Projetos Elétricos Industriais

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Projetos Elétricos Industriais

Aula 8 – Dimensionamento de condutores

Curso Técnico em Eletrotécnica Curso Técnico em Eletrotécnica

Professor: Fernando Imai

Projetos Elétricos Industriais – Aula 8

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Dimensionamento dos condutores

O correto dimensionamento dos condutores de uma instalação garante segurança e confiabilidade na utilização das cargas elétricas, e aumento de sua eficiência energética.

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Resistência dos condutores

A grandeza que

relaciona a dificuldade

imposta por um

material na passagem de uma corrente

elétrica é a

Material Resistividade [Ω.m]

Prata 1,64x10^-8

Cobre 1,72x10^-8

Ouro 2,44x10^-8

Alumínio 2,82x10^-8

elétrica é a

resistividade elétrica.

É dada pela letra ρ, e a unidade de medida é o ohm.metro [Ω.m].

Alumínio 2,82x10^-8

Plástico PET 1,0x10⁹

Vidro 1,0x10¹²

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Resistência dos condutores

A resistência de um corpo, é obtida a partir da seguinte relação:

R – resistência elétrica [Ω];

ρ – resistividade do material [Ω.m];

L – comprimento do condutor [m];

A – área do condutor [m²].

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Materiais condutores

Os principais elementos utilizados como condutores elétricos são:

Cobre Alumínio

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Características dos elementos condutores

Baixa resistividade elétrica;

Alto custo;

Cobre Alumínio

Baixo peso específico;

Um dos metais mais Alto custo;

Facilmente transformado em fios (ductibilidade) e lâminas (maleabilidade).

Um dos metais mais abundantes na superfície terrestre;

Baixa resistência mecânica.

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Elementos utilizados na isolação

PVC EPR e XLPE

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Temperaturas limite das isolações

Material de isolação

Temperatura máxima para serviço contínuo [°C]

Temperatura máxima para sobrecarga [°C]

Temperatura máxima para curto-circuito [°C]

PVC 70 100 160

EPR 90 130 250

XLPE 90 130 250

Máximas temperaturas de operação dos condutores de acordo com o material de isolação

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Tipos de condutores

Nu Isolados Cobertos

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Requisitos para dimensionamento de condutores

Para um correto dimensionamento dos condutores, quatro requisitos devem ser respeitados:

• Seção mínima;

• Ampacidade (capacidade de condução de corrente);

• Queda de tensão;

• Curto-circuito.

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Seção mínima dos condutores

Seção mínima dos condutores de acordo com material e tipo de circuito

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Condutores carregados

Quantidade de condutores carregados dos circuitos de acordo com tipo de sistema de alimentação

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Ampacidade

Ampacidade é a capacidade de condução de corrente do condutor.

O dimensionamento é feito com base na temperatura permissível do condutor.

I

^{c =}

I

ⁿ

/(FCTxFCA) I

c – corrente corrigida [A];

Projetos Elétricos Industriais – Aula 8 Fatores como forma de instalação,

quantidade de condutores agrupados e temperatura ambiente influenciam no dimensionamento dos mesmos.

A corrente a ser utilizada para dimensionamento é obtida assim:

I

c – corrente corrigida [A];

I

n – corrente nominal [A];

FCT

– fator de correção de temperatura;

FCA

– fator de correção de agrupamento.

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Roteiro para cálculo da ampacidade

1) Determinar a corrente nominal da carga;

2) Determinar a forma de instalação dos condutores;

3) Aplicar os fatores de correção (FCT e FCA) para calcular a corrente corrigida;

4) Verificar na tabela a seção do condutor necessária.

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Fator de correção de temperatura (FCT)

Instalações aéreas Instalações subterrâneas

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Fator de correção de agrupamento (FCA)

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Queda de tensão

Por mais que sejam utilizados elementos condutores na produção dos cabos e condutores, eles possuem um valor de resistência e reatância (formando assim uma

Sistemas monofásicos Sistemas trifásicos

∆V – queda de tensão [V];

Projetos Elétricos Industriais – Aula 8 (formando assim uma

impedância) que irão gerar uma queda de tensão.

