

2.1 Divisão e Identificação dos circuitos ... 31

2.2 Quadro de carga da residência ... 33

2.3 Quadro de distribuição de energia ... 37

(7)

1

Autor: Professor Roberto Pereira Sales - Roberto.sales@ifpr.edu.br

CAPÍTULO 1 – SIMBOLOGIA E DESENHO ELÉTRICO

1.1

Introdução

1.2 Simbologia

1.3 Desenho dos equipamentos elétricos

Objetivo: Conhecer os símbolos elétricos utilizados em projetos elétricos e sua

utilização em projetos elétricos. Aprender a desenhar e locar símbolos elétricos em plantas baixas.

1.1 Introdução

Os símbolos técnicos representam os materiais elétricos que são utilizados na execução de uma obra, e servem para orientar os profissionais quanto à montagem da instalação elétrica. Os projetos devem ter em uma das plantas uma legenda (tabela) como todos os símbolos bem definidos, com sua respectiva informação técnica específica informando o tipo e características dos materiais elétricos a serem utilizados; desta forma o profissional saberá o que, quanto e onde deve aplicar na obra cada um dos materiais elétricos.

A NBR 5444 relaciona os símbolos elétricos básicos tendo como origem os quatro elementos geométricos básicos: o traço, o círculo, o triângulo equilátero e o quadrado.

1.2 Simbologia elétrica

A linha

A linha traço cheia representa o eletroduto que pode estar embutido na laje ou na parede. Variações no traço representam eletrodutos em outras formas de utilização.

A linha traço cheia: _______ Representa eletroduto embutido na laje ou parede; A linha traço e ponto: _ . _ . _ . _ . _ . _ . _ representa eletroduto sob o solo;

(8)

2

A linha tracejada (traço e espaço): _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ também representa eletroduto embutido na parede.

Figura 1.1. Símbolo dos eletrodutos.

Fonte: Instalações elétricas residenciais, Elektro / Pirelli, 2003.

Na obra, a distribuição e fixação do eletroduto na ferragem da laje acontece antes da sua concretagem. Pode-se ver na figura x abaixo que os eletrodutos não seguem uma linha reta.

Figura 1.2. Eletrodutos em laje.

(9)

3

Figura 1.3. Instalação de eletrodutos em lage.

Fonte: Internet.

O Triângulo equilátero

O triângulo equilátero representa tomadas em geral sendo que alterações neste símbolo mudam o significado e a função de utilização. Figura x abaixo.

O triângulo equilátero vazado representa a tomada 2P+T (dois pólos mais terra) colocada a 0,30 m do piso acabado.

O triangulo equilátero com hachura pela metade representa o mesmo tipo de tomada 2P+T colocada a meia altura, 1,30 m, do piso acabado podendo estar sobre pias e/ou sobre bancadas da cozinha planejada.

O triângulo equilátero todo hachurado representa um ponto de força de alto consumo de energia situado a altura de 2,00 m do piso e são usados para alimentar equipamentos de maior potência como ar-condicionado e chuveiros. Neste caso estes equipamentos são conectados diretamente à fiação, não sendo usado nenhum tipo de tomada para sua ligação elétrica e, naquele caso são conectados através de uma tomada 2P+T específica em conjunto com um disjuntor termomagnético. Observa-se nestes casos que este símbolo é utilizado para definir um ponto de força para um equipamento elétrico de potência elevada, não de uma tomada 2P+T de uso geral.

(10)

4

Figura 1.4. Símbolos das tomadas.

Fonte: NBR 5444, ABNT

Na figura 1.5 abaixo estão alguns pontos de tomadas 2P+T locados (colocados) em uma planta baixa.

Figura 1.5. Pontos de tomadas.

Fonte: Autor com adaptações de Instalações elétricas residenciais, Elektro / Pirelli, 2003 e internet.

O Círculo

Este símbolo pode ter vários significados. Normalmente é utilizado para representar pontos de luz para luminárias com lâmpadas incandescentes do tipo pendente (presas no teto) ou tipo arandelas (presas na parede), também são utilizados

(11)

5

para representar interruptores dos tipos: simples de uma secção, simples de duas secções, simples de três secções, paralelos, etc. Os círculos dos pontos de luz são maiores que os círculos dos interruptores e, a variação deste indica mudança de significado e de função de utilização.

Para interruptores e pontos de luz incandescentes temos as simbologias básicas conforme tabelas A e B abaixo.

Figura 1.6. Símbolos dos interruptores (A) e das luminárias incandescentes (B).

O tamanho do círculo diferencia os interruptores das luminárias incandescentes sendo aqueles menores que estes.

Na figura 1.7 abaixo estão alguns pontos de interruptores simples, de interruptor paralelo acoplado a tomada em média altura e de uma luminária incandescente com sua respectiva simbologia conforme a função do equipamento elétrico utilizado.

(12)

6

Figura 1.7. Pontos de interruptores e luminária incandescente.

Na prática todos os equipamentos elétricos, tomadas, interruptores e similares, são fixados a caixas 2 x 4” ou 4 x 4” de PVC que ficam chumbadas (fixadas) na alvenaria recebendo os eletrodutos que estão embutidos na parede. Para cada equipamento elétrico necessariamente haverá uma caixa de PVC. Figura x.

Figura 1.8. Caixa 2 x 4” e 4 x 4” para equipamentos elétricos e exemplo de uso.

Fonte: Adaptação da internet e Polar, disponível em http://www.polar.com.br/produtos-boreal-solucoes-modelos.php.

(13)

7

As tomadas e interruptores são fixados às caixas 2 x 4” e 4 x 4” de pvc e estas ficam presas às paredes de alvenaria da residência , sendo nestas caixas que o eletroduto termina.

