resumo av2 EE

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Unidades fotométricas
Fluxo Luminoso
É a potência de radiação total emitida por uma fonte de luz e avaliada pelo olho humano. Sua unidade é o lumen (lm).
Fluxo luminoso: quantidade de luz emitida por uma fonte luminosa,na
tensão nominal de funcionamento.
Exemplos:
Lâmpada a vapor de mercúrio de 250 watts produz 12.500 lúmens;
Lâmpada a vapor de sódio de 250 watts produz 26.000 lúmens.
EFICIÊNCIA LUMINOSA: é a relação entre a quantidade de lumens produzidos por uma lâmpada e a potência (watts) da lâmpada
Exemplos utilizando os dados acima:
• lâmpada a vapor de mercúrio = 12.500 lúmens / 250 watts = 50,0 lúmens / watt
• lâmpada a vapor de sódio = 26.000 lúmens / 250 watts = 104,0 lúmens / watt
Unidades fotométricas
Iluminamento ou Iluminância
Denotado pelas letra [E], e medido em lúmen por metro quadrado [Lm/m2], ou lux. O Iluminamento é a grandeza mais importante em todos os cálculos de iluminação e refere-se à intensidade luminosa uniforme por m2, ou seja, é a densidade de fluxo luminoso recebido por uma superfície. [Lux = Lúmen/m2]
Projeto de iluminação
Projetos de iluminação de maior eficiência:
máximo aproveitamento da luz natural;
determinação de áreas efetivas de utilização;
e	por
nível de iluminação adequado ao trabalho, solicitado conforme
recomenda a Norma Brasileira NBR-5413 lluminância de Interiores;
circuitos	independentes	para	utilização	de	iluminação	parcial
setores;
iluminação localizada e pontos especiais como: máquinas operatrizes, pranchetas de desenho, etc.;
Projeto de iluminação
sistemas que permitam desviar o calor gerado pela iluminação para fora do ambiente, visando reduzir a carga térmica dos condicionadores de ar;
seleção cuidadosa de lâmpadas e luminárias, buscando conforto
visual com mínima carga térmica ambiental;
utilização	de	luminárias	espelhadas,	também	chamadas	de	alta
eficiência;
	seleção cuidadosa dos reatores buscando a redução das perdas e fator de potência mais alto;
	utilização de relés fotoelétricos para controlar o número de lâmpadas acesas, em função da luz natural no local.
Projeto de iluminação
O sistema de iluminação de um local de trabalho deve proporcionar:
Iuz uniforme sobre todos os planos de trabalho;
Iuz	suficientemente	difusa,	bem	dirigida	e	distribuída	para evitar sombras e contrastes nocivos;
iluminação	adequada	com	um	mínimo	de	ofuscamento, direto ou refletido;
reprodução de cor compatível com a natureza do trabalho.
Tipos de lâmpadas usuais
INCANDESCENTES
LÂMPADAS HALÓGENAS
FLUORESCENTES
VAPOR DE MERCÚRIO
MULTIVAPOR METÁLICO
MISTA
VAPOR DE SÓDIO A ALTA PRESSÃO
Motores Elétricos
A participação dos motores elétricos no consumo industrial no Brasil é expressiva, exigindo atenção especial em qualquer programa de conservação de energia elétrica.
EFICIENCIA EM SISTEMA DE MOTORES
– Os Índices de Eficiência Energética
O Decreto 4.508 estabelece, no Art. 3, que “o indicador de eficiência energética a ser utilizado é o rendimento nominal”
Rendimento de motores de indução
o rendimento máximo é tanto mais elevado quanto maior for a potência
no terminal do motor;
	o rendimento máximo, para uma mesma potência, varia com o número de pólos dos motores;
	o rendimento máximo de um motor ocorre, comumente, quando a sua carga é igual a 75 % de sua pn;
quando um motor opera com mais de 50 % de sua potência nominal, o rendimento é muito próximo de seu rendimento máximo;
	quando um motor opera com menos de 50 % de sua potência, o seu rendimento cai acentuadamente.
Curva de desempenho de um motor
A – rendimento: acima de 75% de carregamento assume um valor praticamente constante. Entretanto, cai rapidamente abaixo de 50%, o que indica ser comple-tamente ineficiente usar um motor com baixa carga (ou sobredimensionado).
B – fator de potência: Como o rendimento, é bem baixo para cargas baixas.
C – escorregamento: como se viu, o escorregamento é a velocidade relativa do rotor em relação ao campo girante, em termos percentuais. Praticamente zero a vazio, chega a um valor típico de 3% em carga nominal.
