desenvolvimento de projeto de instalaçao eletrica residencial com aplicação domotica.pdf

UNIVERSIDADE DO PLANALTO CATARINENSE NÚCLEO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

BIANCA FRANÇA INACIO

DESENVOLVIMENTO DE PROJETO DE INSTALAÇÃO ELÉTRICA RESIDENCIAL COM APLICAÇÕES DE DOMÓTICA

LAGES (SC) 2017

BIANCA FRANÇA INACIO

DESENVOLVIMENTO DE PROJETO DE INSTALAÇÃO ELÉTRICA RESIDENCIAL COM APLICAÇÕES DE DOMÓTICA

Relatório de estágio submetido à Universidade do Planalto Catarinense para obtenção dos créditos de disciplina com nome equivalente no curso de Engenharia Elétrica. Orientador: Prof. Felipe Américo Camargo Sup. de Estágio: Prof. Carlos Eduardo de Liz

LAGES (SC) 2017

BIANCA FRANÇA INACIO

DESENVOLVIMENTO DE PROJETO DE INSTALAÇÃO ELÉTRICA RESIDENCIAL COM APLICAÇÕES DE DOMÓTICA

Relatório de estágio submetido à Universidade do Planalto Catarinense para obtenção dos créditos de disciplina com nome equivalente no curso de Engenharia Elétrica. Orientador: Prof. Felipe Américo Camargo Sup. de Estágio: Prof. Carlos Eduardo de Liz

LAGES (SC) 2017

BIANCA FRANÇA INACIO

DESENVOLVIMENTO DE PROJETO DE INSTALAÇÃO ELÉTRICA RESIDENCIAL COM APLICAÇÕES DE DOMÓTICA

Relatório de estágio submetido à Universidade do Planalto Catarinense para obtenção dos créditos de disciplina com nome equivalente no curso de Engenharia Elétrica.

Lages (SC), 10 de novembro de 2017

Prof. Prof. Felipe Américo Camargo. Orientador

Prof. Stefano Frizzo Stefenon Coordenador de Curso

Prof. Carlos Eduardo de Liz. Supervisor de Estágio

ÍNDICE DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 1 FIGURA 2 FIGURA 3 FIGURA 4 FIGURA 5 FIGURA 6 FIGURA 7 FIGURA 8 FIGURA 9 FIGURA 10 FIGURA 11 FIGURA 12 FIGURA 13 FIGURA 14 FIGURA 15 FIGURA 16 FIGURA 17 FIGURA 18 FIGURA 19 FIGURA 20 FIGURA 21 -

Logo Engeposcki. ............................................ ................................................................... ............................................. ......................... ... 10 Moinho de água em Sythen, Alemanha. ............................................ .......................................................... .............. 14 Representação Representação sistema de Domótica ............................................ ............................................................... ................... 15 Equipamentos de um sistema de automação ................................................... ................................................... 17 Planta baixa............................................... .................................................................... ............................................ ................................. ...........21 Projeto elétrico........................................................ ............................................................................. ......................................... ...................22 Legenda do projeto elétrico. ......................................................... ............................................................................ ................... 23 Esquema unifilar. ......................................... ............................................................... ............................................ .............................. ........26 Exemplo de projeto de cabeamento residencial ............................................ ............................................... ... 28 28 Projeto domótica........................................................... .................................................................................. ................................. ..........29 Legenda projeto domótica. ........................................... .................................................................. ................................. .......... 30 30 Circuito controle iluminação ........................................... .................................................................. .............................. ....... 30 Controle de iluminação com interruptor paralelo e relé ................................ 31 Interruptores Sonoff Modelo UK......................................... ............................................................... .......................... .... 32 App EWeLink....................................................... ............................................................................. ......................................... ...................32 Função timer EWeLink......................................... ............................................................... ......................................... ................... 33 Instalação Sonoff: Passo a passo ........................................................ ................................................................... ........... 33 Instalação Sonoff: Ligação ......................................................... ............................................................................ ................... 34 Especificações Especificações Sonoff...................................................... ............................................................................. .............................. ....... 34 Sonoff aplicado a um sistema de ventilação ........................................... .................................................. ....... 34 Controle motor de passo, com uso de driver .......................................... ................................................. ....... 35

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Quadro de cargas ................................................................................................. 25 Tabela 2 - Fatores de demanda para instalações em geral. ...................................................25

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

A ABA ABC D.R. EDGE F.D. GPRS h I.A kW m² mm² Q.D. SC TUE TUG W WEB

Ampère Arquitetura Baseada em Automação Arquitetura Baseada em Comportamento Diferencial Residual Enhanced Date Rates For GSM Evolution Fator de Demanda General Packet Radio Services Hora Inteligência Artificial Quilowatt Metros Quadrados Milímetros Quadrados Quadro de Distribuição Santa Catarina Tomada de Uso Especifico Tomadas de Uso Geral Watts Rede

RESUMO

O presente relatório descreve as atividades desenvolvidas em estágio curricular obrigatório do curso de Engenharia Elétrica, realizado no escritório de engenharia civil Engeposcki, tendo como área de estudo as instalações elétricas residenciais, incluindo conceitos de automação residencial. Os objetivos foram elaborar o projeto elétrico de uma residência, de acordo com as normas vigentes e reunir informações bibliográficas a respeito de implantações de sistemas de automação em residências, abordando questões técnicas e benefícios trazidos, escolhendo os elementos a serem automatizados, e, obter noções de implantação desse sistema. A pesquisa foi teórica, mediante consulta da bibliografia disponível. Foram elaborados os desenhos referentes ao projeto no software AutoCad, dimensionados os condutores e proteção, incluiu-se os dispositivos de segurança e a distribuição de circuitos, visando respeitar as normas  NBR 5410 e a N-321.0001. Viu-se a importância em argumentar com o cliente, que usualmente é resistente a investir em uma instalação elétrica de qualidade. Quanto a automação residencial,  por ser um tema extenso e multidisciplinar, não foram tratados todos os aspectos do projeto. Foram definidos os equipamentos a serem automatizados, as possibilidades quanto ao funcionamento e escolha de alguns dispositivos que podem ser aplicados a estas situações, apresentado o diagrama de distribuição do cabeamento que exibe os locais dos equipamentos e da central de controle, bem como a conexão destes.