O Quadrado

O quadrado é utilizado para representa pontos de luz para luminárias fluorescente do tipo pendente, arandelas e embutida em forro. Neste caso a utilização deste elemento é em conjunto com outros elementos como o circulo, a linhas, etc.

Para pontos de luz fluorescentes temos as simbologias básicas conforme tabela abaixo.

Figura 1.9. Símbolo das luminárias incandescentes.

Na figura 1.10 abaixo se pode ver a posição do ponto de luz na ferragem da laje. Em todos os pontos de luz são utilizadas caixas octogonais de fundo móvel em PVC que ficam presas à laje para fixar as luminárias de teto incandescentes ou fluorescentes. Figura 1.10. Uso do símbolo da luminária fluorescente e da caixa octogonal.

(14)

8

Outras variações dos símbolos básicos, que não são abordadas pela NBR 5444, podem ocorrer para abranger os mais diversos materiais. Todo símbolo utilizado no desenho deve constar na legenda do projeto com suas características específicas.

A NBR 5444 relaciona ainda outros símbolos utilizados nos projetos elétricos; na figura 1.11 abaixo se podem ver mais alguns.

Figura 1.11. Outros símbolos elétricos.

Na figura 1.12 abaixo se pode ver com detalhe a representação dos condutores que passam dentro dos eletrodutos.

(15)

9

Fonte: NBR5444, ABNT

Nas figuras abaixo temos outros símbolos elétricos. Figura 1.13. Símbolos de infraestruturas de distribuição.

(16)

10

Figura 1.14. Símbolos de quadros de distribuição.

Figura 1.15. Símbolos de interruptores.

(17)

11

Figura 1.16. Símbolos de luminárias, refletores e lâmpadas.

(18)

12

Figura 1.17. Símbolos de tomadas.

Com os símbolos descritos e suas variações é possivel representar qualquer material elétrico em um desenho técnico. Deve-se observar que apesar de a planta baixa ser desenhada em uma determinada escala a simbologia não obedece a nenhuma escala; não se desenha simbologia em escala. O importante no desenho elétrico é a posição do centro geométrico, altura em relação a uma referência como o piso ou o teto e a orientação da simbologia.

(19)

13

Figura 1.18. Planta baixa de uma residência com simbologia elétrica.

(20)

14

A simbologia também é utilizada para fazer uma legenda no desenho onde são descritas as características técnicas dos materiais utilizados. Abaixo se pode ver a legenda referente ao projeto acima.

Figura 1.19. Exemplo de legenda.

Fonte: Autor.

1.3 Desenho dos equipamentos elétricos

Não existem regras de como iniciar um desenho elétrico. No entanto de forma didática realizaremos um desenho destes equipamentos elétrico separando-o em etapas.

É importante informar que a quantidade de pontos calculados para os equipamentos elétricos é orientativo, servindo principalmente para dimensionar o padrão de entrada com seus acessórios a fim de solicitar a ligação elétrica da residência para a concessionária local. Desta forma nem sempre será instalada a quantidade de pontos calculada podendo ocorrer redução ou até acréscimo de pontos na residência.

Exemplo 1: Desenho dos equipamentos elétricos da planta baixa do capítulo 1 do livro cálculos elétricos básicos para projeto elétrico residencial.

(21)

15

O desenho dos equipamentos elétricos é feita com base na quantificação encontrada a partir dos cálculos realizados na tabela de previsão de cargas, sua distribuição obedecer a algumas regras básicas recomendadas pela NBR 5410.

1ͣ Etapa - Locação dos pontos de iluminação, tomadas e interruptores

Na primeira etapa, com a planta baixa do exemplo da residência das aulas anteriores, são desenhadas as tomadas, os pontos de iluminação no teto e parede e, principalmente o quadro de distribuição de energia que, preferencialmente, deve ficar em local de fácil acesso.

É de livre escolha a posição de cada um destes pontos elétricos, no entanto para cada ambiente ou cômodo a posição deve observar a localização dos móveis, portas e posição em que os equipamentos elétricos serão instalados. Também é importante distribuir os pontos de forma equidistantes o máximo possível, procurando não deixar locais sem acesso à energia elétrica, atendendo a todas as cargas elétricas existentes ou que possam a ser instaladas.

Na planta abaixo o quadro de distribuição de energia foi locado na parede interna da cozinha, para cada ambiente foi previsto um ponto de iluminação no teto, na frente da casa foi previsto iluminação na parede, os interruptores foram previsto ao lado das portas, contraria á sua abertura e as tomadas TUGs e TUEs foram distribuídas de acordo com o ambiente. Figura 1.20.

(22)

16

Figura 1.20. 1ͣ Etapa, desenho dos pontos de iluminação, tomadas, interruptores e quadro de distribuição na planta baixa.

