Apostila Instalações eletricas Industriais- Módulo III - ETEC

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Curso: Técnico em Eletrotécnica 
Módulo III – Avançado 
Município: Jacaraípe – Serra - ES 
 
PLANO DE ENSINO 
PROFESSOR Prof. Denilso Fanez 
DISCIPLINA Instalações Elétricas Industriais 
CARGA HORÁRIA 40 horas 
SEMESTRE/ANO 1/2018 
MÓDULO III 
DATA 05/02 à 04/07 
 
 
EMENTA 
 
Tabela de capacidade e classificação de proteção. Tabela de capacidade e classificação de 
condutores. Dimensionamento do projeto, utilizando a Lei de OHM. Desenho Técnico. 
 
OBJETIVOS 
 
 
GERAL 
•Analisar condições técnicas e econômicas da obra. 
•Conhecer e avaliar as características de materiais e componentes utilizados nas instalações. 
•Ler e interpretar normas, catálogos, manuais e tabelas para projetos elétricos. 
•Conhecer técnicas de projeto. 
•Conhecer Autocad. 
•Conhecer normas de segurança no trabalho. 
 
ESPECÍFICOS 
•Elaborar plantas baixas, diagramas e detalhes elétricos, utilizando metodologias de projetos 
elétricos e utilizando-se do CAD. 
•Realizar levantamentos técnicos de cargas elétricas de iluminação e força. 
•Aplicar normas técnicas conforme Legislação vigente. 
•Interpretar catálogos e manuais técnicos. 
•Dimensionar as instalações 
 
 
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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 
 
•Tabela de capacidade e classificação de proteção. 
•Tabela de capacidade e classificação de condutores. 
•Dimensionamento do projeto, utilizando a Lei de OHM. 
•Desenho Técnico. 
•Inversor de frequencia 
 METODOLOGIA 
 
As atividades serão desenvolvidas em 2 momentos, com os seguintes procedimentos: 
 Exposição temática dos assuntos em sala de aula ou no laboratório; 
 Aulas em laboratório para treinamento prático e desenvolvimento de habilidades; 
 
AVALIAÇÃO 
 
A avaliação do aluno será composta de: 
 2 provas teóricas com valor de 30 pontos cada; 
 2 trabalho sobre os assuntos abordados. 
A média final será composta da soma das pontuações obtidas. 
 
BIBLIOGRAFIA BÁSICA 
 
Referências Bibliográficas Básicas: 
COTRIN, Ademaro. Manual de Instalações Elétricas. Editora Mc Graw Will do Brasil 
CREDER, Helio. Instalações elétricas. 4. ed.. Rio de Janeiro, 1976. LABEGALINI, Paulo 
Roberto. Projetos mecânicos das linhas aéreas de transmissão. São Paulo, 2 ed., 1992. 
Referências Bibliográficas Complementares: 
RUSSOMANO, V. H. Planejamento e Controle da Produção. 6ª, São Paulo: Ed.Pioneira, 2000. 
ABNT – NBR – 5410 
NR’s 10 e 12 Ministério do Trabalho e Emprego. 
Normas e padrões de fornecimento de energia - EDP- ESCELSA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Eng. Eletricista Denilso Fanez 
 
Geovane Mota 
Coordenação Pedagógica ETEC 
 
Luiz Eduardo Novais 
Diretor 
 
 
 
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APRESENTAÇÃO 
 
Os princípios, conceitos e técnicas enfocados são fundamentais ao bom desenvolvimento da 
atividade profissional, representando uma introdução e preparação para o desempenho na área 
de instalações elétricas predial. Seu conteúdo é majoritariamente composto por conhecimentos 
técnico-científicos que exigem prática em laboratório e no desempenho das atividades nas 
diversas áreas do uso de energia com segurança e boas práticas de consumo eficiente e 
responsabilidade ambiental e social. 
 
“A educação custa dinheiro, mas a ignorância não tem preço” (Claus Moser) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1- A Indústria...............................................................................................................................4 
2- Roteiro para Elaboração de um Projeto Elétrico Industrial...................................................4 
3- Placa de Identificação de Motores.........................................................................................11 
4- Tipos de Partidas de Motores Elétricos.................................................................................13 
5- Dispositivos de Proteção de motores Elétricos......................................................................14 
6- Softstarts e Inversores de Frequência.....................................................................................20 
7- Quadros Elétricos...................................................................................................................21 
8- Fator de Potência..................................................................................................................25 
9 – Anotações......................................................................................................................................................32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4 
 
A INDÚSTRIA … 
 
 
 Roteiro para elaboração de um Projeto Elétrico Industrial: 
 
