Identificando Pontos Fracos no Seu Processo de Projeto Elétrico: Guia Prático

O processo de projeto elétrico é um processo metódico passo a passo para resolver um problema. Engenheiros usam este processo o tempo todo para desenvolvimento de produtos. Quais são alguns aspectos comuns de projeto elétrico que precisam ser focados no processo? Quais são as áreas que frequentemente ignoramos porque apenas sabemos que isso vai funcionar? O que é projeto elétrico? Qual é seu processo? E quais detalhes específicos perdemos durante a jornada?

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O que é Projeto Elétrico?

O projeto elétrico envolve planejar, criar, testar ou supervisionar o desenvolvimento e instalação de equipamentos elétricos. Muitos projetos de projeto elétrico começam a partir de uma ideia, ou para a indústria privada, frequentemente pensando em um produto sendo modelado ou desenvolvido para o mercado. Projetos de projeto elétrico podem representar um novo produto comercializável ou podem buscar melhorar um produto ou sistema existente.

O engenheiro de projeto elétrico ainda requer compreensão completa dos fundamentos dos princípios de engenharia elétrica. Com a disponibilidade de um sistema de banco de dados, diferentes programas/módulos de tarefas, vários estudos de planejamento, projeto e análise podem ser realizados.

O Processo de Projeto Elétrico Resumido

Um projeto elétrico passa por várias etapas importantes de desenvolvimento. Primeiro, o projetista deve entender o escopo do projeto. Então, o projetista define e projeta cada componente (como áreas gerais de escritório, maquinário especializado e equipamentos de distribuição de energia) para padrões reconhecidos da indústria. Finalmente, esses componentes individuais são compilados para formar a apresentação final do projeto.

Pontos Focais para Projetistas Elétricos

O processo de projeto elétrico é um método de múltiplas etapas para resolução de problemas. Projetistas elétricos frequentemente precisam focar em tópicos que encontram com bastante frequência em seu trabalho. Projetistas elétricos frequentemente trabalham muito próximos com o seguinte, que pode ser um incômodo ou conhecimento comum para projetistas elétricos experientes. Garantir que esses tópicos estejam no fundo da mente dos projetistas elétricos é a parte importante:

• Regulamentações e Normas
• Referência Elétrica de Componentes
• Sistema de Tensão Usado no Local
• Evitando Modos de Falha Possíveis
• Segurança Elétrica

Determinando Normas Aplicáveis (Apenas em Inglês)

Após cada componente no plano ter sido selecionado, o passo é projetar cada parte para padrões reconhecidos pela indústria, bem como quaisquer normas adicionais estabelecidas pela jurisdição local para ocupações comerciais ou industriais. O padrão industrial primário é o National Electric Code (NEC), publicado pela National Fire Protection Association (NFPA). O NEC é revisado a cada três anos e resulta na publicação de uma nova edição. É boa prática garantir que seu produto esteja atualizado com as revisões da edição recente. Embora o código seja aplicado em nível nacional, algumas jurisdições locais podem ter normas adicionais que excedem os requisitos do NEC ou podem estar usando uma edição anterior do código.

Alguns projetos também terão requisitos adicionais baseados em seus componentes específicos, como aqueles incluindo equipamentos elétricos especializados. Um projetista elétrico deve sempre considerar diretrizes do fabricante para equipamentos especializados e usar os padrões de equipamentos elétricos apropriados estabelecidos pelo fabricante para tamanhos de proteção contra sobrecorrente, requisitos de aterramento especializados, e assim por diante. Esses requisitos especializados podem precisar que práticas de fiação especializadas adicionais sejam observadas; quando este é o caso, esses requisitos especializados devem ser documentados no plano.

Projetistas também devem considerar os padrões da National Electrical Manufacturers Association (NEMA), que inclui padrões para identificação de condutores de motor, marcações de terminais de transformador, dispositivos de plugue e receptáculo, e classificações de amperagem. Projetistas também devem considerar os padrões da Electrical Apparatus and Service Association (EASA), que fornece informações atuais e atualizadas para motores e controles.

Para projetos que incluem partes novas ou atualizadas para sistemas de distribuição servidos por concessionária local, projetistas elétricos devem considerar quaisquer requisitos estabelecidos pela empresa de concessionária. Esses métodos podem ditar os métodos de fiação e equipamentos requeridos para distribuição adequada da concessionária ao cliente. Valores de carga calculados devem referenciar diretrizes do fabricante para garantir que sistemas de distribuição suportem essas cargas.
Em todos os casos, projetistas não devem apenas ter conhecimento elétrico sólido e compreensão completa dos cálculos elétricos e sua necessidade, mas também consciência da aplicação de todos os códigos e padrões relevantes utilizados dentro da indústria elétrica.

Criando o Plano Elétrico

Uma vez que as várias partes e normas aplicáveis tenham sido determinadas, o projetista começa, compilando aquelas partes para formar o projeto elétrico e completar um conjunto de planos.

No passado, esses planos tomavam a forma de plantas desenhadas à mão, mas hoje a maioria dos planos é criada digitalmente usando ferramentas de software de design assistido por computador (CAD). Planos digitalizados são mais fáceis de revisar e transmitir do que aqueles desenhados com caneta e lápis.

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Nos planos, cada dispositivo deve ser referenciado usando os símbolos elétricos apropriados. Símbolos elétricos permitem reconhecimento universal de cada parte pelas muitas pessoas que trabalharão no projeto para que possam estimar custos apropriadamente e construir o projeto conforme as especificações.