(23)

17

2ͣ Etapa - Locação dos condutos ou eletrodutos desde o quadro de distribuição às

luminárias

Nesta etapa deve ser feita, a partir do quadro de distribuição, a locação dos condutos que servirão à passagem dos cabos de alimentação dos circuitos elétricos. Alguns critérios são importantes seguir.

a-) É importante uma distribuição harmoniosa evitando ao máximo que os eletrodutos se cruzem na laje. Isso pode enfraquecer a laje;

b-) É possível conectar até 8 eletrodutos por caixa octogonal, no entanto é recomendável limitar esse número a 5, isso reduzirá a quantidade de cabos elétricos na caixa facilitando a passagem e conexões dos cabos;

c-) A maior bitola de eletroduto que pode ser embutido em uma laje simples é de 1”, sob pena de ocorrer trinca na laje, normalmente utilizam-se somente eletrodutos com bitola de 3/4" de polegada;

d-) De preferência o traçado do eletroduto, entre o quadro de distribuição e os pontos de iluminação e tomadas e entre estes, deve ser feito com linhas em arco suave, facilitando sua visualização;

e-) Deve-se buscar traçados claros para os eletrodutos evitando sobreposição com outros elementos da planta baixa;

f-) De preferência deve-se realizar a interligação do quadro de distribuição às luminárias e entre estas, depois destas às tomadas nas paredes;

g-) Deve-se evitar a passagem de eletrodutos por colunas ou pilares de concreto; somente é possível realizar estas passagem se forem feitos furos utilizando brocas ou deixando passagens previamente feitas antes da concretagem;

h-) Toda derivação no traçado de eletrodutos deve ser feita mediante a utilização de caixas de passagem com tampa exposta; no teto as conexões são sempre feitas nas caixas octogonais que suportam as luminárias;

i-) Normalmente em um projeto são criados diversos traçados de eletrodutos interligando os pontos de carga; é aconselhável que estes traçados não fiquem isolados entre si, criar interligações entre traçados oferece opções de instalação da fiação;

j-) Cargas de maior potência como chuveiro elétrico e ar-condicionado devem ser alimentadas através de condutos exclusivos desde o quadro de distribuição; isso devido que seus condutores são de bitola elevada e provocam muito aquecimento.

Na segunda etapa se faz a interligação do quadro de medição com as luminárias e entre estas, através de eletrodutos pela laje, figura 1.21.

(24)

18

Figura 1.21. Desenho dos eletrodutos desde o quadro de distribuição até as luminárias.

(25)

19

3ͣ Etapa - Locação dos condutos ou eletrodutos para as tomadas e interruptores

Na terceira etapa, são feitos os traçados dos condutos para as tomadas e interruptores a partir das luminárias. Preferencialmente os condutos devem ser ligados primeiro aos interruptores e destes às tomadas. Figura 1.22.

Figura 1.22. Locação dos condutos (eletrodutos) para as tomadas TUGs e interruptores.

(26)

20

4ͣ Etapa - Locação dos condutos ou eletrodutos para as tomadas TUEs e quadro de

distribuição elétrica.

A conclusão do desenho da infraestrutura da residência é feita com a locação dos eletrodutos que alimentam as tomadas TUEs; estes condutos devem ser exclusivos para comportar os cabos elétricos de bitola mais elevada permitindo fácil manutenção. Também é feita a locação do condutor de alimentação principal da residencia que abriga os cabos de alimentação desde o quadro de energia instalado para abrigar o medidor de energia, na entrada, até o quadro de distribuição instalado dentro da casa. Figura 1.23.

5ͣ Etapa – Legenda.

Por fim o desenho da simbologia na planta baixa deve-se fazer a legenda da simbologia do projeto; no caso do projeto ter várias plantas a legenda deve ser posta na planta baixa do térreo, normalmente fica no canto superior direito da planta, acima da etiqueta. A figura 1.24.

Para finalizar o desenho da distribuição dos equipamentos elétricos na planta baixa falta desenhar o símbolo do condutor neutro, do condutor fase, do condutor retorno e do condutor de proteção terra alem da divisão dos circuitos e marcação da enfiação conforme a quantificação calculada no quadro de previsão de carga. No entanto, esse livro não aborda a divisão e enfiação de circuitos; estes assuntos são abordados da disciplina Projeto e Instalação elétrica Predial – PIP.

Para fixar as etapas descritas acima outro exemplo é desenvolvido e apresentado através das figuras 1.25, 1.26, 1.27, 1.27 abaixo.

(27)

21

Figura 1.23. Locação dos condutos (eletrodutos) para as tomadas TUEs e para o cabo alimentador.

(28)

22

Figura 1.24. Legenda da instalação elétrica da residência.

(29)

23

Exemplo 2: Locação de pontos de energia de uma residência

(30)

24

Fonte: Autor, planta extraída da internet.

Figura 1.26. 2ͣ Etapa, desenho dos eletrodutos desde o quadro de distribuição às luminárias.

(31)

25

Figura 1.27. 3ͣ e 4ͣ Etapas - Locação dos condutos ou eletrodutos para as tomadas e interruptores e locação dos condutos ou eletrodutos para as tomadas TUEs.

(32)

26

Figura 1.28. 5 ͣ Etapa – Legenda da instalação elétrica.

Fonte: Autor.

Se a edificação se destina a um escritório ou comércio, várias outras soluções de infraestruturas podem ser implementadas. Na figura 1.29 a planta baixa da instalação elétrica é feita com instalação aparente utilizando perfilado com seus acessórios. Observa-se que o traçado da infraestrutura é diferente, no entanto atende a todos os pontos de carga. A legenda desta planta é igual às legendas anteriores com seus respectivos símbolos.

(33)

27

Figura 1.29. Planta baixa com infraestrutura aparente feita com perfilados e acessórios.

(34)

28

A legenda desta instalação é mostrada na figura 1.30 abaixo. Figura 1.30. Legenda da instalação elétrica com perfilado

Fonte: Autor.

Exercício de classe 1: Faça o desenho dos equipamentos elétricos e a legenda da planta

baixa. Para a quantificação dos pontos veja a resolução do exercício de classe 1 do capítulo 2 do livro “Cálculos elétricos básicos para projeto elétrico”.

(35)

29

Exercícios de fixação

Faça o desenho dos equipamentos elétricos e a legenda da planta baixa do exercício de fixação do capítulo 2 do livro “Cálculos elétricos básicos para projeto elétrico”.