ABSTRACT

This report describes the activities carried out in the curricular traineeship of the Electrical Engineering’s course, held at the Engeposcki civil engineering office. The study area includes residential electrical installations, including residential automation concepts. The objectives were to elaborate the electrical design of a residence, according to current norms and to gather bibliographical information regarding the implantation of automation systems in residences, addressing technical questions and benefits brought, choosing the elements to be automated, and obtaining implementation notions about this system. The research was theoretical, by consulting the available bibliography. Design drawings were drawn up in AutoCad software, wire's section and protection sizing were included, safety devices and circuit distribution were included in order to comply with NBR 5410 and N-321.0001 standards. We have seen the importance of arguing with the customer, who is usually resistant to investing in a quality electrical installation. As for residential automation, since it is an extensive and multidisciplinary topic, were not addressed all aspects of the project. The equipment to be automated was defined, also, the possibilities for the operation and choice of some devices that can be applied to these situations, was shown the distribution diagram of the cabling, including the locations of the equipments and control center, as well as their connections.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ..........................................................................................................9 2 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA OU OPORTUNIDADE .....................................10 2.1 HISTÓRICO DA EMPRESA..................................................................................10 2.2 RELATO DAS OBSERVAÇÕES ..........................................................................10 3 ELABORAÇÃO DO PROJETO.............................................................................11 3.1 TEMA ......................................................................................................................11 3.2 PROBLEMÁTICA ..................................................................................................11 3.2.1 Dados e/ou informações que dimensionem a problemática ............................................ 11 3.2.2 Limites do projeto  –  técnicos, didáticos, tempo etc......................................................... 11

3.3 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................12

3.3.1 Oportunidade do projeto ................................................................................................. 12 3.3.2 Viabilidade do projeto ..................................................................................................... 12 3.3.3 Importância do projeto .................................................................................................... 12

3.4 OBJETIVOS ............................................................................................................13 3.4.1 Objetivo Geral ................................................................................................................. 13 3.4.2 Objetivos Específicos....................................................................................................... 13

4 REVISÃO DA LITERATURA ...............................................................................14 4.1 HISTÓRICO DA AUTOMAÇÃO ..........................................................................14 4.2 DOMÓTICA............................................................................................................15 4.3 DIFICULDADES ....................................................................................................16 4.4 FUNCIONAMENTO ..............................................................................................16 4.5 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS ...............................................................................18 5 METODOLOGIA.....................................................................................................19 5.1 DELINEAMENTO DA PESQUISA.......................................................................19 5.2 POPULAÇÃO ALVO OU ÁREA ..........................................................................19 5.3 PLANOS E INSTRUMENTOS DE COLETA DE DADOS ..................................19 5.4 PLANO DE ANÁLISE DOS DADOS ...................................................................19 6 DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES REALIZADAS ..............................................20 6.1 DESCRIÇÃO DAS ÁREAS DE ESTUDO ............................................................20 6.2 PROJETO ELÉTRICO............................................................................................22 6.3 PROJETO DOMÓTICA .........................................................................................27 6.3.1 Controle da iluminação ................................................................................................... 30 6.3.2 Controle abre/fecha persianas ........................................................................................ 35 6.3.3 Controle sistema de refrigeração .................................................................................... 36 

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 37 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 39

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1 INTRODUÇÃO

O presente projeto define as atividades que serão realizadas no escritório de engenharia civil Engeposcki, onde são feitos projetos estruturais, arquitetônicos, hidrossanitários e elétricos de residências. O foco do estágio será na área de projetos elétricos. O objetivo será elaborar um projeto elétrico de uma residência, e estudar a possibilidade de implantação de um sistema de automação nesta. A automação residencial também é chamada de “Domótica”,  que

une conceitos de

instalações elétricas, redes, e programação em sua elaboração. O estágio terá duração de 180h, começando no dia 21 de agosto de 2017, e finalizando no dia 26 de outubro de 2017.

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2

DEFINIÇÃO DO PROBLEMA OU OPORTUNIDADE

2.1 HISTÓRICO DA EMPRESA O escritório de Engenharia Civil Engeposcki é administrado pelo engenheiro Clóvis Eduardo Liposcki, tem como área de atuação o município de Correia Pinto e cidades vizinhas, e foi inaugurado no mês de fevereiro de 2017.

FIGURA 1 -

Logo Engeposcki.

Fonte: Arquivo escritório Engeposcki

O engenheiro presta serviço diretamente ao público, projetando unidades residenciais e comerciais, contando com a elaboração dos projetos arquitetônicos, estruturais, hidrossanitários, elétricos, bem como o acompanhamento da execução das obras.

2.2 RELATO DAS OBSERVAÇÕES Dentre as atividades realizadas no escritório, a área escolhida foi a de instalações elétricas, pela relação com o curso de Engenharia Elétrica, com enfoque na área de automação residencial. Haverá acompanhamento dos projetos elétricos realizados, visando a possibilidade de implantação de um sistema de Domótica. Serão considerados os aspectos técnicos dessa modalidade de projeto, e também serão explorados argumentos para que os clientes aceitem a ideia e considerem a implantação em suas residências.

