SIPE -Sistema Informático para o Projecto Eléctrico

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SIPE - Sistema Inform´

atico para o Projecto

El´

ectrico

Por

Mário André Patr´ıcio Teixeira Júlio

Orientador: Manuel da Ressurrei¸c˜ao Cordeiro

Co-orientador: S´ergio Augusto Pires Leit˜ao

Disserta¸c˜ao submetida `a

UNIVERSIDADE DE TR ´AS-OS-MONTES E ALTO DOURO para obten¸c˜ao do grau de

MESTRE

em Engenharia Electrot´ecnica e de Computadores, de acordo com o disposto no DR – I s´erie–A, Decreto-Lei n.o _{74/2006 de 24 de Mar¸co e no}

Regulamento de Estudos Pós-Graduados da UTAD DR, 2.a _{série – Delibera¸cão n.}o _2391/2007

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Por

Mário André Patr´ıcio Teixeira Júlio

Orientador: Manuel da Ressurrei¸c˜ao Cordeiro

Co-orientador: S´ergio Augusto Pires Leit˜ao

Disserta¸c˜ao submetida `a

UNIVERSIDADE DE TR ´AS-OS-MONTES E ALTO DOURO para obten¸c˜ao do grau de

MESTRE

em Engenharia Electrot´ecnica e de Computadores, de acordo com o disposto no DR – I s´erie–A, Decreto-Lei n.o _{74/2006 de 24 de Mar¸co e no}

Regulamento de Estudos Pós-Graduados da UTAD DR, 2.a _{série – Delibera¸cão n.}o _2391/2007

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Manuel da Ressurrei¸c˜ao Cordeiro

Professor Catedr´atico do Departamento de Engenharias

UTAD

S´ergio Augusto Pires Leit˜ao

Professor Auxiliar do Departamento de Engenharias

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Aos meus pais e irm˜ao.

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Mário André Patr´ıcio Teixeira Júlio

Submetido na Universidade de Tr´as-os-Montes e Alto Douro para o preenchimento dos requisitos parciais para obten¸c˜ao do grau de

Mestre em Engenharia Electrot´ecnica e de Computadores

Resumo — Esta Disserta¸cão insere-se na área Cient´ıfica de Energia e tem como ob-jectivo o desenvolvimento de uma aplica¸cão para o cálculo e concep¸cão de projectos em instala¸cões eléctricas do tipo C.

Para que uma instala¸cão eléctrica possa apresentar o desempenho previsto aquando da sua fase de projecto é fundamental que todos os cálculos necessários à sua con-cep¸cão estejam correctos. A aplica¸cão tem como fun¸cão a execu¸cão destes cálculos bem como a escolha de qualquer aparelho constituinte da instala¸cão em causa de forma simples e exacta (como por exemplo equipamentos de proteçcão, canaliza¸cões, condutores).

Na cria¸cão da aplica¸cão recorreu-se à teoria das bases de dados, para organizar toda a informa¸cão necessária ao projecto eléctrico, provenientes da legisla¸cão em vigor. Para a utiliza¸cão e acesso à referida base de dados foi aplicada a linguagem SQL. O recurso à organiza¸cão dos dados de acordo com um padrão SQL permite encontrar uma solu¸cão mais simples e ao mesmo tempo mais eficaz, no uso da aplica¸cão. Deste estudo resultou uma aplica¸cão que possibilita a execu¸cão dos cálculos ne-cessários para uma instala¸cão eléctrica de forma rápida, fácil e de acordo com a legisla¸cão em vigor (RTIEBT, Regras Técnicas das Instala¸cões Eléctricas de Baixa Tensão).

Palavras Chave: Sistemas de energia, projectos eléctricos, instala¸cões eléctricas, base de dados, SQL, RTIEBT.

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Mário André Patr´ıcio Teixeira Júlio

Submitted to the University of Tr´as-os-Montes and Alto Douro in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Electrical and Computers Engineering

Abstract — The goal of the work presented in this thesis, in the energy scientific area, is the development of an application for the calculation and conception of projects in type C electrical installations.

For an electrical installation can justify the expected performance in its phase of project is essential that all calculations necessary to the design be correct. The application has as function the execution of these calculations as well as the choice of any constituent devices of the installation in a simple and exact fashion.

In the creation of the application, the theory of the databases was used to organize all the necessary data to the electric project proceeding from the legislation in use. For the use and access to the related database SQL language was applied.

The appeal to the organization of the data in accordance with a standard SQL allows to find a simpler solution and at the same time a more efficient one in the use of the application.

From this study resulted an application that makes possible the execution of the necessary calculations for an electric installation in a quick way, correct and in accordance with the legislation in use (RTIEBT).

Key Words: Power Systems, electric project, electrical installations, data base, SQL, RTIEBT.

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Ao Professor Doutor Manuel da Ressurrei¸c˜ao Cordeiro, orientador deste trabalho, pela disponibilidade e apoio prestado que permitiu a sua realiza¸c˜ao.

Ao Professor Sérgio Augusto Pires Leitão, na qualidade de co-orientador, pelo seu empenhamento e sugestões que viabilizaram e tra¸caram de forma significativa, o rumo deste trabalho.

Aos meus Pais, pelo apoio incondicional em todos os momentos e por proporcionar todas as condi¸c˜oes para que se pudesse concretizar este trabalho.

Ao meu irmão João, a quem eu solicitei mais paciência e compreensão nos momentos mais dif´ıceis.

Aos meus colegas, amigos e fam´ılia pelo apoio e amizade demonstrados durante elabora¸c˜ao deste trabalho individual.

A todos, bem hajam !

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UTAD, Vila Real Mário André Patr´ıcio Teixeira Júlio 1 de Julho, 2008

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Resumo i

Abstract iii

Agradecimentos v

´Indice ix

´Indice de figuras xiii

1 Introdu¸c˜ao 1

1.1 Motiva¸c˜ao . . . 2

1.2 Organiza¸c˜ao da Disserta¸c˜ao . . . 2

2 Estado da Arte 5 2.1 Evolu¸cão da Regulamenta¸cão Eléctrica em Portugal . . . 6

2.1.1 Decreto-Lei n.o_{740/74 . . . .} ₆ 2.1.2 Decreto-Lei n.o_{31/83 . . . .} ₇ 2.1.3 Cria¸cão da CERTIEL . . . 7 2.1.4 Decreto-Lei n.o_{226/2005 . . . .} ₈ 2.1.5 Portaria 949-A/2006 . . . 8 2.1.6 Decreto-Lei n.o_{101/2007 . . . .} ₉ 2.2 A aplica¸cão CYPELEC . . . 10 2.3 Instala¸cões Colectivas . . . 10 vii

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2.3.1 Dimensionamento de Colunas . . . 11 2.3.2 Servi¸cos Comuns . . . 13 2.4 Entradas . . . 14 2.4.1 Dimensionamento Entradas . . . 15 2.4.2 Circuitos de Utiliza¸cão . . . 17 2.5 Proteçcões e Seguran¸ca . . . 19 2.5.1 Aparelhos de Proteçcão . . . 19 2.5.2 Proteçcão de Instala¸cões . . . 23

2.5.3 Condi¸c˜ao de Queda de Tens˜ao . . . 26

2.6 Ind´ustria . . . 29

2.6.1 C´alculos . . . 29

3 A Aplica¸cão Informática SIPE 31 3.1 Estrutura da Aplica¸cão . . . 31

3.2 Instala¸c˜oes Colectivas . . . 33

3.2.1 Instala¸c˜oes Colectivas . . . 33

3.2.2 C´alculo da Corrente de Servi¸co (Coluna) . . . 34

3.2.3 Dimensionamento dos Condutores (Coluna) . . . 34

3.2.4 C´alculo do Diˆametro das Condutas . . . 35

3.2.5 Proteçcões . . . 36 3.3 Servi¸cos Comuns . . . 41 3.3.1 Potência de Dimensionamento . . . 41 3.4 Entradas . . . 43 3.4.1 Circuito de Utiliza¸cão . . . 43 3.5 Comércio/Servi¸cos . . . 46 3.6 Indústria . . . 46 3.6.1 Quadros de Potência . . . 46 4 Exemplos 49 4.1 Exemplo 1 - Instala¸cão Pluri-Habitacional . . . 49

4.1.1 Dados do Exemplo . . . 50 4.1.2 Instala¸cões Colectivas . . . 50 4.1.3 Servi¸cos Comuns . . . 56 4.1.4 Entradas . . . 60 4.1.5 Comércio/Servi¸cos . . . 65 4.2 Exemplo 2 - Indústria . . . 67 4.2.1 Exemplo . . . 67 5 Conclusões 75 viii

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A.2 Edif´ıcio Pluri-Habitacional . . . 79

