Linhas de Distribuição de Baixa Tensão e Requisitos de Distribuição de Energia para Canteiros de Obras

Linhas de distribuição de baixa tensão referem-se aos circuitos que, através de um transformador de distribuição, reduzem a alta tensão de 10 kV para o nível de 380/220 V - ou seja, as linhas de baixa tensão que correm da subestação até os equipamentos de uso final.

As linhas de distribuição de baixa tensão devem ser consideradas durante a fase de projeto das configurações de fiação da subestação. Em fábricas, para oficinas com demanda de energia relativamente alta, são frequentemente instaladas subestações dedicadas, onde os transformadores fornecem energia diretamente a várias cargas elétricas. Para oficinas com cargas menores, a energia é fornecida diretamente do transformador principal de distribuição.

O design do layout das linhas de distribuição de baixa tensão baseia-se na categoria, magnitude, distribuição e características da carga. Geralmente, existem dois tipos de métodos de distribuição: radial e troncal (ou em árvore).

Circuitos radiais oferecem alta confiabilidade, mas envolvem custos de investimento mais altos. Portanto, a distribuição troncal é mais comumente usada em sistemas de baixa tensão modernos devido à sua maior flexibilidade - quando os processos de produção mudam, modificações maiores no circuito de distribuição não são necessárias. Assim, o método troncal apresenta menor custo e maior adaptabilidade. No entanto, em termos de confiabilidade do fornecimento de energia, é inferior ao método radial.

1. Tipos de Linhas de Distribuição de Baixa Tensão

Existem dois métodos de instalação para linhas de distribuição de baixa tensão: colocação de cabos e montagem de linhas aéreas.

As linhas de cabo são enterradas no subsolo, tornando-as minimamente afetadas por condições naturais como vento ou gelo. Além disso, como não há fios visíveis acima do solo, elas melhoram a estética urbana e o ambiente de edifícios. No entanto, as instalações de cabos envolvem custos de investimento mais altos e são mais difíceis de manter e reparar. As linhas aéreas têm vantagens e desvantagens opostas. Portanto, a menos que haja requisitos especiais, as linhas aéreas são geralmente usadas para distribuição de baixa tensão.

Linhas aéreas de baixa tensão geralmente usam postes de madeira ou concreto, com isoladores (garrafas de porcelana) fixando condutores nos travessões montados nos postes. A distância entre dois postes é de aproximadamente 30-40 metros dentro dos pátios de fábrica e pode chegar a 40-50 metros em áreas abertas. O espaçamento entre condutores é geralmente de 40-60 centímetros. Os percursos das linhas devem ser o mais curtos e diretos possível, permitindo facilidade de instalação e manutenção.

1.1 Distribuição de Energia em Canteiros de Obras

As condições de carga elétrica em canteiros de obras diferem das de plantas industriais regulares. A magnitude e a natureza das cargas variam com o progresso do projeto - por exemplo, nas fases iniciais de construção, principalmente se usam máquinas de transporte e movimentação, enquanto nas fases posteriores podem ser usadas máquinas de solda, etc. Portanto, a demanda total de energia do local deve ser determinada com base na carga máxima calculada da fase de pico da construção.

O fornecimento de energia em canteiros de obras é temporário. Todo o equipamento elétrico deve permitir instalação e desmontagem rápidas. As subestações no local preferencialmente são do tipo externo montado em poste. Linhas aéreas troncais são comumente usadas para fiação. Ao montar as linhas, deve-se ter cuidado para não obstruir o tráfego e garantir facilidade de instalação e remoção. Para projetos subterrâneos ou construção de túneis, onde o espaço é limitado, a altura das linhas aéreas não pode atender aos requisitos padrão de nível do solo. 

Nesses casos, os circuitos de iluminação devem usar voltagem extra-baixa de segurança (SELV) abaixo de 36 V, enquanto as linhas de fornecimento de energia de 380/220 V para cargas de motores devem usar cabos trifásicos de quatro fios flexíveis com boa isolação e resistência à umidade. Os cabos devem ser colocados de acordo com o progresso da construção e desconectados e removidos quando não estiverem em uso para garantir a segurança.

1.2 Espaçamento Mínimo entre Condutos e o Solo

Linhas de distribuição não devem cruzar telhados feitos de materiais combustíveis, nem preferivelmente prédios com telhados resistentes ao fogo; se for inevitável, a coordenação com as autoridades relevantes é necessária. O espaçamento vertical entre condutores e edifícios, no afundamento máximo, deve ser de pelo menos 3 metros para linhas de 1-10 kV, e de pelo menos 2,5 metros para linhas abaixo de 1 kV.

Quando as linhas de distribuição se cruzam com linhas de comunicação (baixa tensão), as linhas de energia devem ser instaladas acima das linhas de comunicação. O espaçamento vertical no afundamento máximo deve ser de pelo menos 2 metros para linhas de 1-10 kV, e de pelo menos 1 metro para linhas abaixo de 1 kV.

