Memorial de cálculo passo a passo conforme ND-5.1 CEMIG para o cálculo de demanda.
O dimensionamento correto da unidade consumidora é crucial para garantir uma instalação elétrica segura e eficiente, em conformidade com as normas da Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG). A Norma Distribuição (ND) 5.1 estabelece as diretrizes e os critérios para o cálculo da demanda individual, influenciando diretamente a escolha dos componentes de proteção, condutores, eletrodutos e o tipo de entrada de energia. Este artigo visa detalhar as condições e os procedimentos para o cálculo de demanda conforme a ND 5.1, facilitando o entendimento para profissionais e interessados no assunto.
O cálculo de demanda individual torna-se **obrigatório** quando a carga instalada (CI) for superior a **16000W (16kW)**. Este cálculo é fundamental para determinar a faixa de fornecimento adequada, utilizando as tabelas presentes na ND 5.1 da CEMIG.
Básicamente temos que separar as cargas da edificação por grupos e classificar quanto ao tipo de ultilização.
A demanda final (D total) que determinará o tipo de fornecimento é calculada pela soma das demandas parciais cálculadas para os diferentes tipos de cargas, veja a seguir:
D(total) da edificação = Da + Db + Dc + Dd + De
Onde:
Lembrando que:
A seguir vamos detalhar cada parcial (Da, Db, Dc, Dd e De) e como é realizado o cálculo!
Demanda parcial Da, para cargas de iluminação e tomadas.
1 - Para iluminação é tomadas é necessário realizar a soma
total das cargas de iluminação e tomadas da edificação
2 - Aplicar o valor total da carga de iluminação e tomadas nas tabelas abaixo
conforme tipo de edificação (Residencial Tabela 10 ou outros conforme tabela 11)
3 - Com a carga total e tipo de edificação, verificar os fatores de demanda a ser ultilizado.
Para instalações residenciais, a demanda é calculada pela carga instalada (CI) multiplicada pelo Fator de Demanda (FDa) correspondente:
Demanda parcial Da = CI(W) x Fator de demanda (FDa)
CI(W) = Carga instalada em Watts (Soma total da cargas de iluminação e tomadas)
| Carga Instalada (CI em KW) | Fator de Demanda (FDa) |
|---|---|
| CI <= 1 | 0,86 |
| 1 < CI <= 2 | 0,81 |
| 2 < CI <= 3 | 0,76 |
| 3 < CI <= 4 | 0,72 |
| 4 < CI <= 5 | 0,68 |
| 5 < CI <= 6 | 0,64 |
| 6 < CI <= 7 | 0,60 |
| 7 < CI <= 8 | 0,57 |
| 8 < CI <= 9 | 0,54 |
| 9 < CI <= 10 | 0,52 |
| CI > 10 | 0,45 |
Para edificações não residencial, a classificação é feita pelo tipo de estabelecimento:
Demanda parcial Da = CI(VA) x Fator de demanda (FDa)
Exemplo: Para indústria aplica se 1 (100%) para os primeiros 20KA da carga instalada em VA e 0,2 (20%) para a carga acima de 20KVA.
CI(VA) = Carga instalada em VA (Soma total da cargas de iluminação e tomadas em Watts divido pelo fator de potência (FP))
CI(VA) = CI(W) / FP
| Tipo de Edificação | Fator de Demanda (FDa) |
|---|---|
| Oficina, indústrias e semelhantes | 1 para os primeiros 20kVA, 0,80 para o que exceder 20kVA |
| Hotéis e semelhantes | 0,50 para os primeiros 20kVA, 0,40 para o que exceder 20kVA |
| Auditórios, cinemas e semelhantes | 1 |
| Bancos e semelhantes | 1 |
| Barbearia, salões de beleza e semelhantes | 1 |
| Clubes e semelhantes | 1 |
| Escolas e semelhantes | 1 para os primeiros 12kVA, 0,50 para o que exceder 12kVA |
| Escritórios, lojas e salas comerciais | 1 para os primeiros 20kVA, 0,70 para o que exceder 20kVA |
| Garagens comerciais e semelhantes | 1 |
| Clínicas, hospitais e semelhantes | 0,40 para os primeiros 50kVA, 0,20 para o que exceder 50kVA |
| Igrejas, templos e semelhantes | 1 |
| Restaurantes, bares e semelhantes | 1 |
| Áreas comuns e condomínios | 1 para os primeiros 10kVA, 0,25 para o que exceder 10kVA |
| Salão de festas | 1 |
A demanda de aparelhos elétricos (Db) é calculada considerando a carga instalada (CI) total por tipo de aparelho (ed, aq, rf ou ac) e o fator de demanda (FDb) conforme a quantidade de aparelhos por tipo. Os tipos de aparelhos são:
Necessário identificar as cargas acima e quantificar por grupo.
Exemplo: Chuveiro pertence ao grupo (aq) e o ar condicionado ao grupo (ac).
