Apostila

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EQUIPAMENTOS ELE´TRICOS
DIRETRIZES PARA REALIZAC¸A˜O DO PROJETO
DA SUBESTAC¸A˜O DE ENERGIA
Edson Guedes da Costa
Luiz Augusto Medeiros Martins Nobrega
1o Edic¸a˜o
Abril de 2015
Suma´rio
1 Projeto da Subestac¸a˜o de Energia 1
1.1 Introduc¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Etapas do Projeto e Materiais a Serem Entregues . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3.1 Diagrama Unifilar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3.2 Equipamentos Ele´tricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.3 Layout da Subestac¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.4 Projeto de Aterramento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.5 Projeto do SPDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Me´todo Avaliativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4.1 Datas de Entrega . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4.2 Crite´rios de Avaliac¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.5 Distaˆncias de Isolamento a Serem Adotadas . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
A Ficha de Avaliac¸a˜o do Projeto da Subestac¸a˜o de Energia 10
B Exemplo de Diagrama Unifilar 12
C Exemplo de Especificac¸a˜o de Equipamento 14
ii
Cap´ıtulo 1
Projeto da Subestac¸a˜o de Energia
1.1 Introduc¸a˜o
Esta apostila visa definir as diretrizes ba´sicas para a realizac¸a˜o do projeto da subestac¸a˜o
de energia na disciplina Equipamentos Ele´tricos do curso de Engenharia Ele´trica da Uni-
versidade Federal de Campina Grande.
Nas sec¸o˜es seguintes sera˜o definidos os objetivos do projeto, os materiais que devera˜o
ser entregues, as etapas que devera˜o ser obedecidas na confecc¸a˜o do projeto e os crite´rios
de avaliac¸a˜o.
1.2 Objetivos
O projeto da subestac¸a˜o de energia visa propiciar aos alunos:
1. Conhecer os equipamentos ba´sicos de uma subestac¸a˜o de energia e seus paraˆmetros
ele´tricos e mecaˆnicos;
2. Saber especifica´-los com base em crite´rios de projeto previamente definidos;
3. Familiarizar-se com datasheets de fabricantes de equipamentos;
4. Planejar o diagrama unifilar de uma subestac¸a˜o;
5. Conhecer os crite´rios de seguranc¸a de distaˆncias de isolamento em subestac¸a˜o de
energia;
1
Modelo de Pararraios de o´xido de Zinco para Estudos de
Sobretenso˜es em Sistemas de Poteˆncia
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6. Pensar e executar o layout de uma subestac¸a˜o de energia a fim de atender os
crite´rios estabelecidos na especificac¸a˜o dos equipamentos, no diagrama unifilar e
nas distaˆncias de seguranc¸a;
7. Aprender a dimensionar uma malha de aterramento para uma subestac¸a˜o de energia;
8. Aprender a dimensionar um projeto de SPDA para uma subestac¸a˜o de energia;
9. Aprender a planejar as etapas de um projeto;
10. Aprender a dividir atividades e trabalhar em equipe;
11. Utilizar uma ferramenta CAD para execuc¸a˜o do projeto;
12. Aprender a entregar um projeto em formato adequado.
1.3 Etapas do Projeto e Materiais a Serem Entregues
O projeto devera´ ser entregue por etapas, ao longo da disciplina. Cada etapa possuira´
avaliac¸a˜o pro´pria, e o na˜o cumprimento de quaisquer das etapas no prazo estabelecido
ensejara´ em nota zero no respectivo item.
O projeto devera´ ser executado obedecendo as especificac¸o˜es mı´nimas estabelecidas
pelo professor da disciplina.
A seguir sera´ descrito as etapas do projeto e os materiais a serem entregues. Cada um
dos itens litados a seguir devera˜o ser entregues plotado em folha A4, A3, A2, A1 ou A0,
contendo indicac¸a˜o da escala dos desenhos, legenda, margens da folha, detalhes ele´tricos
e detalhes construtivos.