1. Planejamento e Definição do Lay-out industrial conforme atividade; 
2. Elaboração de um projeto elétrico industrial 
3. Projeto de quadros elétricos industriais e Projeto Luminotécnico; 
4. Estimativa de Carga com Determinação dos condutores (CCMs, QDL, QGF, circuitos 
terminais, etc.); Locação dos pontos de força e comando de motores 
5. Determinação e Correção do Fator de Potência; 
6. Determinação das correntes de Curto-Circuito; 
7. Determinação dos valores de Partida dos Motores; 
8. Determinação dos Dispositivos de Proteção e Comando; 
9. Cálculo da Malha de Terra; 
10. Diagrama Unifilar; 
11. Memorial Descritivo (finalidade, carga prevista e demanda adotada, tipo de subestação, 
características dos equipamentos utilizados na proteção, comando, transformadores, cabos, etc., 
memorial de cálculo, relação completa de material e custo orçamentário). 
12. NORMAS: 
 ABNT – NBR 5410 – 2004: Instalações Elétricas de Baixa Tensão, 
 ABNT – NBR 14039 : Instalações Elétricas em Média Tensão; 
 ABNT – NBR – ISSO 8995: Iluminação em ambientes de trabalho; 
Obs: Complementada pelas normas NBR 13570 – Instalações Élétricas em Locais de Afluência 
de Público: Requisitos Específicos, NR10, NR12– do Ministério do Trabalho e Emprego 
(MTE). 
Condições de Fornecimento de Energia Elétrica (responsabilidade da Concessionária): 
• Garantia de suprimento de carga dentro de condições satisfatórias; 
• Variação da tensão de suprimento; 
• Tensão de fornecimento; 
• Tipo de sistema de suprimento: radial, radial com recurso; 
• Capacidade de curto-circuito atual e futuro do sistema; 
• Impedância reduzida no ponto de suprimento. 
 5 
Características das Cargas: 
1. Motores: potência, tensão, corrente, frequência, número de polos, número de fases, 
ligações possíveis, regime de funcionamento; 
2. Fornos a arco: potência do forno, potência e curto-circuito do forno, potência do 
transformador do forno, tensão, frequência, fator de severidade; 
3. Outras cargas: máquinas acionadas por sistemas computadorizados com variação de 
tensão mínima, aparelhos de raio X industrial, e outras cargas tidas como especiais devem 
merecer estudo particularizado por parte do projetista. 
 
Divisão da Carga em Blocos: 
• Cada bloco de carga deve corresponder a um quadro de distribuição terminal com 
alimentação e proteção individualizadas; 
• A escolha dos blocos é feita considerando-se os setores individuais de produção, bem como 
a grandeza de cada carga (queda de tensão); 
•Exemplo: Indústria de fiação , Fábrica de tintas, etc. 
 
Localização dos Quadros de Distribuição de Circuitos Terminais (CCM e QDL): 
•No centro do conjunto de cargas; 
•Próximo a linha de alimentação; 
•Em locais de fácil acesso; 
•Em locais com condições climáticas e físicas favoráveis. 
Localização do Quadro de Distribuição Geral (QGF): 
• Devem ficar próximos às unidades de transformação nas quais serão conectados. 
• Estes quadros contêm os componentes para seccionamento, proteção e medição dos 
circuitos; 
 
 Sistema Secundário de Distribuição (Industrial): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUBESTAÇÃO (SE) 
 
Localização da Subestação (SE): 
• Projetada em função do arranjo arquitetônico da construção, segurança e critérios técnicos 
(cálculodo centro de carga); 
 6 
 
Cálculo da localização do centro de 
Carga: 
 
 
 
 
 
 
 
 7 
Quadros de Distribuição (QGF, CCM, QDL): 
• Devem ser construídos de modo a satisfazer as condições do ambiente; 
• Rigidez mecânica e disposição apropriada e apresentar bom acabamento. 
 
 
 Deve-se prever circuito de reserva nos Quadros de Distribuição 
(QGF, CCM, QDL), de forma a satisfazer os seguintes critérios 
determinados pela NBR 5410:2004: 
• Quadros de distribuição com até 6 circuitos: espaço para no mínimo 2 circuitos de reserva; 
• Quadros de distribuição de 7 a 12 circuitos: espaço para no mínimo 3 circuitos de reserva; 
• Quadros de distribuição de 13 a 30 circuitos: espaço para no mínimo 4 circuitos de reserva; 
• Quadros de distribuição acima de 30 circuitos: espaço reserva para uso 
15% dos circuitos existentes. 
 
 Graus de Proteção: 
• Refletem a proteção de invólucros metálicos quanto à entrada de corpos estranhos e 
penetração de água pelos orifícios destinados à ventilação ou instalação de instrumentos, pelas 
junções de chapas, portas, etc.; 
• A norma IEC60529: 2001 (Degrees of protection provided by enclosures) especifica os 
graus de proteção através de um código composto pelas letras IP, seguidas de dois números que 
significam: 
 8 
Primeiro Algarismo: 
Indica o grau de proteção quanto à penetração de corpos sólidos e contatos acidentais, ou seja: 
0 - sem proteção; 
1 - corpos estranhos com dimensões acima de 50 mm; 
2 - estranhos com dimensões acima de 12 mm; 
3 - corpos estranhos com dimensões acima de 2,5 mm; 
4 - corpos estranhos com dimensões acima de 1 mm; 
5 - proteção contra acúmulo de poeira prejudicial ao equipamento; 
6 - proteção contra penetração de poeira. 
 