A.2.1 Potˆencia da Coluna . . . 81

A.2.2 Dimensionamento de Condutores . . . 82

A.2.3 Dimensionamento das Condutas . . . 84

A.2.4 Protec¸c˜ao - Fus´ıveis . . . 84

A.2.5 Condi¸c˜ao de Queda de Tens˜ao . . . 85

A.2.6 Escolha das Caixas do Quadro Coluna . . . 86

A.2.7 Potˆencia do Quadro dos Servi¸cos Comuns . . . 86

A.2.8 Escolha das Caixas de Coluna . . . 88

A.2.9 Habita¸c˜oes . . . 89

A.2.10 Circuitos de Utiliza¸c˜ao . . . 90

A.2.11 Disjuntores; Disjuntores-Diferenciais . . . 90

A.3 Ind´ustria . . . 91

A.3.1 Quadro de Potˆencia . . . 91

A.3.2 Novo Quadro Parcial/Terminal . . . 93

A.3.3 Circuitos Finais . . . 93

A.3.4 Outros Dimensionamentos . . . 94

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(19)

2.1 Aparelho de Corte Geral. . . 13

2.2 Entrada . . . 14

2.3 Disjuntor unipolar . . . 20

2.4 Fus´ıveis gG . . . 20

2.5 Fluxograma de cálculo das proteçcões contra Sobrecargas . . . 22

2.6 Exemplo de coordena¸c˜ao a dois n´ıveis . . . 25

2.7 Selectividade Total . . . 26

2.8 Selectividade Parcial . . . 26

2.9 Quedas de Tens˜ao M´aximas Admiss´ıveis . . . 27

2.10 Expressões Simplificadas para o Cálculo da Queda de Tensão . . . 28

3.1 Estrutura da ”sec¸c˜ao”Multi-Habitacional [SIPE] . . . 32

3.2 Estrutura da ”seçcão”Indústria [SIPE]. . . 33

4.1 Dimensionamento da Potˆencia (coluna) [SIPE] . . . 49

4.2 Dimensionamento da Potˆencia (coluna) [SIPE] . . . 50

4.3 Escolha do M´etodo de Referˆencia dos Condutores (coluna) [SIPE] . . 51

4.4 Escolha do Tipo de Condutores (coluna) [SIPE] . . . 52

4.5 Sec¸c˜ao e Caracter´ısticas dos Condutores (coluna) [SIPE] . . . 52

4.6 Escolha das Caracter´ısticas das Condutas (coluna) [SIPE] . . . 53 xi

(20)

4.7 Diˆametro das Condutas (coluna) [SIPE] . . . 53

4.8 Dimensionamento Fus´ıvel (coluna) [SIPE] . . . 54

4.9 Verifica¸cão da Condi¸cão de Queda de Tensão (coluna) [SIPE] . . . 55

4.10 Dispositivo de Corte Geral [SIPE] . . . 55

4.11 Escolha das Caixas do Quadro Coluna [SIPE] . . . 56

4.12 Potˆencia do Quadro dos Servi¸cos Comuns [SIPE] . . . 57

4.13 Escolha do M´etodo de Referˆencia dos Condutores (Servi¸cos Comuns) [SIPE] . . . 57

4.14 Escolha do Tipo de Condutores (Servi¸cos Comuns) [SIPE] . . . 58

4.15 Sec¸c˜ao e Caracter´ısticas dos Condutores (Servi¸cos Comuns) [SIPE] . . 58

4.16 Diˆametro das Condutas (Servi¸cos Comuns) [SIPE] . . . 59

4.17 Mudan¸ca para o Valor Recomendado (Servi¸cos Comuns) [SIPE] . . . 59

4.18 Resumo do Dimensionamento (Servi¸cos Comuns) [SIPE] . . . 60

4.19 Sec¸c˜ao dos Condutores (Entradas) [SIPE] . . . 61

4.20 Caracter´ısticas das Condutas (Entradas) [SIPE] . . . 61

4.21 Verifica¸cão da Condi¸cão da Queda de Tensão (Entradas) [SIPE] . . . 62

4.22 Condi¸c˜ao da Queda de Tens˜ao (Entradas) [SIPE] . . . 62

4.23 Caracter´ısticas da Habita¸c˜ao (Entradas) [SIPE] . . . 63

4.24 Listagem das Habita¸c˜oes (Entradas) [SIPE] . . . 63

4.25 Dimensionamento do Interruptor Diferencial (Entradas) [SIPE] . . . . 64

4.26 Introdu¸c˜ao de um Novo Circuito (Entradas) [SIPE] . . . 65

4.27 Circuitos de Utiliza¸c˜ao (Entradas) [SIPE] . . . 65

4.28 Nova Loja [SIPE] . . . 66

4.29 Circuitos de Utiliza¸c˜ao (Com´ercio/Servi¸cos) [SIPE] . . . 66

4.30 Descri¸c˜ao das Lojas (Com´ercio/Servi¸cos) [SIPE] . . . 67

4.31 Novo Quadro El´ectrico (Ind´ustria) [SIPE] . . . 68

4.32 Quadro e seus receptores [SIPE] . . . 69

4.33 M´aquina (Ind´ustria) [SIPE] . . . 69

4.34 Quadros de Potˆencia (Ind´ustria) [SIPE] . . . 70

4.35 Dimensionamento dos Condutores (Ind´ustria) [SIPE] . . . 71

4.36 Queda de Tens˜ao dos Circuitos de QP2 (Ind´ustria) [SIPE] . . . 71

4.37 Quedas de Tens˜ao (Ind´ustria) [SIPE] . . . 72 xii

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A.2 Menu Multi-Habitacional . . . 80

A.3 Potˆencia de Dimensionamento . . . 81

A.4 M´etodo de Referˆencia . . . 82

A.5 Tipos de Condutores . . . 83

A.6 Condutores . . . 83

A.7 Codifica¸c˜ao dos Condutores . . . 84

A.8 Condutas . . . 85

A.9 Fus´ıveis . . . 85

A.10 Verifica¸cão da Condi¸cão de Queda de Tensão . . . 86

A.11 Caixas do Quadro Coluna . . . 87

A.12 Potˆencia QSC . . . 88

A.13 Dimensionar Motor . . . 88

A.14 Caixa Coluna . . . 89

A.15 Nova Habita¸c˜ao . . . 89

A.16 Circuitos de Utiliza¸c˜ao . . . 90

A.17 Aparelho de Protec¸c˜ao . . . 91

A.18 Menu Ind´ustria . . . 92

A.19 Quadros de Potˆencia . . . 92

A.20 Novo Quadro . . . 93

A.21 Circuitos Finais (Ind´ustria) . . . 94

A.22 Outros Dimensionamentos (Ind´ustria) . . . 94

(22)

1

Introdu¸c˜ao

Este trabalho tem por base o desenvolvimento de uma aplica¸cão informática que auxilie na cria¸cão de um projecto eléctrico para instala¸cões do tipo C (instala¸cões alimentadas por uma rede de distribui¸cão de servi¸co público em baixa tensão ou instala¸cões de carácter permanente com produ¸cão própria em baixa tensão até 100 kVA, se de seguran¸ca ou de socorro [D.L. 101/2007]). Para que este objectivo seja satisfeito, ou seja, de forma que a aplica¸cão possa ser de facto uma ferramenta útil a quem a utiliza, é necessário ter um conhecimento das dificuldades encontradas na realiza¸cão de um projecto eléctrico.

Torna-se assim fundamental um estudo aprofundado e uma análise rigorosa da le-gisla¸cão, pois não basta ter um conhecimento da lei mas também é necessária uma compreensão da mesma, para que desta forma se possa saber quais as necessidades e potencialidades que uma aplica¸cão deste tipo deverá apresentar.

Igualmente importante é o conhecimento do mercado actual para que as solu¸cões apresentadas na aplica¸cão através dos cálculos efectuados, não sejam meramente teóricos mas exequ´ıveis fisicamente, ou seja, que existam no mercado respostas ao determinado pela aplica¸cão.

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1.1 Motiva¸c˜

ao

No nosso quotidiano somos dependentes da electricidade. Seria mesmo inconceb´ıvel o nosso dia-a-dia sem a ela recorrermos. Desde a mais básica das situa¸cões às mais avan¸cadas instala¸cões fabris a electricidade está presente.

Pelo seu carácter indispensável torna-se também fundamental reconhecer os perigos que advêm do seu uso incorrecto, porque esta pode pôr em risco a seguran¸ca de pessoas e bens. Importa por isso que o projecto, a execu¸cão, a explora¸cão e a conserva¸cão das instala¸cões eléctricas sejam feitas de forma adequada e concordantes com as regras em uso.

A fase de projecto pode ser assaz laboriosa, de acordo com a própria complexidade da obra em causa. Os variados cálculos e considera¸cões que têm de ser tomadas para que a instala¸cão esteja de acordo com o regulamentado implicam a disponibilidade de muito tempo, por parte do projectista. Como o projectista nada mais é que um ser humano está sujeito ao erro, e com erros mais tempo e recursos são gastos. Pretende-se com este projecto criar uma ferramenta que reduza o tempo necessário à cria¸cão de um projecto eléctrico através da integra¸cão de toda a informa¸cão ne-cessária e que simultaneamente possa reduzir poss´ıveis erros quer de cálculos quer de op¸cões tomadas para os diversos aparelhos a utilizar.

1.2 Organiza¸c˜

ao da Disserta¸c˜

ao

A realiza¸cão do presente trabalho seguiu a programa¸cão definida no plano de traba-lhos definido no âmbito da proposta da disserta¸cão de mestrado. A sua apresenta¸cão é composta por cinco cap´ıtulos, que serão sucintamente descritos nos parágrafos sub-sequentes.