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3 ELABORAÇÃO DO PROJETO

3.1 TEMA O tema do presente relatório é o estudo dos projetos de instalações elétricas e automação residencial (domótica).

3.2 PROBLEMÁTICA A automação residencial ainda não tem grande popularidade nas residências da região Serrana Catarinense, principalmente em famílias de classe média baixa à classe média,  principalmente pelo custo de implantação. Há resistência por parte do público até mesmo em seguir as normas vigentes no que se trata das instalações elétricas, que chegam a insistir por diminuir o custo eliminando até mesmo dispositivos de proteção. É dever do profissional se manter firme em seguir as normas, e também de expor ao cliente que, além da segurança, há  benefícios e comodidades que ele terá, investindo em sua instalação elétrica residencial.

3.2.1 Dados e/ou informações que dimensionem a problemática Segundo Autran (2012 apud. ZANDONÁ e VALIM, 2012), atualmente a domótica ainda é considerada de alto custo, e soluções de automação residencial são vistas como artigos de luxo para a maioria das pessoas. Porém soluções de baixo custo, para a automação de  pequenas e médias residências, são alternativas para uma maior difusão da automação residencial na classe média, uma grande consumidora de tecnologias, e que representa cerca de 54% da população brasileira.

3.2.2 Limites do projeto  –  técnicos, didáticos, tempo etc. Pelo tempo limitado do estágio, o relatório se limitará apenas ao que tange ao projeto em si e os benefícios de sua implantação, não abordando a fase de execução.

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3.3 JUSTIFICATIVA

3.3.1 Oportunidade do projeto Há um grande público na região que ainda não tem essa tecnologia implantada, e que, pelos benefícios do projeto, podem vir a se tornarem clientes, principalmente devido à queda do custo da tecnologia envolvida.

3.3.2 Viabilidade do projeto De acordo com Lins e Moura (2010) o custo dos equipamentos de automação residencial vem diminuindo, tornando a tecnologia mais acessível ao público. Com o uso de  protocolos específicos, a domótica tornou-se mais fácil de utilizar e implantar, e ainda houve a redução do custo do hardware. Novos fabricantes têm surgido e lançado novos produtos e serviços que unem o melhor da internet (baixo custo, difusão, apresentação WEB, GPRS ou EDGE) com tecnologias de controle de dados accessíveis e padronizados para ajudar a impulsionar a domótica. Visto esses fatos, pode-se supor que há um mercado muito promissor para a implantação, caso seja encontrada uma forma de implantar esse sistema de forma barata e de fácil controle pelo cliente.

3.3.3 Importância do projeto A implantação de um sistema de automação em uma residência pode ser muito vantajosa para os moradores, trazendo conforto, praticidade, e até mesmo segurança. Em casas com moradores portadores de necessidades especiais pode trazer ainda mais benefícios,  possibilitando a estes o controle dos equipamentos através de tablets ou smartphones, trazendo mais independência. É desejável pela maioria das pessoas a possibilidade de controlar os equipamentos eletroeletrônicos mesmo quando estão fora de casa, como poder ligar o ar condicionado antes de chegar em casa e garantir conforto térmico, ou acender as lâmpadas externas antes de chegar em casa à noite. A automação de uma residência torna isso acessível ao público.

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3.4 OBJETIVOS

3.4.1 Objetivo Geral Elaborar um projeto elétrico e de automação de uma construção residencial.

3.4.2 Objetivos Específicos •

Realizar o projeto elétrico de uma residência, de acordo com as normas vigentes (diagrama elétrico, quadro de distribuição, dimensionamento de proteção e condutores);

•

Reunir informações bibliográficas a respeito de implantações de sistemas de automação em residências, abordando questões técnicas e benefícios trazidos;

•

Escolha dos elementos a serem automatizados, e obter noções de implantação.

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4 REVISÃO DA LITERATURA

4.1 HISTÓRICO DA AUTOMAÇÃO Segundo Teza (2002), a automação teve seu surgimento ainda nos primórdios da humanidade, ausente de uma data que se caracterize como marco. Considera-se automatização qualquer processo que auxilie o ser humano nas suas tarefas do dia-a-dia, sejam elas comerciais, industriais, domésticas ou no campo. Como exemplo, podemos citar o uso da roda d ’água na automatização do processo de moagem, serrarias, ferrarias e trituração de grãos em geral. FIGURA 2 -

Moinho de água em Sythen, Alemanha.

Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Wassermuehle_Sythen01.jpg

A Revolução Industrial alavancada no século XVIII propiciou ainda mais a automação no mundo, surgida a partir da mecanização, ao qual utilizamos até hoje em muitos  processos produtivos. A automatização é o processo pelo qual utiliza-se dispositivos automáticos, eletrônicos e inteligentes para dar-se a automação dos processos em questão. Desta forma pode-se automatizar: Industrias, comércios e residências (TEZA, 2002).