D – corrente: sai de um valor não-nulo a vazio, crescendo com a carga.
Rendimento de motores de indução
Gráfico 02 Potência nominal (kW)
Gráfico 03
Carregamento do motor (% da potência nominal)
Exemplo:
Um motor de indução trifásico (2 pólos) de potência nominal 50 kW aciona em regime permanente uma carga de 15 Kw.Pode-se verificar que o rendimento máximo desse motor é igual a 0,90 no Gráfico 02.
Como ele trabalha com 15 kW (ou 30 % de sua potência nominal), para se calcular o seu rendimento de operação deve-se multiplicar o rendimento máximo pelo coeficiente obtido no Gráfico 03 , que é 0,77, ou seja:
η0 = ηmax x 0,77
η0 = 0,90 x 0,77
η0 = 0,69
A potência absorvida da rede pelo motor nas condições de operação é:
Pa = P / η0
Pa = 15 / 0,69	Pa = 21,7 Kw
As perdas no motor são:
Pe = Pa - P
Pe = 21,7 – 15	Pe = 6,7 kW, ou 31 %
Pode-se observar que, se o mesmo motor acionasse uma carga	igual a 37,5 kW, ou seja, 75 % de sua potência nominal, o seu rendimento de operação seria igual ao rendimento máximo, pois o coeficiente multiplicativo é unitário
η0 = ηmax x 1
η0 = 0,90 x 1
η0 = 0,90
A potência absorvida da rede pelo motor nas condições de operação é:
Pa = P / η0
Pa = 37,5 / 0,90	Pa = 41,7	Kw
As perdas no motor são:
Pe = Pa - P
Pe = 41,7 – 37,5
Pe = 4,2 kW, ou 10 %
Fator de potência de motores de indução
O motor de indução é um equipamento eletromagnético e, portanto, para funcionar necessita de uma corrente indutiva que possibilita a sua magnetização.
Em vazio (sem carga), o fator de potência (cos ϕ) é muito baixo, apresentando valores da ordem de 0,1 a 0,15. Com a aplicação de carga no motor, o fator de potência cresce, atingindo o seu valor máximo a plena carga
Fator de potência de motores de indução
Fator de potência a plena em função da potência nominal
Coeficiente multiplicador do fator de potência em função da carga
Gráfico 04
Potência Nominal (kW)
Gráfico 05
Carga do Motor (% da potência nominal)
Exemplo:
Um motor de 50 kW, de 2 pólos, aciona uma carga de 15 kW, ou seja, com 30 % de sua potência nominal. verifica-se no Gráfico 04 que o fator de potência desse motor é igual a 0,92. Para se obter o fator de potência com que o motor opera, utiliza-se o Gráfico 05 , que fornece o coeficiente pelo qual deve ser multiplicado o fator de potência máximo. Para 30 % da potência nominal esse coeficiente é igual a 0,53. Portanto, o fator de potência de operação do motor é:
cos ϕ = 0,92 x 0,53
cos ϕ = 0,49
Com 75 % de sua potência nominal, pelo Gráfico 05 obtém-se um coeficiente multiplicador igual a 0,93, que resulta em um fator de potência igual a:
cos ϕ = 0,93 x 0,92
cos ϕ = 0,86
Escolha de um motor de indução
Sob o ponto de vista da conservação de energia elétrica:
A Potência	nominal	do	motor,	que	deve	ser	adequada	para	o serviço a que se destine.
Potências nominais muito superiores à realmente necessária resultam em desperdícios de energia, redução do fator de potência da instalação elétrica da indústria e maiores perdas nas redes e nos transformadores
Tensão de alimentação de um motor
Quando o motor opera em tensão inferior à nominal ocorre uma acentuada redução do conjugado motor produzido, bem como aquecimento anormal nos enrolamentos, desperdiçando energia.
acima da nominal, além de prejudicar o funcionamento do motor, aumenta suas perdas, principalmente no ferro.
Manutenção de motores elétricos
A manutenção adequada de um motor elétrico e da máquina por ele acionada pode representar significativa economia de energia elétrica.
Rebobinamento
Umidade
Causas de baixa eficiência dos motores
Motor sobredimensionado: Curvas de desempenho de um motor, mostra claramente a queda de rendimento para motores que operam a baixa carga, menores que 50%. já que o carregamento pode ser avaliado por mensuração simples no campo. A faixa ideal de operação vai de 75% a 100% de carga.