Atenc¸a˜o: na˜o sera˜o aceitos arquivos que na˜o plotados conforme especifi-
cado. A entrega podera´ ser feita em PDF.
1.3.1 Diagrama Unifilar
Os alunos devera˜o planejar e projetar o diagrama unifilar da subestac¸a˜o, de modo a
satisfazer tecnicamente os crite´rios pre´-definidos de projeto. Abaixo sa˜o listados alguns
crite´rios importantes, dentre outros, que devera˜o ser levados em considerac¸a˜o no projeto
do diagrama unifilar:
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1. Tipo de barramento adotado;
2. Nu´mero adequado de chaves e disjuntores para efetivac¸a˜o da protec¸a˜o conforme tipo
de barramento adotado;
3. Nu´mero de equipamentos;
4. Disposic¸a˜o dos equipamentos;
5. Nu´mero de bays.
O projeto do diagrama unifilar devera´ ser realizado a partir dos conhecimentos obtidos
na disciplina e atendendo princ´ıpios de razoabilidade1 na escolha.
Um exemplo do formato de entrega de um diagrama unifilar e´ mostrado no Anexo B.
1.3.2 Equipamentos Ele´tricos
Os alunos devera˜o especificar os seguintes equipamentos da subestac¸a˜o:
1. Para-Raios;
2. TC;
3. TPC;
4. Disjuntores;
5. Chaves;
6. Transformadores;
7. Isoladores;
8. Pedestais e Po´rticos;
1Devera˜o ser escolhidos tipos de barramento, nu´mero de bays, numero de transformadores, etc, que
sejam adequados, ou razoa´veis, para os crite´rios de pre´-projeto mı´nimos estabelecidos. Por exemplo,
suponha uma subestac¸a˜o de 500/230 kV de 1200 MVA. Na˜o faz sentido projetar uma subestac¸a˜o dessas
com um diagrama unifilar utilizando barremento simples e um u´nico bay, na˜o e´ mesmo?.
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Para a especificac¸a˜o dos equipamentos listados, os alunos devera˜o procurar cata´logos e
datasheets de fabricantes, escolher o equipamento que atende aos crite´rios de pre´-projeto
de modo tecnicamente e economicamente eficiente.
Na prancha com os detalhes do equipamentos, devera´ constar:
1. Desenho da vista lateral, superior e frontal do equipamento (Equipamentos com
simetria axial so´ necessitam de um desenho para a vista lateral e frontal);
2. Especificac¸a˜o da altura e largura;
3. Fabricante, modelo e especificac¸a˜o dos principais paraˆmetros ele´tricos.
O desenho 3D do equipamento e´ opcional.
O desenho das vistas laterais e frontais dos equipamentos podera˜o ser obtidos nos da-
tasheets dos equipamentos e, mediante a utilizac¸a˜o de softwares de conversa˜o PDF para
DWG2, exportados para softwares CAD. Blocos obtidos na internet tambe´m podem ser
utilizados, desde que sejam feitas adequac¸o˜es para representar adequadamente o equipa-
mento (tais como: correc¸a˜o na altura, largura, formato, etc).
No Anexo C e´ apresentado um exemplo de prancha com detalhes de um Para-Raios
de tensa˜o nominal de 192 kV.
A prancha com o equipamento devera´ ser entregue junto com o datasheet ou cata´logo
utilizado para especifica´-lo.
1.3.3 Layout da Subestac¸a˜o
A partir dos desenhos das vistas laterais, frontais e superiores dos equipamentos, devera´
ser planejado e desenhado em ferramenta CAD o layout da subestac¸a˜o. O diagrama
unifilar e as distaˆncias de isolamento devera˜o ser obedecidas.
Atenc¸a˜o: devera˜o ser utilizados os mesmos blocos CAD dos desenhos dos equipa-
mentos entregues previamente. NA˜O SERA˜O ACEITOS BLOCOS CAD DIFERENTES
NO PROJETO DO LAYOUT3.