(36)

30

CAPÍTULO 2 – DIVISÃO DE CIRCUITOS TERMINAIS, DIAGRAMA

UNIFILAR E QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA.

2.1 Divisão e Identificação dos circuitos

2.2 Quadro de carga da residência

2.3 Quadro de distribuição de energia

OBJETIVO – Dividir a carga de uma planta baixa, no caso uma residência, em

diversos circuitos elétricos, conhecer o diagrama unifilar e multifilar do circuito elétrico da residência, o quadro de distribuição de energia residencial e seus componentes; bem como desenhar um diagrama unifilar de uma instalação residencial e especificar um quadro de distribuição de energia.

Figura 2.1. Exemplo de divisão de circuitos terminais.

(37)

31

Figura 2.2. Exemplo de diagrama unifilar de um quadro de carga.

Fonte. Autor

2.1 Divisão e Identificação dos circuitos

Com o desenho dos equipamentos elétricos da edificação pronto, ver capitulo 1, o passo seguinte é identificar (dividir), através de numeração, os pontos de iluminação e tomadas que farão parte de cada um dos circuitos elétricos. Cada numeração corresponde a um circuito elétrico independente dos demais podendo ser ligado e desligado sem que haja interferência nos outros circuitos elétricos, desta forma é possível realizar reparos e manutenções individuais. A divisão em circuitos também tem como objetivo organizar e limitar a carga em cada circuito limitando as consequências das faltas elétricas (quedas de tensão e curtos-circuitos) aos circuitos onde estas se originaram, protegendo a instalação de danos maiores.

O circuito elétrico que sai do quadro de distribuição de energia - QD e alimenta diretamente as cargas (pontos de iluminação e tomadas) é chamado de circuito terminal, em quanto que o circuito elétrico que sai do quadro de medição de energia - QM e alimenta o quadro de distribuição de energia é chamado de circuito alimentador principal ou somente de circuito de alimentação.

(38)

32

Regras para divisão e identificação de circuitos

Para fazer a divisão da instalação em circuitos deve-se obedecer a algumas regras básicas que são:

a. Em função do tipo de carga

Os pontos de iluminação devem ter circuitos separados dos pontos de tomadas de força TUGs; sendo que pode haver mais de um circuito para essas cargas.

As copas, cozinhas, áreas de serviço e áreas similares devem ter circuitos de tomada separados dos demais circuitos de tomadas da residência.

Cada ponto de tomada TUE deve ter um único circuito individual qualquer que seja sua potência instalada.

Circuitos de emergência e cargas especiais também devem ser individualizados.

b. Em função da potência máxima dos circuitos elétricos

A quantidade de equipamentos (pontos de iluminação ou tomadas) que compõe um circuito elétrico não deve ultrapassar o limite máximo de corrente e potência previstos nas normas NBR 5410 e nas normas das Concessionárias de energia elétrica da região; caso isso aconteça, a fiação elétrica do circuito poderá sofrer grande aquecimento com conseqüente perda de sua isolação elétrica provocando curtos-circuitos.

Segundo a NBR 5410 os limites de potência para os circuitos terminais são: Em circuitos de iluminação e tomadas TUGs a corrente elétrica máxima admitida é de 10 A, o que, em tensão de alimentação de 127 V, corresponde à potência de 1.200 VA e, em 220 V, corresponde à potência de 2.200 VA por circuito.

Para circuito de tomadas TUEs deve ser considerada a potência nominal por ele absorvida da rede de distribuição (potência aparente - S), dada pelo fabricante ou calculada a partir da tensão nominal, da corrente nominal e do fator de potência; nos casos em que for dada somente a potência nominal (potência de saída ou potência ativa - P) também fornecida pelo fabricante do equipamento, e não a absorvida, devem ser considerados o rendimento e o fator de potência.

(39)

33

No caso de iluminação a descarga, a potência nominal a ser considerada deve incluir a potência das lâmpadas, as perdas e o fator de potência dos equipamentos auxiliares (reatores).

2.2 Quadro de carga da residência

O quadro de carga consiste em uma tabela com a numeração, onde consta a localização física dos pontos de carga, tensão de ligação, função (iluminação, tomada TUG ou TUE), potência de cada circuito e potência instalada na edificação dentre outras importantes informações. É por ela que o instalador se orienta durante a execução da obra. Em todo projeto elétrico deve constar o quadro de carga junto à planta baixa da edificação.

Exemplo de quadro de carga

No quadro de carga da figura 2.3 a primeira coluna é reservada para a numeração dos circuitos, na segunda coluna consta a localização física do circuito, a tensão de alimentação do circuito está na terceira coluna vindo depois as colunas referentes às potências dos pontos de iluminação, tomadas TUGs e tomadas TUEs, nestas três colunas deve constar o somatório das potências das cargas do circuito respectivamente. As informações constantes das demais colunas não serão tema deste livro. No fim do quadro, na última linha, temos a potência total instalada na residência.

(40)

34

Figura 2.3. Modelo de quadro de carga residencial.

(41)

35

Exercício de exemplo. Divida em circuitos terminais os pontos de energia da residência

do exemplo 1 do capítulo 1.

Por escolha iremos começar pelas cargas de iluminação. É possível ter somente um circuito de iluminação, pois a potência total destas cargas por circuito é 1.900 VA sendo inferior ao limite de potência admitido por circuito (ver norma). No entanto, para facilitar reparos e manutenções é conveniente que a iluminação seja divida em no mínimo dois circuitos assim, se ocorrer uma falta elétrica em um circuito durante a noite, haverá energia no segundo circuito e a residência não ficará totalmente no escuro.

