A expressão “conjunto de proteção, manobra e comando”, embora não seja muito conhecida, é o termo utilizado pela norma NBR 5410 [1] para denominar um dos principais componentes de uma instalação elétrica, considerado seu “coração”: o quadro elétrico.
Isto ocorre porque a terminologia utilizada pelas normas deve ser a mais precisa e exata possível, diferentemente do que ocorre no dia-a-dia da prática profissional. Daí a opção de denominar o quadro elétrico com os termos que identificam suas principais funções.
Os quadros elétricos se dividem basicamente em duas classificações, dependendo dos tipos de circuitos de saída que possuem. Se o quadro possui apenas circuitos de distribuição, ou seja, que levam energia a outros quadros elétricos, ele é denominado quadro de distribuição (Figura 01-A). Por outro lado, se ele possui circuitos terminais, que são aqueles que alimentam diretamente as cargas (ou pontos de tomada, pontos de iluminação, etc), ele é denominado quadro terminal (Figura 1-B). Mas isso é apenas uma questão de nomenclatura e organização da instalação, criada pelo próprio mercado, pois no fim das contas todos deverão obedecer aos mesmos requisitos normativos. Por este motivo, iremos tratar este componente apenas por quadro de distribuição.
Figura 1 – Foto representativa de um quadro de distribuição (A) e de um quadro terminal (B). Os quadros apresentados nas fotos não devem ser considerados como exemplos de fabricação/montagem correta ou incorreta. São apenas fotos a título de exemplos da denominação dos quadros (terminais e distribuição). Fonte: acervo do autor.
Pelo vocabulário eletrotécnico internacional, norma NBR IEC 60050-826 [2]***, a definição de quadro de distribuição é “equipamento elétrico destinado a receber energia elétrica através de uma ou mais alimentações, e distribuí-la a um ou mais circuitos, podendo também desempenhar funções de proteção, seccionamento, controle e/ou medição”. O fato do quadro de distribuição possuir diversos circuitos de saída é trivial. Por outro lado, a norma prevê também múltiplas entradas, ou seja, além da fonte de energia elétrica convencional (tipicamente a concessionária de energia elétrica), pode haver outras entradas de energia, como por exemplo de um gerador fotovoltaico, muito comum nos dias de hoje.
***NOTA: A norma NBR IEC 60050-826 foi cancelada em 2012 e foi utilizada nesse texto apenas como referência para definição de quadro de distribuição pois ela é referenciada na parte 3 da NBR 5410:2004 como fonte para as definições dessa última.
Mas o que é necessário conhecer para selecionar corretamente um quadro de distribuição? Quais são os requisitos normativos e de quais normas devem ser atendidos? Abaixo apresentamos uma série de aspectos que devem ser observados e estudados com cautela na hora da seleção, especificação e dimensionamento do quadro de distribuição.
1) Localização e quantidade de quadros de distribuição de uma instalação
Não existe nenhuma exigência ou restrição normativa em relação à quantidade de quadros de distribuição. Neste caso, deve prevalecer o bom senso do projetista considerando, obviamente, que toda instalação deve conter no mínimo um quadro de distribuição. Portanto, a quantidade de quadros de distribuição vai depender diretamente de diversos fatores, tais como:
a) Tamanho da instalação: instalações de maior porte normalmente necessitam de maior quantidade de quadros de distribuição;
b) Potência das cargas elétricas: instalações com cargas de grandes potências individuais acabam necessitando de mais circuitos elétricos e isso normalmente acarreta uma quantidade maior de quadros de distribuição;
c) Complexidade da instalação: instalações mais complexas, nas quais se prioriza a separação ou setorização de cargas de mesmas características em quadros de distribuição diferentes, necessitam de um número maior de quadros de distribuição.
Por outro lado, a norma de instalações elétricas possui alguns requisitos quanto a localização dos quadros de distribuição, ainda que muito generalistas. É necessário apenas que os quadros sejam instalados em locais de modo a facilitar sua operação, inspeção, manutenção e acesso. E, de fato, não haveria possiblidade da norma tratar deste assunto mais detalhadamente, pois é notório que cada projeto é único, não havendo solução pronta para qualquer caso.
A princípio, a escolha da melhor localização do quadro de distribuição começa com a análise preliminar do layout arquitetônico da edificação, da implantação geral do empreendimento e da disposição espacial das cargas. Entende-se, neste caso, que o projetista já tenha realizado anteriormente a previsão de cargas da edificação, baseado no artigo 4.2.1.2 da NBR 5410 e em uma relação de cargas disponibilizada pelo contratante ou em uma visita técnica ao local da instalação.