Segundo Algarismo: 
Indica o grau de proteção quanto à penetração de água internamente ao invólucro, ou seja: 
0 - sem proteção; 
1 - pingos de água na vertical; 
2 - pingos de água até a inclinação de 15° com a vertical; 
3 - água de chuva até a inclinação de 60° com a vertical; 
4 - respingos em todas as direções; 
5 - jatos de água 
6 - imersão temporária; 
7 - imersão; 
8 - submersão. 
 
 Sistema Primário de Distribuição Interna: 
 
 Radial Simples 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Radial com Recurso 
 9 
Sistema Primário de Suprimento (Rede de Distribuição): 
 
 
 
 
 
 
 
Radial Simples 
 
 
 
 
 
 
Radial com Recurso 
 
 
 
 
 
 
Demanda e Energia: 
 
►Fator de Demanda: 
 
Fd = D max./ P inst. 
 
►Fator de Carga diário: 
 
Fcd = D med./ D Max. 
 
► Fator de Carga mensal: 
 
F cm = C kWh / 730. D max. 
 
Fd - Fator para Agrupamento de Motores 
 
 
 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nota: O fator de utilização, citado em muitas normas européias e na antiga NBR 
5410:1980, só pode ser aplicado no projeto quando há perfeito conhecimento do 
equipamento e de suas condições de uso. 
 
 
F  
 
 
D
máx 
 Fator de Simultaneidade 
 
 11 
 
 
 
– PLACA DE IDENTIFICAÇÃO: 
A placa de identificação contém as informações que determinam as características nominais e 
de desempenho dos motores, conforme Norma NBR 7094.
 
 
Placa e Identificação de Motor Trifásico 
 
 
Placa e Identificação de Motor Monofásico 
 
Interpretando a Placa de Identificação: 
Para o motor trifásico: 
~ 3: Se refere à característica de ser um motor trifásico de corrente alternada 
250 S/M : O número “250” se refere a carcaça do motor, e corresponde a distância em 
milímetros medida entre o meio do furo de centro do eixo e a base sobre a qual o motor 
está afixado; a notação “S e M” deriva do inglês Short = Curto e Medium = Médio, e se 
refere a distância entre os furos presentes nos pés do motor. Nos demais modelos podem existir 
também L de Large = Grande. 
11/01: Está relacionado com mês e ano de fabricação do motor, neste caso o motor foi 
fabricado em novembro de 2001. 
 
dv  
1 
 
Fator de Diversidade 
 
 12 
AY53872: Esta codificação é o número de série do motor composto de 2 letras e cinco 
algarismos. Esta notação está presente na placa de identificação de todos os motores trifásicos e 
monofásicos, IP55 fabricados a partir de Janeiro de 1995. 
60Hz : Freqüência da rede de alimentação para o qual o motor foi projetado. 
CAT. N: Categoria do motor, ou seja, características de conjugado em relação à velocidade. 
Existem três categorias definidas em norma (NBR 7094), que são: 
CAT. N: Se destinam ao acionamento de cargas normais como bombas, máquinas operatrizes e 
ventiladores. 
CAT. H: Usados para cargas que exigem maior conjugado na partida, peneiras britadores, etc. 
CAT. D: Usado em prensas excêntricas, elevadores, etc. 
kW(HP-cv) 75 (100): Indica o valor de potência em kW e em CV do motor. 
1775 RPM: Este valor é chamado de Rotação Nominal (rotações por minuto) ou rotação a plena 
carga. 
FS 1.00: Se refere a um fator que, aplicado a potência nominal, indica a carga permissível que 
pode ser aplicada continuamente ao motor sob condições específicas, ou seja, uma reserva de 
potência que dá ao motor uma capacidade de suportar melhor o funcionamento em condições 
desfavoráveis. 
ISOL. F: Indica o tipo de isolante que foi usado neste motor, e para esse caso a sobre 
elevação da classe é de 80 K. 
São em número de três os isolantes usados pela (Weg): B (sobrelevação de 80 K), 
F(sobrelevação de 105K) e H(sobrelevação de 125 K). 
IP/IN 8.8: É a relação entre a corrente de partida (IP) e a corrente nominal (IN). Em 
outras palavras, podemos dizer que a corrente de partida equivale a 8.8 vezes a corrente 
nominal. 
IP 55: Indica o índice de proteção conforme norma NBR-6146. O primeiro algarismo se refere 
à proteção contra a entrada de corpos sólidos e o segundo algarismo contra a entrada de corpos 
líquidos no interior do motor. 
220/380/440 V: São as tensões de alimentação deste motor. Possui 12 cabos de saída e pode ser 
ligado em rede cuja tensão seja 220V (triângulo paralelo), 380V (estrela paralelo) e 440V 
(triângulo série). A indicação na placa de “Y” se refere na verdade a tensão de 760V, 
usada somente durante a partida estrela-triângulo cuja tensão da rede é 440V. 
245/142/123 A: Estes são os valores de corrente referentes respectivamente às tensões de 
220/380/440V. 
REG. S1: Se refere ao regime de serviço a que o motor será submetido. Para este caso a carga 
deverá ser constante e o funcionamento contínuo. 
Max. amb.: É o valor máximo de temperatura ambiente para o qual o motor foi projetado. 
Quando este valor não está expresso na placa de identificação devemos entender que este 
valor é de 40ºC. 
ALT.: Indica o valor máximo de altitude para o qual o motor foi projetado. Quando este 
valor não estiver expresso na placa de identificação devemos entender que este valor é de 
1000 metros. Ao lado dos dados citados acima, temos os esquemas de ligação possíveis na rede 
de alimentação. 
Logo abaixo dos dados, podemos ver a indicação dos rolamentos que devem ser usados no 
mancal dianteiro, traseiro e sua folga. Para este caso temos os rolamentos 6314-C3. Temos 
indicado também o tipo e a quantidade de graxa (gramas) a ser usada, e o período em horas 
que deve ser feita a relubrificação. 
Ao lado temos a indicação do peso aproximado em Kilogramas deste motor (462 Kg). 
REND.% = 92,5%% : Indica o valor de rendimento. Seu valor é influenciado pela 
parcela de energia elétrica transformada em energia mecânica. O rendimento varia com a 
carga a que o motor está submetido. 
COS j = 0.87 : Indica o valor de fator de potência do motor, ou seja, a relação entre a 
potência ativa (kW) e a potência aparente(kVA). O motor elétrico absorve energia ativa 
(que produz potência útil) e energia reativa (necessária para a magnetização do bobinado). 
00022 = Indica o item do motor que foi programado na fábrica. Para o motor monofásico 
não temos número de série como identificação, somenteo item do motor na placa/etiqueta. 
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Uma característica a ser observada na placa do motor monofásico é o valor do capacitor 
(quando utilizar). No exemplo temos 1 x 216 a 259 μF em 110V. 
Tipos de Partida de Motores Elétricos: 
Vários são os métodos utilizados hoje para se partir o motor elétrico, para tanto citaremos aqui 
os mais utilizados: 
 
