Engenharia Elétrica

Projeto Final – Laboratório de Instalações Elétricas

Prof. Lorenzo Campos Coiado

César Rigoleto Tátero...................................................................RA:17164385

Guilherme Vitor Siqueira..............................................................RA:17225970

João Pedro de Oliveira..................................................................RA:17001066

Murilo Alves Brandão Corrêa.......................................................RA:17254780

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Introdução
O experimento proposto para este laboratório consiste na instalação
elétrica de uma residência constituída de 5 cômodos em forma de uma
maquete, representando o que seria um apartamento para que seja similar a
uma instalação elétrica real, onde seriam feitos cálculos seguindo as normas
impostas pela NBR5410 para dimensionar corretamente as quantidades de
pontos de luz e de força, além de dimensionar os condutores, os equipamentos
de proteção e ramal de entrada e também caracterizar o padrão de entrada,
além de, por fim, ser feito um quadro de cargas contendo todas as informações
necessárias para a manutenção desta instalação que, teoricamente, seria
fornecido a um suposto cliente que faria a utilização deste apartamento, pois
todo o trabalho de projetar uma instalação elétrica viria da demanda de um
mesmo.

Objetivo
O objetivo deste projeto visa a construção de uma maquete e uma a
instalação elétrica na mesma, onde deveria ser possível observar a diferença
entre as aulas teóricas e práticas da matéria de instalações elétricas com o
intuito de facilitar a compreensão por um meio visual e prático dos
procedimentos.

Procedimentos Teóricos
O primeiro dos passos para a elaboração da maquete foi, a criação da
planta da casa, que levou a ideia de um apartamento de 54 m² sendo que
possui uma sala com as dimensões de 6 m x 3.5 m, um quarto com 4 m x 2.5
m, um banheiro com 2 m x 2.5 m, uma cozinha com 2 m x 3.5 m e uma área de
serviços com 2 m x 2.5 m, quase como o ilustrado na figura 1 a seguir, que não
possuía a escala correta, mas que foi ajustada posteriormente para facilitar
outros cálculos.
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Figura 1 – Primeira planta da maquete.

O segundo passo foi calcular por meio da norma NBR5410 quantos

pontos de luz (utilizando uma lâmpada de LED de 9.5 W que equivalem a 75 W
de uma lâmpada incandescente) e quantos pontos de força (TUG) seriam
necessários em cada cômodo, considerando também os pontos de força
específicos (TUE), para equipamentos que necessitam de uma corrente maior
que 10 A, como por exemplo, a tomada de chuveiros, de secadores de cabelo,
de ar-condicionado, dentre outros equipamentos como descritos nos cálculos
das figura 2 e 3 a seguir.
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Figura 2 – Primeira parte dos cálculos dos pontos de luz e de força.

Figura 3 – Segunda parte dos cálculos dos pontos de luz e de força do apartamento.
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Após terem sidos feitos os cálculos dos pontos de luz e de força, ficou
definido então:

Para a sala quatro lâmpadas cada uma com 93.75 VA de potência,

quatro tomadas possuindo 100 VA de potencia cada, sendo que nos cálculos
foi colocado “4x400VA” erroneamente pois pela norma NBR5410, em salas,
quartos, escritórios, dentre outros do mesmo tipo, a potência mínima da
tomada deve ser de 100 VA. Foi definida também uma TUE para um ar-
condicionado.

Para o quarto, duas lâmpadas com 93.75 VA, três tomadas (TUG) de
100 VA cada, sendo que há o mesmo erro na figura 2 que houve para a sala
em relação a potencia das tomadas e havia um ar-condicionado como tomada
de uso especifico, mas depois essa ideia foi deixada de lado e por fim essa
TUE foi removida.

Para a cozinha, duas lâmpadas de 93.75 VA, quatro tomadas (TUG) de

600 VA cada além de uma TUE para forno elétrico e outra para um forno de
micro-ondas sendo que duas das TUG foram substituídas pelas duas TUE
como o permitido pela norma caso o “cliente” para o qual esteja sendo feita a
planta elétrica permita.

Para o banheiro, uma lâmpada de 93.75 VA, três tomadas (TUG) de 600
VA cada, além de uma TUE para secador de cabelo e outra para um chuveiro e
da mesma forma que para a cozinha, duas das TUG foram substituídas pelas
duas TUE.