A locação do quadro de distribuição deve ser estudada pelo projetista levando-se em consideração os mais variados fatores, que vão desde técnicos até a própria imposição do cliente/contratante por um local em específico. Invariavelmente, além do projetista de elétrica, o profissional que está sempre envolvido nesta decisão é o arquiteto. Seja por inexperiência ou por desconhecimento, via de regra a disciplina de arquitetura não se preocupa na maior parte das vezes com questões técnicas, mas geralmente com questões estéticas (Figura 2). Cumpre, neste caso, ao projetista da área de elétrica, evitar certos exageros a respeito deste tema, como a instalação do quadro de distribuição embaixo de escadas, no interior de despensas ou sanitários, porões, etc.
Figura 2 – Onde está o quadro… de distribuição? Quadro de distribuição em local tecnicamente adequado e em harmonia com a decoração do ambiente. Fonte: acervo do autor.
Do ponto de vista técnico, uma das abordagens que o projetista pode utilizar para localizar o quadro de distribuição no interior da edificação é posicioná-lo próximo ao ponto onde a linha elétrica que alimenta a instalação adentra a edificação. Isso facilitaria ou permitiria que a barra de terra do quadro de distribuição fosse utilizada como BEP (Barramento de Equipotencialização Principal), conforme a nota 2 do parágrafo 6.4.2.1.3 da ABNT NBR 5410. Porém, esta solução deve ser verificada com muita cautela, pois a proteção contra surtos de tensão transitórios pode ser dificultada.
MÉTODO DO BARICENTRO
Outra técnica bastante utilizada e que leva em conta princípios de eficiência energética é utilizar o Método do Baricentro. Por meio deste método, os comprimentos dos condutores, assim como suas seções, são reduzidos ao máximo, resultando em uma diminuição da perda de energia por efeito Joule nos condutores. Neste sentido, o objetivo do método é posicionar o quadro de distribuição mais próximo das cargas de maior consumo, ou mais próximo do “centro de consumo” da edificação.
Assumindo que a instalação elétrica é definida apenas por duas coordenadas (x,y), formando um plano cartesiano, a localização do centro de consumo da edificação (ou do baricentro) dados por suas coordenadas x e y, é definida pelas equações 1 e 2, respectivamente:
Onde:
• X(baricentro) é a coordenada x do centro de consumo
• Y(baricentro) é a coordenada y do centro de consumo
• xi é a coordenada x de uma carga elétrica da instalação
• yi é a coordenada y de uma carga elétrica da instalação
• Ei é a estimativa da energia consumida por uma carga durante um intervalo de tempo padrão (tipicamente um ano)
Em algumas situações, pode não ser possível estimar adequadamente o consumo anual de um equipamento. Nesses casos, pode-se utilizar alternativamente a potência total da carga no lugar da energia consumida anualmente.
Apesar de resultar em boas soluções, o Método do Baricentro vem sendo pouco usado por engenheiros há bastante tempo. Porém a tendência é que isso se reverta devido à crescente demanda por instalações mais eficientes energeticamente. As diversas certificações ambientais, muito requisitadas atualmente, tais como LEED, AQUA, PROCEL Edifica, exigem instalações cada vez mais eficientes do ponto de vista energético, e o papel do engenheiro eletricista neste contexto ganha cada vez mais protagonismo. Na certificação LEED, por exemplo, o nível de queda de tensão máximo admissível é um dos fatores que define o grau de eficiência enérgica da instalação e sua classificação. Neste sentido, o uso do Método do Baricentro pode gerar bons resultados.
Não somente as certificações, mas também as normas técnicas também têm se preocupado com o tema eficiência energética. Este é o escopo central da IEC 60364-8-1:2019 [3]. Esta norma introduz uma série de requisitos adicionais, medidas e recomendações de projeto e instalações de forma a, no final do processo, tornar possível a mensuração e classificação das ações de eficiência no âmbito das instalações elétricas. E nesse sentido, recomenda o uso do Método do Baricentro para posicionar a(s) subestação(ões) e transformador(es) da instalação em questão. E por analogia, o mesmo se aplica aos quadros de distribuição. Vale lembrar que estamos em março de 2020 e a ABNT publicará em breve a ABNT NBR 16819 [4], que já passou por consulta pública e será a norma brasileira baseada na IEC 60364-8-1:2019.
Portanto, pode-se perceber que a localização do quadro de distribuição de uma instalação elétrica está deixando de ser um passo secundário do projeto de instalações elétricas e terá um papel cada vez mais determinante na eficiência energética de uma instalação.