Garantir que os símbolos corretos sejam utilizados e escritos no projeto final é vital. A lista de símbolos do projeto deve ser atualizada com os símbolos corretos e suas definições. Ocasionalmente, a necessidade pode surgir para um símbolo que não foi desenvolvido (como um dispositivo mais novo de economia de energia ou gestão de energia). Neste caso, o projetista pode criar um novo símbolo para o plano de projeto elétrico, desde que seja adicionado à lista de símbolos incluída no plano.

Tensões do Sistema

Compreensão de várias tensões de sistema usadas em sistemas elétricos é de grande importância em seu projeto e manutenção. Saber como as cargas são conectadas entre fases e entre fase e neutro permitirá que o projetista elétrico projete e especifique corretamente os componentes de um sistema elétrico e permita que pessoal de manutenção mantenha e opere esses sistemas com segurança.

Existem muitos tipos de tensões para fornecimento de energia, e saber qual está disponível é o passo um. A tensão de fornecimento deve ser conhecida da empresa de concessionária que a fornece, nem todas as tensões de serviço estão disponíveis para qualquer carga. Por exemplo, serviço trifásico pode não estar disponível para edifícios residenciais, requisitos mínimos de carga podem ser especificados para cargas maiores, e assim por diante. O projetista elétrico é responsável por determinar os requisitos de tensão de serviço. Não assuma que você sabe qual fonte de energia estará usando, e projete um dispositivo para um tipo de fonte de energia quando sua localização não fornecerá tal energia.

Planeje para Evitar Modos de Falha

Modos de falha acontecem ao longo do tempo, e são frequentemente difíceis de projetar para evitar. Componentes eletrônicos têm uma ampla gama de modos de falha. Estes podem ser classificados de várias maneiras, como por tempo ou causa. Falhas podem ser causadas por temperatura excessiva, corrente ou tensão excessiva, radiação ionizante, choque mecânico, impacto de estresse, e muitas outras causas. Falhas mais comumente aparecem perto do início ou perto do fim do ciclo de vida dos componentes. Aplicações como sistemas aeroespaciais, sistemas de suporte de vida, telecomunicações, sinais ferroviários e computadores usam grande número de componentes eletrônicos. Análise das propriedades estatísticas de falha pode dar orientação adequada em projetos para estabelecer certo nível de confiabilidade. Uma lista de modos de falha é exibida abaixo:

• Falha de Contato
• Falha de Placa de Circuito Impresso
• Falha de Relé
• Falha de Semicondutor
• Falha de Elemento Passivo
• Falhas MEMS

Qualquer que seja o ambiente em que seu produto estará, pesquisa completa é necessária para projetar adequadamente o produto para suportar o ambiente circundante. A última coisa que você gostaria é esquecer de incorporar que a temperatura ambiente poderia chegar a 300 Fahrenheit (exagerado) e seu eletrônico foi projetado para lidar com temperatura ambiente.

Tensão de Entrada Causou Sobreaquecimento Massivo

Segurança de Equipamentos Elétricos

Não importa todas as precauções que as pessoas tomam ao redor da eletricidade, basta aquele momento em que um simples erro pode se transformar em uma situação de risco de vida. Desenvolver novos produtos leva muito tempo simplesmente projetando para especificações do cliente. Mas, é uma verdade inevitável que a segurança ainda é o requisito número um não anunciado do cliente. Aqueles que vão construí-lo, aqueles que vão manuseá-lo, aqueles para quem é projetado para ser usado, e aqueles que nunca deveriam tocá-lo.

De qualquer forma que você olhe, o risco de choque elétrico ainda está presente com todo dispositivo eletrônico hoje. A única coisa que podemos fazer é tomar medidas preventivas e minimizar a chance de alguém receber um choque elétrico. Todos os componentes atenderam a todos os padrões e diretrizes? Atendeu à diretriz necessária para a indústria em que vai ser usado? A última coisa que você quer é um novo monitor de bebê ter uma seção exposta de fio. Mas, realisticamente, este produto por este motivo provavelmente não chegaria ao mercado. Todas as medidas foram tomadas para que você sinta que tudo o que você possivelmente fez para prevenir qualquer dano ou prejuízo do seu dispositivo foi tomado?

A segurança é o requisito número um não falado que todos os dispositivos eletrônicos precisam atender. Uma vez que esta meta é atingida, você pode descansar tranquilamente à noite que seu produto não prejudicará ninguém.

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Repensando o Processo de Projeto Elétrico

Não importa quão pouca ou quanta experiência alguém tenha como projetista elétrico, é sempre bom ter uma visão de alto nível do trabalho que é feito. Alguns dos tópicos discutidos aqui podem parecer como "Sim, isso é senso comum", mas às vezes é bom nos lembrar que este é o trabalho, e o processo de projeto elétrico talvez seja um método que é frequentemente negligenciado, ou em alguns casos nunca usado. Pessoas se tornam seu trabalho, e entendem tudo que acontece ao seu redor. Muita pouca mudança pode acontecer e é frequentemente bom olhar as coisas de uma perspectiva nova. Projetistas elétricos apenas precisam sentar e lembrar como era quando começaram, para evitar o grande erro no trabalho que qualquer novato no trabalho poderia ter lhe dito.

Já teve um erro que você pensou consigo mesmo: "Aprendi isso na escola… Eu sabia disso antes mesmo de começar o trabalho"?

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