A NBR 5410 considera 6 critérios para o correto
dimensionamento dos condutores.
O dimensionamento final dos condutores é obtido na
comparação destes 6 métodos considerando a maior seção resultante:
1. Seção mínima. Conforme 6.2.6;
2. Capacidade de condução de corrente. Conforme 6.2.5; 3. Queda de Tensão. Conforme 6.2.7;
4. Sobrecarga. Conforme 5.3.3; 5. Curto-circuito. Conforme 5.3.4;
6. Proteção contra contatos indiretos. Conforme 5.1.3;
• As isolações dos condutores apresentam um limite máximo de temperatura em regime de serviço contínuo.
• Temperatura em serviço depende do tipo de instalação
Segundo a NBR 5410:
◦As seções dos condutores fase, em circuitos de corrente
alternada devem ser superiores aos valores dados na tabela 47. Neste método o fator preponderante é a temperatura. A ultrapassagem das temperaturas determinadas pelo
fabricante diminui a vida útil da isolação do condutor.
FATORES QUE DETERMINAM O LIMITE TÉRMICO:
◦O tipo de isolação e de cobertura do condutor;
◦O número de condutores carregados;
◦A maneira de instalar os condutores;
◦A proximidade de outros condutores;
◦A temperatura ambiente ou a do solo.
Tratado na seção 6.2.5 da NBR 5410, com tabelas
para a determinação das seções dos condutores;
Uso de tabelas para correto dimensionamento dos
condutores, traduzindo os cálculos para a realidade;
Fatores de correção:
Fator de correção de temperatura (FCT) e Fator de correção para número de circuitos (FCNC). Resistividade térmica do solo (eletrodutos enterrados)
5
Ex.: Para uma corrente maior que 17,5 e inferior a 24 A.
São usados em linhas elétricas embutidas ou aparentes. Função principal é proteger os condutores elétricos contra certas
influências externas (ex. choques mecânicos, agentes químicos, etc).
Eletroduto de ferro galvanizado Eletroduto de PVC
CONDUTOS
Canaletas e perfilados
◦São dutos metálicos de seção retangular.
◦As dimensões padrão são 38 x 38 mm e 19 x 38 mm
Canaletas Perfilado
Bandejas
◦
Dutos metálicos abertos
Bandejas
Leitos
◦
São estruturas para cabos elétricos abertos
Leitos
Leitos
Eletrocalhas
◦
São dutos metálicos com tampas com as mesmas
finalidades das bandejas
◦
Método da capacidade de corrente
◦
Método da capacidade de corrente
1. Seleção da maneira de instalar os condutores.
Sistema monofásico a dois condutores
◦
Comumente empregado em instalações residenciais
isoladas (pequena carga).
Sistema monofásico a três condutores
◦
Usado em pequenas instalações residenciais e
comerciais onde há carga de iluminação e motores.
Circuitos alimentadores derivados de transformadores monofásicos com tap(derivação) central no secundário.
Sistema trifásico a
três condutores
◦Instalações industriais (motores). Sistema trifásico a
quatro condutores
◦Sistema mais empregado em instalações industriais e comerciais de pequeno porte
Sistema trifásico a cinco condutores
◦
Comumente empregado em instalações industriais
de médio e grande porte.
Os condutores PEN são considerados como condutores neutro. Os condutores utilizados unicamente como proteção não são considerados. No caso de circuito trifásico com neutro, ele deve ser computado como
condutor carregado quando houver presença de harmônicos elevada. No caso de 4 condutores carregados deve ser aplicado o fator 0,86 às
watt
Determinar a seção dos condutores fase do circuito
bifásico mostrado na Figura. Serão utilizados cabos unipolares, isolação de PVC, dispostos em eletroduto embutido na parede.
Resp.: 3 fases de 2,5 mm2
Determinar a seção dos condutores fase do circuito
trifásico mostrado na Figura. Serão utilizados cabos idolados em PVC, dispostos em eletroduto aparente.
Resp.: 3 fases de 2,5 mm2
• O Fator de Serviço é o fator que, aplicado à potência nominal, indica a carga permissível que pode ser aplicada ao motor, sob condições especificadas. • Trata-se de uma capacidade de sobrecarga contínua, ou seja, uma reserva de potência que propicia ao motor suportar condições desfavoráveis.
(agrupamento de motores).
Corrente nominal de motores
Pot. Nominal (cv) Potência ativa
(kW) Corrente nominal (220/380)
Ex.: Determinar a seção dos condutores isolados em PVC que alimentam um CCM que controla três motores de 40 cv e quatro motores de 15 cv, todos de 4 pólos ligados em 380 V com F.S= 1.