– Partida Direta: 
Sempre que possível a partida de um motor elétrico trifásico de gaiola deverá ser direta, por 
meio de contatores. Deve-se ter em conta que para um determinado motor, as curvas de 
conjugado e corrente são fixas, independente da carga, para uma tensão constante. No caso em 
que a corrente de partida do motor é elevada pode ocorrer as seguintes conseqüências: 
1º) Elevada queda de tensão no sistema de alimentação da rede. Em função disso, provoca 
interferência em equipamentos instalados no sistema. 
2º) O sistema de proteção (cabos, contatores) deverá ser superdimensionado, ocasionando 
custo elevado. 
3º) A imposição das concessionárias de energia elétrica que limitam a queda de tensão da rede. 
Caso a partida direta não seja possível devido aos problemas citados acima, pode ser usado um 
sistema de partida indireta, visando reduzir a corrente de partida. 
Nota: A NBR 5410, item 6.5.3.2, pg. 93 cita que para partida direta de motores com 
potência acima de 3,7 kW (5CV), em instalações alimentadas por rede de distribuição 
pública em baixa tensão, deve ser consultada a concessionária local. 
 
– Chave Estrela - Triângulo: 
É fundamental para este tipo de partida que o motor tenha a possibilidade de ligação em dupla 
tensão, ou seja, 220/380V, 380/660V ou 440/760V. Os motores deverão ter no mínimo seis 
bornes de ligação. Deve-se ter em mente que o motor deverá partir a vazio. A partida 
estrela - triângulo poderá ser usada quando a curva de conjugado do motor é suficientemente 
elevada para poder garantir a aceleração da máquina com a corrente reduzida. Na ligação 
estrela a corrente fica reduzida para 25% a 33% da corrente de partida na ligação triângulo. 
Também a curva de conjugado é reduzida na mesma proporção. Por esse motivo, sempre que 
for necessário uma partida com chave estrela - triângulo, deverá ser usado um motor com curva 
de conjugado elevado. 
O conjugado resistente da carga não pode ultrapassar o conjugado de partida do motor, e nem a 
corrente no instante da mudança para triângulo poderá ser de valor inaceitável. Existem casos 
em que este sistema de partida não pode ser usado, como no caso em que o conjugado 
resistente é muito alto. Se a partida é em estrela, o motor acelera a carga até aproximadamente 
85% da rotação nominal. Neste ponto a chave deverá ser ligada em triângulo. Neste caso, 
a corrente que era aproximadamente a nominal, salta repentinamente, o que não é 
nenhuma vantagem, uma vez que a intenção é justamente a redução da corrente de partida. 
 
– Partida com Chave Série - Paralelo: 
Para a partida com chave série-paralelo é necessário que o motor seja religável para duas 
tensões, a menor delas igual a da rede e a outra duas vezes maior. Este tipo de ligação exige 
nove terminais do motor e a tensão nominal mais comum é 220/440V, ou seja, durante a 
partida o motor é ligado na configuração série até atingir sua rotação nominal e, então, faz-se a 
comutação para a configuração paralelo. 
 
