Parâmetros utilizados no dimensionamento pelo programa AltoQi Builder

Um dos recursos disponibilizados no modulo Elétrico é o dimensionamento automático da fiação e da proteção dos circuitos, que levam em consideração os critérios como: capacidade de condução de corrente, queda de tensão e proteção contra sobrecarga e curto-circuito.

Após realizar o processamento do projeto, com a opção Dimensionar circuitos habilitada, o programa faz as verificação dos critérios mencionados acima e o usuário pode verificar os resultados calculados pelo programa através do quadro de cargas.

A seguir vamos exemplificar o que cada coluna do quadro de cargas significa e explicaremos o dimensionamento do programa com um simples exemplo, lançando em um projeto três tomadas (tabela 1), um quadro de distribuição, um quadro de medição e um alimentador predial, como pode ser observado na figura 1. Cada tomada será distribuída em um circuito que será associado ao quadro de distribuição como mostra a tabela 2. 

Tabela 1

Figura 1

1°) Circuito: Nome do circuito definido pelo usuário (geralmente é representado por um número);

2º) Descrição: Nome descritivo definido pelo usuário nas propriedades do circuito;

Tabela 2

3º) Esquema: Esquema adotado para a fiação do circuito, o que determina a fiação que será adotada pelo programa. Em outras palavras, o esquema é o tipo de alimentação elétrica do circuito, definindo a quantidade de condutores fase e neutro utilizadas. Em conjunto com a Tensão, define os dados necessários para o dimensionamento dos condutores.

Para questões de exemplo, os circuitos ficarão definidos como exibido nas tabela 3 e tabela 4:

Tabela 3

Tabela 4

4º) Método de instalação: Em uma instalação elétrica, é necessário definir a maneira como os condutores serão instalados (em eletrodutos embutidos ou aparentes, em canaletas, enterrados, etc). A maneira de instalar influencia na capacidade de troca térmica entre os condutores e o ambiente, influenciando, portanto, a capacidade de condução de corrente de um condutor. Para definir o método utilizado, o programa utiliza como referência a NBR5410/2004, item 6.2.5.1.2.

5º) Tensão (V): Tensão adotada para o dimensionamento do circuito, em Volts. Define-se por tensão a diferença de potencial entre os condutores carregados de um circuito. Essa tensão será utilizada pelo programa no dimensionamento dos condutores.

A forma de indicar a tensão, bem como os valores permitidos, dependem do tipo de Esquema adotado. Definindo a tensão de entrada como 380/220V, se for utilizado o F+F a tensão aplicada será 380V, se utilizar F+N a tensão será 220V. Outro exemplo seria se fosse definido a tensão de entrada como 220/127V, se for utilizado o F+F a tensão aplicada será 220V, se utilizar F+N a tensão será 127V. Ou seja, se a tensão de entrada é indicada por um par de valores, o primeiro valor indica a tensão fase-fase e o segundo a fase-neutro, como mostra tabela 5.

Tabela 5

6º) Pontos: Exibe as colunas "Iluminação" e "Tomadas", quantificando o número de pontos de luz e de força utilizados no circuito e exibindo um total para cada tipo de ponto com potência diferente utilizada no projeto, como mostra a Tabela 6. 

Tabela 6

7º) Potência Total (VA): Apresenta o valor efetivamente usado para o dimensionamento. Para obter este valor soma-se a potência (VA) de cada ponto pertencente ao circuito. Para obter a potência (VA) de cada ponto o programa divide a potência (W) cadastrada na peça pelo fator de potência vezes o rendimento, também cadastrados na peça, como mostra a tabela 7.

No exemplo, a potência total (VA) dos quadros será a soma das potências dos circuitos, 5400VA+5000VA+6938VA=17338VA.

Tabela 7

8º) Potência Total (W): Apresenta a potência total instalada no circuito, obtida pela soma das potências cadastradas nas peças utilizadas.

No exemplo, a potência total (W) dos quadros será a soma das potências dos circuitos, 5400W+5550W+4000W=14950W.

9º) Fases: Indicação das fases usadas pelo circuito. Pode se determinada como (A,B,C), (R,S,T) ou (U,V,W), dependendo de qual nomenclatura é definida nas Propriedades da edificação.

