Engenharia Elétrica em Projetos de Construção

Em edifícios residenciais e comerciais, a maioria dos componentes das instalações elétricas ficam ocultos – apenas elementos como luminárias e tomadas ficam expostos, pois sua função assim o exige. O papel dos sistemas eléctricos nos interiores dos edifícios é muito mais evidente em ambientes industriais, onde não existem tectos falsos ou paredes secas para esconder condutas, caixas de junção e outros acessórios.

Praticamente todos os sistemas construtivos possuem pelo menos um componente elétrico, mesmo que o principal insumo energético não seja a eletricidade. Por exemplo, os sistemas de aquecimento ambiente dependem de ventiladores motorizados para distribuir o ar, e os equipamentos movidos a gás em cozinhas comerciais utilizam controles eletrônicos. A eletricidade está normalmente associada a luminárias, tomadas e aparelhos de ar condicionado, mas a sua cobertura é muito mais ampla!

A eletricidade é o método de transmissão de energia mais rápido e barato conhecido pela sociedade moderna, mas isso também a torna perigosa. Se uma corrente de alta magnitude não for interrompida rapidamente, pode facilmente iniciar um incêndio. Nos EUA, o Código Elétrico Nacional (NEC) NFPA 70 é o principal documento de referência para projetar instalações elétricas com segurança. O Código Elétrico de Nova York é basicamente o NEC com alterações e modificações específicas para a cidade de Nova York.

Requisitos para uma instalação elétrica segura

A segurança elétrica não depende de um único dispositivo e deve ser integrada em todos os componentes elétricos.

  • Os equipamentos elétricos devem ser fabricados com segurança e existem muitas associações industriais e órgãos reguladores que assumiram esta responsabilidade nos EUA. A National Electrical Manufacturers Association (NEMA) e o Underwriters Laboratories (UL) são talvez os exemplos mais conhecidos – equipamentos que não atendem aos requisitos NEMA e UL se forem frequentemente rejeitados.
  • Os condutores e proteções elétricas devem ser adequados aos equipamentos que alimentam. Mesmo que todo o seu sistema elétrico utilize componentes aprovados, pode haver falhas devido a condutores e proteções de capacidade incorreta – o isolamento de um condutor sobrecarregado derrete e disjuntores superdimensionados não eliminam falhas de baixa magnitude.
  • Todos os componentes elétricos que transportam tensão devem ser isolados do público. Em ambientes residenciais e comerciais, os dispositivos energizados estão próximos de pessoas de todas as idades e experiências profissionais. As instalações elétricas devem ser projetadas de modo a evitar qualquer tipo de contato acidental com condutores energizados.

Os requisitos para instalações elétricas tornam-se menos rigorosos em áreas que só são acessadas por pessoal treinado, como salas mecânicas e elétricas. Transformadores e comutadores são perigosos para pessoal não treinado, mesmo quando o equipamento atende a todos os códigos e padrões aplicáveis.

Eficiência Energética em Instalações Elétricas

Uma instalação eléctrica segura não é necessariamente eficiente, mas uma empresa de design profissional normalmente proporá medidas que ajudem a reduzir as suas contas de energia. A eficiência energética pode realmente tornar a sua instalação mais segura, e a iluminação LED é um ótimo exemplo disso:

  • As lâmpadas LED podem ser fabricadas sem componentes elétricos, enquanto a maioria dos outros tipos de lâmpadas são propensas a quebrar – incandescentes, halógenas, fluorescentes e HID.
  • As lâmpadas LED também apresentam menor pegada térmica, reduzindo a chance de iniciar um incêndio. Além disso, a maioria das lâmpadas LED não queima sua mão se tocada acidentalmente, exceto aquelas em aplicações de alta potência.

Os requisitos de segurança elétrica do NEC e códigos equivalentes são sempre obrigatórios, enquanto as regras de eficiência energética mudam de acordo com o local. Por exemplo, o Código de Conservação de Energia de Nova Iorque estabelece um nível mínimo de eficiência para edifícios, mas este nível está significativamente abaixo da eficiência máxima possível com tecnologias modernas.

Breve Resumo do Processo de Projeto Elétrico

Muitos requisitos de projeto elétrico são determinados com base em outros sistemas de construção, e não diretamente nos requisitos do proprietário. Considere os seguintes exemplos:

  • A capacidade das caldeiras e dos equipamentos de ar condicionado é determinada diretamente pelas necessidades de aquecimento e refrigeração do edifício. Por outro lado, a instalação elétrica correspondente é determinada pela carga dos equipamentos motorizados, como ventiladores e compressores.
  • Um conceito semelhante se aplica ao projeto de iluminação: as luminárias são selecionadas com base nos requisitos de área e iluminância, enquanto os sistemas elétricos dependem do consumo de energia.

Os engenheiros de projeto devem analisar os requisitos de energia dos equipamentos do edifício antes de especificar a instalação elétrica que fornecerá essa energia na tensão correta. Tenha em mente que os projetistas podem sugerir medidas de eficiência energética para reduzir a carga elétrica total, e a seguir estão alguns exemplos:

  • Motores NEMA Premium Efficiency com controles de velocidade (VFD) para equipamentos acima de 1 CV.
  • Motores DC sem escova para equipamentos com potência fracionada.
  • Iluminação LED, conforme mencionado anteriormente.
  • Aparelhos ENERGY STAR.
  • Equipamentos de ar condicionado com compressores inteligentes.

Equipamentos elétricos eficientes consomem menos corrente, reduzindo a capacidade do sistema elétrico. Reduções significativas de custos são possíveis otimizando a capacidade da fiação, dos centros de carga, dos painéis e dos transformadores.

instalações elétricas

Uma vez identificadas e otimizadas as cargas elétricas, o próximo passo é especificar circuitos ramificados adequados para alimentá-las. Observe que algumas cargas, como luminárias e tomadas elétricas, podem compartilhar circuitos.

  • O conduíte elétrico é selecionado com base nos requisitos de espaço dos condutores. Por exemplo, três fios AWG #12 têm uma seção transversal muito menor do que três fios AWG #6.
  • Os disjuntores são dimensionados com base nas capacidades dos condutores. O condutor é dimensionado com base na carga e, por sua vez, o disjuntor é dimensionado para proteger o condutor.
  • Os centros de carga são distribuídos dependendo da localização dos circuitos ramificados em todo o edifício.
  • Os circuitos alimentadores conectam os centros de carga aos principais equipamentos de serviço.
  • Os principais equipamentos de serviço são dimensionados com base na carga total.

Observe como todas as cargas são combinadas no equipamento de serviço, o que significa que os benefícios da eficiência energética se somam. Como o equipamento de serviço tende a ser o mais caro na instalação e normalmente tem um preço baseado na capacidade, são possíveis economias significativas.

O Código Elétrico Nacional NFPA 70 especifica requisitos detalhados para cada parte da instalação elétrica, e seu edifício deve passar por uma inspeção antes de ser aprovado para o uso pretendido.

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Conclusão

As instalações elétricas são a espinha dorsal de muitos sistemas prediais e devem ser projetadas para uma operação segura. No entanto, sistemas elétricos excessivamente projetados não são recomendados, pois aumentam drasticamente os custos do projeto.

O processo de projeto elétrico oferece uma grande oportunidade para implantar medidas de eficiência energética. Estes são muito econômicos, dados os altos preços do quilowatt-hora em Nova York e Nova Jersey.

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