– Partida com Chave Compensadora (Auto- Transformador): 
A chave compensadora pode ser usada para a partida de motores sob carga. Ela reduz a 
corrente de partida, evitando assim uma sobrecarga no circuito, deixando, porém, o motor 
com conjugado suficiente para a partida e aceleração. A tensão na chave compensadora é 
reduzida através de autotransformador que possui normalmente os taps de 50%, 65% e 80% da 
tensão nominal. 
 
 14 
– Soft- Start (Partida Eletrônica): 
O avanço da eletrônica permitiu a criação da chave de partida a estado sólido, a qual 
consiste de um conjunto de pares de tiristores (SCR Silicon Controlled Rectifier ou 
combinações de tiristores/diodos), um em cada borne de potência do motor. 
O ângulo de disparo de cada par de tiristores é controlado eletrônicamente para aplicar uma 
tensão variável aos terminais do motor durante a aceleração. No final do período de 
partida, ajustável tipicamente entre 2 e 30 segundos, a tensão atinge seu valor pleno após uma 
aceleração suave ou uma rampa ascendente, ao invés de ser submetido a incrementos ou 
saltos repentinos. Com isso, consegue-se manter a corrente de partida (na linha) próxima da 
nominal e com suave variação. 
Além da vantagem do controle da tensão (corrente) durante a partida, a chave eletrônica 
apresenta também, a vantagem de não possuir partes móveis ou que gerem arcos, como nas 
chaves mecânicas. 
 
– Inversor de Freqüência: 
Do mesmo modo que a evolução da eletrônica possibilitou a criação da Soft Start, onde 
controlamos a tensão aplicada ao motor na partida, proporcionou também a possibilidade 
de controle da freqüência e conseqüente variação de velocidade do motor, sendo esta sua 
principal função. 
Os inversores promovem uma conversão indireta de freqüência, ou seja, a corrente alternada é 
retificada para corrente contínua (CA-CC). A partir da retificação, controlada ou não, a tensão 
contínua é chaveada para obter um trem de pulsos que alimenta o motor. Devido à natureza 
indutiva do motor, a corrente que circula tem um aspecto de corrente alternada. Em resumo, 
os inversores convertem CA em CC e novamente em CA. 
Características Operacionais 
A tensão aplicada na bobina de um estator é dada por: 
 
Portanto, o fluxo no entreferro é diretamente proporcional à relação entre tensão e freqüência, 
como mostra a equação: 
 
Onde: 
E1 = Tensão aplicada na bobina do estator (V) 
f1 = Freqüência da tensão estatórica (Hz) 
N1 = Número de espiras no estator 
= Fluxo de magnetização (Wb) 
Para um desempenho adequado do motor de indução, especialmente com respeito ao 
conjugado desenvolvido, o fluxo no entreferro deve ser mantido o mais constante 
possível. Assim ao variar a freqüência, a tensão aplicada também deve variar para manter o 
fluxo magnético constante. 
Os inversores devem manter uma relação linear entre tensão e freqüência até o ponto de tensão 
e freqüência nominais, como mostra a figura abaixo. Para freqüências mais altas que a 
nominal, não é possível. 
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO TÉRMICA PARA MOTORES: 
– Termostatos: 
– Termostato Bimetálico: 
Funciona com interrupção dupla de corrente, agindo instantaneamente quando alcança a 
temperatura desejada. A corrente não passa pelo bimetal, sendo assim, o mesmo não é sensível 
a corrente. 
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 Termostato bimetálico 
Características Técnicas: 
➢ Tensão nominal : 250 v , 60/50; 
➢ Corrente nominal : 6,3 a - fp 1,0; 
➢ Carga máxima: 8,2a - 500v, 10a - 150v, 12a - 110v; 
➢ Vida útil: 10000 ciclos (com carga nominal). 
– Termistores (PTC): Material Semicondutor pode ser: 
➢ PTC – Coeficiente de Temperatura Positivo; 
➢ NTC – Coeficiente de temperatura Negativo. 
- Aplicações: 
➢ Sinalizador para alarme ou desligamento (+/- 87 ohms a 25ºC). 
- Características: 
➢ Baixo custo; 
➢ Pequena dimensão; 
➢ Sem contatos móveis; 
➢ Fragilidade; 
➢ Necessidade de relé para comando da atuação. 
 
 16 
 
 Termistores PTC 
 
 
Dimensionamento de contatores 
▪ Para CCMs: 
▪ Dimensionar os contatores e relés que farão parte do esquema de partida dos motores. 
▪ O dimensionamento dos contatores depende da corrente que este irá conduzir 
durante o seu funcionamento. 
▪ O valor da corrente depende então do esquema de comando utilizado para o motor: 
▪ Partida direta 
▪ Estrela triângulo -
▪ Compensadora 
▪ Soft-starter 
▪ Conversor de freqüência 
 
Estrela-Triângulo:
 
 
 
Compensadora: 
 
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Dimensionamento do relé de sobrecarga 
▪ O relé de sobrecarga é o elemento que protege o motor de sobrecargas. 
▪ A escolha do relé depende:▪ Do tipo de contator escolhido 
▪ Da corrente nominal do motor. 
 