Começamos definindo que os dois primeiros circuitos, 1 e 2, serão de iluminação seguindo com a seleção de quais cômodos comporão cada um deste circuitos. Por escolha, o circuito 1 terá os cômodos: sala com 400 VA de carga, dormitório 1, 2 e suíte com 160 VA cada e WC da suíte com 100 VA totalizando 980 VA de carga neste circuito. No circuito 2 estarão os cômodos da cozinha e área de serviço com 160 VA cada, varanda com 400 VA, corredor e WC social com 100 VA cada somando 920 VA de carga. Esta seleção não foi exatamente aleatória, procurou-se separar os ambientes através de uma divisão geométrica e, também teve por objetivo dividir a potência das cargas deixando os circuitos com carregamentos (potências) aproximadamente iguais, a isso chamamos de balanceamento de cargas. Figura 2.4.

Para dividir as tomadas TUGs em circuitos terminais deve-se observar que a potência máxima admitida por circuito é de 2.200 VA em 220 V.

Como os circuitos de tomadas TUGs da cozinha e da área de serviço devem ser separados dos demais da residência, por motivo de segurança e funcionalidade, pode-se numerá-los em 3 e 4, ficando aquele com 1.800 VA e este com 1.900 VA respectivamente, estando abaixo do limite de potência.

A soma das potências das tomadas TUGs das demais áreas é 4.500 VA acima do limite admitido por circuito, logo devemos dividir em no mínimo 4.500/2.200= 2,04 circuitos. Adotaremos 2 circuitos de tomadas de uso geral com potência aproximada de 2.250 VA cada, sendo eles chamados de circuitos 5 e 6. O circuito 5 abrangerá os cômodos da sala com 500 VA, dormitórios 1 e 2 com 300 VA cada e WC social com 1.200 VA totalizando 2.300 VA e no circuito 6 os cômodos serão a suíte com 300 VA, WC da suíte com 1.200 VA, corredor com 200 VA e varanda com 500 VA somando 2.200 VA de potência instalada.

Por último numera-se as tomadas TUEs, nesse caso no circuito 7 esta o ar condicionado da sala, no circuito 8 o micro ondas, no circuito 9 o ar condicionado do dormitório 2 no circuito 10 o ar condicionado da suíte, no circuito 11 o chuveiro elétrico do WC social e no circuito 12 o chuveiro elétrico do WC da suíte. A potência instalada

(42)

36

na residência é de 10.100 VA + 18.500 W, vale lembrar que esta soma é vetorial isto é, deve-se levar em consideração o fator de potência das cargas para chegar ao valor total da potência instalada em KW ou KVA, ver livro “Cálculos elétricos básicos para projetos elétricos”.

Figura 2.4. Quadro de carga com divisão de circuitos.

(43)

37

Concluída a divisão de circuitos o passo seguinte é numerar na planta baixa os pontos da iluminação, interruptores, tomadas TUGs e TUEs de acordo com o quadro de cargas. O objetivo é indicar ao eletricista instalador a posição de cada circuito com seus respectivos pontos de energia e comando (interruptor) para que possa realizar a enfiação dos circuitos conforme o projeto.

A numeração obedece à divisão feita no quadro de carga. No exemplo, todos os pontos de iluminação da sala, dormitórios 1, 2, suíte e WC da suíte assim como seus interruptores pertencem ao circuito número 1; os demais pontos de iluminação e interruptores pertencem ao circuito número 2.

Quando for necessário localizar precisamente um comando de determinado ponto de iluminação utilizam-se letras junto ao número deste ponto e do seu respectivo comando (interruptor de energia) exemplo: 1a, 1b, 2a, 2b e 2c. Os demais pontos de energia estão numerados conforme a divisão de circuitos. Figura 2.5

Exercício de classe 1. Divida em circuitos o projeto do exercício de classe 2, capítulo 1.

2.3 Quadro de distribuição de energia

O quadro de distribuição de energia ou simplesmente QD é o equipamento elétrico que tem por função básica receber energia elétrica da Concessionária de energia através do quadro de medição e distribuir essa energia aos diversos circuitos terminais que alimentam as cargas elétricas. Outras funções associadas ao QD são proteção geral e proteção dos circuitos terminais, comando, seccionamento, controle e medição de energia elétrica. Todos os quadros elétricos devem ter disjuntores residuais (DR) para maximizar a proteção dos usuários contra choque elétrico. O quadro de distribuição é o centro elétrico da instalação, figura 2.6.

(44)

38

Figura 2.5. Divisão e identificação de circuitos e pontos de energia.

(45)

39

Figura 2.6. Layout básico de um quadro de distribuição.

Fonte. Internet.

Composição do quadro de distribuição

Um quadro de distribuição pode ser dividido basicamente em: disjuntor geral (1), disjuntores dos circuitos terminais (2), fiação elétrica (12), barramento de cobre de interligação, barramento de cobre do neutro, barramento de cobre de proteção, caixa com porta e equipamentos de suporte. Figura 2.7.

(46)

40

Figura 2.7. Layout e composição de um quadro de distribuição padrão IEC bifásico (2F+N+PE).

(47)

41

Diagrama unifilar e multifilar do quadro de distribuição de energia

Um diagrama unifilar ou multifilar é uma representação gráfica podendo ser de uma instalação elétrica, de um circuito elétrico, de um equipamento elétrico ou de quadros de distribuição com todos os seus equipamentos elétricos inclusos, para essa representação são utilizados símbolos específicos de cada equipamento.