Logo para 03 chuveiros (5000W cada) e 4 ar condicionado (2 de 1200W e 2 de 1000W), temos:
FDb (aq) = 03 chuveiros(aq) x 5000W x 0,84 (Fdb tabela 13)
FDb (ac) = {02 ar condicionado(ac) x 1200W + 02 ar condicionado(ac) x 1000W} x 0,76 (Fdb tabela 13)
A demanda parcial total FDb é dada pela fórmula abaixo:
FDb total = [CI ed(KW) x FDb] + [CI aq(KW) x FDb] + [CI rf(KW) x FDb] + [CI ac(KW) x FDb]
CI (VA) = carga total de cada grupo / FP
A carga CI deve ser dividida pelo fator de potência de cada grupo de carga.
| Número de Aparelhos | Fator de Demanda (FDb1) |
|---|---|
| 01 | 1 |
| 02 | 0,92 |
| 03 | 0,84 |
| 04 | 0,76 |
| 05 | 0,70 |
| 06 | 0,65 |
| 07 | 0,60 |
| 08 | 0,57 |
| 09 | 0,54 |
| 10 | 0,52 |
| 11 | 0,49 |
| 12 | 0,48 |
| 13 | 0,46 |
| 14 | 0,45 |
| 15 | 0,44 |
| 16 | 0,43 |
| 17 | 0,42 |
| 18 | 0,41 |
| 19 | 0,40 |
| 20 | 0,40 |
| 21 | 0,39 |
| 22 | 0,39 |
| 23 | 0,39 |
| 24 | 0,38 |
| 25 | 0,38 |
| 26 a 30 | 0,37 |
| 31 a 40 | 0,36 |
| 41 a 50 | 0,35 |
| 51 a 60 | 0,34 |
| Mais que 61 | 0,33 |
Cargas de uso específico Fornos e Fogões elétricos.
A demanda para fogões e fornos elétricos (FDc) depende da potência individual dos aparelhos e da quantidade de aparelhos.
Lembrando que, conforme tabela 12 ND 5.1 Cemig, as cargas são dividas em dois grupos:
Equipamentos de potência até 3500W e
equipamentos com potência superior a 3500W.
Sendo assim, vamos classificar os fatores de demanda em FDc1 para equipamentos com potência individual até 3500W
e FDc2 para equipamentos com potência individual superior a 3500W.
Exemplo: 2 Fornos elétrico com potência de 2000W e 3 Fogão elétrico potência 1500W.
Todos os equipamento tem potência inferior a 3500W.
Logo teremos:
FDcx1 = {2 x 2000W x 0,75 (FDc1)} + {3 x 1500W x 0,70 (FDc1)}
Sendo a fórmula geral conforme abaixo:
FDcx1 = [CI fgxe(KW) x FDc1] + [CI fnxe(KW) x FDc1]
fnxe = Carga total (KW) para forno elétrico. Sendo carga total igual ao número de forno x Potência do equipamento.| Número de Aparelhos | Fator de Demanda (FDc1) |
|---|---|
| 01 | 0,8 |
| 02 | 0,75 |
| 03 | 0,70 |
| 04 | 0,66 |
| 05 | 0,62 |
| 06 | 0,59 |
| 07 | 0,56 |
| 08 | 0,53 |
| 09 | 0,51 |
| 10 | 0,49 |
| 11 | 0,47 |
| 12 ou mais | 0,45 |
Exemplo: 3 Fornos elétrico com potência de 5000W e 1 Fogão elétrico potência 8000W.
Todos os equipamento tem potência inferior a 3500W.
Logo teremos:
FDcx2 = {3 x 5000W x 0,8 (FDc2)} + {1 x 1500W x 1,0 (FDc2)}
Sendo a fórmula geral conforme abaixo:
FDcx2 = [CI fgxe(KW) x FDc2] + [CI fnxe(KW) x FDc2]
fnxe = Carga total (KW) para forno elétrico. Sendo carga total igual ao número de forno x Potência do equipamento.| Número de Aparelhos | Fator de Demanda (FDc2) |
|---|---|
| 01 | 1 |
| 02 | 1 |
| 03 | 0,8 |
| 04 | 0,65 |
| 05 | 0,55 |
| 06 | 0,50 |
| 07 | 0,45 |
| 08 | 0,43 |
| 09 | 0,40 |
| 10 | 0,36 |
| 11 | 0,35 |
| 12 ou mais | 0,34 |
Para o valor final da demanda parcial Dc é a soma de FDcx1 e FDcx2: **Dc = FDcx1 + FDcx2**.
Neste caso, a carga é resistiva, portanto **KW = KVA** e o fator de potência é igual a 1.
O Cálculo da demanda parcial de motores (Dd) é feito com base na potência em CV dos motores, tensão (Monofásico ou trifásico) e na quantidade total de motores.
Para cada potência de motor em CV, seja monofásico ou trifásico, a norma já define os valores de potência absorvida da rede em KVA.
Para verificar os valores de demanda para motores, deve ser considerado a quantidade total de motores (monofásico e trifásico).