10º) Pot. - R (W), Pot. - S (W) e Pot. - T (W): Potência total (W) instalada na fase "R", “S” e “T", conforme pode ser visualizado na Tabela 8.

Tabela 8

11º) In - R (A), In - S (A) e In - T (A): 

Para circuitos terminais: A corrente de projeto In é a corrente calculada através da potência instalada na maior derivação do circuito. Para mais informações sobre como ela é calculada recomendamos a leitura do artigo Corrente de projeto In menor que a corrente de projeto total Ip.

Para circuitos de alimentação: Corrente de projeto calculada na fase "R", “S” e “T".

Para determinar em qual fase cada circuito será alocado o programa utiliza o balanceamento de fases.

Balancear fases: O comando balancear fases tem por objetivo alterar as fases utilizadas pelos circuitos do projeto, de forma a obter a menor diferença possível entre a corrente que passa em cada fase. Essa verificação só tem sentido para projetos que utilizem alimentação trifásica (Esquema "3F+N") ou bifásica (Esquema "2F+N").

O balanceamento das fases é realizado através da corrente demandada dos circuitos. Como essas correntes são estabelecidas apenas no dimensionamento, deve-se garantir que os circuitos estejam dimensionados antes de se fazer o balanceamento.

Executado o comando “Processar” (guia Operações – grupo Dimensionamento) com a opção “Balancear fases” habilitada, o programa altera as fases em cada circuito como é possível. Como o critério adotado pelo programa é puramente matemático, nem sempre chegará a uma solução adequada do ponto de vista do usuário. Como as cargas dos circuitos são diferentes, consequentemente a corrente demandada será diferente e desta maneira o balanceamento das fases não será igual em todas as fases. O programa permite ao usuário alterar manualmente o balanceamento, caso o usuário não esteja satisfeito com o balanceamento realizado pelo programa.

A corrente de projeto é calculada através da corrente demandada. O programa irá calcular a corrente com a contribuição da demanda de cada circuito (por fase) e irá somá-las para obter a corrente do quadro de distribuição. Para mais informações sobre como a demanda é calculada recomendamos a leitura do artigo Como é calculada a demanda do projeto?

O programa considera a tensão 190V para esquemas F+F (pois utiliza apenas uma fase ao circuito) e tensão 220V para esquemas F+N. Se o esquema de entrada escolhido fosse 220/127V, seria aplicado a tensão 110V para F+F e 127V para F+N, para obtenção da corrente demandada. As tabelas 9, 10 e 11 abaixo, são exemplos do cálculo da corrente demandada das fases R, S e T, respectivamente, do modelo proposto inicialmente.

Corrente demandada para a fase R: 

Tabela 9

Corrente demandada para a fase S: 

Tabela 10

Corrente demandada para a fase T:

Tabela 11

12º) Fator de potência (FP): Indica a eficiência com a qual a energia está sendo usada. A informação FP de cada peça é referente ao fator de potência vezes o rendimento, informações retiradas do cadastro da peça. Para obter o valor do fator de potência, do circuito ou quadro, informado no quadro de cargas, o programa divide a Potência total (W) pela Potência total (VA). Para o exemplo em questão, podemos analisar o valor do fator de potência na Tabela 12.

Tabela 12

13º) FCT: Fator de correção de temperatura. Caso a temperatura ambiente seja diferente de 30ºC para condutores não enterrados e de 20ºC para condutores enterrados, a NBR 5410/2004 define um fator de correção de temperatura (FCT) que divide o valor da corrente nominal, para a obtenção da corrente corrigida. A Tabela 40 da NBR 5410/2004 define os valores para FCT.

Tabela 40 da NBR5410/2004

14º) FCA: Fator de correção de agrupamento. Caso passem, em um mesmo conduto, condutores pertencentes a circuitos diferentes, a NBR 5410/2004 define um fator de correção de agrupamento (FCA) que divide o valor da corrente nominal pelo fator de agrupamento, para a obtenção da corrente corrigida. Para verificar como o FCA aplicado no dimensionamento dos circuitos é determinado, recomendamos a leitura do artigo Como é calculado o FCA?

15º) Corrente corrigida (In'): Para fins de dimensionamento final, calculada pela pior situação entre as fases utilizadas pelo circuito.