Para a área de serviço, uma lâmpada de 93.75 VA e três tomadas (TUG)

de 600 VA cada uma.

Foi passado para um programa de projeto de instalações elétricas da

internet chamado WOCA, o qual permitiu que fosse feita a mão, a planta do
apartamento, alocado os pontos de luz e de força que foram calculados, além
do quadro de força e dos interruptores, foi feita por fora do programa a divisão
em circuitos e posteriormente configurado os componentes seguindo essa
divisão e foi feita a mão também a passagem dos eletro-dutos de maneira que
ficassem otimizadas as distancias entre os componentes e o quadro de força,
que teoricamente seria bom para diminuir os custos ao realmente colocar em
pratica o que ficasse definida pela planta elétrica.
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Com as próprias funções do WOCA, foi feita a passagem das fiações

pelos eletro-dutos, o dimensionamento dos condutores e a elaboração do
quadro de cargas o qual ficou faltando algumas informações no mesmo
definidas por norma na NBR5410, mas foram acrescentadas manualmente e
foram obtidas a planta elétrica e seu respectivo quadro de cargas como nas
figuras 3 e 4, juntamente com a divisão de circuitos a seguir.

Circuito 1 – Iluminação sala e quarto – 6 x 93.75 VA, 1ø, FP = 0.9

Circuito 2 - Tomada TUG sala e quarto – 7 x 100 VA, 1ø, FP = 0.92

Circuito 3 – Tomada ar-condicionado – 1 x 826 VA, 1ø, FP = 0.97

Circuito 4 – Iluminação banheiro, cozinha e A.S. – 4 x 93.75 VA, 1ø, FP = 0.9

Circuito 5 – Tomada TUG banheiro e cozinha – 2 x 600 VA, 1ø, FP = 0.9

Circuito 6 – Tomada secador de cabelos – 1 x 2000 VA, 1ø, FP = 1

Circuito 7 – Chuveiro – 1 x 5400 VA, 2ø, FP = 1

Circuito 8 – Tomada TUG A.S. – 3 x 600 VA, 1ø, FP = 0.92

Circuito 9 – Tomada forno elétrico – 1 x 2500 VA, 1ø, FP = 1

Circuito 10 – Tomada forno de micro-ondas – 1 x 2174 VA, 1ø, FP = 0.97

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Figura 3 – Planta elétrica do apartamento.

O WOCA acaba por passar a fiação sem que se faça um aterramento

em cada circuito, então isso foi ajustado editando a imagem para que a planta
se adeque a norma NBR5410.

Figura 4 – Quadro de cargas fora de norma.

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O quadro de cargas da figura 4 é o fornecido pelo WOCA, porém o

mesmo se está fora de norma e possui algumas informações inclusive
desconhecidas aos integrantes do grupo do projeto, porém já contem os
valores das correntes dos disjuntores de cada circuito além de mostrar o
dimensionamento dos condutores (bitola do fio) em mm² que são informações
úteis e que fizeram com que fosse colocada a tabela da figura 4 mesmo que
fora de norma, porém foi feita também uma tabela dentro da norma NBR5410
que está representada na figura 5 a seguir.

Figura 5 – Quadro de cargas na norma NBR5410.

O quadro de cargas da figura 5 possui as informações definidas pela

norma NBR5410 e alguns detalhes de distribuição que fazem com que os
circuitos fiquem mais otimizados, como por exemplo, a divisão da potencia
aparente do circuito nas fases, que são Fase A, Fase B e Fase C, como no
circuito 1, que por exemplo é monofásico e está na fase A, o circuito 2 também
é monofásico mas foi colocado na Fase B, para que a Fase A não seja
sobrecarregada e assim foi feita a distribuição de fases até o ultimo circuito.

Foram feitos ainda cálculos para dimensionar o ramal de entrada, com

os cálculos de MQT e MCC, de maneira que a distância considerada entre o
quadro de forças e um possível poste que levaria a tensão até a residência
seria de 10 m. Todos os cálculos se encontram nas figuras 6 e 7 a seguir,
sendo que em ambas, faltam informações que seriam as tabelas da norma
NBR5410 para dimensionamento do ramal de entrada e da caracterização do
padrão de entrada.
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Figura 6 – Cálculos do dimensionamento do ramal de entrada.