No capítulo 1 foram vistos diversos símbolos de equipamentos elétricos que são utilizados nos desenhos elétricos unifilares de instalações elétricas; para representar o quadro de distribuição de energia da residência alem dos símbolos já vistos outros são necessários figura 2.8.

Figura 2.8. Alguns símbolos elétricos.

Fonte: ABNT - NBR 5444/89

No diagrama unifilar o sistema elétrico, circuito elétrico ou equipamento elétrico é desenhado utilizando apenas um traço no qual os condutores de fase, neutro e terra são representados através de sua simbologia; essa é a forma de representação mais simples e mais utilizada em projetos elétricos exigindo, no entanto conhecimentos sólidos de simbologia e de circuitos elétricos para interpretar sua representação e ligação elétrica.

Pode-se observar, no diagrama unifilar da figura 2.9 abaixo, que a fiação de alimentação do QD é representada somente por um fio sendo indicada sobre ele a existência de 5 cabos elétricos cuja simbologia específica mostra que, neste trecho, passam dentro da infraestrutura chegando ao QD três cabos de fase, um cabo de neutro e um cabo de terra. O disjuntor geral é tripolar de 40 A, o disjuntor do circuito terminal 1 é monopolar de 10 A, o disjuntor do circuito 5 é bipolar de 40 A e que todos os circuitos terminais estão com suas respectivas indicações de fase(s), neutro e terra e nomeação conforme quadro de carga.

(48)

42

Figura 2.9. Exemplo de diagrama unifilar em 127 V.

Fonte: Autor.

O diagrama multifilar é desenhado mostrando todos os fios fase, neutro e terra, podendo ser bifásico (2 fios fase) ou trifásico (3 fios fase) figura 2.10. Nestes esquemas o desenho de cada fase é separado da outra aumentando o nível de detalhamento das ligações elétricas entre os diversos equipamentos, são bastante utilizados em esquemas elétricos de máquinas e aparelhos industriais; é necessário conhecimentos de simbologia e circuitos elétricos para interpretá-los corretamente.

(49)

43

Figura 2.10. Exemplo de diagrama multifilar em 127 V.

Fonte: Autor

Layout do quadro de distribuição de energia

O layout é a maneira como o quadro é montado, mostrando a distribuição dos equipamentos elétricos, a infraestrutura e a interligação elétrica. Na figura 2.7 o layout mostra que o quadro tem alimentação bifásica, fases f1 e f2, com condutor de neutro - N e condutor de proteção – PE, que existem 2 trilhos DIN onde são dispostos os equipamentos. A entrada da fiação elétrica é por cima e a saída por baixo. Os barramentos de neutro e de terra estão na parte superior do quadro à esquerda e à direita respectivamente. Também se vê que o disjuntor geral está localizado no centro do trilho superior, tendo à sua direita os dispositivos de proteção contra surto atmosférico - DPS e à sua esquerda e abaixo os disjuntores dos circuitos terminais. A interligação nos trilhos é feita com barramento compacto e entre trilhos por cabos.

Em um layout, de preferência, a posição do disjuntor geral deve ser no centro dos disjuntores dos circuitos terminais para que a corrente elétrica seja dividida indo aproximadamente metade para cada lado, assim o barramento sofrerá menor aquecimento pela corrente elétrica.

(50)

44

Como exemplo temos na figura 2.11A que a corrente total (It), após o disjuntor geral, é dividida em duas partes (ia) e (ib), em 2.11B a corrente total (It), após o disjuntor geral não sofre divisão provocando maior aquecimento no barramento. Também é aconselhável que as cargas com maior corrente elétrica fiquem o mais próximo possível do disjuntor geral assim nas figuras 2.11A e 2.11B as cargas com maior potência devem ser as C4, C5 e C7, C8 respectivamente.

Figura 2.11. Fluxo da corrente de carga nos barramentos do QD.

Fonte. Autor

(51)

45

Figura 2.12. Exemplos de layout.

(52)

46

Exercício de exemplo: Desenhe o diagrama unifilar da residência do exemplo.

Considere que a tensão do sistema é 220V trifásico, inclua o condutor de neutro e o condutor de proteção.

Resposta:

Como o padrão de entrada da residência do exemplo é trifásico a carga deverá ser balanceada (distribuída igualmente) entre as três fases. O balanceamento de fase não é o foco desta disciplina por isso o diagrama acima não contempla a distribuição da carga entre as fases.

(53)

47

Local de instalação e características de montagem

O quadro de distribuição deve ficar localizado em local de fácil acesso, o mais próximo possível do centro geométrico da carga e do quadro de medição, devem ser evitados locais que apresentem umidade. Normalmente são instalados na cozinha ou na área de serviço atrás de portas; não podendo ter armários na sua frente ou situados em locais fechados a chave. O centro geométrico do quadro deve estar a aproximadamente 1,30 m do piso acabado.

O quadro de distribuição deve possuir porta e ser fechado, tendo todas as partes energizadas enclausuradas evitando serem tocadas, visando proteção do operador.

Em uma residência pode haver mais de um quadro de distribuição sendo instalados em cascata isto é, haverá sempre um quadro de distribuição principal a partir do qual os demais quadros de distribuição são alimentados.

Exercícios de fixação

Trabalho referente aos exercícios de fixação deste livro e do livro “Cálculos Elétricos Básicos para Projeto Elétrico” desenhe e preencha o quadro de cargas, desenhe o diagrama unifilar e numere os pontos de energia nas plantas baixas de acordo com o quadro de cargas. Utilize para cada item uma folha de papel sulfite A4 padronizado com margem e etiqueta. Faça a capa do trabalho de acordo com as normas do IFSC, se precisar solicite ajuda ao professor.