 
Dimensionamento da proteção 
▪ O dimensionamento da proteção leva em consideração uma característica importante das 
instalações elétricas, a seletividade. 
▪ A seletividade é a característica de um sistema de proteção que busca a coordenação entre 
os diversos dispositivos. 
▪ A coordenação tem como objetivo, a correta atuação de um dispositivo na isolação de 
determinada falha. 
▪ A coordenação da proteção faz com que a falha seja isolada no ponto mais próximo de onde 
ocorreu. 
 
Dimensionamento da proteção 
▪ Para o caso de circuitos de alimentação de motores: 
▪ Deve existir uma coordenação entre o relé de sobre carga e o fusível ou disjuntor que 
protege o circuito. 
▪ No caso de sobre carga no motor, o relé deve atuar primeiro, protegendo o motor. 
▪ Caso o relé não atue ou demore em atuar, o segundo estágio da proteção deve atuar e 
proteger o circuito. 
 
Dimensionamento da proteção 
▪ Deve-se ter em mãos os gráficos dos tempos de atuação dos dispositivos de proteção. 
 
Curva do relé de sobrecarga 
 
 
 
 18 
Dimensionamento da proteção 
▪ Para efeito de dimensionamento da proteção de motores, leva-se em conta o momento da 
partida como sendo crítico para a proteção. 
▪ O relé não deve desarmar enquanto o motor estiver em processo de partida. 
▪ O valor Ip/In fornece a intensidade da corrente de partida, e o gráfico fornece o tempo 
máximo que o relé levará para desarmar o circuito. 
▪ Tpartida < Trelé 
Dimensionamento da proteção 
▪ Coordenação do fusível: 
▪ Para a escolha do fusível, deve-se levar em consideração algumas informações: 
▪ O fabricante do contator e do relé fornece o máximo fusível que pode proteger o seu 
equipamento. 
▪ O fusível mínimo é escolhido no gráfico de atuação do mesmo, que é fornecido pelos 
fabricantes de fusíveis. 
 
Dimensionamento da proteção 
▪ Procedimento: 
▪ Verificar no catá ogo do relé de sobrecarga o tempo de abertura para I = Ip/In. l
▪ No gráfico do fusível, localizar o ponto correspondente ao tempo e corrente. 
▪ Escolher a curva que esteja logo acima deste ponto. 
▪ O valor do fusível será o menor dentre o máximo e o encontrado por este processo. 
 
Exemplo: 
▪ Dimensionar contator, relé de sobrecarga e fusível de proteção para um motor de 20cv que 
irá ser acionado por partida direta. 
Solução: 
▪ Potência do motor = 20cv -> 14700W 
▪ Dados do motor: 
▪ Ip/In = 7,5 
▪ Rendimento = 92% 
▪ Cos φ = 0,86 
▪ Fator de serviço = 1,15 Calculando a corrente nominal temos: 
 
Potência do motor = 20cv -> 14700W 
Dados do motor: 
 
 
 
 
Calculando a corrente nominal, temos: 
 
FS.Pcv.735 1,15.20.735 
 
 
 
 19 
▪ Selecionando o contator, temos: 
▪ Contator escolhido = CWM32 
▪ Fusível máximo = 63A 
▪ Relé de sobrecarga escolhido = RW_D 
▪ Ajuste 22...32 
▪ Fusível máximo = 63A 
▪ Observando no gráfico do relé, temos: 
 
 
▪ O tempo encontrado foi de aprox. 6s. 
▪ A corrente de partida é calculada como: 
▪ Ip = In x Ip/In = 32,46 x 7,5 = 243A 
▪ Entrando com estes valores no gráfico do fusível, temos: 
▪ O valor do fusível que atende aos requisitos é o de 63A. 
▪ Não podemos escolher o de 50A, pois durante a partida, o tempo de abertura do fusível 
será de aprox. 0,5s. 
▪ Em resumo: 
▪ Contator 
▪ BCA CWM32 220V 60Hz 
▪ Relé de sobrecarga 
▪ RW_D com ajuste de 22 a 32A. 
▪ Fusível 
▪ NH 63A 
 
▪ Especificação de inversores e softstarts 
▪ Procura-se nos catá ogos dos fabricantes o equipamento que suporta a potência ativa l
solicitada. 
Softstart 
Especificação de softstarts (WEG) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Especific
ação de 
softstarts 
(WEG) 
 20 
 
Inversores 
 
 
Diagrama de ligação típico 
 
 
 
Inversores instalados em quadros 
 
 EG) 
 
 21 
 
 
 
Inversores instalados em quadros 
 
 
Layout de quadros elétricos 
▪ Tem como objetivo a organização dos componentes elétricos dentro do quadro. 
▪ Não há normas especificando onde deverá ficar tal componente ou como ele deverá ser 
instalado. 
▪ A disposição dos componentes é feita seguindo as boas práticas dos montadores e 
fabricantes. 
▪ A NBR5410 apenas recomenda que se mantenha distâncias de isolamento entre 
barramentos e a carcaça. 
▪ Outra recomendação é a separação entre a cabeação de força e de sinal no interior do 
quadro. 
▪ Os fabricantes de inversores e softstarts fazem também recomendações sobre áreas 
livres ao redor dos equipamentos com fins de resfriamento dos mesmos. 
 
