Mini-Projeto · Dimensionamento elétrico de uma moradia unifamiliar
Contexto
Uma empresa de instalações elétricas recebeu a empreitada de uma moradia unifamiliar nova com dois pisos, ligada à rede pública em baixa tensão, monofásica, 6,9 kVA, em regime TT. A moradia tem seis compartimentos: 6,9 kVA é o mínimo para locais de dois a seis compartimentos (RTIEBT, secção 801.5.2.2; acima de seis, 10,35 kVA). Antes de comprar o material, a chefia de obra pede-te o dimensionamento completo da instalação: lista de circuitos, cabos, tubos, proteções, diferenciais e quadro elétrico, tudo justificado por cálculo.
Trabalhas individualmente ou a pares, com a planta fornecida pelo professor (comprimentos aproximados por circuito e cargas previstas), a folha de cálculo, os catálogos de cabos e tubos e a versão em vigor das RTIEBT, e entregas um dossiê com cálculos, esquema unifilar do quadro e reflexão final. O trabalho de cálculo e de desenho que não couber nas 12 horas de sala de aula faz-se em autonomia, fora dela.
Requisitos
Funcionais
- Levantar as cargas e dividir a instalação em, no mínimo, 8 circuitos por tipo de utilização (iluminação, tomadas, cozinha, máquinas, água quente e pelo menos uma carga especial à escolha), respeitando o limite de oito pontos de utilização por circuito final (secção 801.5.3) e as secções mínimas em habitação (secção 801.5.8).
- Calcular Ib de cada circuito e escolher In e curva do disjuntor.
- Dimensionar a secção de cada cabo pela corrente admissível, com fatores de temperatura e agrupamento justificados, verificando Ib ≤ In ≤ Iz e I2 ≤ 1,45 · Iz.
- Calcular a queda de tensão de todos os circuitos e a soma das quedas ao longo da cadeia, desde a origem da instalação até ao circuito mais desfavorável (a entrada tem limite próprio e não entra na soma).
- Verificar o disparo no fim da linha (Lmáx) e a energia I²t ≤ k² · S² em, no mínimo, 3 circuitos.
- Definir a proteção diferencial (IΔn, tipo, número de aparelhos) e verificar a condição de TT, RA · IΔn ≤ UL, com a terra proposta (tipo de elétrodo e resistência estimada).
- Dimensionar os tubos de, pelo menos, 3 troços (diâmetro exterior e interior vindos do catálogo).
- Desenhar o esquema unifilar do quadro com simbologia normalizada.
Não-funcionais
- Todos os valores de tabelas (Iz0, fatores, limites de queda de tensão, secções mínimas) com origem indicada (RTIEBT em vigor ou catálogo).
- Cálculos organizados em folha de cálculo, com unidades sempre explícitas e pelo menos um circuito conferido à mão.
- Cumprimento das boas práticas de segurança nos trabalhos elétricos.
- Reflexão final baseada nos resultados obtidos.
Fases
Fase 1 · Levantamento de cargas e divisão de circuitos (2h) Analisar a planta, listar os pontos de luz, tomadas e cargas especiais, e dividir em circuitos por tipo de utilização e por piso, justificando cada decisão.
Fase 2 · Correntes de serviço e proteções (1h) Calcular Ib e escolher In e curva do disjuntor de cada circuito, aplicando o fator de simultaneidade para o aparelho geral.
Fase 3 · Secção dos condutores (2h) Determinar o modo de instalação, kT e kG de cada circuito, a secção por corrente admissível e as verificações Ib ≤ In ≤ Iz e I2 ≤ 1,45 · Iz.
Fase 4 · Queda de tensão e curto-circuitos (2h) Calcular ΔU de todos os circuitos, a queda total do mais desfavorável, o comprimento máximo protegido e a I²t em 3 circuitos; corrigir secções quando necessário.
Fase 5 · Terra, diferenciais e quadro (2h) Dimensionar a terra, escolher os diferenciais, verificar RA · IΔn ≤ UL e distribuir os circuitos pelos diferenciais; desenhar o esquema unifilar.
Fase 6 · Tubos e lista de material (1h) Calcular a ocupação de três troços de tubo e elaborar a lista de material com cabos, tubos e aparelhos.
Fase 7 · Apresentação e reflexão (2h) Apresentar o dossiê à turma, explicando um caso em que a queda de tensão ou o agrupamento obrigou a subir a secção.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Levantamento de cargas e divisão de circuitos | 15% |
| Secção dos condutores e proteção contra sobrecargas | 20% |
| Queda de tensão e proteção contra curtos-circuitos | 20% |
| Terra, diferenciais e proteção de pessoas | 15% |
| Tubos e lista de material | 10% |
| Esquema unifilar e simbologia | 10% |
| Dossiê, rigor, segurança e apresentação | 10% |
Erros comuns
- Escolher a secção só por Ib e esquecer os fatores de temperatura e agrupamento.
- Dimensionar um cabo longo sem verificar a queda de tensão.
- Verificar a Icc na origem e ignorar o disparo no fim da linha.
- Pôr iluminação e tomadas no mesmo circuito, ou a placa na tomada geral.
- Um diferencial único para toda a casa.
- Esquecer o PE e o neutro na contagem de condutores do tubo.
- Copiar valores de tabelas sem indicar a origem ou de uma versão desatualizada.
- Entregar cálculos sem unidades ou sem a verificação final de cada circuito.
Bónus (opcional)
- Repetir o dimensionamento com alimentação trifásica e equilibrar as cargas pelas três fases.
- Refazer os circuitos mais longos com cabo XLPE e comparar secções.
- Acrescentar um descarregador de sobretensões ao quadro e justificar o tipo.
- Propor uma tabela de seletividade entre o aparelho geral e os disjuntores dos circuitos.
Reflexão
No dossiê final, responde: qual foi o circuito em que o critério decisivo não foi a corrente admissível, e porquê? E que impacto teria, no custo e na segurança da obra, sobredimensionar todas as secções "por precaução"?