• Energização de capacitor a partir de fonte contínua estando inicialmente desenergizado. • Corrente de energização muito elevada e capacitor se comporta como um curto. • Corrente é limitada apenas pela impedância do circuito de alimentação.
Considerando condutor com isolação PVC /
750 V em eletroduto aparente (método B1)
S cond= 3 # 25 mm2
Condutores em condições diferentes daquelas previstas nos métodos de referência.
1. Temperatura ambiente (FCT)
A capacidade de condução de corrente prevista na NBR 5410 para as tabelas anteriormente citadas correspondem à temperatura ambiente de 20 °C para linha subterrâneas e de 30°C para linhas não subterrâneas.
2. Resistividade térmica do solo
Os valores tabelados são para cabos em eletrodutos enterrados com resistividade térmica do solo de 2,5 K.m/W
3. Agrupamento (FCNC)
1. Fator de correção da temperatura
• Quando a temperatura do meio ambiente é superior 30°C os fatores de correção são menores que 1 (corrente considerada “aumenta”) -> Maior condutor.
2. Resistividade térmica do solo
Medição de resistividade do solo
◦
Fator de correção de agrupamento
As tabelas anteriormente apresentadas são válidas para:
Dois condutores isolados, dois cabos unipolares ou um cabo bipolar.
Três condutores isolados, três cabos unipolares ou um cabo tripolar.
38
Tratando-se de condutores isolados, cabos
unipolares ou cabos multipolares de
dimensões diferentes em condutos fechados
ou em bandejas, leitos, prateleiras ou
suportes, caso não seja viável um cálculo
específico, deve-se utilizar:
onde:
F: fator de correção
n:número de circuitos ou de cabos multipolares.
Num circuito trifásico com neutro, que alimenta cargas
com conteúdo harmônico com distorção superior a 15% ou cargas desequilibradas (ex.:alimentação de QDLs) o condutor neutro deve ser considerado como condutor carregado.
O fator de agrupamento para determinado na NBR 5410
para este caso vale 0,86.
Este fator independe do método de instalação e deve
ser aplicado à capacidade de condução de corrente para a condição de três condutores carregados.
◦
Dois ou mais condutores podem ser ligados em
paralelo na mesma fase, desde que (principalmente):
1.
Condutores devem ter aproximadamente o mesmo
comprimento.
2.
Os condutores devem ter o mesmo tipo de isolação.
3.
Os condutores devem ter a mesma seção nominal.
4.
Os condutores não devem ter derivações.
◦
Dois ou mais condutores podem ser ligados em
paralelo na mesma fase, desde que (principalmente):
5.
Cada grupo ou conduto fechado deve conter todas as
fases e o respectivo neutro, se existir.
Obs.: a disposição dos condutores nas posições plana ou em trifólio tem por finalidade evitar os desequilíbrios de corrente entre os condutores devido às diferenças entre as indutâncias mútuas dos cabos.
CRITÉRIO DO LIMITE DE QUEDA DE
TENSÃO
◦Os aparelhos de utilização de energia elétrica são projetados para trabalharem a determinadas tensões, com uma tolerância pequena.
Quando operado na Zona A ou B, o motor pode apresentar variações de desempenho e atingir
temperaturas mais
elevadas. Estas variações são maiores para a operação na zona B.
◦
Aplicado após o método da capacidade de corrente.
◦
Necessário saber se o condutor dimensionado
atende os valores tabelados:
Obs.; para efeitos legais a origem da instalação é o ponto de entrega de energia.
Em nenhum caso a queda de tensão nos circuitos terminais pode ser superior a 4% (item 6.2.7.2 – NBR 5410).
◦
Para o cálculo da queda de tensão deve ser utilizada a
corrente de carga ou de projeto;
◦
Nos circuitos de motor, considerar a corrente nominal
vezes o fator de serviço.
◦
Nos circuitos de capacitores devem ser considerados
135% da corrente nominal do banco.
◦
Para se dimensionar em definitivo deve ser escolhida a
maior seção calculada pelos dois critérios: queda de
tensão admissível e capacidade de corrente.
◦
O condutor mínimo que deve ser utilizado é
calculado através da fórmula (Fonte: Hélio Creder):
Ex.: Qual o condutor que deve ser empregado sabendo que o circuito é formado por duas cargas. A primeira está situada a 10 metros do quadro de distribuição e tem potência de 501,6 W e a outra está a 5 metros e tem potência de 400 W.
As cargas são supridas em 127V.
Ex.: Qual o condutor que deve ser empregado sabendo que o circuito é formado por duas cargas. A primeira está situada a 10 metros do quadro de distribuição e tem potência de 501,6 W e a outra está a 5 metros e tem potência de 400 W. As cargas são supridas em
127V.