Esse valor deve ser restringido a um valor máximo, de acordo com o tipo da instalação.

∆V – queda de tensão [V];

i – corrente nominal [A];

L – comprimento do circuito [km];

Rca – resistência unitária [Ω/km];

Xl – reatância unitária [Ω/km];

φ – ângulo de carga [°°°°].

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Limites de queda de tensão

Situação

Queda de tensão máxima [%]

A partir dos terminais secundários do transformador MT/BT, no caso de

transformador de propriedade da(s) unidade(s) consumidora(s) 7 A partir dos terminais secundários do transformador MT/BT da empresa

distribuidora de eletricidade, quando o ponto de entrega for aí localizado 7

A partir do ponto de entrega, nos demais casos de ponto de entrega com

fornecimento em tensão secundária de distribuição 5

A partir dos terminais de saída do gerador, no caso de grupo gerador

próprio 7

Circuitos terminais 4

Partida de motores (utilizar FP de 0,3) 10

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Limites de queda de tensão

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Queda de tensão na partida

Motores elétricos demandam correntes de elevada intensidade (na ordem de 6 a 10 vezes a nominal) no momento da partida.

Relação corrente de partida/corrente nominal

Queda de tensão em circuitos trifásicos

Projetos Elétricos Industriais – Aula 8 Em consequência, o circuito

de alimentação pode ficar sujeito a uma queda de tensão muito acima do valor estabelecido para regime permanente.

trifásicos

∆Vp – queda de tensão na partida [V];

Ip – corrente de partida [A];

L – comprimento do circuito [km];

Rca – resistência unitária [Ω/km];

Xl – reatância unitária [Ω/km]

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Curto circuito

O condutor também deve ser capaz de suportar um alto aquecimento

instantâneo, causado pelo curto circuito.

Scc – seção mínima por curto

Scc – seção mínima por curto circuito [mm²];

Icc – corrente de curto circuito [A];

t – tempo de extinção do curto [s];

K – fator em função das características do condutor.

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Condutores de neutro e terra

Dimensionamento do condutor de proteção

Projetos Elétricos Industriais – Aula 8 Dimensionamento do condutor de

neutro

proteção

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Roteiro para dimensionamento de condutores

1) Determinar a seção por ampacidade;

2) Verificar se atende a tabela de seções mínimas;

3) Calcular a queda de tensão, em regime permanente e na partida (para motores), se superar o valor máximo permissível, verificar a próxima seção;

verificar a próxima seção;

4) Calcular a seção necessária quanto ao curto-circuito;

5) Determinar as seções dos condutores de neutro e terra.

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Exercício

Um quadro de distribuição fornece alimentação em 380 V para um forno resistivo trifásico de 25 kW.

Dimensione os condutores dessa carga, sabendo que eles são instalados em um eletroduto aparente (método de referência B1).

Utilize cabos isolados em PVC, de cobre, temperatura ambiente máxima de 35 ºC, corrente de curto circuito de 4 kA, tempo de extinção de 0,05 segundo e distância do quadro ao forno de 60 metros.

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Exercício

Um quadro de distribuição fornece alimentação em 380 V para seis motores trifásicos de 28 CV, rendimento 83 %, fator de potência 0,87 e Ip/In de 6.

Dimensione os condutores de alimentação desses motores, sabendo que eles são agrupados em bandeja perfurada (método

sabendo que eles são agrupados em bandeja perfurada (método de referência E).

Utilize cabos multipolares com quatro vias, de cobre, isoladas em EPR, temperatura ambiente máxima de 40 ºC, corrente de curto circuito de 8 kA, tempo de extinção do curto de 0,07 segundo e distância do quadro ao último motor de 150 metros.

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Referências bibliográficas

MAMEDE FILHO, João. Instalações Elétricas Industriais. 8ª ed.

Rio de Janeiro: Editora LTC, 2010.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410: Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro, 2004.

5410: Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro, 2004.

Uso geral. Disponível em:

<http://www.prysmian.com.br/export/sites/prysmian- ptBR/energy/pdfs/Dimensionamento.pdf>.