Exercício prático para casa

Em equipe, desenvolva o diagrama unifilar do quadro de distribuição de energia do exercício de classe 1 do capítulo 2. Com ajuda do professor construa o quadro de distribuição de energia conforme modelo apresentado nas figuras 2.15 e 2.16.

Dicas para a construção do quadro:

- Relacione o material a ser utilizado e verifique com o professor a especificação e o quantitativo;

- Desenhe, em tamanho 1:1 (real), em uma folha de papel de tamanho apropriado, A3 ou A2, como será o quadro quando estiver montado (ajuda a definir o tamanho da chapa de montagem);

(54)

48

- Como chapa de montagem (base de fixação) utilize chapa de madeira com espessura de 6 mm ou acrílico. Para as laterais do quadro utilize chapa de madeira de 6 mm ou acrílico fixados pela parte traseira com cantoneiras de pequena dimensão ou colados. Pinte a chapa de montagem de cor laranja;

- Devem ser utilizados dois pedaços de trilho DIN sendo um para fixar o disjuntor geral e outro para fixar os disjuntores do circuitos terminais, ficando aquele sobre este na chapa de montagem;

- Deixe espaço de pelo menos 20 cm entre o centro do trilho DIN onde será fixado o disjuntor geral - DG e a borda superior da chapa de montagem;

- Deixe espaço de pelo menos 12 cm entre as extremidades do trilho DIN onde serão fixados os disjuntores dos circuitos terminais e os lados da chapa de montagem;

- Utilize canaletas de PVC de dimensão apropriada para servir de proteção e organizar os cabos na chapa de montagem;

- Fixe o trilho DIN, as canaletas de PVC e o barramento de terra com parafuso auto atarraxante ou rebite POP;

- Utilize espaçadores epóxi para fixar o barramento de neutro na chapa de montagem;

- Dimensione os barramentos de cobre do neutro e do terra conforme a quantidade de circuitos, faça um furo nos barramentos para fixar a fiação de cada circuito respectivamente;

- Os barramentos de neutro e terra devem ser fixados um em cada lado do quadro, na horizontal, na parte superior ou inferior da chapa de montagem (verifique os espaço para isso);

- Diferentemente da figura utilize bucha e arruela para fixar o eletroduto na borda inferior do quadro (na chapa de madeira ou de acrílico), para isso faça furos com serra copo de tamanho apropriado;

- Utilize condutores flexíveis nas cores conforme função e bitola do condutor; - Utilize disjuntores padrão DIN;

- Para interligar os disjuntores, entrada de energia, utilize barramento de cobre compacto isolado ou pode ser utilizado condutor flexível;

Exemplos de quadros de distribuição de energia são mostrados nas figuras 2.13 e 2.14 abaixo. Um modelo educacional é mostrado nas figuras 2.15 e 2.16.

(55)

49

Figura 2.13. Exemplo de quadro de distribuição, horizontal.

Fonte. internet.

Figura 2.14. Exemplo de quadro de distribuição, vertical.

Fonte. Internet.

(56)

50

Figura 2.15. Quadro de distribuição de energia

Fonte. http://www.profelectro.info/wp-content/uploads/carla.jpg Figura 2.16. Quadro de distribuição de energia

(57)

51

Materiais componentes dos quadros de distribuição de energia. Caixa (quadro):

São utilizados para abrigar e proteger os equipamentos elétricos. - Estrutura metálica ou termoplástica;

- Instalação de sobrepor ou de embutir; - Porta com ou sem fecho;

- Chapa de montagem – placa de ferro onde são montados os equipamentos elétricos;

- Grau ou índice de proteção – IP indica quanto o equipamento é estanque a poeira e à água;

Ex. IP 64 e IP 65

Para especificar corretamente é importante:

a- Observar sempre as prescrições da Concessionária de energia local;

b- Verificar a altura, largura e profundidade do quadro em relação aos equipamentos elétricos;

c- Deixar folgas nas laterais, acima e abaixo dos equipamentos. Para isso deve-se obdeve-servar a quantidade de cabos a deve-serem utilizados e suas bitolas para obedecer sua respectiva curva mínima;

d- Observar a distância entre os equipamentos e as canaletas de distribuição de cabos;

e- Observar a posição dos barramentos de neutro e terra.

f- Observar a posição de entrada e saída dos cabos de alimentação e circuitos terminais.

Lembre-se que sempre será necessário fazer manutenção nos quadros elétricos após entrarem em uso e até, em alguns casos, com o quadro energizado; para serviços serem feitos com segurança e facilidade imprescindível que haja espaços convenientes no quadro.

Antes de energizar o QD deve-se reapertar toda a fiação elétrica e megar todos os cabos e disjuntores para confirma o isolamento elétrico dos mesmos. Não se mega equipamento eletrônico.

(58)

52

Figura 2.17. Exemplos de quadro de distribuição de energia

Fonte: Internet.

Disjuntor:

São os equipamentos utilizados para comando e proteção das cargas dos circuitos terminais e do próprio quadro de distribuição.

- Tipos DIN ou NEMA este último está fora de uso; - Fabricado em caixa moldada ou caixa aberta;

- Quantidade de pólos: monopolar, bipolar, tripolar e tetrapolar; - Tensão de trabalho (V);

- Corrente nominal – In;

- Capacidade de corrente de curto-circuito – Icc; - Com ou sem regulagem de corrente nominal; - Tempo de abertura em Icc;

- Com ou sem retardo de tempo na abertura; - Térmico ou termomagnético.

Figura 2.18. Disjuntor DIN e NEMA.