Para circuitos trifásicos, multiplicar as distâncias por:
Ex.: Dimensione o alimentador do circuito abaixo empregando o critério da queda de tensão. A alimentação é trifásica a 4 fios.
Critério leva em conta os efeitos térmicos nos condutores
devido a corrente de curto-circuito.
Estas correntes podem chegar a 100 vezes a corrente de
carga.
A seção mínima pode ser calculada por:
CRITÉRIO DA CAPACIDADE DE CORRENTE DE
CURTO-CIRCUITO
Exemplo: Seja um sistema de energia industrial que utiliza
cabo com isolação em XLPE. O tempo para eliminação de
defeito é realizado por fusível em 0,5 s para uma corrente
simétrica de 4,0 kA. Determinar a seção mínima do
condutor.
◦O condutor neutro não pode ser comum a mais de um circuito.
◦Em circuitos monofásicos, a seção do condutor neutro deve ser igual à do condutor fase.
◦Em circuitos com duas fases e neutro a seção deste condutor não deve ser inferior à dos condutores fase, podendo ser igual se a taxa de terceira harmônica e seus múltiplos não for superior a 33%.
◦Quando a seção dos condutores fase de um circuito trifásico com neutro for superior a 25 mm2 , a
seção do condutor neutro pode ser inferior à seção dos condutores fase, desde que:
O circuito for equilibrado, em serviço normal.
A corrente das fases não contiver taxa de 3ª harmônica e seu múltiplos superior a 15%. O condutor neutro for protegido
contra sobrecorrente.
◦
Exemplo: Calcular a seção do condutor neutro de um
circuito trifásico que alimenta uma CCM, ao qual
estão ligados quatro motores de 20 cv. Os cabos
isolados em PVC estão dispostos em eletroduto
aparente.
◦Corrente de carga Ic = 4 x 28,8=115,2 A
◦Seção dos condutores fase Sf= 3#50mm2 (método de ref. 3) ◦Seção do condutor neutro: 1#25mm2
Terceira harmônica das correntes de fase for
superior a 33%
◦ Tais níveis de correntes harmônicas são encontrados, por exemplo, em circuitos que alimentam principalmente computadores ou outros equipamentos de tecnologia de informação.
IB: corrente de projeto do circuito.
Ii, Ij,..., In: componentes harmônicas presentes na fase.
O condutor de proteção deve ser capaz de suportar a
corrente de falta presumida.
A seção deste condutor não deve ser inferior ao valor
determinado na expressão abaixo (aplicável para
tempos de seccionamento que não excedam 5s.
◦
Fator K
Para o condutor de cobre isolado não incorporado em cabo multipolar e não enfeixado com outros cabos. Neste caso, a temperatura inicial é considerada de
30°C, e a final, de 160 e 250 °C (PVC , EPR ou XLPE, respectivamente)
Isolação de PVC : K=143 (seção menor que 300mm2) e
k=133 (maior que 300 mm2).
Isolação EPR ou XLPE: K= 176
◦
Forma alternativa ao outro método de cálculo. Pode ser
escolhido o menor valor dos dois métodos.
◦
A seção deste condutor deve ser feita de acordo com a
tabela abaixo.
◦
Esta tabela é válida apenas se o condutor de proteção
for constituído do mesmo metal que os condutores de
fase.
◦Exemplo: Determinar o condutor de proteção de um circuito de distribuição que liga o QGF ao CCM, sabendo-se que os condutores fase são de 70 mm2 , isolados em PVC 70ºC.
Considerar que a corrente de curto (falta fase-terra) no CCM seja de 9500 A, o tempo de atuação da proteção seja de 80 ms e que o condutor de proteção esteja no mesmo eletroduto dos condutores fase.
◦Exemplo: Determinar o condutor de proteção de um circuito de distribuição que liga o QGF ao CCM, sabendo-se que os condutores fase são de 70 mm2 , isolados em PVC 70ºC.
Considerar que a corrente de curto (falta fase-terra) no CCM seja de 9500 A, o tempo de atuação da proteção seja de 80 ms e que o condutor de proteção esteja no mesmo eletroduto dos condutores fase.
Em instalações de pequeno e médio portes, a utilização
de condutores primários (tensão superior a 1kV) dá-se basicamente no ramal subterrâneo que interliga a rede de distribuição aérea com a subestação consumidora.
Em indústrias de maior porte é grande a aplicação de
condutores primários, em cabo unipolar, alimentando as várias subestações de potência existentes em diferentes pontos da planta.