Abaixo as tabelas para motor trifásico e monofásico, com os valores de potência em CV e seu valor equivalente em KVA, conforme tabela 14 e 15 ND 5.1.
| Potência em CV | Potência em KVA |
|---|---|
| 1/6 | 0,37 |
| 1/4 | 0,48 |
| 1/3 | 0,56 |
| 1/2 | 0,76 |
| 3/4 | 1,08 |
| 1,00 | 1,38 |
| 1,50 | 2,03 |
| 2,00 | 2,4 |
| 3,00 | 3,64 |
| 4,00 | 4,96 |
| 5,00 | 5,62 |
| 6,00 | 6,49 |
| 7,50 | 8,12 |
| 10,00 | 10,76 |
| 12,50 | 13,25 |
| 15,00 | 14,98 |
| 20,00 | 20,67 |
| 25,00 | 24,66 |
| 30,00 | 29,59 |
| 50,00 | 49,27 |
| 60,00 | 57,7 |
| 75 | 70,48 |
| Potência em CV | Potência em KVA |
|---|---|
| 1/4 | 0,62 |
| 1/3 | 0,73 |
| 1/2 | 0,92 |
| 3/4 | 1,24 |
| 1,00 | 1,49 |
| 1,50 | 1,93 |
| 2,00 | 2,44 |
| 3,00 | 3,2 |
| 4,00 | 4,15 |
| 5,00 | 5,22 |
| 7,50 | 7,94 |
| 10,00 | 10,04 |
| 12,50 | 13,01 |
A demanda parcial Dd é, Dd = qtm x potência total de motores(kVA)
Potência total de motores = quantidade de motor X potência de cada motorO fator de demanda (qtm) é aplicado em função da quantidade total de motores, conforme tabela abaixo:
| Quantidade Total de Motores | Fator de Demanda (qtm) |
|---|---|
| 1 motor | 1 |
| 2 motores | 0,8 |
| De 3 a 5 motores | 0,7 |
| Acima de 5 motores | 0,6 |
O resultado da Demanda total (Dd) será exibido em KVA.
Em cargas especiais a norma cita apenas algumas cargas e as recomendações de aplicação dos fatores de demanda:
No caso de condicionador central de ar, utilizar fator de demanda igual a 100%.
Demanda de máquinas de solda é definida por:
- 100% da potência do maior aparelho;
- 70% da potência do segundo maior aparelho;
- 40% da potência do terceiro maior aparelho;
- 30% da potência dos demais aparelhos.
Demanda dos aparelhos de raios-X é determinada por:
- 100% da potência do maior aparelho;
- 10% da potência dos demais aparelhos
***Outras cargas especiais o projetista juntamente com o cliente conhecem as caractéristicas e a dinâmica de funcionamento da carga.
Para esses casos o fator de demanda será definido a critério do projetista juntamente com cliente.
Exemplo de cargas especiais:
Carregador de carro elétrico, equipamentos eletromédicos, equipamentos industriais de processos produtivos, câmara fria, trocador de calor, data center e outros.
Para esses equipamentos e outros de processo específicos deve ser aplicado o fator de demanda a critério do projetista, definido juntamento com cliente.
Exemplo:
Uma situação que está cada vez mais comum é a demanda por carregadores de carro elétrico.
Neste caso o cliente deseja instalar um ponto de força para cada vaga de um condomínio. Com 20 aptos no total.
Qual o fator de demanda a ser ultilizado? 100%, 70%, 50%...
A norma não define nenhum critério para esse tipo de carga, ficando a cargo do responsável técnico essa definição.
E não existe um valor exato. Você como profissional deve estudar a carga, a caractéristica do empreendimento, as limitações do sistema
elétrico e discutir com o cliente o cenário mais real possivel de funcionamento da carga. Assim como os prós e contras de cada possível cenário.
E lembre se, engenharia antes de tudo é custo, ou seja, quanto será gasto para determinada solução.
Considerando os fatores de uniformidade, fator de carga e fator de simultâneidade, podemos chegar a valores mais próximos do real para aplicar como demanda.
No começo pode parecer difícil e complicado, mas com estudos e com tempo tende a ficar mais claro preciso esses valores.
Após a definição do valor da demanda da carga fica mais fácil realizar o cálculo.
Sendo: Demanda parcial De = Potência carga (VA) X Fator de demanda
Após encontar o valor de cada demanda parcial (Da, Db, Dc, Dd e De), fica mais fácil chegar no resultado da demanda total para o dimensionamento
da entrada de energia da edificação.
Sendo:
Demanda total da edificação, D(total) = Da + Db + Dc + Dd + De.
Lembrando que todas as demandas totais devem estar em (VA). Pois a faixa de demanda total para verificação é pelo valor total em VA.
Por fim é sempre recomendável consultar a norma oficial da CEMIG.
Saiba mais sobre dimensionamento pela carga instalada ou pelo cálculo de demanda em nosso blog ou nas ferramentas de calculadora do nosso site.
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