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4.2 DOMÓTICA Domótica é uma tecnologia recente e é responsável pela gestão de todos os recursos habitacionais. Este termo nasceu da fusão da palavra “Domus”, que significa casa, com a  palavra “Robótica”, que está ligada ao ato de automatizar, isto é, realizar ações de forma

automática (SISLITE, 2017). Roque (2002) define a domótica como a utilização simultânea da eletricidade, da eletrônica e das tecnologias da informação no ambiente residencial, permitindo realizar a sua gestão, local ou remota, e oferecer uma vasta gama de aplicações nas áreas da segurança, conforto, comunicações e gestão de energia. O controle do sistema, poderá ser feito de acordo com as necessidades do usuário, que poderá optar por um sistema mais ou menos automático (SISLITE, 2017). Em alguns casos, utiliza-se da I.A (Inteligência Artificial) (LINS e MOURA, 2010). Além de eficiente, o sistema deve ser simples e intuitivo de utilizar e compreender  pelo usuário. Também deve ser flexível, se o usuário desejar fazer uma pequena modificação no projeto original não deve haver um custo elevado nem necessidade de grande conhecimento técnico. FIGURA 3 -

Representação sistema de Domótica

Fonte: https://vanguardinvencao.comportugal.com/compra_domniticaeimnitica_9284

Apesar de ainda ser pouco conhecida e divulgada, pelo conforto e comodidade que  pode proporcionar, a domótica promete vir a ter muitos adeptos (SISLITE, 2017).

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4.3 DIFICULDADES Atualmente a domótica ainda é considerada de alto custo, e soluções de automação residencial são vistas como artigos de luxo para a maioria das pessoas. Soluções de baixo custo,  para a automação de pequenas e médias residências, são alternativas para uma maior difusão da automação residencial na classe média, uma grande consumidora de tecnologias, e que representa cerca de 54% da população brasileira (AUTRAN apud. ZANDONÁ e VALIM, 2012). A alguns anos o custo dos equipamentos de automação residencial vem diminuindo, tornando a tecnologia mais acessível ao público. Com o uso de protocolos específicos, domótica tornou-se mais fácil de utilizar e implantar, e ainda ganhou em flexibilidade e modularidade e com a redução do custo do hardware, novos produtos são lançados aumentando as  possibilidades (LINS e MOURA, 2010).

4.4 FUNCIONAMENTO Com a popularização da internet, novos fabricantes têm surgido e lançado novos  produtos e serviços que unem o melhor da internet (baixo custo, difusão, apresentação WEB, GPRS ou EDGE) com tecnologias de controle de dados accessíveis e padronizados para ajudar a impulsionar a domótica (LINS e MOURA, 2010). Os sistemas domóticos proporcionam aos usuários um grande número de funcionalidades, por exemplo, ligar e desligar luzes em horários programados, ajustar a temperatura ambiente, ligar TV, som e home theater, baixar e subir persianas, entre muitas outras possibilidades. Outro fator bastante importante e atraente na domótica é a gestão do consumo de energia elétrica, que visa sempre à diminuição dos gastos excessivos (LINS e MOURA, 2010). A automação de uma residência exige o uso de vários equipamentos distribuídos pelo ambiente, estes equipamentos podem ser divididos em três principais grupos (TAKIUCHI et al, 2004): •

Atuadores: responsáveis por alterar os estados dos aparelhos da residência como, por exemplo, acender uma lâmpada ou ligar um ventilador.

•

Sensores: capturam informações do ambiente como, por exemplo, luminosidade, umidade e presença.

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•

Controladores: são responsáveis pela administração dos atuadores e sensores, ou seja, coordenam todos os aparelhos e equipamentos da residência que fazem parte da automação. FIGURA 4 -

Equipamentos de um sistema de automação

Fonte: Autora

De acordo com as necessidades de cada cliente, e também de quanto este está disposto a investir o sistema pode ser mais simples ou mais sofisticado, este pode ter o chamado funcionamento passivo ou automático:  No funcionamento passivo, um elemento reage só quando lhe é transmitida uma ordem, dada diretamente pelo utilizador, utilizando por isso os recursos disponíveis: botão de  pressão, painéis táteis, telecomandos, etc (SISLITE, 2017).  No funcionamento automático, mais avançado e com mais inteligência, o sistema não só interpreta parâmetros, como reage às circunstâncias (informação que é transmitida pelos sensores). Por exemplo, detectar que uma janela está aberta e avisa o utilizador, ou que a temperatura está diminuindo e ligar automaticamente o aquecimento (SISLITE, 2017). A domótica também pode ser dividida em dois tipos de arquiteturas, ABA (Arquitetura Baseada em Automação), conhecida como domótica estática e a ABC (Arquitetura Baseada em Comportamento), essa segunda, incorpora mecanismos automáticos de tomada de decisão baseada em técnicas de Inteligência Artificial. A domótica que utiliza a arquitetura ABA trata a automação de residências a partir de dispositivos, como controles remotos, sensores de movimento, dispositivos biométricos, etc. Todos esses ajustados e configurados  pelos seus usuários, de modo que, os habitantes da residência não tenham que se adaptar ao

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sistema nem precisar configurá-lo fazendo com que o mesmo funcione de acordo com as necessidades dos usuários (LINS e MOURA, 2010).

4.5 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS O projeto de instalações elétricas é uma representação gráfica e escrita do que se  pretende instalar na edificação, com todos os seus detalhes e a localização dos pontos de utilização (luz, tomadas, interruptores, comandos, passagens e trajeto dos condutores, dispositivos de manobra, etc.) (CARVALHO JÚNIOR, 2016). Para realizar um projeto elétrico é necessário atender as exigências da norma NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa tensão. Esta norma estabelece as condições a que devem satisfazer as instalações elétricas de baixa tensão, a fim de garantir a segurança de pessoas e animais, o funcionamento adequado da instalação e a conservação dos bens; em instalações elétricas de edificações, qualquer que seja seu uso (residencial, comercial, público, industrial, de serviços, agropecuário, hortigranjeiro, etc.), incluindo as pré-fabricadas (ABNT, 2004).  Na área de concessão da distribuidora de energia Celesc, que compreende a maior  parte dos municípios catarinenses, os projetos também deverão obedecer a Norma Técnica N321.0001 - Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária de Distribuição, que apresenta os requisitos mínimos e as diretrizes necessárias para o fornecimento de energia elétrica em tensão secundária de distribuição na área de concessão da Celesc Distribuição S.A. E estabelece os padrões da entrada de serviço de energia elétrica das unidades consumidoras individuais e agrupamento de até 03 unidades, atendidas por meio de rede aérea ou subterrânea (CELESC, 2015).