No Capitulo 1 apresenta-se o tema do trabalho e os motivos que conduziram à sua origem. Faz-se também uma apresenta¸cão sucinta das várias partes que integram a tese.

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1.2. ORGANIZAÇ ÃO DA DISSERTAÇ ÃO 3

no último século, desde a lei 2002 de 1944 até à Portaria 949-A/2006 (que aprovou as regras técnicas actualmente em vigor). Neste cap´ıtulo é também realizada uma breve apresenta¸cão de outra aplica¸cão informática enquadrada no âmbito deste tra-balho. São ainda apresentados os fundamentos teóricos necessários à elabora¸cão do trabalho, nomeadamente as fórmulas de cálculo das várias grandezas envolvidas no dimensionamento e escolha dos constituintes de uma instala¸cão eléctrica de baixa tensão. A apresenta¸cão destes conceitos encontra-se dividida por partes concordan-tes com as encontradas nas RTIEBT.

Todos os algoritmos ou op¸cões práticas tomadas no desenvolvimento da aplica¸cão encontram-se descritas no Cap´ıtulo 3. Neste cap´ıtulo encontram-se os extractos de código que ostentam um carácter extraordinário na globalidade da aplica¸cão. No Cap´ıtulo 4 apresentam-se dois exemplos de dimensionamento de duas instala¸cões eléctricas de baixa tensão, uma instala¸cão predial de habita¸cão e uma indústria. Com estes exemplos pretende-se mostrar de forma cabal as potencialidades práticas e técnicas da aplica¸cão alvo deste trabalho.

Por último, no Cap´ıtulo 5, foram efectuadas considera¸cões finais dos principais aspec-tos focados nos cap´ıtulos anteriores. Por fim, são referidas as principais conclusões obtidas durante o acompanhamento do caso de estudo prático e, apresentam-se su-gestões para trabalhos de investiga¸cão futura.

(25)

(26)

2

Estado da Arte

Devido à sua capital importância na vida quotidiana e na economia, o sector da electricidade renova-se constantemente, através de novas oportunidades de negócios, com o surgimento de novos operadores e novos mercados (como o MIBEL, Mercado Ibérico de Electricidade) a indústria é obrigada a oferecer (e desenvolver) solu¸cões cada vez mais eficazes e ao mesmo tempo com pre¸cos competitivos. Os projec-tistas/instaladores vêem-se for¸cados a seguir novas filosofias de opera¸cão para que assim possam suprir as exigências de consumidores cada vez mais exigentes. É então necessário que a legisla¸cão acompanhe as novas exigências e se poss´ıvel possa até estar à frente do seu tempo. Por estas razões os regulamentos têm sofrido algumas altera¸cões ao longo dos anos.

Tem-se assistido também ao surgimento no mercado de algumas aplica¸cões de cálculo para Instala¸cões Eléctricas de Baixa Tensão, como por exemplo a aplica¸cão CY-PELEC. Este permite obter o projecto completo da instala¸cão eléctrica, incluindo Memória Descritiva, Cálculos, Condi¸cões Técnicas e Esquemas, para apresenta¸cão aos organismos públicos competentes. Apesar de ser bastante completo peca em um factor fundamental: o pre¸co.

Com base na análise efectuada apresentam-se ainda neste cap´ıtulo as metodolo-gias empregues na concep¸cão da aplica¸cão. De forma a facilitar a compreensão do

(27)

funcionamento da aplica¸cão pelo futuro utilizador, a descri¸cão foi divida por áreas concordantes com as encontradas nas regras técnicas (RTIEBT).

2.1 Evolu¸c˜

ao da Regulamenta¸c˜

ao El´

ectrica em

Por-tugal

Com a publica¸c˜ao da Lei n.o _{2002, de 26 de Dezembro de 1944, o Estado chama}

definitivamente a si a defini¸cão da pol´ıtica de electrifica¸cão nacional, passando a dirigir, orientar e intervir no sector [Lei 2002,1944]. Entre as décadas de quarenta e sessenta, teve lugar a constru¸cão dos grandes aproveitamentos hidroeléctricos. O sector eléctrico passou definitivamente a assentar em concessões do Estado aos mu-nic´ıpios, exploradas por sociedades privadas concessionárias, em regra participadas pelo Estado.

2.1.1 Decreto-Lei n.

o

_740/74

Com o Decreto-Lei n.o_{740/74, de 26 de Dezembro foram aprovados o Regulamento}

de Seguran¸ca de Instala¸cões de Utiliza¸cão de Energia Eléctrica (RSIUEE) e o Re-gulamento de Seguran¸ca de Instala¸cões Colectivas de Edif´ıcios e Entradas (RSI-CEE). Estes regulamentos foram no seu tempo singulares instrumentos para todos os técnicos envolvidos tanto na execu¸cão como na explora¸cão de instala¸cões eléctricas, possibilitando que ao longo de mais de três décadas estas instala¸cões progredissem significativamente em qualidade e funcionalidade, assim como em termos de segu-ran¸ca e conforto oferecidos [RSIUEE,1974][RSICEE,1974]. Para além da imposi¸cão da aplica¸cão destes regulamentos a todas as instala¸cões eléctricas particulares de quinta categoria a partir de 1 de Janeiro de 1975, o Decreto-Lei n.o_{740/74 obrigava}

ainda a elabora¸cão de um projecto eléctrico para as instala¸cões de potência igual ou superior a 20kVA. Sendo este valor aumentado para 50kVA com a aprova¸cão do Decreto-Lei n.o _{272/92 [MORAIS, 2007].}

(28)

2.1. EVOLUÇ ÃO DA REGULAMENTAÇ ÃO ELÉCTRICA EM PORTUGAL 7

2.1.2 Decreto-Lei n.

o

_31/83

As exigências contidas nos decretos-lei referidos anteriormente não só caminharam lado a lado com as evolu¸cões tecnológicas providas pelo mercado, como foram um im-portante promotor da cont´ınua evolu¸cão do referido mercado. Não obstante a estas exigências providas pela legisla¸cão, faltava suprir uma lacuna existente, o reconhe-cimento da competência legal por parte da então DGE (Direçcão Geral de Energia) dos técnicos autorizados à elabora¸cão de projectos. O esperado reconhecimento foi alcan¸cado através do Decreto-Lei n.o_{31/83, de 18 de Abril.}

2.1.3 Cria¸c˜

ao da CERTIEL

Embora houvesse todo este progresso, havia ainda um conjunto de problemas no que diz respeito à inspeçcão das instala¸cões eléctricas, pois esta verifica¸cão estava entregue aos distribuidores, por delega¸cão da então DGE (actual DGGE, Direçcão Geral de Geologia e Energia), o que provocava a existência de diferentes critérios de aprova¸cão bem como um grau de exigência distinto em cada área de distribui¸cão (muitas vezes influenciado por interesses externos). Esta falta de uniformidade levou as autoridades responsáveis a considerar a cria¸cão de uma organismo nacional, que tivesse como único papel - a inspeçcão e certifica¸cão das instala¸cões eléctricas (de 5a

Categoria), a Associa¸cão Nacional Inspectora de Instala¸cões Eléctricas (ANIIE). A existência desta organiza¸cão foi consagrada no Decreto-Lei n.o_{272/92 de 3 de}

Dezem-bro [MORAIS, 2007]. Depois de considerada a separa¸cão da actividade de inspeçcões eléctricas do distribuidor (EDP - Electricidade de Portugal), havia que encontrar um modelo orientador. A escolha recaiu sobre o exemplo francês, que foi depois adaptado à realidade portuguesa. Este processo terminou na entrada em fun¸cões da CERTIEL (Associa¸cão Certificadora de Instala¸cões Eléctricas) através da Portaria n.o_{1055/98 de 28 de Dezembro. Esta data marcou o in´ıcio da sua entrada em fun¸cões}

(1 de Fevereiro de 1999) e, simultaneamente, a data a partir da qual as entidades distribuidoras de energia eléctrica deixaram de aceitar os pedidos de aprova¸cão dos projectos e de certifica¸cão de instala¸cões eléctricas a que se refere o citado diploma [D.R.,1998]. Ao longo do tempo, a CERTIEL foi implementando inova¸cões na sua

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forma de funcionamento. O objectivo da CERTIEL envolve a inspeçcão e certi-fica¸cão das instala¸cões eléctricas, a análise e aprova¸cão dos respectivos projectos e a participa¸cão em açcões de forma¸cão ou quaisquer outras actividades que visem melhorar a qualidade e a seguran¸ca das instala¸cões eléctricas no nosso pa´ıs [PINTO, 2003]. Desta forma, as competências da associa¸cão incluem as seguintes: rece-ber, analisar e aprovar projectos de instala¸cões eléctricas, elaborar procedimentos e critérios técnicos uniformes para a realiza¸cão de inspeçcões, realizar, por amostra-gem, inspeçcões a instala¸cões eléctricas conclu´ıdas, certificar instala¸cões eléctricas, emitindo os respectivos certificados de explora¸cão, cobrar taxas pelo exerc´ıcio das suas fun¸cões, promover açcões de forma¸cão.

