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formação artigo técnico-formativo A ILUMINAÇÃO DE SEGURANÇA E A CATEGORIA DOS ESTABELECIMENTOS RECEBENDO PÚBLICO (ERP) – GENERALIDADES, DESCRIÇÕES E DEFINIÇÕES – 1.a PARTE Hilário Dias Nogueira (Eng.º)
Com a abordagem do conteúdo deste artigo pretende-se relembrar uma parte importante das RTIEBT que diz respeito ao cálculo das correntes de curtos – circuitos, sua implicação com o cálculo das secções mínimas dos condutores de proteção e aplicação no correto dimensionamento dos dispositivos de proteção que devem ser instalados nos pontos estratégicos das canalizações.
Assim, para curtos-circuitos simétricos ou assimétricos com duração inferior a 5 segundos, o tempo limite de atuação do dispositivo de proteção deve ser calculado pela expressão:
t=
k2 × k2 I2cs
s – Secção do condutor em mm2
Cálculo da corrente de curtos-circuitos
k – É uma constante referente à natureza do metal do condutor, do isolamento e das temperaturas inicial e final
Considerações 1. Proteção contra os curtos-circuitos Na secção respeitante à proteção contra os curtos-circuitos indicado na secção 434 das RTIEBT diz que deve ser colocado um dispositivo de proteção em cada uma das fases dos circuitos. Estes dispositivos destinam-se a interromper toda a corrente de curto-circuito antes que os efeitos térmicos e mecânicos dessa corrente possam tornar-se perigosos a todos os equipamentos e suas ligações. A corrente presumida de curto-circuito (Ics) deve ser determinada por cálculo em todos os pontos julgados necessários e onde deverão ser colocados os respetivos dispositivos de proteção. Recomenda-se que: • O dispositivo de proteção tenha capacidade de rutura compatível com a corrente de curto–circuito presumida nesse ponto da instalação; IR ≥ Ics IR – Corrente de rutura Ics – Corrente de curto-circuito presumida (defeito) •
Quadro com os valores de k para condutores com um cabo multicondutor;
Material condutor
Policl.tº de Vinilo (PVC)
Polietileno reticulado Borracha (XLPE) ou Etileno butílica Propileno (EPR)
Temperatura inicial (° C)
70
90
85
Temperatura final (° C)
160
250
220
143
134
94
89
Valores do k Cobre Alumínio
115
S> 300
103
S ≤ 300
76
S> 300
68
•
Condutores de proteção isolados e não incorporado em cabos e para condutores de proteção nus em contacto com a bainha exterior dos cabos;
•
Condutores de proteção constituídos pelas armaduras ou pelas bainhas metálicas;
•
Condutores nus em que não haja risco de danificar os materiais colocados na vizinhança pelas temperaturas que possam atingir.
Tdd ≤ t
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S ≤ 300
Refere-se a existência de Tabelas calculadas para o fator k além desta, para as situações que foram definidas nas RTIEBT conforme a Secção 543 - Condutores de proteção:
O dispositivo de proteção tenha uma rápida atuação para que os condutores do circuito não sofram sobreaquecimento e nem ultrapassem a temperatura limite.
Tdd – Tempo de abertura do dispositivo de Proteção para a Ics t – Tempo limite de atuação do dispositivo de proteção, em segundos
Secção em mm2
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1.2.1.1. Exemplo s= Pc = 3 kA
L = 10 m
Carga
s=
Gg = 80 A
I× t
420 × 5 115
k
= 8,16 mm2
Cabo H07V-R (3 × 25 + 2G16) mm2
Cálculo da Icc no extremo de um circuito que se dimensionou para 40 kVA.
Designação
Corrente de serviço
Dados aplicativos
Escolha de proteção elétrica do condutor
P(V)
IB =
Método de referência Tabela RTIEBT Canalização
Aplicação
IB =
3Uc
Resultado
40 000
58 A
3 × 400
Iz = 89 A ; IB= 48 A IB ≤ In ≤ Iz I2 ≤ 1,45 Iz
(3 × 25 + 2G16) mm2
Tabela de Fusíveis
Análise Como seria lógico, se não houvesse o dispositivo de proteção a montante que tivesse um poder de corte superior à corrente de curto-circuito presumida a 10 metros, esta energia iria causar uma situação perigosa de efeitos térmicos e mecânicos em todo o equipamento do circuito elétrico a jusante.
Verificação Aplicando a expressão, considerando o Icc = 8000 A (*ver quadro de cálculo) a secção teria de passar para:
Iz ≥ IB
B 52-C3 H07V-R
A secção normalizada será a de 10 mm2, mas de acordo com o quadro 54F (543.1.2) das RTIEBT a secção mínima a considerar será a de 16 mm2 .
I2 ≤ 1,45Iz I2 = 128 128 ≤ 1,45 × 89
Gg 80 A
s=
8000 × 5 115
= 155,55 mm2
A secção normalizada seria de 185 mm2 e o poder de corte dos equipamentos teria de ser o equivalente a 10 kA (poder de corte (Pc) do dispositivo normalizado).
2. Secções mínimas dos condutores de proteção Cálculo do Icc no extremo do circuito
ICC =
0,80 × U ρ × Lf sf
+
ρ × LN
ICC =
0,80 × 230 0,0225 × 10
sn
25
+
0,0225 × 10 16
Icc *= 8000 A
ρ – Resistividade do cobre 1,25 vezes acima do valor a 20º C (RTIEBT) Lf e Ln – Comprimento da canalização trifásica para a fase e para o neutro Sf e Sn – Secção de fase e secção de neutro
Extrato da Tabela das correntes de curto-circuitos fusíveis (Icc) para t = 5 segundos. Corrente estipulada dos fusíveis (IN)
Corrente Icc (A)
80
420
100
540
160
870
200
1200
315
2050
De acordo com esta descrição a secção mínima do condutor de proteção não deve ser inferior aos valores indicados no quadro que se apresenta e, para tal, não é necessário que se verifiquem as condições expostas na secção 543.1.2 das RTIEBT: Secção dos condutores de fase da instalação
Secção mínima dos condutores de proteção
Sf (mm2)
SPE (mm2)
SF ≤ 16
SPE = SF
16 < SF ≤ 35
SPE = 16
SF > 35
SPE =
SF 2
(normalizado)
Nota: Se os condutores de proteção não fizerem parte da canalização de alimentação devem ter uma secção que não seja: • Inferior a 2,5 mm2 em cobre e com proteção mecânica; • Inferior a 4 mm2 em cobre sem proteção mecânica.
disjuntores e a sua relação com as Icc.
Quando o condutor de proteção for comum a mais do que um circuito, a sua secção deve ser dimensionada para a maior das secções dos condutores de fase.
Para o fusível Gg de 80 A a máxima corrente Icc que pode passar para jusante e no condutor será de 420 A, menor do que o valor presumível de 8000 A. Assim, se aplicarmos a expressão de cálculo do Ponto 1.1 teremos:
Na 2.a Parte deste artigo será abordada a determinação da corrente de curto-circuito presumida, assim como o dimensionamento do dispositivo de proteção adequado a cada ponto do circuito a considerar, desde a fonte até ao ponto mais favorável de poder de corte dos equipamentos.
Nota: Existem Tabelas que estabelecem também as correntes estipuladas para
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