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5 METODOLOGIA

5.1 DELINEAMENTO DA PESQUISA Pesquisa abordará aspectos técnicos de um projeto de automação residencial, visando sua aplicação e aceitação dos clientes.

5.2 POPULAÇÃO ALVO OU ÁREA A população alvo do presente projetos são os clientes do escritório de engenharia Engeposcki.

5.3 PLANOS E INSTRUMENTOS DE COLETA DE DADOS A pesquisa se baseará em livros, artigos e exemplos de projetos semelhantes, ou seja, em materiais bibliográficos.

5.4 PLANO DE ANÁLISE DOS DADOS A pesquisa bibliográfica será analisada tendo em vista as necessidades dos clientes, melhorias serão sugeridas pelos profissionais envolvidos (estagiária e engenheiro), para tornar o projeto único e adequado à residência em questão.

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6 DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES REALIZADAS

O estágio foi realizado no escritório de engenharia civil Engeposcki, que se localiza na Av. Tancredo Neves, Bairro Centro  –  Correia Pinto (SC), onde foi acordado entre supervisor de estágio e estagiária as atividades que seriam exercidas pela acadêmica. E chegou-se as seguintes atividades:

•

Revisão bibliográfica;

•

Projeto elétrico;

•

Escolha dos componentes e localização;

•

Projeto de domótica;

Atividades estas que serão descritas com maiores informações nos itens a seguir:

6.1 DESCRIÇÃO DAS ÁREAS DE ESTUDO A área de estudos engloba uma residência unifamiliar com sala, cozinha, duas suítes, closet, lavabo e lavanderia. O projeto possui um total de 105,00 m².

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FIGURA 5 -

Planta baixa.

Fonte: Arquivo escritório Engeposcki

22

6.2 PROJETO ELÉTRICO FIGURA 6 -

Projeto elétrico.

Fonte: Autora

23

FIGURA 7 -

Legenda do projeto elétrico.

Fonte: Autora

O projeto está composto por 11 circuitos, onde, estão divididos em: •

1 - Iluminação Geral;

•

2 - TUGs - Sala e Lavabo;

•

3 - TUGs - Cozinha;

•

4 - TUGs - Dormitório 1, Banheiro 1, Corredor e Closet;

•

5 - TUGs - Dormitório 2 e Banheiro 2;

•

6 - TUGs - Lavanderia;

•

7 - TUE - Banheiro 2;

•

8 - TUE - Banheiro 1;

•

9 - TUE - Banheiro 2;

•

10 - TUE - Dormitório 1;

•

11 - TUE - Dormitório 2.

24

Os circuitos da cozinha e lavanderia são exclusivos ao atendimento desses cômodos, seguin do o disposto no item 9.5.3.2 da NBR 5410 que diz: “Os pontos de tomada de cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de serviço, lavanderias e locais análogos devem ser atendidos por circuitos exclusivamente destinados à alimentação de tomadas desses locais” (ABNT, 2004). As tomadas e iluminação estão em circuitos separados, sendo estes exclusivos de acordo com a função, seguindo o disposto no item 4.2.5.5 da NBR 5410 que diz: “Os circuitos

terminais devem ser individualizados pela função dos equipamentos de utilização que alimentam. Em particular, devem ser previstos circuitos terminais distintos para pontos de iluminação e para pontos de tomada”

(ABNT, 2004).

Os chuveiros por sua vez, têm circuito exclusivo devido ao disposto no item 9.5.3.1 da NBR 5410: “To do

ponto de utilização previsto para alimentar, de modo exclusivo ou

virtualmente dedicado, equipamento com corrente nominal superior a 10 A deve constituir um circuito independente” (ABNT, 2004). Os condutores foram dimensionados respeitando-se o item 6.2.6.1.1 da NBR 5410, que define que a seção mínima dos condutores dos circuitos de iluminação é de 1,5mm², e dos circuitos de força (tomadas de corrente) é de 2,5mm², os condutores das TUEs foram dimensionados de forma com estes suportassem a corrente calculada, foram considerados os valores dispostos na tabela 36, do item 6.2.5.2.3 da NBR 5410, que prevê capacidades de condução de corrente, em ampères, para cada seção de condutor. A mesma tabela também é usada para dimensionar os disjuntores que protegem o circuito, escolhendo-os de forma a não ultrapassar os limites de condução de cada um. Foram considerados que todos os condutores são de cobre, considerando o método de referência B1 para “condutores isolados ou cabos

unipolares em eletroduto de seção circu lar embutido em alvenaria”, conforme indicado na tabela 33 da NBR 5410 (ABNT, 2004). As fases que alimentam os circuitos foram distribuídas de forma que atendam as cargas de maneira mais equilibrada possível, ou seja, aproximadamente a mesma potência  prevista, respeitando-se o item 4.2.5.6 da NBR 5410.