Exemplos de layout de quadro 
 
 22 
 
 
 
 
Projeto de quadros elétricos 
▪ Informações necessárias: 
▪ Diagrama unifilar do quadro completo. 
▪ Diagrama de comando completo. 
▪ Dimensões dos componentes internos. 
▪ Definição de instrumentos, sinalização e comandos externos. 
▪ Catálogos de fabricantes de quadros e acessórios. 
Instrumentos 
 23 
 
▪ Componentes de quadros elétricos: 
▪ Os equipamentos são montados em placas de montagem que são extraíveis para montagem e 
posterior instalação. 
 
▪ Dimensões dos quadros 
▪ Existem diversas dimensões de quadros que atendem as mais diversas aplicações e 
configurações. 
▪ São especificadas, dependendo do layout dos equipamentos na placa de montagem. 
Tipos de quadros 
 
 
 
 
 24 
 Aplicação prática 
 Painéis modulares 
 
 
 
Tipos de Quadros 
 25 
 
 
FATOR DE POTÊNCIA: 
 
– Conceitos Básicos: 
A maioria das cargas das unidades consumidoras consome energia reativa indutiva, tais como: 
motores, transformadores, reatores para lâmpadas de descarga, fornos de indução, entre outros. 
As cargas indutivas necessitam de campo eletromagnético para seu funcionamento, por isso sua 
operação requer dois tipos de potência: 
- Potência ativa: Potência que efetivamente realiza trabalho gerando calor, luz, movimento, 
etc. É medida em kW. 
A fig. 1 mostra uma ilustração disto. 
 
Fig. 1 - Potência ativa (kW) 
 
- Potência reativa: Potência usada apenas para criar e manter os campos eletromagnéticos das 
cargas indutivas. É medida em kvar. 
A fig. 2 ilustra esta definição. 
 
 26 
 
Fig. 2 - Potência reativa (kvar) 
Assim, enquanto a potência ativa é sempre consumida na execução de trabalho, a potência 
reativa, além de não produzir trabalho, circula entre a carga e a fonte de alimentação, ocupando 
um espaço no sistema elétrico que poderia ser utilizado para fornecer mais energia ativa. 
Definição de Fator de Potência: o fator de potência é a razão entre a potência ativa e 
a potência aparente. Ele indica a eficiência do uso da energia. Um alto fator de potência 
indica uma eficiência alta e inversamente, um fator de potência baixo indica baixa eficiência 
energética. 
Um triângulo retângulo é frequentemente utilizado para representar as relações entre kW, kvar e 
kVA, conforme a Fig. 3. 
 
Fig. 3 - Triângulo retângulo de potência. 
 
 
 
 
 
 
– Conseqüências e Causas de um Baixo Fator de Potência: 
 27 
– Perdas na Instalação: 
As perdas de energia elétrica ocorrem em forma de calor e são proporcionais ao quadrado da 
corrente total (I2.R). 
Como essa corrente cresce com o excesso de energia reativa, estabelece-se uma relação entre 
o incremento das perdas e o baixo fator de potência, provocando o aumento do aquecimento 
de condutores e equipamentos. 
– Quedas de Tensão: 
O aumento da corrente devido ao excesso de energia reativa leva a quedas de tensão 
acentuadas, podendo ocasionar a interrupção do fornecimento de energia elétrica e a sobrecarga 
em certos elementos da rede. 
Esse risco é, sobretudo acentuado durante os períodos nos quais a rede é fortemente 
solicitada. As quedas de tensão podem provocar ainda, a diminuição da intensidade 
luminosa das lâmpadas e aumento da corrente nos motores. 
– Subutilização da Capacidade Instalada: 
Aenergia reativa, ao sobrecarregar uma instalação elétrica, inviabiliza sua plena utilização, 
condicionando a instalação de novas cargas a investimentos que seriam evitados se o fator de 
potência apresentasse valores mais altos. O "espaço" ocupado pela energia reativa poderia ser 
então utilizado para o atendimento de novas cargas. 
Os investimentos em ampliação das instalações estão relacionados principalmente aos 
transformadores e condutores necessários. O transformador a ser instalado deve atender à 
potência total dos equipamentos utilizados, mas devido a presença de potência reativa, a sua 
capacidade deve ser calculada com base na potência aparente das instalações. 
A Tabela 1 mostra a potência total que deve ter o transformador, para atender uma carga útil de 
800 kW para fatores de potência crescentes. 
Tabela 1 - Variação da potência do trafo em função do fator de potência.
 