Figura 7 – Cálculos da caracterização do padrão de entrada.

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Após terem sidos feitos os cálculos para os pontos de luz e de força,

feita a distribuição de circuitos, a passagem da fiação, o dimensionamento dos
condutores, o dimensionamento dos disjuntores, o quadro de cargas, o padrão
de entrada e o ramal, percebeu-se que seria inviável reproduzir o resultado da
planta elétrica na maquete, pois precisaria de muitos componentes e muitos
deles de custo alto para que funcionasse exatamente como na planta elétrica,
então foi conversado com o professor e o mesmo nos permitiu fazer uma planta
simplificada que recebeu o nome de “Planta Prática” do projeto, que consiste
em, no mesmo espaço previsto na planta real ou chamada de “Planta Teórica”,
haver uma alocação de menos componentes, separados em menos circuitos,
com condutores de bitola padronizados, ou seja, todos de mesmo tamanho, um
quadro de cargas também simplificado mas congruente a esta planta, mas que
forneça a todos do grupo durante a montagem final uma experiência
semelhante porem com menos tempo, trabalho e custo do que seria um projeto
real.

Na planta prática, foram alocados por cômodo, apenas uma lâmpada, de

100 VA, e somente um interruptor que acende todas as lâmpadas na região
onde seria a sala. Foi alocada também uma tomada que representaria uma
TUG também na região da sala e no banheiro uma tomada que representaria
uma TUE que seria para um chuveiro teoricamente, com todas essas tomadas
fornecendo uma potencia indiferente para este projeto, pois não seria ligada
nessas tomadas nenhum equipamento que pudesse estragar a fiação ou os
componentes. A caixa de força e os eletro-dutos foram mantidos os mesmos
para que desafiasse os integrantes do grupo na pratica a distribuir de maneira
correta a fiação sem que um circuito interfira no outro.

Todos os procedimentos da planta prática foram feitos também no

WOCA, de maneira que a alocação dos pontos de luz e de força, os eletro-
dutos e a distribuição em circuitos foram feitos a mão enquanto o resto, como a
passagem da fiação (o terra teve que ser colocado manualmente editando a
imagem para se adequar as normas), o dimensionamento dos condutores
(irrelevante para o grupo) e dos disjuntores foram feitos todos pelas funções
automáticas do programa.

A distribuição em circuitos se encontra a seguir, juntamente com a planta

pratica e o quadro de cargas respectivamente nas figuras 6 e 7.

Circuito 1 – Iluminação dos cômodos – 5 x 100 VA, 1ø, FP = 1

Circuito 2 – Tomada TUG da sala – 1 x 100 VA, 1ø, FP = 0.92

Circuito 3 – Chuveiro – 1 x 100 VA, 1ø, FP = 1

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Figura 8 – Planta elétrica pratica do projeto.

Figura 9 – Quadro de cargas da planta prática.

Optou-se por não colocar o quadro de cargas fornecido pelo WOCA e

colocar somente o na norma NBR5410 da figura 7, pois no quadro de cargas
do WOCA são úteis apenas as informações de dimensionamento de
condutores e de disjuntores, as quais são informações irrelevantes para a
planta prática já que somente servem para fornecer segurança aos circuitos
que, no caso, não puxam uma corrente que cause essa preocupação aos
integrantes do grupo, justamente, pois não seria efetivamente (nos testes
práticos) ligado nenhum equipamento que geraria grande demanda nas
tomadas tampouco seriam instaladas lâmpadas que repercutissem no mesmo
problema.

Outros cálculos como dimensionamento do ramal de entrada ou para a

definição do padrão de entrada foram descartados por não fazerem sentido
sendo que a “entrada” seria a tomada da bancada do laboratório de instalações
elétricas.
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Montagem da Estrutura
O primeiro passo prático para montar a maquete foi a montagem da
estrutura, escolhendo então, uma madeira maciça (pinus) de 11 mm para as
paredes externas do apartamento e depois de uma conversa com os
integrantes do grupo foi decidido utilizar madeira MDF de 3 mm para as
paredes internas.