Causas de baixa eficiência
dos motores
Motor rebobinado:quando há a perda de isolação entre as espiras de uma mesma bobina,entre duas bobinas de diferentes fases, ou entre uma bobina e o núcleo, tecnicamente, diz-se que houve, respectivamente, curto-circuito entre espiras, entre fases ou fase-terra ou carcaça.
Normalmente, recupera-se o motor rebobinando-o. Porém algumas práticas, podem afetar o seu desempenho: retirar as bobinas queimadas esquentando-as com maçarico, por exemplo, pode danificar a isolação entre as chapas do núcleo aumentado as perdas no ferro, ou utilizar fios de cobre de bitola diferente do original pode aumentar as perdas no cobre.
Infelizmente, esta avaliação (piora ou melhora o rendimento) só pode ser
efetuada em laboratório.
Causas de baixa eficiência
dos motores
Alimentação elétrica: são dois aqui os principais problemas: desequilíbrio entre fases	e harmônicos.
Desequilíbrios podem provir da rede da distribuidora ou da diferença de indutância entre os cabos que alimentam o motor
– o que é comum quando isto não é feito por cabos tripolares.
Harmônicos, são distorções na forma senoidal da rede, provocados hoje, em sua maioria, por equipamentos eletrônicos, que também geram perdas.
Causas de baixa eficiência
dos motores
Causas de baixa eficiência
dos motores
Manutenção: além das condições de instalação e alimentação elétrica, as condições de manutenção também influem no rendimento do motor embora, seja difícil saber-se quanto. Limpeza, lubrificação adequada, quando a ambiente limpo, boas conexões, são fatores nem sempre encontrados no chão-de- fábrica.
Oportunidades de eficientização em
motores
Analisa-se a oportunidade de uso de motores de alto rendimento em duas situações principais:
Motor novo: viável economicamente
Substituição: estudo, compra, frete, eventual adaptação da base e acoplamento, eventual mudança no circuito elétrico (relé térmico), mão-de-obra para troca e condicionamento. Neste caso é razoável dobrar-se o custo do motor (o que foi usado neste
trabalho).
O motor de alto rendimento
Chapas magnéticas de melhor qualidade: utilizando aço com maior teor de silício,
que tem maior suscetibilidade, reduzindo as perdas no ferro.
	Maior volume de cobre: além de reduzir as perdas por efeito Joule no bobinado do estator, faz o motor trabalhar a temperatura mais baixa, aumentando sua vida útil.
Enrolamentos especiais: reduzem as perdas no estator.
Núcleos dos rotor e estator tratados termicamente: reduz as perdas suplemen-
tares.
Desenho das ranhuras: permitindo um maior enchimento, facilitando a dissipação de calor.
Maiores barras e anéis de curto-circuito: diminuem as perdas Joule no rotor.
Melhor desenho da ventilação: reduzindo as perdas por ventilação.
	Redução do entre-ferro: melhor projeto do rotor, menos ovalizado, permitindo a redução do entre-ferro.
Análise para troca de motor em funcionamento
Estimar o funcionamento do motor: esta é, sem dúvida, a parte mais sujeita a erro: estimar o número de horas de funcionamento do motor (quando em carga variável, o número de horas em cada situação) por ano. Mesmo que se façam medições por longo tempo, as condições de operação são muito dinâmicas. Quando se analisa uma fábrica, o que se faz é estimar os vários motores compatibilizar a energia gasta com aquela observada através das contas de energia elétrica.
Analise para troca de motor em funcionamento
Verificar o motor adequado para substituição: como muitos motores são sobredimensionados e isto é uma causa de baixa eficiência, trocar o motor por um de potência adequada é essencial. Neste passo, deve-se ter cuidado motores com sobrecarga eventual (por exemplo, esteiras transportadoras que podem eventualmente receber mais material ou mais pesado).
Análise para troca de motor em funcionamento
Calcular a redução de energia: por subtração simples, calculam-se a potência, a energia e o custo reduzidos.
Estimar o investimento para a troca: é necessário não esquecer os custos adicionais, com eventuais trocas de base, acoplamento, proteção do motor.
Verificar a viabilidade: análise do investimento, onde o investimento está concentrado no instante inicial e as economias igualmente distribuídas ao longo dos anos.
Análise para troca de motor em funcionamento
Verificar o melhor investimento: muitos motores terão sua troca viabilizada, uns mais atrativos, outros menos. Será melhor trocar todos, ou somente alguns,
	quantos?	Podem	ser	agrupados	em	blocos,
	facilitando	a	decisão	gerencial	do	melhor
	investimento.