(59)

53

Barramento de cobre para fases, neutro e terra

O barramento de fase é utilizado para interligar e conduzir a energia elétrica entre o disjuntor geral e aos demais disjuntores terminais, os barramentos de neutro e de terra servem de ponto de conexão dos cabos de neutro e proteção dentro do quadro de distribuição.

Características:

- Barramento de cobre compacto isolado: padrão DIN (pino) ou NEMA (garfo) ou em barras tipo espinha de peixe. Barras simples com isolação para neutro e sem isolação para terra (proteção).

- A dimensão varia conforme a corrente a conduzir. Figura 2.19. Tipos de barramento de cobre.

Fonte. Internet

Isoladores

Estes materiais têm as funções de fixar e manter os barramentos de fase afastados entre si e das partes metálicas do quadro de distribuição garantindo a isolação da energia, são usados também para isolar o barramento de neutro da carcaça do quadro de distribuição.

Características:

- A altura e o diâmetro são escolhidos conforme tensão (V) a isolar e esforço físico a suportar.

(60)

54

Figura 2.20. Tipos de isoladores de barramentos de QD.

Fonte. Internet.

Trilho DIN

Sua função é suportar os equipamentos elétricos proporcionando agilidade na montagem e manutenção do quadro de distribuição. O trilho é fixado à chapa de montagem do quadro de distribuição por meio de parafusos ou rebites e os equipamentos elétricos são fixados ao trilho por um sistema de encaixe que fica por trás destes.

Característica:

- O acabamento pode ser galvanizado, pintado ou bicromatizado. Figura 2.21. Trilho DIN T35.

Fonte. Internet.

Eletroduto

São utilizados para conduzir e proteger a fiação elétrica. Características:

- São Rígidos em PVC, ferro galvanizado a fogo (fg), ferro galvanização eletrolítica (fe);

(61)

55

- Podem ser utilizados em infraestrutura aparente ou embutidos. Figura 2.22. Eletrodutos de PVC, fg, fe e flexível.

Fonte. Internet

Condutores

São os responsáveis por levar a energia elétrica até as cargas dos circuitos terminais, são feitos de cobre cobertos com isolante elétrico com ou sem cobertura de proteção mecânica.

Características:

- Tipos: em cobre flexível (muitos fios) ou rígido (um só fio);

- Cores: fase (vermelho, preto ou branco), retorno (amarelo), neutro (azul) e terra (verde);

- Bitola (diâmetro da seção): para circuitos de força (tomadas TUGs) Ø mínimo de 2,5 mm² e iluminação Ø mínimo de 1,5 mm²;

- Tensão de isolação: 750 V e 1.000 V (1 kV);

- Sem capa de proteção é chamado de condutor singelo ou isolado, com capa de proteção são chamados de cabos unipolares ou multipolares;

- Condutores com uma veia são chamados singelos e com duas ou mais veias são chamados de multipolares (PP);

Figura 2.23. Condutores.

(62)

56

Bucha e arruela

São utilizadas para fazer a fixação e acabamento de eletrodutos nas laterais dos quadros de distribuição e caixas de passagem. Sua utilização evita que os cabos de alimentação sejam danificados na borda dos eletrodutos.

Características:

- Tipos: PVC ou alumínio; Figura 2.24. Bucha e arruela.

Fonte: Internet.

Braçadeira tipo D

São utilizadas para fixação dos eletrodutos sobre diversas superfícies. Características:

- travas com parafuso, cunha ou de encaixe;

- Material do corpo: ferro galvanizado a fogo (fg), ferro galvanizado eletrolítico (fe) ou PVC.

Figura 2.25. Braçadeira tipo D.

(63)

57

Canaleta de PVC

Protegem e conduzem os condutores dentro do quadro de distribuição. Características:

- Material de PVC com parede lisa, parede com rasgos ou furos; com tampa ou sem tampa.

Figura 2.26. Canaleta de PVC.

Fonte: Internet.

Figura 2.27. Uso de canaletas em painéis elétricos.

(64)

58

Prensa cabo

São utilizados quando os cabos saem diretamente dos painéis ou da caixa de passagem sem utilizarem infraestrutura. Protegem os cabos elétricos da borda cortante do furo e promovem boa vedação contra pó e respingo de água.

Características:

- Material de alumínio, fe e PVC;

- Dimensões conforme diâmetro externo do cabo a ser utilizado. Figura 2.28. Presa cabo.

Fonte: Internet

Terminal pré-isolado

São utilizados para conexão e acabamento de cabos elétricos permitindo maior e melhor contato elétrico entre o cabo e o equipamento elétrico. Aumentam a segurança da instalação elétrica.

Características:

- Material em cobre com cobertura de estanho isolados com PVC. - Dimensão conforme diâmetro do cabo a ser utilizado.

- Diversos modelos possibilitando uso variado. Figura 2.29. Terminais pré-isolados.

(65)

59

Rebite POP

São utilizados para fixar o trilho DIN na placa de montagem do quadro de distribuição.

Características:

- Material de aço inox ou alumínio.

- Dimensão conforme o furo onde será fixado.

- O comprimento é de acordo com a espessura da base de fixação. Figura 2.30. Rebite POP.

(66)

60

BIBLIOGRAFIA

SIEMENS.

http://www.siemens.com.br/templates/v2/templates/TemplateD.Aspx?channel=9102. TIGRE. Catálogo elétrico.

PROFELECTRO. http://www.profelectro.info/wp-content/uploads/carla.jpg

ABNT. NBR 5444/89

SENAI. Apostila de Desenho elétrico.

PIRELLI. Apostila de Instalações elétricas residenciais, 2003.