2.1.4 Decreto-Lei n.

o

_226/2005

Apesar de importantes no seu tempo, as regras técnicas em vigor até à data da aprova¸cão do Decreto-Lei n.o_{226/2005 foram aprovadas pelo Decreto-Lei n.}o_740/74,

de 26 de Dezembro, vigoram desde 1 de Janeiro de 1975. Depois de trinta anos em vigor naturalmente encontravam-se algo desactualizadas. Também com a entrada de Portugal na agora União Europeia impunha-se por uma harmoniza¸cão com as regras europeias. Com esta harmoniza¸cão obtém-se assim uma maior mobilidade dos técnicos a n´ıvel de projecto, de execu¸cão e de explora¸cão de instala¸cões eléctricas. Pretendeu-se portanto com este decreto-lei uma aproxima¸cão das regras técnicas das instala¸cões eléctricas às normas europeias da série HD 384 do CENELEC (Comité Europeu de Normaliza¸cão Electrotécnica) e também às publica¸cões da série 364 da CEI (Comissão Electrotécnica Internacional). Devido aos constantes avan¸cos nesta área e através deste decreto-lei, operou-se uma deslegaliza¸cão das regras técnicas. Sendo que a aprova¸cão passará a ser agora realizada pela Direçcão Geral de Geologia e Energia (DGGE), possibilitando assim uma maior flexibilidade quando no futuro ocorrer um processo de actualiza¸cão [RTIEBT,2005].

2.1.5 Portaria 949-A/2006

O Decreto-Lei n.o _{226/2005, de 28 de Dezembro, determinou que as Regras T´ecnicas}

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2.1. EVOLUÇ ÃO DA REGULAMENTAÇ ÃO ELÉCTRICA EM PORTUGAL 9

ministro que tutela a área da economia, sob proposta do director-geral da Direçcão Geral de Geologia e Energia. É então através desta determina¸cão que as Regras Técnicas actualmente em vigor são aprovadas, pela Portaria 949-A/2006 de 11 de Setembro. As presentes Regras Técnicas indicam as regras para o projecto e para a execu¸cão das instala¸cões eléctricas, de forma a garantir satisfatoriamente o seu funcionamento e a seguran¸ca tendo em conta a utiliza¸cão prevista [RTIEBT, 2006, cap.12.1]. Na sua elabora¸cão foram considerados os documentos de harmoniza¸cão relevantes do CENELEC e da CEI, bem como utilizados termos contidos no Voca-bulário Electrotécnico Internacional (VEI), que se consideram importantes para o entendimento daqueles textos.

2.1.6 Decreto-Lei n.

o

101/2007

O Regulamento de Licen¸cas para Instala¸c˜oes El´ectricas (RLIE), aprovado pelo Decreto-Lei n.o _{26852, de 30 de Julho de 1936, determina as regras que deveriam ser}

cum-pridas para o licenciamento das instala¸cões eléctricas destinadas à produ¸cão, trans-porte, transforma¸cão, distribui¸cão ou utiliza¸cão de energia eléctrica [D.L. 26852,1936]. Ao longo dos anos este diploma foi alvo de sucessivas actualiza¸cões culminado no decreto-lei n.o_{101/2007. Com este decreto-lei obteve-se uma simplifica¸cão da}

classifica¸cão das instala¸cões eléctricas de servi¸co particular até à data existentes. Procedeu-se então a uma redu¸cão das cinco categorias existentes para três tipos. Es-tes três tipos equivalem particularmente às instala¸cões com produ¸cão própria (Tipo A), às instala¸cões alimentadas em alta tensão (Tipo B) e às instala¸cões alimentadas em baixa tensão (Tipo C), sendo que os três novos tipos criados são caracterizados pelo artigo n.o_{7 do decreto-lei referido.}

Entre as várias altera¸cões introduzidas por este decreto pode-se destacar a dispensa de licen¸ca de estabelecimento de linhas eléctricas desde que sejam obtidas as auto-riza¸cões dos proprietários dos terrenos, nos casos em que não subsistem razões de seguran¸ca de pessoas e bens a garantir, prevê-se. Nas situa¸cões em que permanece a necessidade de licenciamento, a obten¸cão por parte do requerente das autoriza¸cões dos proprietários dos terrenos, bem como dos pareceres das entidades intervenien-tes no processo, dispensa a necessidade de os servi¸cos procederem às consultas e

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à publica¸cão dos éditos. Também no que se refere aos reclamos luminosos, dado que os actuais equipamentos não produzem rádiointerferências, deixou de se justi-ficar a respectiva tramita¸cão de licenciamento, pelo que a mesma é revogada [D.L. 101/2007].

2.2 A aplica¸c˜

ao CYPELEC

Apesar de ser uma área importante da nossa economia, não existem muitas aplica¸cões no mercado com as capacidades que a aplica¸cão visada por este trabalho se propõe a ter. A grande maioria das aplica¸cões existentes são oferecidas pelas empresas ligadas ao ramo (produtores de material e fornecedores) e têm um foco principal na àrea de negócio dessa respectiva empresa, assim como as solu¸cões que apresentam são apenas as que as suas marcas dispõem. Uma das raras excep¸cões é esta aplica¸cão - CY-PELEC. Esta aplica¸cão, tal como a SIPE (aplica¸cão desenvolvida neste trabalho), visa oferecer aos técnicos da área uma ferramenta de cálculo, e dimensionamento de instala¸cões eléctricas em baixa tensão para edif´ıcios de habita¸cão, comerciais e mistos, com a grande vantagem de permitir ao utilizador usufruir de uma ferramenta de desenho integrada que lhe permitem desenhar os esquemas unifilares, cortes etc. e posteriormente exportá-los para um formato DXF e DWG. É um programa bas-tante completo distribu´ıdo em três versões - obras grandes, obras médias e obras pequenas. Apesar de o SIPE ser bastante similar ao CYPELEC, apresenta uma maior amplitude no que respeita às suas funcionalidades. Tal como foi referido no CAPITULO 1, o SIPE propõe-se abranger todos os projectos para instala¸cões do tipo C (incluindo instala¸cões em industria), enquanto o CYPELEC cinge-se apenas a instala¸cões eléctricas em baixa tensão para edif´ıcios de habita¸cão e/ou comerciais.

2.3 Instala¸c˜

oes Colectivas

`

A semelhan¸ca de outras instala¸cões eléctricas as instala¸cões colectivas devem ser estruturadas de forma radial. Nas instala¸cões colectivas estão englobadas a coluna, os quadros colunas e todas as respectivas proteçcões necessárias.

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2.3. INSTALAC¸ ˜OES COLECTIVAS 11

de caracter´ısticas indissociáveis à sua constru¸cão, nomeadamente ser trifásica (e apresentar sempre um condutor de proteçcão), manter o número de condutores e seçcão ao longo da sua extensão, não ser seccionada, e incorporar os aparelhos de proteçcão apenas na origem.

2.3.1 Dimensionamento de Colunas

Potˆencia a Prevista

A potência de uma coluna deverá ser igual ao somatório das potências parciais das diversas instala¸cões a alimentar, tendo em conta o factor de simultaneidade respectivo [MORAIS, 2007,pag.109]. As potências parciais reflectem a topologia das instala¸cões que vão alimentar, ou seja, de acordo com o número de compartimentos que apresentam, em sintonia com o ponto 803.2.4.3.1 das RTIEBT.

Factor de Simultaneidade

Como as instala¸cões nunca funcionam todas ao mesmo tempo temos de usar o cha-mado factor de simultaneidade para que o projecto não fique sobredimensionado, isto é, para que não sejam usados materiais que suportem uma potência máxima (mais caros). Sendo assim o factor de simultaneidade caracteriza o regime de fun-cionamento de uma dada instala¸cão ou parte desta. Os factores de simultaneidade usados na aplica¸cão são os indicados no ponto 803.2.4.3.2 das RTIEBT.

C´alculos de Colunas

Este cálculo segue um algoritmo comum em todas as colunas. O cálculo é iniciado com a determina¸cão da potência aparente total (ST), de acordo com as potências aparentes de cada instala¸cão (Sent). Depois é calculada a potência de dimensiona-mento (SD) com a multiplica¸cão da potência total pelo factor de simultaneidade (KS).

ST = ΣSent (2.1)

SD = ST × KS (2.2)

Calculada a potência SD calcula-se a corrente de servi¸co IB (em ampere), que ser-virá de base de escolha às seçcões dos condutores e de acordo com as canaliza¸cões

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escolhidas deverão apresentar uma corrente admiss´ıvel IZ que satisfa¸ca as condi¸cões IZ ≥ IB [MORAIS, 2007,pag.111]. IB = 1000 × SD √ 3 × UC (2.3) A verifica¸cão das correntes admiss´ıveis é feita através da consulta dos Quadros 52-C1 a 52C-14 e 52-C30 das RTIEBT, que dispõem dos valores das correntes admiss´ıveis de acordo com o método de referência escolhido (os métodos de referência caracterizam os vários modos de instala¸cão poss´ıveis das canaliza¸cões) e com situa¸cões espec´ıficas concretas como por exemplo a natureza do isolamento dos condutores, o número de condutores carregados, a temperatura da alma condutora e ambiente.