25

Quadro de cargas

Tabela 1 -

Nº CIRCUITOS TIPO DE CARGA

1

ILUMINAÇÃO

2

TUGs

3

TUGs

4

TUGs

5

TUGs

6

TUGs

7 8 9

TUE - CHUVEIRO TUE - BANHEIRA TUE - CHUVEIRO TUE - AR CONDICIONADO TUE - AR CONDICIONADO

10 11

QUADRO DE CARGAS POTENCIA INSTALADA LOCAL DE   POTÊNCIA SOMA TOTAL   QTD.   DEPENDENCIA (W) (W) (W) SALA 1 30 30 COZINHA 2 30 60 LAVABO 1 30 30 DORMITÓRIO 1 30 30 BANHEIRO 1 30 30 390 DORMITÓRIO 1 30 30 BANHEIRO 2 30 60 CLOSET 1 30 30 LAVANDERIA 1 30 30 EXTERNA 2 30 60 SALA 20 100 2000 2200 LAVABO 2 100 200 3 600 1800 COZINHA 3100 13 100 1300 DORMITÓRIO 1 16 100 1600 BANHEIRO 1 4 100 400 2400 CORREDOR 2 100 200 CLOSET 2 100 200 DORMITÓRIO 2 10 100 1000 1200 BANHEIRO 2 2 100 200 3 600 1800 LAVANDERIA 2100 3 100 300 BANHEIRO 2 1 7500 7500 7500 BANHEIRO 1 1 1200 1200 1200 BANHEIRO 2 1 7500 7500 7500

In

FASES

SECAO COND. PROTECÃO

F.D.

TOTAL (W) com F.D.

(A)

#(MM)²

(A)

1

390

1,77

1,5

15

x

0,14

309,98

10

2,5

20

x

0,16

496

14,09

4

25

x

0,14

336

10,91

2,5

20

x

0,18

216

5,45

2,5

20

x

0,25

525

9,55

2,5

20

x

1 1 1

7500 1200 7500

34,09 5,45 34,09

6 2,5 6

35 20 35

R

S

T

x x x

DORMITÓRIO 1

1

1600

1600

1600

1

1600

7,27

2,5

20

x

DORMITÓRIO 2

1

1600

1600

1600

1

1600

7,27

2,5

20

x

21673

56,88*

16

65

30790

TOTAL CARGA INSTALADA:

x

x

x

* I (trifásico) = P / (V * √3 * cosΦ)

Fonte: Autora

 No item 4.2.1.1.2 da NBR 5410 há que: “ Na determinação da potência de alimentação de uma instalação ou de parte de uma instalação devem ser computados os equipamentos de utilização a serem alimentados, com suas respectivas potências nominais e, em seguida, consideradas as possibilidades de não-simultaneidade de funcionamento destes equipamentos, bem como capacidade de reserva para futuras ampli ações”. Então foi considerado o fator de demanda dos circuitos. Para isto, foi utilizada a tabela 4.4 do manual da Escola Electra (2011): Tabela 2 -

Fatores de demanda para instalações em geral.

Uso

Fator de Demanda (f)

Iluminação

1

Aquecimento e condicionador de ar

1

Tomadas (TUG’s) onde N é o

número de

Tomadas (Não considerar as destinadas à ligação de aparelhos fixos)

0,1 +

0,9 

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Aquecimento de água (boilers, chuveiros, torneiras etc.) Fogões e fornos elétricos

1 0,7

Fonte: (ESCOLA ELECTRA, 2011)

A demanda prevista totalizou em 21673 W, o item 5.3.2.3 da norma técnica N321.0001, que define que unidades consumidoras com carga instalada acima de 15 e até 25kW ou que possua equipamento bifásico deve ter a rede do tipo bifásico a 3 Fios (CELESC, 2015). Porém, considerando possíveis futuras ampliações e por escolha dos projetistas, o projeto contou com rede trifásica. FIGURA 8 -

Esquema unifilar.

30mA

Fonte: Autora

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Foi determinado que a medição deve possuir um sistema de proteção com 65A com condutor de cobre de 16mm². Após a medição será implementado um disjuntor termomagnético de 65A seguido por um disjuntor D.R. com tolerância de 30mA de corrente residual, e capacidade de condução de 65A. Os dispositivos de proteção contra surtos (DPS) não foram incluídos no projeto pois na norma atual este já é incluído no chamado “kit postinho” , que é o

 padrão de entrada da norma N-321.0001:2015 (CELESC, 2015). O controlador de automação da residência será alimentado pelo circuito 4 (TUGs), através de um ponto de tomada do corredor. Cada equipamento automatizado será alimentado  pelo circuito do cômodo em que está localizado.

6.3 PROJETO DOMÓTICA Ao implantar um sistema de automação residencial deve se ter um projeto de cabeamento estruturado. Cabeamento estruturado é uma maneira padronizada de cabear um tipo de rede (independentemente de seu tipo: telefonia, internet, etc). Todos os sinais de dados, voz (telefonia), multimídia (som ambiente ou vídeo) podem ser transmitidas através do mesmo cabo de mesma infraestrutura (tomadas, conectores, painéis) (GESTÃO DINÂMICA, 2014). O cabeamento estruturado e a passagem de fios fazem parte da infraestrutura de um  projeto de automação, e são essenciais para a preparação de um ambiente que pode vir a receber a automação e a comunicação integrada de vários dispositivos. Um bom cabeamento estruturado garante a eficiência dos dispositivos automatizados ou eletroeletrônicos, facilitando o dia a dia das pessoas, além de evitar preocupações ou esforços desnecessários. E por fim, no caso das residências esse tipo de instalação é realizado como primeiro passo do processo de infraestrutura do projeto de automação. Com ele, toda a casa fica preparada para a instalação dos dispositivos para que funcionem com eficácia e segurança. Tanto o cabeamento estruturado quanto a passagem de fios são discretos, pois são realizados antes da instalação dos dispositivos de automação, ficando por dentro das paredes e outros locais para que não os deixem expostos (BASS AUTOMAÇÃO, 201-).