2A exemplo do Aide PDF to DWG Converter.
3Uma vez que foi entregue as vistas dos equipamentos, a equipe dispo˜e dos blocos CAD dos equipa-
mentos, que podem ser utilizadopara desenhar o layout da subestac¸a˜o.
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Caso, no decorrer do projeto, verifique-se a necessidade de alterac¸a˜o na especificac¸a˜o
dos equipamentos, quer seja por paraˆmetros ele´tricos ou de dimenso˜es f´ısicas, ou deseje-
se utilizar bloco CAD diferente, devera´ ser entregue uma REVISA˜O dos detalhes do
equipamento, obedecendo as mesmas especificac¸o˜es da Subsec¸a˜o 1.3.2.
1.3.4 Projeto de Aterramento
1.3.5 Projeto do SPDA
1.4 Me´todo Avaliativo
1.4.1 Datas de Entrega
A entrega e avaliac¸a˜o do projeto sera´ feito por etapas. A seguir sa˜o definidas as datas de
entrega de cada uma das etapas do projeto.
Tabela 1.1 – Datas para a entrega das etapas do projeto.
Etapa Data
Diagrama Unifilar
Especificac¸a˜o dos Para-Raios
Especificac¸a˜o dos TC
Especificac¸a˜o dos TPC
Especificac¸a˜o dos Disjuntores
Especificac¸a˜o das Chaves
Especificac¸a˜o dos Isoladores, Pedestais e Po´rticos
Especificac¸a˜o dos Transformadores
Projeto do Layout da Subestac¸a˜o
Projeto da Malha de Aterramento
Projeto do SPDA
Defesa do Projeto
No plano de curso da disciplina esta´ previsto a apresentac¸a˜o de semina´rios corres-
pondentes a diversos equipamentos, sendo estes semina´rios me´todos de avaliac¸a˜o para
a segunda nota do curso. A especificac¸a˜o dos equipamentos devera´ sera´ realizada pela
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equipe responsa´vel pelo semina´rio correspondente ao respectivo equipamento e entregue
no mesmo dia da apresentac¸a˜o do semina´rio. As notas referentes a especificac¸a˜o do equi-
pamento e do semina´rio sa˜o independentes e distintas.
O equipamento especificado e o bloco CAD devera´ ser utilizado por todos os demais
alunos para o projeto do layout da subestac¸a˜o.
1.4.2 Crite´rios de Avaliac¸a˜o
O professor da disciplina designara´ um aluno do curso de Po´s-Graduac¸a˜o a quem devera´
ser entregue as etapas do projeto. O mesmo preenchera´ a Ficha de Avaliac¸a˜o da presente
no Anexo A, a qual sera´ entregue ao professor da disciplina no momento da defesa final
do projeto, junto com todo o material entregue pelos alunos. Para o preenchimento da
Ficha de Avaliac¸a˜o por parte do responsa´vel, a equipe devera´, antes da defesa do projeto,
mostrar (na˜o precisa ser entregue) o arquivo CAD do projeto para que seja verificado
todos os itens da Ficha de Avaliac¸a˜o.
Ao fim da disciplina, os grupos devera˜o fazer uma defesa do projeto para o professor
da disciplina.
1.5 Distaˆncias de Isolamento a Serem Adotadas
Nesta sec¸a˜o sa˜o apresentadas as distaˆncias de isolamento a serem adotadas, de acordo
com o n´ıvel de tensa˜o do sistema e do NBI.
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Tabela 1.2 – Distaˆncias de Isolamento para Sistema de 69 kV com NBI 350 kV.