As tabelas referidas anteriormente reproduzem as correntes admiss´ıveis (IZ) para as canaliza¸cões estabelecidas exactamente nas situa¸cões por elas apontadas. Noutras condi¸cões de instala¸cão ou quando estas estão sujeitas à açcão de factores externos, as correntes admiss´ıveis serão impreterivelmente diferentes. Isto sucede devido à altera¸cão das circunstâncias de liberta¸cão de calor por efeito de Joule por parte dos condutores. A altera¸cão da corrente admiss´ıvel deverá ser feita através de cálculos espec´ıficos para cada nova situa¸cão não contemplada pelas tabelas atrás mencio-nadas, porém as regras técnicas apresentam tabelas de factores de correçcão , em fun¸cão de:

• Temperatura Ambiente;

• Temperatura do Solo;

• Agrupamentos de condutores ou cabos instalados ao ar ;

• Agrupamentos de cabos enterrados, em esteira horizontal ;

• Agrupamentos de condutas com condutores,instaladas ao ar, enterradas no betão, em fun¸cão da sua disposi¸cão horizontal ou vertical ;

• Agrupamentos de diversos circuitos, de cabos multicondutores, instalados ao ar, lado a lado, em camada simples, para o M´etodo de Referˆencia E ;

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• Agrupamentos de diversos circuitos, de cabos monocondutores, instalados ao ar, lado a lado, em camada simples, para o M´etodo de Referˆencia F ;

• Resistividade t´ermica do solo.

O valor de IZ numa canaliza¸cão sujeita a este tipo de situa¸cões será calculado, para cada situa¸cão particular, da seguinte forma:

IZcorrigido = IZ× F actores Correccao (2.4) Corte Geral

Determina-se de forma a que a sua corrente convencionada IN seja superior à cor-rente de servi¸co esperada IB (IN > IB). O valor de IBé encontrado através da soma das potências a alimentar pela coluna com a potência estimada para os servi¸cos comuns [MORAIS, 2007,pag.114].

Figura 2.1 – Aparelho de Corte Geral.

2.3.2 Servi¸cos Comuns

Potˆencia de Alimenta¸c˜ao

A potência de alimenta¸cão dos Servi¸cos Comuns serve de referência para a escolha do valor da potência a ser contratada. Esta potência (de alimenta¸cão) é calculada de forma similar à potência de cálculo de uma coluna (ver seçcão 2.3.1). A dife-ren¸ca reside nos elementos intervenientes no cálculo. Para os Servi¸cos Comuns o cálculo é efectuado com os valores das potências dos variados servi¸cos existentes na

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instala¸cão, como por exemplo a ilumina¸cão, garagem colectiva, ventila¸cão mecânica, aquecimento eléctrico e ascensores, sendo cada uma das potências multiplicadas pelo seu respectivo factor de simultaneidade (em que na generalidade das vezes toma o valor 1).

Condutores

Com a Corrente de Servi¸co relativa ao Quadro dos Servi¸cos Comuns (QSC) determina-se a corrente admiss´ıvel IZ de forma a satisfazer a condi¸cão IN > IB (tal como in-dicado na seçcão 2.3.1). Com o valor de IZ é feita a escolha das respectivas seçcões dos condutores para o QSC, da mesma forma como o indicado na subseçcão 2.3.1-Cálculos de Colunas.

2.4 Entradas

As entradas deverão estar estabelecidas no mesmo piso da instala¸cão por elas a ser alimentada e apenas deverão transpor zonas comuns do edif´ıcio e o espa¸co da instala¸cão (de utiliza¸cão) a alimentar. Por outras palavras as entradas caracterizam-se por caracterizam-serem os tro¸cos das canaliza¸cões eléctricas existentes entre uma caixa coluna e a origem de uma instala¸cão de utiliza¸cão, uma portinhola que sirva uma instala¸cão eléctrica e a sua origem [PINTO, 2004,pag.13].

Figura 2.2 – Entrada

As caracter´ısticas da entrada de uma instala¸cão de utiliza¸cão dependem da potência de instala¸cão, da natureza e tipo dos condutores, da queda de tensão admiss´ıvel

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2.4. ENTRADAS 15

(0,5%) e do modo de instala¸c˜ao [MORAIS, 2007,pag.115].

O dimensionamento das entradas deverá ser efectuado de forma a oferecer o pro-vimento de potências, ponderados pelo respectivo factor de simultaneidade (para instala¸cões de habita¸cão este factor toma o valor um), para que são dimensionadas as instala¸cões de utiliza¸cão a serem alimentadas.

2.4.1 Dimensionamento Entradas

De acordo com as RTIEBT, as entradas poderão ser monofásicas ou trifásicas, porém deverão incluir sempre o condutor de proteçcão. As seçcões dos condutores que as constituem não deverão ser nunca inferiores a 6 mm2_{, e ainda têm de estar dotadas}

de protec¸c˜ao (apenas na sua origem). Condutores

Os condutores das entradas deverão ser do mesmo tipo que os condutores da coluna. Porém a seçcão destes será calculada tendo como base a corrente de servi¸co relativa à potência prevista para a respectiva instala¸cão de utiliza¸cão. A corrente de servi¸co pode ser obtida de duas formas, de acordo com o tipo de alimenta¸cão da instala¸cão. Se a instala¸cão é monofásica a fórmula de cálculo será:

IB =

1000 × SD U0

(2.5) Se a instala¸cão é trifásica a fórmula de cálculo será:

IB =

1000 × SD √

3 × UC

(2.6) Onde SD é a potência prevista em kVA, UC a tensão entre fases que é igual a 400V e U0 a tensão entre fase e neutro igual a 230V.

Calculado o valor da corrente de servi¸co deverá ser encontrado o valor da seçcão do condutor que tem uma corrente admiss´ıvel (IZ) superior ao valor da corrente de servi¸co, da mesma forma como a descrita para o cálculo das seçcões dos condutores da Coluna.

Resta apenas referir que nas entradas, não devem ser utilizadas canaliza¸cões com condutores de seçcão nominal inferior a 6 mm2 _{[RTIEBT, 803.5.5.3].}

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Condutas

De igual forma aos condutores, as condutas tamb´em dever˜ao ser do mesmo tipo das usadas na Coluna.

As condutas ou tubos a utilizar deverão ter como diâmetro m´ınimo 32mm, obedecer à norma EN 50086, serem constitu´ıdas por materiais ign´ıfugos, e no caso de estarem embebidas nas paredes terão de apresentar como proteçcão m´ınima contra açcões mecânicas IK 07. O valor tido como diâmetro m´ınimo impõe-se para que se realize um fácil enfiamento ou desenfiamento dos condutores, sem recorrer a meios especiais como reboques. Este facto decorre do princ´ıpio básico de que a soma das áreas transversais do conjunto dos condutores introduzidos na conduta à vista não supera os 40% da seçcão da conduta e se se tratar de uma conduta embebida esta não poderá ultrapassar os 33% da seçcão transversal da conduta (para o cálculo estão inclu´ıdos os condutores de fase, neutro e proteçcão) [J.L.MORAIS, 2007,pag.182]. A forma de cálculo na generalidade será então para as condutas embebidas:

S1+ S2+ S3+ Sn+ SP ≤ 0, 33 × SC (2.7) S1+ S2+ S3+ Sn+ SP ≤ 0, 40 × SC (2.8) onde S1−3 será a seçcão do condutor fase usado para a entrada determinada, Sn é a seçcão do condutor neutro, Sp a seçcão do condutor de terra de proteçcão e por fim Sc o valor que pretendemos encontrar, a seçcão da conduta (circular ou não). Para além das regras de percentagens máximas de ocupa¸cão (2.7 e 2.8) há ainda que ter em conta para o dimensionamento de condutas não circulares (calhas) o perfil da respectiva conduta, pois apesar de a condi¸cão da área interna ser cumprida o diâmetro externo dos condutores poderá ser superior a uma qualquer dimensão da calha. Fazendo com que uma calha escolhida exclusivamente pelo método da área interna não seja a indicada para os condutores dimensionados.

Se ao invés de condutores forem usados cabos poderemos usar as seguintes expressões para calcular o diâmetro das condutas:

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2.4. ENTRADAS 17

Para uma instala¸c˜ao `a vista.

Dconduta≥ 1, 742 × Dcabo (2.10) Para uma instala¸c˜ao embebida.

2.4.2 Circuitos de Utiliza¸c˜

ao

Circuitos de utiliza¸cão ou circuitos finais podem ser encarados como a zona de liga¸cão entre a instala¸cão eléctrica e o utilizador da instala¸cão na sua globalidade. Neste conceito estão abrangidos os circuitos tanto de habita¸cões como de outras instala¸cões eléctricas nomeadamente de indústrias e de estabelecimentos comerciais ou de servi¸cos.