Observações
◦Segundo a NBR 14039 as tensões nominais das instalações são as seguintes: 3kV, 4,16 kV, 6 kV, 13,9 kV, 23,1 kV e 34,5 kV.
◦A tensão nominal dos equipamentos utilizados nas instalações deve ser igual ou superior à tensão nominal da instalação.
◦Nas instalações com tensão nominal superior a 3,6/6kV:
Os cabos unipolares e as veias dos cabos multipolares devem ser do tipo campo elétrico radial (NBR 6251). Não é permitido o emprego de cabos de PVC.
◦
Similar ao cálculo dos condutores de baixa tensão é
necessário primeiramente conhecer o tipo de linha
elétrica.
Para se determinar a
capacidade de
corrente é necessário
recorrer às tabela
FATORES DE CORREÇÃO
◦Similar aos condutores secundários. ◦FCT, FCA e Resistividade do solo
FATORES DE CORREÇÃO
Exemplo: Determinar a seção de um condutor primário de um
circuito trifásico com isolação de XLPE, tensão nominal de 8,7/15kV, sabendo-se que a sua instalação é em bandeja (espaçados), alimentando uma carga de 6,5 MVA e que está agrupado com mais um circuito trifásico, na mesma bandeja, cujos cabos unipolares estão dispostos em camada única.
FCA = 0,97 ( uma terna por bandeja) Método de referência B ->
Elementos de seção transversal, normalmente retangular ou circular. Finalidade de coletar as correntes que chegam da fonte e distribuí-las
aos diversos alimentadores a eles conectados.
Permitido fazer derivações.
Tipos
◦Barramentos de fabricação específica
Constituídos de barras chatas, circulares ou tubos de segmento contínuo, de cobre ou alumínio, não isoladas.
Cortadas nas dimensões justas para a finalidade.
Aplicação: painéis elétricos, subestações blindadas, abrigadas e ao tempo.
Fonte:
http://files.etitecnologia-com-br.webnode.com/200000020-0b84e0d76d/102_8662.JPG Acesso em 06/06/2016
Tipos
◦
Barramentos pré-fabricados ou dutos de barra
Constituídos de vários segmentos pré-fabricados e conectáveis.
Fonte: http://epspaineis.com.br/foto15n1.jpg
Acesso em 0606/16
Tipos
◦
Barramentos pré-fabricados ou dutos de barra
Constituídos de vários segmentos pré-fabricados e conectáveis.
Fonte: Mamede
Barramentos redondos maciços de cobre
◦
Destinados normalmente a subestações de média
tensão, abrigadas ou ao tempo.
Potência nominal
•
Potência que o motor pode fornecer no eixo
(útil), em regime contínuo, sem que os
limites de temperatura sejam excedidos.
•
Caso sejam aplicadas aos motores cargas de
valor muito superior ao da potência nominal,
enrolamentos sofrem aquecimento anormal.
Potência Nominal
Potência nominal
1. ALTURA DE SUCÇÃO (AS) - Desnível geométrico (altura em metros),
entre o nível dinâmico da captação e o bocal de sucção da bomba.
2. ALTURA DE RECALQUE (AR) - Desnível geométrico (altura em
metros), entre o bocal de sucção da bomba e o ponto de maior elevação do fluído até o destino final da instalação (reservatório, etc.).
3. ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL (AMT) - Altura total exigida pelo
sistema, a qual a bomba deverá ceder energia suficiente ao fluído para vencê-la. Leva-se em consideração os desníveis geométricos de sucção e recalque e as perdas de carga por atrito em conexões e tubulações.
AMT = Altura Sucção + Altura Recalque + Perdas de Carga Totais ( *)
Exercício:
Elevadores de carga
Determinar a potência nominal de um motor de um elevador de carga destinado a levantar uma carga máxima de 400 kg.
• Ventiladores
• Compressores
Determinar a potência de um compressor,
sabendo-se que a redução do acoplamento é 0,66, a
velocidade do compressor é de 1150 rps e o
conjugado nominal de 40mN.
Tensão Nominal
As tensões de maior utilização nas instalações elétricas
industriais são 220, 380 e 440 V.
• Corrente Nominal
Corrente solicitada da rede de alimentação quando
trabalhando à potência nominal.
(deduzir)
NBR 5410 e NBR 14039 tem como resultado principal o
dimensionamento do condutor que resulta na menor seção nominal possível que não comprometa a segurança, a qualidade e a durabilidade da instalação elétrica.
“NBR 15920: 2011 – Cabos elétricos – Cálculo da corrente
nominal – Condições de operação – Otimização econômica das seções dos cabos de potência” leva em conta as perdas durante a vida útil da instalação em relação ao aumento do custo inicial.