Distaˆncias do Projeto Valores (m)
Condutor-solo (passagem de pedestre) 3,03
Condutor-solo (passagem de veiculo pequeno) 4,53
Condutor-solo (passagem de veiculo grande) 6,73
Plano de trabalho vertical 1,98
Plano de trabalho horizontal 2,48
Comprimento mı´nimo da cadeia de isoladores 0,69
Comprimento mı´nimo isolador de pedestal 0,73
Condutor-estrutura 0,80
Fase-terra mı´nima 0,68
Fase-fase mı´nima (sem flechas - cabo) 0,80
Fase-fase mı´nima (sem flechas - tubo) 0,82
Fase-fase mı´nima condutores superpostos(sem flechas) 1,98
Tabela 1.3 – Distaˆncias de Isolamento para Sistema de 138 kV com NBI 550 kV.
Distaˆncias do Projeto Valores (m)
Condutor-solo (passagem de pedestre) 3,44
Condutor-solo (passagem de veiculo pequeno) 4,94
Condutor-solo (passagem de veiculo grande) 7,14
Plano de trabalho vertical 2,39
Plano de trabalho horizontal 2,89
Comprimento mı´nimo da cadeia de isoladores 1,08
Comprimento mı´nimo isolador de pedestal 1,14
Condutor-estrutura 1,26
Fase-terra mı´nima 1,06
Fase-fase mı´nima (sem flechas - cabo) 1,26
Fase-fase mı´nima (sem flechas - tubo) 1,29
Fase-fase mı´nima condutores superpostos(sem flechas) 2,39
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Tabela 1.4 – Distaˆncias de Isolamento para Sistema de 230 kV com NBI 950 kV.
Distaˆncias do Projeto Valores (m)
Condutor-solo (passagem de pedestre) 4,27
Condutor-solo (passagem de veiculo pequeno) 5,77
Condutor-solo (passagem de veiculo grande) 7,97
Plano de trabalho vertical 3,22
Plano de trabalho horizontal 3,72
Comprimento mı´nimo da cadeia de isoladores 1,87
Comprimento mı´nimo isolador de pedestal 1,97
Condutor-estrutura 2,17
Fase-terra mı´nima 1,84
Fase-fase mı´nima (sem flechas - cabo) 2,42
Fase-fase mı´nima (sem flechas - tubo) 2,78
Fase-fase mı´nima condutores superpostos(sem flechas) 3,22
Tabela 1.5 – Distaˆncias de Isolamento para Sistema de 230 kV com NBI 1050 kV.
Distaˆncias do Projeto Valores (m)
Condutor-solo (passagem de pedestre) 4,48
Condutor-solo (passagem de veiculo pequeno) 5,98
Condutor-solo (passagem de veiculo grande) 8,18
Plano de trabalho vertical 3,43
Plano de trabalho horizontal 3,93
Comprimento mı´nimo da cadeia de isoladores 2,06
Comprimento mı´nimo isolador de pedestal 2,18
Condutor-estrutura 2,40
Fase-terra mı´nima 2,03
Fase-fase mı´nima (sem flechas - cabo) 2,42
Fase-fase mı´nima (sem flechas - tubo) 2,78
Fase-fase mı´nima condutores superpostos(sem flechas) 3,43
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Tabela 1.6 – Distaˆncias de Isolamento para Sistema de 500 kV com NBI 1550 kV.
Distaˆncias do Projeto Valores (m)
Condutor-solo (passagem de pedestre) 6,26
Condutor-solo (passagem de veiculo pequeno) 7,76
Condutor-solo (passagem de veiculo grande) 9,96
Plano de trabalho vertical 5,21
Plano de trabalho horizontal 5,71
Comprimento mı´nimo da cadeia de isoladores 2,90
Comprimento mı´nimo isolador de pedestal 3,96
Condutor-estrutura 3,31
Fase-terra mı´nima 2,86
Fase-fase mı´nima (sem flechas - cabo) 4,88
Fase-fase mı´nima (sem flechas - tubo) 5,60
Fase-fase mı´nima condutores superpostos(sem flechas) 5,21
Tabela 1.7 – Distaˆncias de Isolamento para Sistema de 500 kV com NBI 1800 kV.