A corrente nominal ou corrente de projeto (In) é a corrente que os condutores de um circuito, seja terminal ou de distribuição, deve suportar, levando em conta apenas as suas características nominais. Aplicando-se a esta os fatores de correção de temperatura (FCT) e de agrupamento (FCA), obtém-se um valor fictício de corrente chamado de corrente corrigida (In').

A corrente corrigida é o valor efetivamente utilizado para o dimensionamento dos condutores. A corrente corrigida final de um circuito é obtida pela situação mais crítica nos condutores deste circuito, visto que tanto a corrente de projeto como o fator de agrupamento variam trecho a trecho. No caso de circuitos com duas ou três fases, a corrente corrigida refere-se à maior corrente corrigida nas três fases. Para mais informações sobre como ela é calculada recomendamos a leitura do artigo Como é calculada a corrente corrigida?

Tabela 13

16º) Corrente total de projeto – Ip (A): É o somatório de todas as correntes emitidas por cada ponto do circuito até o quadro principal;

A corrente nominal ou corrente de projeto (Ip) é a corrente que os condutores de um circuito, seja terminal ou de distribuição, deve suportar, levando em conta apenas as suas características nominais. Cada um dos pontos de um circuito pode gerar uma corrente nominal, desde o ponto até o quadro que o alimenta, sendo somados nos condutores por onde passa essa corrente.

A corrente nominal resultante de um ponto é calculada em função dos dados cadastrados, da seguinte maneira:

Onde define:

• nf: Número de fases do circuito, o programa aplica o valor 1 em todos os casos, visto que no valor da tensão já há subentendida a informação da quantidade de fases;
• V: Tensão elétrica para dimensionamento do circuito;
• Pn: Potência nominal;
• cos : Fator de potência, definido como o cosseno do ângulo de defasagem entre a tensão e a corrente;
•  : Rendimento.

Com essas informações, calcula-se a corrente nominal, conforme pode ser observado na Tabela 14, emitida por cada ponto do circuito, sendo essa corrente distribuída pelos condutores que formam o caminho entre cada ponto e o início do circuito. Havendo mais de uma fase no mesmo circuito (caso, usualmente, dos circuitos de distribuição), serão obtidos valores diferentes para cada fase, sendo adotado o maior valor para dimensionamento dos condutores. Para mais informações sobre como ela é calculada recomendamos a leitura do artigo Como é calculada a corrente de projeto?

Tabela 14

17º) Seção (mm²): Seção transversal calculada (ou adotada pelo usuário) para a fiação fase do circuito. Para mais informações sobre como a seção é calculada recomendamos a leitura do artigo Como é dimensionada a seção dos condutores?

18º) Ic (A): Capacidade de corrente do condutor adotado. Uma vez respeitada a seção mínima definida para os condutores, procura-se obter uma seção mínima de condutor cuja capacidade de condução de corrente (Ic) seja superior à corrente corrigida (In') do circuito, segundo a seguinte fórmula In' < Ic.

A capacidade de corrente de um condutor é definida através das tabelas constantes na NBR 5410 (os valores são os mesmos e derivam-se da norma IEC 60364). Nessas tabelas, os dados de entrada são:

• Material do condutor (se Cobre ou Alumínio): definido pelo programa como dado cadastrado no Grupo da configuração dos condutores associado ao circuito sendo dimensionado.
• Isolação do condutor (se PVC ou EPR/XLPE): definido pelo programa como dado cadastrado no Grupo da configuração dos condutores associada ao circuito sendo dimensionado. Essas duas classes definem as faixas de temperatura limite como sendo de 70ºC e 90ºC, respectivamente. Outros materiais de isolação disponíveis no mercado devem ser separados em uma dessas duas faixas.
• Maneira de instalar (processos A1 a G): definido como dado do circuito sendo dimensionado.
• Nº de condutores carregados (2 ou 3): definido com base no Esquema do circuito sendo dimensionado. Para os esquemas F+N e F+F consideram-se dois condutores carregados e, para os esquemas 2F+N e 3F+N, três condutores carregados.

Com base nessas quatro informações, entra-se na tabela correspondente, obtendo uma corrente admissível para cada seção de condutor. Entrando-se na tabela com a corrente corrigida, obtém-se a menor seção cuja corrente admissível seja superior aquela corrigida do circuito.