A seguran¸ca e conforto dos utilizadores são os propósitos principais a serem atin-gidos na concep¸cão e execu¸cão destas instala¸cões. Devido à diversidade e a pouca qualifica¸cão técnica dos utilizadores torna-se indispensável ”combater”futuras am-plia¸cões à instala¸cão, que são caras e evidentemente inestéticas e em muitos casos potencialmente perigosas, como nas situa¸cões em que se utilizam fichas múltiplas ou cabos prolongadores. Justifica-se assim que estas instala¸cões sejam concebidas de forma a aproveitar completamente o espa¸co em que vai ser enquadrada [PINTO, 2004,pag.35].

Por isso é necessário que se tenha um conhecimento prévio da forma, dimensão e estrutura do edif´ıcio, a compartimenta¸cão do espa¸co e as suas devidas fun¸cões. É também de capital importância que se conhe¸ca de antemão a localiza¸cão, a natureza e a potência dos equipamentos eléctricos que se pretendem instalar.

Estrutura e Dimensionamento

Na sua cria¸cão, a instala¸cão deverá ser encarada não como um sistema fechado, mas sim como um sistema estruturado e dimensionado de forma a possibilitar a flexibilidade essencial para diversos graus de utiliza¸cão sem grandes gastos.

As instala¸cões de utiliza¸cão deverão então ser estruturadas preferencialmente para uma distribui¸cão radial, de forma a que a instala¸cão esteja dividida, de acordo

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com o n´ıvel qualitativo ou de risco, em quadros parciais e finais (como acontece na indústria por exemplo). A sua alimenta¸cão poderá ser de dois tipos: monofásica (230V) e trifásica (230V/400V), devendo os circuitos de utiliza¸cão para as habita¸cões ser preferencialmente do tipo monofásico.

Independentemente da estrutura do edif´ıcio ou o fim para o qual são destinados (ha-bita¸cão, industria ou servi¸cos), terá que se ter em linha de conta alguns factores que conduzam a uma escolha acertada para o número de circuitos a serem dimensiona-dos. Terão de ser previstos circuitos independentes para alimenta¸cão de máquinas com potência considerável (em habita¸cões podemos ter como exemplo os fogões, as maquinas de lavar roupa). Previsão de circuitos independentes para alimenta¸cão de receptores (máquinas) cuja garantia de boa funcionalidade requer essa autonomia. Todos os circuitos destinados a ilumina¸cão e tomadas não poderão conter mais de oito pontos de utiliza¸cão (em habita¸cões). Qualquer aparelho de climatiza¸cão de-verá estar inserido num circuito autónomo, de modo a que este circuito não alimente mais de cinco aparelhos.

Para o dimensionamento das instala¸cões eléctricas em locais de habita¸cão, não de-verão ser ponderadas potências nominais inferiores às seguintes:

• 3,45 kVA, em monof´asico (15 A, em 230 V), em locais de um compartimento,

• 6,90 kVA, em monof´asico (30 A, em 230 V), em locais de dois a seis compar-timentos,

• 10,35 kVA, em monof´asico (45 A, em 230 V), em locais com mais de seis compartimentos.

No caso de instala¸cões com receptores trifásicos, as alimenta¸cões devem ser trifásicas e os valores m´ınimos das potências a considerar no dimensionamento devem ser os seguintes:

• 6,90 kVA, em trif´asico (10 A, em 400 V), em locais at´e seis compartimentos,

• 10,35 kVA, em trif´asico (15 A, em 400 V), em locais com mais de seis com-partimentos.

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2.5. PROTECÇ ÕES E SEGURANÇ A 19

2.5 Protec¸c˜

oes e Seguran¸ca

Na divisão efectuada para explanar os diversos conceitos que se apresentam como base a este trabalho, esta seçcão ocupa um lugar cimeiro no que concerne a im-portância, pois o uso da electricidade como fonte primordial de energia só poderá de facto ser assim considerado se na sua concep¸cão possa ser assegurada a seguran¸ca de pessoas, bens e animais contra os perigos que advêm da utiliza¸cão das instala¸cões eléctricas.

Apesar de alguns dos conceitos que serão em seguida expostos não serem importantes para o trabalho prático (SIPE, a aplica¸cão informática), o seu conhecimento tem interesse para que se entendam os conceitos subjacentes a esta área temática na aplica¸cão. Sem esse conhecimento a aplica¸cão não poderá ser usada na sua máxima capacidade.

2.5.1 Aparelhos de Protec¸c˜

ao

Os aparelhos de proteçcão têm como fun¸cão proteger todos os elementos que cons-tituem uma instala¸cão eléctrica contra os diferentes tipos de defeitos que podem ocorrer.

Sobreintensidades

Se a corrente eléctrica de servi¸co (IB) ultrapassar o valor máximo (IZ) permitido nos condutores , com uma curta dura¸cão, diz-se que há uma sobreintensidade. Por exemplo, demasiados aparelhos ligados simultaneamente num mesmo circuito podem originar uma sobrecarga que é uma sobreintensidade em que a corrente de servi¸co no circuito é superior ou ligeiramente superior à intensidade máxima permi-tida nos condutores (IB > IZ), com uma dura¸cão que pode ser longa.

Se, por exemplo, dois pontos do circuito com potenciais eléctricos diferentes en-tram em contacto directo entre si estamos na presen¸ca de um curto-circuito que é uma sobreintensidade em que a corrente de servi¸co no circuito é muito superior à intensidade máxima permitida nos condutores (IB >> IZ).

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Para proteger os circuitos contra sobreintensidades (sobrecargas ou curto-circuitos) são usados disjuntores magnetotérmicos ou corta circuitos fus´ıveis que interrompem automaticamente a passagem da corrente no circuito, evitando um sobreaquecimento dos condutores que pode originar um incêndio pondo assim em risco pessoas e bens.

Figura 2.3 – Disjuntor unipolar

Figura 2.4 – Fus´ıveis gG

Um disjuntor é constitu´ıdo pelo relé, com um órgão de disparo (disparador) e um órgão de corte (o interruptor) e dotado também de convenientes meios de extin¸cão do arco eléctrico (câmaras de extin¸cão do arco eléctrico). O disjuntor mais comum é o disjuntor magnetotérmico (disjuntor standard no SIPE) que possui um relé electromagnético que protege contra curto-circuitos e um relé térmico, constitu´ıdo por uma lâmina bimetálica, que protege contra sobrecargas.

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Um corta-circuitos fus´ıvel é constitu´ıdo por um fio ou lâmina condutora, dentro de um invólucro. O fio ou lâmina condutora (prata, cobre, chumbo, etc.) é calibrado de forma a poder suportar sem fundir, a intensidade para a qual está calibrado. Essa intensidade que o dispositivo pode suportar é designada por Corrente Convencional de não funcionamento, porém o dispositivo apenas a suporta durante um per´ıodo de tempo (tempo convencional de funcionamento) antes de actuar. De acordo com a normaliza¸cão existente, o tempo convencional é de 1 hora para fus´ıveis com calibre até 63 A, é de 2 horas para calibres entre 63 e 160 A, é de 3 horas para calibres entre 160 e 400 A e é de 4 horas para calibres superiores a 400 A.

Se a intensidade ultrapassar esse valor (ou o tempo convencional de funcionamento for ultrapassado), o fus´ıvel deve fundir (interrompendo dessa forma o circuito) tanto mais depressa quanto maior for o valor da intensidade da corrente. No SIPE (aplica¸cão informática) está apenas dispon´ıvel o tipo gG, pois este tipo já engloba a proteçcão contra sobrecargas e curto-circuitos.

Protec¸c˜ao contra Sobrecargas

A proteçcão contra sobrecargas das canaliza¸cões eléctricas é assegurada se as ca-racter´ısticas dos aparelhos de proteçcão respeitarem conjuntamente as seguintes condi¸cões:

A corrente determinada do dispositivo de proteçcão (IN) seja superior ou igual à corrente de servi¸co da canaliza¸cão correspondente (IB) e inferior ou igual que a corrente máxima admiss´ıvel na canaliza¸cão (IZ).

IB≤ IN ≤ IZ (2.11)

A corrente convencional de funcionamento do dispositivo de protec¸c˜ao (I2) seja

inferior ou igual que 1,45 a corrente m´axima admiss´ıvel na canaliza¸c˜ao (IZ) [PINTO, 2004,pag.60].

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Figura 2.5 – Fluxograma de cálculo das proteçcões contra Sobrecargas

A imposi¸cão da primeira condi¸cão (2.11) deve-se à necessidade de detectar e con-siderar como anómalas situa¸cões em que a intensidade de corrente na canaliza¸cão é superior à intensidade de corrente de servi¸co, por um lado, e à necessidade de garantir que o aparelho de proteçcão não actua para o regime de funcionamento correspondente à corrente de servi¸co, por outro.

A segunda condi¸cão (2.12) corresponde a considerar que situa¸cões em a corrente na canaliza¸cão é 45% superior a correspondam a sobrecargas suficientemente importan-tes para se garantir que o aparelho de proteçcão actue num tempo não superior ao convencional.

Protec¸c˜ao contra curto-circuitos

A proteçcão contra curto-circuitos das canaliza¸cões eléctricas é assegurada se as ca-racter´ısticas dos dispositivos de proteçcão (fus´ıveis e disjuntores) satisfizerem con-juntamente as seguintes condi¸cões:

1 - Regra do poder de corte: o poder de corte não deve ser inferior à corrente de curto-circuito presumida no ponto de localiza¸cão.

