Queda de tensão

(julho / 2009)

Este artigo aborda aspectos sobre queda de tensão em instalações elétricas de baixa tensão, tendo como base a norma NBR 5410:2004, e destaca pontos importantes, para demonstrar a preocupação com o atendimento dos requisitos normativos e também com as condições reais de algumas instalações elétricas, que podem prejudicar o funcionamento de aparelhos elétricos, sem que sejam, por vezes,

percebidas pelos projetistas e usuários.

Requisitos

De forma resumida, a NBR 5410:2004 apresenta no item 6.2.7 os seguintes requisitos referentes à queda de tensão nas instalações elétricas de baixa tensão:

1. A queda de tensão em qualquer ponto de utilização, não deve ser superior a:
   • 7% a partir dos terminais secundários do transformador MT/BT, quando instalados na propriedade do consumidor ou quando esses terminais forem o ponto de entrega;
   • 7% a partir dos terminais de saída do gerador;
   • 5% a partir do ponto de entrega, nos fornecimentos em tensão secundária de distribuição (BT).
2. Em nenhum caso a queda de tensão nos circuitos terminais pode ser superior a 4%.
3. Esses limites são válidos quando a tensão nominal dos equipamentos for a mesma da instalação.
4. As porcentagens citadas são calculadas em relação ao valor da tensão nominal da instalação.

Existem ainda outros requisitos que não são abordados neste artigo, mas devem ser observados na elaboração de um projeto.

Definições

Para correta compreensão e aplicação dos requisitos da citada norma, é necessário apresentar as seguintes definições:

• Queda de tensão: diferença entre as tensões em dois pontos ao longo de uma linha elétrica, num dado instante.
• Circuito terminal: circuito ligado diretamente a equipamentos de utilização e/ou a tomadas de corrente.
• Ponto de utilização: ponto de uma linha elétrica destinado à conexão de equipamento de utilização. Exemplos: ponto de tomada, ponto de iluminação, ponto para ligação de um equipamento.
• Ponto de entrega: ponto de conexão do sistema elétrico da empresa distribuidora de eletricidade com a instalação elétrica da unidade consumidora e que delimita as responsabilidades da distribuidora, definidas pela autoridade reguladora. A seta da fig. 1 exemplifica esse ponto.
• Ramal de ligação: ramal derivado de uma rede de distribuição para alimentar um consumidor ou uma unidade consumidora.
• Ramal de entrada: parte do ramal de ligação compreendida entre o limite da propriedade do consumidor e o ponto de medição.

Exemplo

O exemplo a seguir serve para provocar uma reflexão sobre os critérios utilizados para determinar a queda de tensão máxima dos circuitos elétricos em um projeto de instalações elétricas.

Considerou-se um edifício de apartamentos, alimentado por concessionária distribuidora de energia elétrica, em rede de distribuição aérea, na tensão 220/380V, com centro de medição localizado no interior do edifício. Vale destacar que, mesmo com a presença de uma caixa seccionadora entre o poste e o centro de medição, o ponto de entrega continuaria o mesmo, conforme definição e ilustração (figura 1). Ou seja, é a conexão do ramal de ligação (concessionária) com o ramal de entrada (consumidor).

Nessas condições, a queda de tensão máxima entre o ponto de entrega e qualquer ponto de utilização na unidade consumidora é de 5%.

Com base na figura 2, pode-se concluir que, como em geral as concessionárias estabelecem que a queda de tensão máxima no trecho de “energia não medida” (c1 – ramal de entrada) é de 1%, restam então 4% para serem distribuídos pelo restante da instalação (c2 e c3). Se for estabelecido que os circuitos terminais (c3) terão no máximo 1,5% de queda de tensão, sobram 2,5% para o circuito alimentador do quadro de distribuição do apartamento (c2).

Quando o transformador pertence exclusivamente a uma unidade consumidora, instalado em poste (entrada simplificada) ou subestação no solo, a queda de tensão máxima é de 7% (contada a partir dos terminais do transformador). Exemplo: indústrias, centros comerciais, edificações de grande porte, entre outros. Como nesses casos a medição de energia elétrica é feita no primário do transformador, não incidirá a limitação citada anteriormente de 1%. Portanto, o valor de 7% pode ser aplicado para todo o trecho de baixa tensão, com a ressalva de limitar a queda de tensão nos circuitos terminais a 4%.

E os equipamentos?

Esse critério já é bem conhecido pelos projetistas. A tarefa agora é transportar esses requisitos e efeitos para a vida real e analisá-los sob o ponto de vista dos equipamentos que são conectados à instalação elétrica.

Admitindo que uma instalação elétrica, com sistema de fornecimento conforme relatado, tenha sido especificada com queda de tensão no ponto de utilização mais desfavorável, em 5%, e a tensão nominal da instalação e do equipamento analisado seja de 220 V (fase-neutro), na pior condição de utilização, a tensão de serviço chegará a 209 V. Há certo prejuízo para a carga, mas ainda atende o requisito estabelecido pela NBR 5410.

No entanto, se levarmos em conta os seguintes aspectos:

1) A Resolução nº 505/2001 da Aneel – Agência Nacional de Energia Elétrica estabelece limites de 201 a 231 V (para tensão fase-neutro) para o fornecimento de energia elétrica pelas concessionárias no Brasil, considerando valor nominal de 220/380V, trifásico.

2) Os valores de tensão de fornecimento são considerados e medidos no ponto de entrega.

3) Tendo em vista que a queda de tensão, segundo a NBR 5410, é determinada com base no valor da tensão nominal da instalação e a partir do ponto de entrega, 5% de queda de tensão sobre 220 V nominais, representa 11 V.

Resulta, então, para a carga do exemplo, uma tensão teórica de 201 – 11 = 190 V. Tudo isso dentro da legislação e das normas em vigor. Portanto, infelizmente, nada há o que reclamar.

Porém, a própria resolução admite que, em condições “precárias e críticas”, com momentos em que a tensão de fornecimento pode chegar a valores inferiores a 189 V, a carga receberá tensão inferior a 178 V, com base no cálculo anterior.

E não para por aí. Cabe ainda mais uma sutil análise: se a tensão real na carga é inferior à sua tensão nominal e sua resistência tiver valor fixo, para atender a necessidade de potência da carga, a corrente absorvida será maior do que a nominal. Portanto, a queda de tensão real no circuito será ainda maior do que a calculada teoricamente. Ou seja, no exemplo citado, a tensão na carga poderá ser ainda menor do que o estimado anteriormente: 178 V em vez de 220 V! E tudo isso é perfeitamente possível, principalmente em consumidores localizados em “fim de linha”.

Na cidade de São Paulo, onde existem bairros atendidos pela rede subterrânea com tensão nominal 120/208 V, o desastre pode ser maior ainda, caso os equipamentos não tenham sido especificados para essa “especial” tensão nominal (208 V).

Conclusão

Sejam bem-vindos ao mundo real! A determinação da queda de tensão nas instalações elétricas vai além do mero cálculo teórico, conforme estabelecido na NBR 5410. É necessário analisar cada empreendimento, de acordo com sua classificação (industrial, comercial, residencial), perfil de utilização das cargas, características da rede de distribuição da concessionária e Resoluções Aneel.

Neste artigo, mostrou-se que mesmo cumprindo legislação e normas, poderão surgir problemas operacionais em determinadas cargas, por conta de uma queda de tensão real não prevista. Portanto, é necessário não apenas saber “ler” uma norma, mas interpretá-la corretamente, ter a visão do todo e entender as necessidades de determinado perfil de instalação, para uma decisão acertada.

Mais uma vez, a experiência prática do projetista é muito importante.