2. Quadros de Distribuição em Canteiros de Obras

Os quadros de distribuição em canteiros de obras podem ser classificados em quadros principais, quadros secundários fixos e quadros secundários móveis.

2.2 Quadro Principal

Se for usado um transformador independente, tanto o transformador quanto o quadro principal subsequente são instalados pela autoridade de fornecimento de energia. O quadro principal contém um disjuntor de circuito principal de baixa tensão, medidores de energia ativa e reativa, voltímetro, amperímetro, chave seletora de tensão e lâmpadas indicadoras. Todos os circuitos secundários no canteiro de obras estão conectados a quadros secundários localizados a jusante deste quadro principal.

Se for usado um transformador montado em poste, tanto o quadro principal quanto os quadros secundários são montados no poste, com a parte inferior da caixa a pelo menos 1,3 metros acima do nível do solo. Para transformadores maiores instalados em plataformas no solo, podem ser usados armários de comutação fechados. Os quadros secundários geralmente usam disjuntores de baixa tensão da série DZ. 

O disjuntor principal é selecionado com base na corrente nominal do transformador, enquanto os circuitos secundários usam disjuntores de menor capacidade dimensionados de acordo com a corrente máxima nominal de cada circuito. Para circuitos com pequenas correntes, devem ser utilizados dispositivos de corrente residual (RCDs) (capacidade máxima do RCD: 200 A). O número de disjuntores de circuitos secundários deve exceder o número projetado de ramos em um ou dois para servir como circuitos reserva. Instrumentos de monitoramento, como amperímetros e voltmímetros, não são instalados nos quadros de distribuição da obra.

Se for utilizado um transformador existente (não dedicado ao local), as funções de distribuição principal e secundária são integradas em uma única caixa, com adição de medidores de energia ativa e reativa. A partir do quadro de distribuição principal, o sistema adota a configuração TN-S trifásica de cinco fios, e a carcaça metálica do quadro de distribuição deve estar conectada ao condutor de terra de proteção (PE).

2.3 Quadro de Distribuição Secundária Fixo

Nos locais de construção, a instalação de cabos é feita principalmente por enterramento direto, e o sistema de alimentação geralmente usa uma configuração radial. Cada quadro de distribuição secundária fixo serve como o ponto final de seu ramo e, portanto, é geralmente colocado perto do equipamento elétrico que ele abastece.

A carcaça do quadro de distribuição secundária fixo é feita de chapa de aço fina, com tampa à prova de chuva. A parte inferior da caixa é instalada a uma altura superior a 0,6 metros acima do solo, apoiada por pés de aço angular. A caixa tem portas dos dois lados. Internamente, um painel isolante serve como base de montagem para os componentes elétricos. A caixa está equipada com um interruptor principal de 200-250 A - um RCD de quatro polos - dimensionado de acordo com a corrente máxima nominal de todos os equipamentos conectados.

Considerando a versatilidade, o design deve acomodar equipamentos comuns no local, como guindastes torre ou máquinas de solda. Atrás do interruptor principal, vários interruptores secundários (também RCDs de quatro polos) são instalados, com capacidades combinadas de acordo com as classificações típicas de aparelhos - por exemplo, um RCD principal de 200 A com quatro ramos: dois de 60 A e dois de 40 A. Abaixo de cada RCD de ramo, são instalados porta-fusíveis de porcelana para fornecer um ponto de desconexão visível e servir como terminais de equipamento. Os terminais superiores dos fusíveis se conectam aos terminais inferiores dos RCDs, enquanto os terminais inferiores permanecem abertos para conexões de equipamentos. Se necessário, também são instalados interruptores monofásicos dentro da caixa para abastecer aparelhos monofásicos.

Como o ponto final de um ramo, cada quadro de distribuição secundária fixo deve ter aterramento repetido para aumentar a confiabilidade da conexão de terra de proteção.

Após os condutores entrarem na caixa, o condutor neutro (zero de trabalho) é conectado a um bloco terminal. Os condutores de fase são conectados diretamente aos terminais superiores do RCD. O condutor de terra de proteção (PE) é preso ao parafuso de aterramento na carcaça e conectado a um eletrodo de aterramento repetido. Todos os condutores PE descendentes deste quadro de distribuição estão conectados a este mesmo parafuso.

2.4 Quadro de Distribuição Secundária Móvel

O quadro de distribuição secundária móvel tem a mesma configuração interna que o tipo fixo. Ele é conectado via cabo flexível revestido de borracha a um quadro de distribuição secundária fixo e movido o mais próximo possível do equipamento que serve - por exemplo, de um andar inferior para um nível de construção acima. A caixa também usa RCDs, mas com capacidades menores que as caixas fixas. Interruptores e tomadas monofásicas são adicionados para fornecer energia monofásica para aparelhos monofásicos. A carcaça metálica deve estar conectada ao condutor de terra de proteção.