Distaˆncias do Projeto Valores (m)
Condutor-solo (passagem de pedestre) 7,20
Condutor-solo (passagem de veiculo pequeno) 8,70
Condutor-solo (passagem de veiculo grande) 10,90
Plano de trabalho vertical 6,15
Plano de trabalho horizontal 6,65
Comprimento mı´nimo da cadeia de isoladores 3,52
Comprimento mı´nimo isolador de pedestal 4,90
Condutor-estrutura 4,03
Fase-terra mı´nima 3,48
Fase-fase mı´nima (sem flechas - cabo) 6,06
Fase-fase mı´nima (sem flechas - tubo) 6,95
Fase-fase mı´nima condutores superpostos(sem flechas) 6,15
9
Anexo A
Ficha de Avaliac¸a˜o do Projeto da
Subestac¸a˜o de Energia
10
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Tabela A.1 – Ficha de Avaliac¸a˜o do Projeto da Subestac¸a˜o de Energia
Especificac¸a˜o do Projeto
Nı´vel de Tensa˜o em Alta: Nı´vel de Tensao em Baixa:
Poteˆncia da Subestac¸a˜o: Nu´mero de Transformadores:
NBI em Alta: NBI em Baixa:
Tipo de Barramento:
Especificac¸a˜o dos Equipamentos
Os equipamentos atendem aos
crite´rios de Projeto?
Para-Raios ( ) Sim ( ) Na˜o
TCs ( ) Sim ( ) Na˜o
TPCs ( ) Sim ( ) Na˜o
Disjuntores ( ) Sim ( ) Na˜o
Chaves ( ) Sim ( ) Na˜o
Isoladores ( ) Sim ( ) Na˜o
Pedestais ( ) Sim ( ) Na˜o
Po´rticos ( ) Sim ( ) Na˜o
Transformadores ( ) Sim ( ) Na˜o
Layout
Foram utilizados os blocos
CAD apresentados?
Para-Raios ( ) Sim ( ) Na˜o
TCs ( ) Sim ( ) Na˜o
TPCs ( ) Sim ( ) Na˜o
Disjuntores ( ) Sim ( ) Na˜o
Chaves ( ) Sim ( ) Na˜o
Isoladores ( ) Sim ( ) Na˜o
Pedestais ( ) Sim ( ) Na˜o
Po´rticos ( ) Sim ( ) Na˜o
Transformadores ( ) Sim ( ) Na˜o
As distaˆncias de isolamento
foram obedecidas?
Fase Terra ( ) Sim ( ) Na˜o
Fase-Fase ( ) Sim ( ) Na˜o
Plano de Trabalho Ver-
tical
( ) Sim ( ) Na˜o
Plano de Trabalho Ho-
rizontal
( ) Sim ( ) Na˜o
Aterramento
A impedaˆncia de aterramento da malha : Tamanho da Malha:
Profundidade da haste de aterramento:
SPDA
Nı´vel de protec¸a˜o adotado: Raio da esfera rolante:
O projeto foi efetivo para toda a subestac¸a˜o? ( ) Sim ( ) Na˜o
Foi respeitado a distaˆncia fase-terra no projeto de SPDA? ( ) Sim ( ) Na˜o
Prazos
Item Previsto Realizado Revisa˜o
Diagrama Unifilar
Especificac¸a˜o dos Para-Raios
Especificac¸a˜o dos TCs
Especificac¸a˜o dos TPCs
Especificac¸a˜o dos Disjuntores
Especificac¸a˜o dos Chaves
Especificac¸a˜o dos Isoladores,
Pedestais e Po´rticos
Especificac¸a˜o dos Transforma-
dores
Projeto do Layout da Su-
bestac¸a˜o