A partir deste ponto, começou-se a montagem da estrutura, assumindo

uma escala de 1x10 onde 1 metro equivale 10 centímetros.

Foi utilizado uma serra de bancada para cortar a tábua madeira (pinus)
em quatro partes, sendo duas medindo 82 centímetros de comprimento e 30
centímetros de altura e outras duas medindo 62 centímetros de comprimento
com a mesma altura da outra.

Para as paredes externas, foram utilizados 3 parafusos em cada junção

com a ajuda de uma furadeira e de uma parafusadeira. Foi utilizada uma serra
de fita para cortar a chapa de MDF em três partes, uma com 80 centímetros de
comprimento, uma com 60 centímetros de comprimento, essas duas formando
uma cruz dentro da maquete e outra com 28 centímetros de comprimento, para
completar a parede que faltaria, todas as partes com 30 centímetros de altura.

Para facilitar a montagem das paredes internas e a manipulação da

maquete, foi decidido usar o método de encaixe, onde foram feitos sulcos
verticais, com a ajuda de uma serra circular, nas placas de MDF.

A seguir, na figura 10 se encontra a base da estrutura montada, porém

antes de colar, contendo as paredes externas e internas da maquete em seus
devidos lugares no que seria o suposto apartamento.

Figura 10 – Base da estrutura da maquete.

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Para dar continuidade a parte interna, com o auxílio de uma Tico Tico
foram feitos cortes para as portas com 9 centímetros de largura e 22
centímetros de altura.

Para as tomadas, foram feitos dois cortes de 4,5 centímetros de largura

e 2,5 centímetros de altura e para o interruptor um corte de 6 centímetros de
altura e 4 centímetros de largura.

Para fixar as lâmpadas, foram utilizados dois pedaços de MDF medindo

85 centímetros de comprimento e 5 centímetros de largura, que seria colocada
por cima de toda a maquete, onde foram feitas cinco marcações onde se
localizariam os bucais em cada cômodo, em que cada marcação possui três
furos para passar a passagem dos condutores.

Após cortar, montar e fazer as instalações na maquete, foi utilizada uma

cola TekBond para fixar as paredes internas nas paredes externas e dar
sustentação a toda a estrutura e para, posteriormente, fixar os componentes
elétricos em seus devidos lugares na estrutura.

Instalação dos Componentes

O primeiro passo para a instalação dos componentes foi assumir apenas
três circuitos (como mostrado na planta prática), havendo um circuito de
iluminação e dois de força, sendo um deles representando uma tomada TUE
localizada no que seria o banheiro. Foi resolvido colocar somente uma lâmpada
por cômodo (5 no total) para facilitar a alocação no espaço apertado da
maquete, além disso, utilizou-se apenas um interruptor para acionar as 5
lâmpadas de LED com 1 W cada de potência, do tipo bulbo. Para acender as
luzes com o mesmo interruptor, todas as lâmpadas foram conectadas em
paralelo com mostrado na figura 11 a seguir

Figura 11 – Conexão em paralelo das lâmpadas

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O interruptor é conetado diretamente ao condutor de fase (F) e sai por

um condutor de retorno (interruptor/lâmpada) para as lâmpadas em paralelo,
isso é obrigatório, por norma, inseri-lo a este trecho que contém a fase (F). Isto
ocorre para que se garanta maior segurança na manutenção da luminária,
mantendo-a com o potencial do neutro, quando o interruptor estiver aberto.

A passagem dos condutores para dar “vida” ao projeto, foram utilizadas

3 cores distintas (azul, vermelho e verde) para a identificação do que elas
representam, como ilustrado na figura 11 a seguir.

Figura 11 - Identificação dos condutores.

Por falta de um condutor de retorno (preto) em nossa maquete, foi

utilizado o contudor azul para representar o retorno das lâmpadas. Para o
condutor de proteção (amarelo e verde) foi utilizado o condutor de cor verde e,
por fim, para os condutores de fase (vermelho) e de neutro (azul) foram
utilizadas as cores padrão, vermelho e azul.