Icc ≤ Pdc (2.13)

2 - Regra do tempo de corte: o tempo de corte resultante de um curto-circuito em qualquer ponto do circuito n˜ao dever´a ser superior ao tempo correspondente

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à eleva¸cão da temperatura do condutor ao seu máximo admiss´ıvel. Para curto-circuitos de dura¸cão até 5s, o tempo aproximado correspondente à eleva¸cão da tem-peratura do condutor ao seu máximo admiss´ıvel é dado pela expressão:

t = k2× S2 I2

cc

(2.14) onde:

• t ´e o tempo expresso em segundos ,

• S a sec¸c˜ao dos condutores em mm2_,

• Icc ´e a corrente de curto-circuito m´ınima, isto ´e, a corrente que resulta de um curto-circuito franco verificado no ponto mais afastado do circuito, em Amperes,

• k ´e uma constante cujo valor depende das caracter´ısticas do material isolante e do material condutor. O seu valor ´e:

- 115 - condutores com alma de cobre isolada a policloreto de vinilo;

- 135 - condutores de alma de cobre isolada a borracha natural, borracha but´ılica, polietileno reticulado ou etileno-propileno;

- 159 - condutores nus de cobre;

- 74 - condutores com alma de alum´ınio isolada a policloreto de vinilo;

- 87 - condutores de alma de cobre isolada a borracha natural, borracha but´ılica, polietileno reticulado ou etileno-propileno;

- 104 - condutores nus de alum´ınio;

- 97 - condutores nus de ligas de alum´ınio;

- 115 - liga¸c˜oes dos condutores de cobre soldadas a estanho.

2.5.2 Protec¸c˜

ao de Instala¸c˜

oes

Coordena¸cão de Proteçcões

A Coordena¸cão de Proteçcões permite utilizar um dispositivo de proteçcão com um poder de corte inferior ao da corrente de curto-circuito presum´ıvel no ponto onde

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está instalado, desde que a montante exista um outro dispositivo com poder de corte adequado e em que a energia que o disjuntor deixa passar seja suportável pelos disjuntores a jusante. A coordena¸cão pode ser aplicada a 2 dispositivos colocados no mesmo armário, ou colocados em armários diferentes. O objectivo desta técnica é a optimiza¸cão económica da instala¸cão eléctrica.

Como exemplo de coordena¸c˜ao a dois n´ıveis podemos ter:

1 - As duas proteçcões podem ser instaladas no mesmo armário ou em armários diferentes.

• Protec¸c˜ao a montante: Disjuntor H160H com In=160A e um poder de corte de 25kA ,

• Proteçcão a jusante que tipo disjuntor se pode instalar a jusante de um dis-juntor H160H sabendo que a Icc1 (corrente de curto-circuito presum´ıvel) nesse ponto da instala¸cão é igual a 13kA?

O poder de corte do disjuntor de 10A pode ser inferior a 13 kA (Icc a jusante) se as duas condi¸c˜oes que se seguem forem respeitadas:

- Deve estar protegido a montante por um dispositivo de proteçcão com poder de corte não inferior ao valor do Icc pedido;

- O poder de corte obtido com a ”coordena¸cão”não deve ser inferior à Icc a jusante.

- O disjuntor 160A tem um poder de corte de 25kA (superior a 13kA), - ´E poss´ıvel utilizar um disjuntor para a sa´ıda de 10A (Pdc = 10kA).

2 - O poder de corte ”coordenado”entre o disjuntor H160H e um disjuntor NFN ´e de 20kA (superior aos 13kA) (ver 2.6).

Selectividade

A indispensabilidade de proteçcão nas instala¸cões eléctricas podem impor a uti-liza¸cão de aparelhos diferenciais em série, pretende-se assim que caso de defeito

(46)

Figura 2.6 – Exemplo de coordena¸c˜ao a dois n´ıveis

apenas actue o aparelho de proteçcão imediatamente a montante do defeito, possi-bilitando assim que a remanescente instala¸cão (não afectada pelo defeito) funcione normalmente.

Como é óbvio a aplica¸cão desta técnica de proteçcão envolve um custo adicio-nal ao projecto, pelo que a sua implementa¸cão terá de ser avaliada pelo projec-tista/instalador.

H´a que distinguir 2 tipos de selectividade:

- Selectividade total - Selectividade parcial 1 - Selectividade total

- A selectividade entre 2 dispositivos de proteçcão é dita total sempre que para toda a corrente de defeito inferior ou igual ao poder de corte do dispositivo a jusante (Icu B), o dispositivo de proteçcão imediatamente a montante do defeito abre sozinho; - No caso da associa¸cão de dois disjuntores, a selectividade é total sempre que a energia de abertura do disjuntor a jusante (B) é inferior à energia de não abertura do disjuntor a montante (A);

- No caso da associa¸cão de um fus´ıvel e um disjuntor, há selectividade total sempre que a curva de disparo do disjuntor se encontra abaixo da curva de fusão do fus´ıvel.

(47)

Figura 2.7 – Selectividade Total

2 - Selectividade parcial

- A selectividade entre 2 dispositivos de proteçcão é designada ”parcial”sempre que os 2 dispositivos funcionem simultaneamente a partir de determinados valores de correntes de defeito (curto-circuito franco);

Figura 2.8 – Selectividade Parcial

2.5.3 Condi¸c˜

ao de Queda de Tens˜

ao

Um factor importante numa instala¸cão eléctrica é a sua qualidade de servi¸co. Este factor pode ser fortemente influenciado pela queda de tensão nos circuitos de ali-menta¸cão de quadros e dos receptores de uma instala¸cão.

´

E então importante que esta limita¸cão (redu¸cão da qualidade de servi¸co) seja su-perada. Para tal são necessários critérios singulares aplicados ao dimensionamento das canaliza¸cões, ficando assim este problema mitigado com efeitos imediatos no que

(48)

respeita à eficiência energética, ao funcionamento dos equipamentos bem como dos sistemas de proteçcão usados nos circuitos.

Para além da melhoria de servi¸co (optimiza¸cão das perdas de energia) que se obtém com o controlo do n´ıvel de queda de tensão, alcan¸ca-se um objectivo talvez mais importante: a poupan¸ca de recursos financeiros. Nos dias de hoje é fundamental que o projectista tenha sempre presente esse factor. Com o controlo da queda de tensão num determinado circuito consegue-se acompanhar essa preocupa¸cão (cor-recto funcionamento). Se no dimensionamento forem usados critérios que contem-plem o n´ıvel correcto para a queda de tensão haverá do ponto de vista económico uma optimiza¸cão das perdas (economia de energia) na instala¸cão contribuindo assim para optimiza¸cão do investimento nas canaliza¸cões.

Também na indústria o controlo desta condi¸cão a valores razoáveis ocupa um lu-gar essencial, devido aos receptores essencialmente usados: os motores eléctricos. Estes receptores são singularmente suscept´ıveis à queda de tensão, o que em n´ıveis impróprios levará a um desempenho incorrecto.

Pelos motivos apontados estão previstos nas RTIEBT valores máximos aceitáveis para as quedas de tensão.

Figura 2.9 – Quedas de Tens˜ao M´aximas Admiss´ıveis

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diferentes tro¸cos das instala¸cões colectivas e entradas devem ser tais que não sejam excedidos os valores de queda de tensão seguintes:

a) 1,5%, para o tro¸co da instala¸cão entre os ligadores da sa´ıda da portinhola e a origem da instala¸cão eléctrica (de utiliza¸cão), no caso das instala¸cões individuais; b) 0,5%, para o tro¸co correspondente à entrada ligada a uma coluna (principal ou derivada) a partir de uma caixa de coluna, no caso das instala¸cões não individuais; c) 1,0%, para o tro¸co correspondente à coluna, no caso das instala¸cões não indivi-duais;

Para efeitos do cálculo das quedas de tensão devem ser usados os valores indicados na subseçcão 2.4.2 ponto Estrutura e dimensionamento (desta disserta¸cão), os quais, na falta de elementos mais precisos, devem ser considerados como resistivos (cos ϕ= 1) [RTIEBT, 803.2.4.4].

As expressões simplificadas usadas na aplica¸cão (SIPE) para o cálculo da queda de tensão são as indicadas no quadro seguinte:

Figura 2.10 – Expressões Simplificadas para o Cálculo da Queda de Tensão

que:

IB - corrente de servi¸co em Amperes; ρ - resistividade dos condutores; L- compri-mento do circuito em metros; S - sec¸c˜ao do condutor em mm2_{; cos ϕ - factor de}

potência; U0 - Tensão de fase-neutro da instala¸cão em volts; UC - tensão composta (fase-fase) da instala¸cão em volts.