Para exemplificar, pode-se reproduzir parte da Tabela 15 referente aos condutores de Cobre, com isolação de PVC e método de instalação B1 (situação usual em projetos prediais):

Tabela 15

No projeto em questão, temos os esquemas F+F e F+N para os circuitos. Ou seja, usaremos na tabela 16 os valores para dois condutores carregados.

Tabela 16

19º) Disj (A): Corrente nominal do disjuntor adotado como proteção para o circuito. Conforme a NBR 5410/2004, "devem ser previstos dispositivos de proteção para interromper toda corrente de sobrecarga nos condutores dos circuitos antes que esta possa provocar um aquecimento prejudicial à isolação, às ligações, aos terminais ou às vizinhanças das linhas". O objetivo do dimensionamento é definir, dentre as peças presentes no Grupo definido, qual o menor disjuntor que obedece, simultaneamente, às seguintes condições:

• Corrente nominal maior que a mínima configurada na configuração Dimensionamento, item "Capacidade mínima do disjuntor";
• Corrente nominal maior que a corrente de projeto (Ip) do circuito;
• Corrente nominal menor que a corrente admissível no condutor adotado.

A corrente (Ic) é a capacidade de condução de corrente dos condutores, nas condições previstas para sua instalação conforme o item 5.3.4 da NBR5410/2004. No dimensionamento dos disjuntores são considerados os fatores de correção de agrupamento (FCA) e temperatura (FCT) que limitam a corrente nominal do condutor, sendo considerado para fins de cálculo o produto da corrente nominal do condutor pelos fatores FCAxFCT.

Ip < Idisj < Ic x FCA x FCT

Caso a corrente de projeto Ip seja mais elevada que a maior corrente nominal disponível no Grupo de disjuntores associado ao circuito, o dimensionamento do circuito acusará Erro (Dispositivo de proteção incompatível com a corrente de projeto). Para mais informações sobre o dimensionamento da proteção contra sobrecarga recomendamos a leitura do artigo Como é dimensionado o dispositivo de proteção contra corrente de sobrecarga?

A tabela 17 mostra os disjuntores utilizados no projeto que atendem a especificação acima, onde este deve possuir um valor superior a corrente de projeto e inferior a capacidade de condução de corrente.

Tabela 17

20º) dV parc (%): Queda de tensão parcial, calculada entre o quadro principal e a extremidade do circuito;

Se a queda de tensão parcial do circuito for maior do que a máxima configurada, o programa adota a seção imediatamente superior e repete a verificação.

Caso nenhuma das seções cadastradas na Família de Condutores associada ao circuito permita a obtenção de uma queda de tensão parcial menor que o limite definido, o dimensionamento do circuito acusará Erro (Queda de tensão parcial maior que o limite definido).

Para verificar como a queda de tensão é calculada recomendamos a leitura do artigo Cálculo da queda de tensão.

21º) dV total (%): Queda de tensão total, calculada desde o Alimentador predial até a extremidade do circuito. A obtenção da queda de tensão é feita pelo programa para cada Ponto presente no circuito. O programa obtém, diretamente a partir do lançamento, o caminho entre o ponto e o início do circuito, com os comprimentos de cada trecho, bem como as correntes corrigidas em cada trecho. Com essa informação, é calculada a queda de tensão em cada trecho do circuito, somada para obter a queda em cada ponto, das quais é obtida a mais crítica para representar a queda de tensão parcial do circuito.

A verificação final refere-se à queda de tensão total. Caso, mesmo após a obtenção de uma seção que respeite a queda de tensão parcial máxima e a queda de tensão total supere o valor máximo definido, o dimensionamento do circuito acusará Erro (Queda de tensão total maior que o limite definido).

Nesse caso, o programa não altera automaticamente a seção do circuito, por não ser clara a fonte da queda de tensão. Usualmente, será necessário aumentar a seção de um circuito de alimentação e não do circuito em si. Essa verificação deve ser feita pelo usuário.

22º) Status: Situação de dimensionamento do circuito, podendo assumir um dos valores: "OK" (dimensionado com sucesso) ou “ERRO” (possui um erro de dimensionamento). Para verificar os erros de dimensionamento mais comuns recomendamos a leitura do artigo Status ERRO: o que isso significa?

 Colaborador: Eng.ª Bruna Mariá Morosini Bogoni