Projeto da Malha de Aterra-
mento
Projeto do SPDA
Observac¸o˜es
11
Anexo B
Exemplo de Diagrama Unifilar
12
PROJETO DIDA´TICO
DESENHO:
5(63216È9(/7e&1,&2
PRANCHA:
LUIZ AUGUSTO M. M. NOBREGA
LUIZ AUGUSTO
DATA:
Abril/2014
01/10
LOCAL:
Cliente:
Título
PROJETO DE SUBESTAÇÃO ABAIXADORA 500/230 kV
DESENHOS:ESCALAS:
DIAGRAMA UNIFILARS/E
REV.\ 03
-\-
REV.\ 02
-\-
REV.\ 01
-\-
ENG. ELETRICISTA
CARTEIRA 161.380.829.1
FONE: (083) 9992-0724
E-mail: luizaugusto.nobrega@gmail.coM
REVISOR:
PLANTA(S):
DIAGRAMA UNIFILAR
1 ESC DIAGRAMA UNIFILAR
pr01 S/E
3ADS41
3ADD30
3ADS41 3ADS41
3ADD30
3ADS41
3ADC40
3ADA41
3ADC40
3ADS41
3ADD30
3ADS41
3ADS41
3ADS41
3ADD30
3ADS41 3ADP01
100MVA
230/69KV
3ADS41
3ADA41
3ADS41
3ADD30
3ADS41
3ADS41
04S1
CEUFCG
3ADC40
3ADA41
3ADC40
3ADS41
3ADD30
3ADS41
3ADS41
3ADS41
3ADD30
3ADS41 3ADP01
100MVA
230/69KV
3ADS41
3ADA41
3ADS41
3ADD30
3ADS41
3ADS41
04S2
CEUFCG
3ADC40
3ADA41
3ADC40
3ADS41
3ADD30
3ADS41
3ADS41
3ADS41
3ADD30
3ADS41 3ADP01
100MVA
230/69KV
3ADS41
3ADA41
3ADS41
3ADD30
3ADS41
3ADS41
04S3
CEUFCG
3ADC40
3ADA41
3ADC40
3ADS413ADS41
3ADS41
3ADD30 04C1
DECG
3ADC40
3ADA41
3ADC40
3ADS413ADS41
3ADS41
3ADD30 04C2
DECG
3ADC40
3ADA41
3ADC40
3ADS413ADS41
3ADS41
3ADD30 04C3
DECG
3ADC40
3ADA41
3ADC40
3ADS413ADS41
3ADS41
3ADD30 04C4
DECG
3ADC40
3ADA41
3ADC40
3ADS413ADS41
3ADS41
3ADD30 04C5
DECG
3ADC40
3ADA41
3ADC40
3ADS413ADS41
3ADS41
3ADD30 04C6
DECG
3
A
D
C
4
0
3
A
D
C
4
0
PARA-RAIOS TC TPC DISJUNTOR TRANSFORMADORCHAVE
1 ESC LEGENDA
pr01 S/E
Anexo C
Exemplo de Especificac¸a˜o de Equipamento
14
PROJETO DIDA´TICO
D
ESEN
H
O
:
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ATA:
Abril/2015
01/10
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C
AL:
C
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H
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S:
ESC
ALAS:
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E 230 kV
	1 Projeto da Subestação de Energia
	1.1 Introdução
	1.2 Objetivos
	1.3 Etapas do Projeto e Materiais a Serem Entregues
	1.3.1 Diagrama Unifilar
	1.3.2 Equipamentos Elétricos
	1.3.3 Layout da Subestação
	1.3.4 Projeto de Aterramento
	1.3.5 Projeto do SPDA
	1.4 Método Avaliativo
	1.4.1 Datas de Entrega
	1.4.2 Critérios de Avaliação
	1.5 Distâncias de Isolamento a Serem Adotadas
	A Ficha de Avaliação do Projeto da Subestação de Energia
	B Exemplo de Diagrama Unifilar
	C Exemplo de Especificação de Equipamento