(50)

2.6. IND ´USTRIA 29

2.6 Ind´

ustria

Consideram-se como sendo estabelecimentos industriais locais onde se realizem, com carácter constante, trabalhos de prepara¸cão, de transforma¸cão, de acabamento ou de manipula¸cão de matérias-primas ou de produtos industriais, de montagem ou de repara¸cão de equipamentos ou lugares onde se depositem os produtos ligados a qual-quer uma destas actividades, desde que integrados nos respectivos estabelecimentos [RTIEBT, 2006, 801]. São então encarados como estabelecimentos industriais: a) As fábricas;

b) As oficinas;

c) Os laborat´orios industriais;

d) As instala¸c˜oes de manuseamento de combust´ıveis l´ıquidos ou gasosos;

e) Os locais de manuten¸cão e de verifica¸cão de ve´ıculos motorizados (oficinas, esta¸cões de servi¸co, etc., onde se fa¸ca a lavagem ou a lubrifica¸cão de ve´ıculos); os parques de estacionamento cobertos estão inclu´ıdos nos estabelecimentos recebendo público; f) Os locais de pintura onde sejam, regular ou frequentemente, aplicados produtos inflamáveis;

g) Os locais onde se executem trabalhos fabris, mecˆanicos ou manuais (incluindo aqueles em que se exer¸cam ind´ustrias caseiras ou em regime de artesanato).

2.6.1 C´

alculos

As metodologias de cálculo usadas para a indústria são em tudo semelhantes às referidas nas seçcões anteriores, ainda que com ligeiras diferen¸cas, designadamente no que concerne a algumas tabelas de cálculo usadas para os disjuntores (industriais) e a forma como são calculadas alguns circuitos de utiliza¸cão, como as tomadas que não são as tomadas de 16A usadas nas habita¸cões, mas sim fichas e tomadas de corrente para usos industriais [RTIEBT, 2006, 555]. Também para a ilumina¸cão é usado o seu valor de potência real e não um valor standard,para o dimensionamento dos seus condutores.

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Todos os circuitos são essencialmente trifásicos, pelo que para os cálculos este facto altera-se em rela¸cão ao tomado nas habita¸cões (essencialmente monofásicos). A instala¸cão eléctrica de uma indústria é constitu´ıda por um conjunto de quadros eléctricos, em que estes se distribuem a partir do quadro geral da instala¸cão numa configura¸cão radial. Os quadros poderão ser do tipo parcial ou terminal. Os quadros parciais são quadros intermédios da instala¸cão, isto é, apesar de terem circuitos finais não são o término naquela ”seçcão”da instala¸cão, têm ainda liga¸cões a um ou mais quadros a jusante da instala¸cão. Um quadro terminal é um quadro que só apresenta circuitos finais, não possui nenhuma liga¸cão a algum quadro a jusante.

A fórmula de cálculo para o dimensionamento da potência a contratar do quadro geral assenta na utiliza¸cão da potência total de utiliza¸cão da instala¸cão (determinada através do recenseamento da potência dos receptores presentes) multiplicada por um factor de evolu¸cão das cargas (KE) e ponderado com o factor de potência global da instala¸cão (cos ϕ).

PC = Ptotal

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3

A Aplica¸c˜ao Inform´atica SIPE

Com base na metodologia descrita no cap´ıtulo anterior, apresenta-se neste cap´ıtulo a descri¸c˜ao da aplica¸c˜ao desenvolvida.

A organiza¸cão dos dados provenientes da legisla¸cão, necessários aos cálculos e di-mensionamentos foi feita através da sua inser¸cão em uma base de dados, compat´ıvel com o standard SQL. Todo o interface gráfico e métodos de cálculo foram imple-mentados através da linguagem de programa¸cão Visual Basic.NET, na sua versão 2003.

As classes utilizadas, bem como as linhas de código implementadas na aplica¸cão são de uso vulgar em aplica¸cões com interaçcão com bases de dados. Os trechos de código que irão ser descritos são aqueles que denotam um carácter extraordinário, quer pelo maior n´ıvel de dificuldade em rela¸cão aos demais, quer pela importância que detêm na globalidade do trabalho.

3.1 Estrutura da Aplica¸c˜

ao

Toda a aplica¸cão informática tem como objectivo final uma boa aceita¸cão por parte do seu público-alvo, independentemente da sua temática. Como não poderia deixar de ser essa preocupa¸cão esteve sempre presente na concep¸cão da aplica¸cão alvo deste

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trabalho (SIPE).

Para que se obtenha uma aplica¸cão que seja ”user friendly”(amigável), é necessário que se cumpram algumas condi¸cões. Decidiu-se então por uma divisão clara em duas grandes partes dentro da aplica¸cão, edif´ıcios multi-habitacionais e industrias. Esta divisão apresenta-se lógica e também inevitável, como facilmente se pode concluir, cada uma das seçcões definidas manifesta diferentes necessidades. Assim poder-se-ão fazer projectos independentes entre si, retirando qualquer possibilidade de eventuais confusões entre as duas ”áreas”.

A seçcão Edif´ıcios Multi-Habitacionais volta-se, como o próprio nome indica, para as instala¸cões prediais de habita¸cão, ainda que com a possibilidade de comportar estabelecimentos de comércio/servi¸cos. De acordo com o já referido em cap´ıtulos anteriores esta seçcão encontra-se estruturada em concordância com os vários passos essenciais à elabora¸cão de um projecto eléctrico para este tipo de instala¸cão. Ou seja, o dimensionamento da coluna (Instala¸cões Colectivas), o dimensionamento de todos os constituintes do quadro de servi¸cos comuns, o cálculo de todos os cons-tituintes das entradas bem como das habita¸cões (Entradas), e se o edif´ıcio tiver estabelecimentos de comércio/servi¸cos o dimensionamento dos respectivos quadros (Comércio/Servi¸cos).

Figura 3.1 – Estrutura da ”sec¸c˜ao”Multi-Habitacional [SIPE]

A seçcão Indústria apresenta uma abordagem mais simplista pois só temos uma subseçcão, em contraste com a seçcão Edif´ıcios Multi-Habitacionais onde temos quatro subseçcões. Esta op¸cão reflecte o carácter mais objectivo que está presente no dimensionamento de uma indústria (que se enquadre nas instala¸cões eléctricas de

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baixa tensão), ou seja, a aplica¸cão para o dimensionamento destas instala¸cões apenas prevê o dimensionamento dos quadros eléctricos (quadro geral, quadros parciais e terminais) e respectivos cálculos para as seçcões de condutores, queda de tensão e proteçcões.

Figura 3.2 – Estrutura da ”seçcão”Indústria [SIPE].

Para além do já referido a aplica¸cão comporta ainda as op¸cões de gravar/abrir projectos e a funcionalidade de impressão em modo de relatório com todos os da-dos dimensionada-dos (tanto para a seçcão Edif´ıcios Multi-Habitacionais como para a seçcão Indústria), podendo depois ser anexo à memória descritiva do projecto.

3.2 Instala¸c˜

oes Colectivas

3.2.1 Instala¸c˜

oes Colectivas

O cálculo da potência de dimensionamento é feito de uma forma muito simples, através da aplica¸cão directa da expressão matemática usada para o seu dimensiona-mento.

aux2 = aux * numHab1

aux3 = aux1 * numHab2 (3.1) aux4 = aux2 + aux3 (3.2)

aux = CType(txtFacsimul.Text, Single) m pot1 = (aux4 * aux) (3.3)

O cálculo é iniciado com a multiplica¸cão das potências aparentes contratáveis pelo número de habita¸cões de cada tipo [3.1], com o cálculo da potência aparente total [3.2] basta efectuar a multiplica¸cão deste valor pelo facto de simultaneidade [3.3]. Factor este que varia com o número de instala¸cões a alimentar pela coluna.

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3.2.2 C´

alculo da Corrente de Servi¸co (Coluna)

Com o valor obtido para a potência de dimensionamento, e aplicando directamente a expressão obtém-se o valor para a corrente de servi¸co em ampere.

m corr = CType(txtPotMinEnt.Text, Single) aux = m corr * 1000

aux1 = (Math.Sqrt(3)) * 400 m corrent = aux / aux1

3.2.3 Dimensionamento dos Condutores (Coluna)

Determina¸c˜ao do IZ

Para a determina¸cão do IZ é feita a procura na base de dados através de uma query SQL.

SQL = ”SELECT * ”

+ ”FROM ”+ m cod + (3.4) + ”WHERE ”+ campoKey + (3.5)

Na query SQL é indicado qual a tabela em que a pesquisa será efectuada, através da variável m cod [3.4] é indicado qual a tabela. Cada tabela apresenta um código único que reflecte a escolha feita pelo utilizador quanto às caracter´ısticas do condutor que deseja. Após a tabela escolhida, e recorrendo á variável campoKey [3.5] que indica o método de referência seleccionado é encontrada a coluna da tabela onde será determinado o valor de IZ.

Todo o conteúdo da coluna encontrado é transferido para um vector, e neste através de um ciclo FOR é encontrado o valor de IZ.

For n = 0 To 15

If (frmInstColect.m corrent < m iz2(n)) Then (3.6) m sec = m iz2(n)

Return End If Next

Os valores da tabela são percorridos para encontrar o valor de IZ que será o valor imediatamente superior ao da corrente de servi¸co calculada [3.6], sendo que é este valor que será usado para determinar a seçcão dos condutores.