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FIGURA 9 -

Exemplo de projeto de cabeamento residencial

Fonte: (BASS AUTOMAÇÃO, 201-)

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Levando em conta as informações e exemplos citados, foi representado em projeto a distribuição dos cabos, conectando os dispositivos automatizados ao controlador: FIGURA 10 - Projeto domótica

Fonte: Autora

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FIGURA 11 - Legenda projeto domótica.

Fonte: Autora

Foi determinado que somente a iluminação, venezianas e o sistema de refrigeração serão automatizados, todos ligados a um controlador situado no corredor no centro do imóvel, que poderá ser controlado remotamente.

6.3.1 Controle da iluminação Para controle liga/desliga da iluminação o seguinte circuito pode ser utilizado: FIGURA 12 - Circuito controle iluminação

Fonte: (BEGHINI, 2013)

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A base do transistor Q1 é conectada à saída digital do controlador, no caso da imagem, o controlador utilizado foi o Arduino, mas poderia ser outro, a critério do projetista. O transistor funciona como um interruptor, que conduzirá corrente elétrica enquanto o sinal do controlador for “1” (nível alto), e deixará de conduzir quando o sinal for “0” (nível baixo).

Quando há condução de corrente, a bobina do relé U1 é ativada, fechando o contato auxiliar e acendendo a lâmpada. O diodo e o resistor fazem parte da proteção do sistema (BEGHINI, 2013). Esse circuito também pode funcionar adicionando-se um interruptor paralelo, assim  pode-se acender a lâmpada tanto por um comando dado ao controlador, de forma automatizada, quanto pelo interruptor convencional, tornando o funcionamento mais prático ao cliente: FIGURA 13 - Controle de iluminação com interruptor paralelo e relé

Fonte: (BEGHINI, 2013)

A média de preços dos dispositivos utilizados é (GOOGLE, 2017): •

Transistor (simples, para fins de chaveamento): R$0,30 a R$0,50 cada;

•

Resistor 1KΩ: R$0,10 cada;

•

Diodo: R$0,20 a R$1,70 cada;

•

Relé 220VAC: R$15,00 a R$25,00;

•

Interruptor paralelo: R$5,00 a R$15,00. Outra opção para ligar e desligar lâmpadas de forma automática ou remotamente são

os interruptores wi-fi. Dentre os mais conhecidos está o interruptor Sonoff. Há modelos de interruptores sonoff que são acionados apenas pelo aplicativo do aparelho, mas também há os modelos “touch”, que são instalados na parede da residência e

 permitem que o usuário controle a iluminação tanto pelo touch, semelhante a um interruptor

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comum, quanto pelo smartphone (RAMOS, 2017). O aparelho tem um aplicativo próprio, o EWelink, já tornando suficiente que o usuário possua o interruptor Sonoff, a lâmpada, e um smartphone, dispensando a necessidade de um controlador em separado. FIGURA 14 - Interruptores Sonoff Modelo UK

Fonte: a) https://www.itead.cc/smart-home/sonoff-t1.html b) https://www.youtube.com/watch?v=CfN8TPezRWA FIGURA 15 - App EWeLink

Fonte: https://www.itead.cc/smart-home/sonoff-t1.html

Para conectar o Sonoff ao aplicativo, basta pressionar o botão do aparelho por 5 segundos. Assim ele entra em modo de emparelhamento (BAUERMEISTER, 2017). Além de controlar remotamente o interruptor, também há a opção de programar timers, já deixando pré-definidos os horários em que o morador prefere as luzes acessar ou

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apagadas, podendo usar até mesmo para substituir o despertador: FIGURA 16 - Função timer EWeLink

Fonte: https://www.itead.cc/smart-home/sonoff-t1.html

A instalação do interruptor é razoavelmente simples, semelhante ao interruptor convencional. Ao terminal N é conectado ao condutor neutro, o L ao condutor fase, para que o circuito wi-fi seja alimentado. As saídas L n são conectadas às lâmpadas que serão controladas, e farão a mesma função do condutor fase na ligação destas (RAMOS, 2017): FIGURA 17 - Instalação Sonoff: Passo a passo

Fonte: https://www.itead.cc/smart-home/sonoff-t1.html

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FIGURA 18 - Instalação Sonoff: Ligação

Fonte: https://www.itead.cc/smart-home/sonoff-t1.html

Algo que pode ser uma dificuldade na instalação, é por esse produto ser importado e não seguir os padrões brasileiros quanto as suas dimensões, trazendo a necessidade de alguma solução criativa em sua instalação. Segue as especificações do Sonoff: FIGURA 19 - Especificações Sonoff

Fonte: https://www.itead.cc/smart-home/sonoff-t1.html

Por fim, o uso dos interruptores wi-fi não se limitam a ligação de lâmpadas, podendo acionar e desligar outros aparelhos: FIGURA 20 - Sonoff aplicado a um sistema de ventilação

Fonte: https://www.itead.cc/smart-home/sonoff-t1.html

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O custo de um interruptor Wifi Sonoff é de cerca de US$16,00 (ITEAD,2017).