Os dois circuitos de força foram montados com os condutores de fase,

neutro e proteção, os levando diretamente ao quadro de distribuição alocado
entre onde seriam a sala e a cozinha. O quadro de distribuição contém a
proteção do circuito do apartamento onde nele há os disjuntores, que são
componentes que interropem a conecção dos condutores de fase quando
ultrapassam a corrente limite do mesmo, os quais foram 3 disjuntores de 10 A,
já o neutro vem direto do fornecedor de energia da da cidade (CPFL) e o terra,
como o nome bem diz, de um condutor submerso em terra. nesta maquete a
alocação do quadro de distribuiçao ficou conforme na figura 12 a seguir
juntamente com a representação do fornecimento da energia distribuida pela
CPFL que foi feita pelos plugs machos de tomada.
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Figura 12 - Quadro de distribuição

Após feita a passagens dos condutores nos componentes, tudo foi

reorganizado para que a distribuição dos eletrodutos coincidam com o
“caminho” dos eletrodutos da planta prática e, o aglomerado de condutores,
que pode ser notado na figura 13, faz parte também do que seria o quadro de
distribuição.

Figura 13 - Maquete com os condutores distribuídos

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Para fornecer energia ao quadro de distribuição, utilizou-se de um filtro

de linha onde foram conectadas as tomadas macho referentes a cada circuito
e, esse filtro de linha foi ligado na tomada fêmea da bancada do laboratório de
instalações elétricas.

Figura 14 - Filtro de linha.

Resultados
Após alocação de todos os componentes e feita as passagens de todos
os condutores, foram testados os três circuitos da maquete. Testou-se cada
bucal das lâmpadas com um multímetro e foi averiguado se havia tensão de
corrente alternada monofásica com valor de 127 V, depois foi feito o teste do
funcionamento das lâmpadas já conectadas nos bucais, as quais todas
acenderam conforme o planejado e observado na figura 14 abaixo, exceto um
dos bucais que estava com sua conexão bloqueada por um condutor evitando
com que a lâmpada em questão conseguisse a conexão adequada para
receber energia, no final este problema foi resolvido pelos integrantes do grupo.
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Figura 14 – Funcionamento das lâmpadas.

Os circuitos de força, tanto da TUG da sala quanto da TUE do banheiro

foram testados também com um multímetro, o qual funcionaram perfeitamente,
sem nenhum empecilho, conforme podem ser visualizados seus respectivos
testes nas figuras 15 e 16 a seguir.
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Figura 15 - Teste da tomada TUG.

Figura 16 - Teste da tomada TUE.

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Conclusão
Com todo o desenvolvimento deste projeto da matéria de laboratório de
instalações elétricas, desde os cálculos até a montagem da estrutura e
instalação dos componentes, foi possível notar primeiramente com tantas
obrigatoriedades em normas que devem ser seguidas e cálculos que devem
ser realizados, que existe uma responsabilidade muito grande em projetar uma
rede elétrica, havendo todo um cuidado para evitar possíveis falhas nesta rede,
como poucas ou muitas luminárias e tomadas que gerariam respectivos
problemas de iluminação e de demanda de energia, isso fora problemas que
gerariam falhas graves na instalação e até perigos aos usuários, como circuitos
que ultrapassam sua potência máxima permitida, condutores com tamanhos de
bitolas menores do que deveriam, podendo causar superaquecimento,
disjuntores com correntes muito maiores do que a corrente comum do circuito
podendo causar a quebra de equipamentos domésticos durante uma
sobrecarga do circuito, dentre outros problemas, além dos problemas que
gerariam um custo na realização da instalação da rede maior do que o que
deveria ser.

Fora as responsabilidades e os problemas que poderiam ser gerados se

o engenheiro cometesse erros de cálculo, pôde-se obter como experiência a
noção de como atuar em prática na instalação de uma rede elétrica residencial,
de como alocar os componentes em seus devidos lugares, como bucais de
lâmpada, interruptores e tomadas e como conectar a fiação nos mesmos,
distinguindo os condutores de fase, neutro e terra fisicamente, de como
manusear um disjuntor e adicionar essa proteção aos circuitos, de como juntar
as fiações para passarem em seus devidos eletro-dutos, entre outras
experiências que incluem até mesmo coisas como a noção de comunicação
entre cliente e projetista para que o projeto atenda as demandas do cliente.