6.3.2 Controle abre/fecha persianas Para controle abre/fecha das persianas ou aplicações semelhantes pode-se usar motores de passo unipolares. O motor de passo é um motor elétrico que desloca um ângulo de 1,8º a cada pulso recebido do drive de controle. O número de passos que o motor gera, é exatamente igual ao número de pulsos recebidos e a velocidade do motor é igual a frequência de entrada de pulsos. A grande vantagem é que sendo um dispositivo simples (sem escova, sem comutadores e sem Encoder) são baratos e muito eficientes em várias aplicações (KALATEC AUTOMAÇÃO, 2017). Um motor de passo tem 4 bobinas, que energizadas sequencialmente provocam o movimento do motor. Pode-se obter sentido horário e anti-horário do movimente apenas invertendo a sequência de acionamento dessas bobinas. As bobinas do motor não são conectadas diretamente ao controlador, sendo necessário um circuito de acionamento semelhante ao do controle de iluminação ou algum driver que o substitua. Também deve ter alguma fonte de alimentação externa de 12 a 24V CC, que é a tensão de funcionamento do motor (BEGHINI, 2013), esta tensão será obtida através de uma fonte com conversão 220VAC/24VDC. FIGURA 21 - Controle motor de passo, com uso de driver

Fonte: (BEGHINI, 2013)

O custo dos dispositivos utilizados é de cerca de (GOOGLE, 2017): •

Arduino MEGA: de R$50,00 a R$300,00;

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•

Motor de passo (pequeno porte): de R$25,00 a R$100,00;

•

Driver para motor de passo: R$8,00 a R$15,00;

•

Fonte 220VAC/24VDC: de R$25,00 a R$70,00.

6.3.3 Controle sistema de refrigeração A refrigeração de um ambiente pode ser feita com o uso de ventiladores ou ar condicionado. Para controlar um ventilador de forma automatizada é razoavelmente simples, sendo necessário apenas a utilização de alguns dos métodos citados para controle liga/desliga das lâmpadas. Para o ar condicionado, o controle se torna mais complexo, pois é necessário mais conhecimento de programação da parte do profissional que está fazendo a instalação para  poder controlar as funções de temperatura, temporização, etc. Se a intenção do cliente é apenas a função on/off, a utilização dos métodos de controle mais simples é o suficiente, porém, é como se o usuário estivesse ligando e desligando diretamente da tomada, o que exige que sejam aprofundados os estudos sobre o quanto isso interferirá na vida útil do motor a médio e longo  prazo.

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7 CONSIDERAÇÕES FINAIS

 No presente trabalho foi elaborado um projeto elétrico, com desenhos elaborados no software AutoCad, dimensionamento de condutores e proteção, inclusão de dispositivos de segurança e distribuição de circuitos, visando respeitar as normas NBR 5410 e a N-321.0001, que garantem a segurança das instalações elétricas. O engenheiro que trata do projeto ou execução da construção de uma residência é responsável por torná-la segura nesse quesito, e um bom profissional também se preocupa em torná-la eficiente, evitando incômodos futuros. Muitas vezes é difícil convencer o cliente a investir na instalação elétrica de sua residência, pois este geralmente é leigo no assunto, e considera apenas como "um gasto a mais". Porém, quando o profissional conversa com seu cliente, e expõe os argumentos com segurança, focando nos  benefícios de um bom projeto e os perigos de um projeto fora das normas, este tem tendência maior a concordar com a importância do investimento. Por esse motivo, trabalhar com instalações residenciais por vezes se torna uma ciência humana, pois o acordo com o cliente e a argumentação é essencial, e o profissional arrisca a perder clientes, e por consequência, também lucros, por não concordar em realizar um projeto que desrespeita as normas. Após o projeto elétrico convencional, também se tratou sobre algumas possibilidades de implantação de um sistema de automação residencial. Por ser um tema extenso e multidisciplinar, não foram tratados todos os aspectos do projeto. Foram definidos os equipamentos a serem automatizados, as possibilidades quanto ao funcionamento e escolha de alguns dispositivos que podem ser aplicados a estas situações, apresentado o diagrama de distribuição do cabeamento que exibe os locais dos equipamentos e da central de controle, bem como a conexão destes. Devido ao tempo limitado de estágio, ficou como proposta para trabalhos futuros a escolha de um controlador bem como a programação deste, e aprofundamento nos estudos quanto aos protocolos de comunicação mais utilizados em domótica. Concluiu-se que a automação de uma residência pode trazer inúmeros benefícios. A iluminação automatizada possui vantagens que muitas vezes os consumidores não se dão conta. A economia de energia pode ser obtida temporizando luzes externas para melhor eficiência. É  possível aumentar a segurança da residência utilizando a iluminação e as venezianas

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automatizadas, através de sensores ou programando as luzes para acender mesmo quando o morador não se encontra no imóvel, dando a impressão de que há moradores na residência. As venezianas podem ser abertas e fechadas remotamente se necessário aumentando a impressão de que alguém se encontra em casa. O sistema de refrigeração pode ser ligado antecipadamente,  já estando climatizado na temperatura desejada, assim, quando o morador chega em casa, seja no verão ou no inverno, já a encontra em temperatura agradável. Outro ponto importante que deve ser levado em consideração é a valorização do imóvel, pois um imóvel automatizado é muito mais atrativo para possíveis negociações e aumenta a qualidade de vida dos residentes. Quanto aos pontos negativos, o principal desse sistema é o valor envolvido em sua aquisição, que apesar de ter barateado, ainda se torna muito para o consumidor comum. Com o  passar do tempo e a popularização do sistema é possível diminuir os custos de aquisição. Também há os fatos de que se o sistema não contar co m um “no break” poderá deixar de funcionar com a falta de energia o que poderá deixar o morador sem poder abrir as venezianas,  por exemplo. E, por ser conectado à internet pode ser atacado por hackers, isto é muito improvável, pois os sistemas são seguros, mas não podemos afirmar que são invulneráveis.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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GESTÃO DINÂMICA (Guarulhos). O que é, e porque utilizar cabeamento estruturado . 2014.

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. Acesso em: 30 out. 2017. GOOGLE. Gloogle Shopping . 2017. Disponível em: . Acesso em: 10 nov. 2017. ITEAD (China). Sonoff T1: 1-3 Gang WiFi & RF 86 Type UK Smart Wall Touch Light

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Farias

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