Também o custo dos sistemas de comando, proteção e controle dos equipamentos cresce com 
o aumento da energia reativa. Da mesma forma, para transportar a mesma potência ativa sem o 
aumento de perdas, a seção dos condutores deve aumentar na medida em que o fator de 
potência diminui. 
A Tabela 2 ilustra a variação da seção de um condutor em função do fator de potência. 
Nota-se que a seção necessária, supondo-se um fator de potência 0,70 é o dobro da seção para o 
fator de potência 1,00. 
A correção do fator de potência por si só já libera capacidade para instalação de novos 
equipamentos, sem a necessidade de investimentos em transformador ou substituição de 
condutores para esse fim específico. 
– Principais Conseqüências: 
➢ Acréscimo na conta de energia elétrica por estar operando com baixo fator de potência; 
➢ Limitação da capacidade dos transformadores de alimentação; 
➢ Quedas e flutuações de tensão nos circuitos de distribuição; 
➢ Sobrecarga nos equipamentos de manobra, limitando sua vida útil; 
➢ Aumento das perdas elétricas na linha de distribuição pelo efeito Joule; 
➢ Necessidade de aumento do diâmetro dos condutores; 
➢ Necessidade de aumento da capacidade dos equipamentos de manobra e de proteção. 
Tabela 2 - Variação da seção do cabo em função do fator de potência. 
 28 
 
 
– Causas do Baixo fator de Potência: 
➢ Motores de indução trabalhando a vazio; 
➢ Motores superdimensionados para sua necessidade de trabalho; 
➢ Transformadores trabalhando a vazio ou com pouca carga; 
➢ Reatores de baixo fator de potência no sistema de iluminação; 
➢ Fornos de indução ou a arco; 
➢ Máquinas de tratamento térmico; 
➢ Máquinas de solda; 
➢ Nível de tensão acima do valor nominal provocando um aumento do consumo de 
energia reativa. 
 
– Onde Corrigir o Baixo Fator de Potência: 
Uma forma econômica e racional de se obter a energia reativa necessária para a operação 
adequada dos equipamentos é a instalação de capacitores próximos desses equipamentos. A 
instalação de capacitores, porém, deve ser precedida de medidas operacionais que levem à 
diminuição da necessidade de energia reativa, como o desligamento de motores e outras cargas 
indutivas ociosas ou superdimensionadas. 
 29 
 
 Representação da correção de fator de potência 
 
– Vantagens da Correção do Fator de Potência: 
 – Melhoria da Tensão: 
 
As desvantagens de tensões abaixo da nominal em qualquer sistema elétrico são bastante 
conhecidas. 
Embora os capacitores elevem os níveis de tensão, é raramente econômico instalá-los em 
estabelecimentos industriais apenas para esse fim. A melhoria da tensão deve ser considerada 
como um benefício adicional dos capacitores. 
A tensão em qualquer ponto de um circuito elétrico é igual a da fonte geradora menos a 
queda de tensão até aquele ponto. Assim, se a tensão da fonte geradora e as diversas quedas de 
tensão forem conhecidas, a tensão em qualquer ponto pode ser facilmente determinada. 
Como a tensão na fonte é conhecida, o problema consiste apenas na determinação das quedas 
de tensão. 
A fim de simplificar o cálculo das quedas de tensão, a seguinte fórmula é geralmente usada: 
 
– CAPACITORES: 
 
– Cuidados na Aplicação de Capacitores: 
OS capacitares, mesmo depois de desconectados da rede, continuam carregados. Nunca tocar 
um capacitar com a mão antes de aterrar se terminais. 
Os capacitares de potência, de 480 V e acima, são fabricados, normalmente, com um 
resistor de descarga interno, calculado para atingirem 50V em 1 minuto, os de tensão de 480 V 
e inferior, e em 5 minutos os de tensão superior. Entretanto se existir um mau contato, 
 30 
ou seccionamento da resistência, o capacitar fica carregado com a tensão de crista que tinha 
no desligamento. 
Os capacitores de baixa tensão (igual ou inferior a 480 V) devem-se aguardar ao menos 1 
minuto após a desenergização do banco, e 5 minutos, se de tensão superior, antes do 
fechamento da chave de aterramento. 
Para aterramento de capacitares sem chave de aterramento, devem-se aguardar o tempo de 
descarga conforme o item anterior e aterrar cada unidade na seguinte seqüência: 
➢ Conectar o grampo de aterramento diretamente numa haste ou cabo de terra; 
➢ Aterrar a caixa do capacitor; 
➢ Curto-circuitar e aterrar os terminais. 
 
Os capacitores antigos eram impregnados normalmente com óleo askarel. Por ser um 
líquido altamente tóxico e não degradável, foi proibida sua comercialização em todo o 
mundo. Portanto, o manuseio de capacitores, especialmente aqueles que apresentam 
vazamentos, requer cuidados e prescrições de segurança especiais, em conformidade com as 
regulamentações governamentais. Atualmente são utilizados dielétricos biodegradáveis. 
 
Em relação as aplicações: 
a) Tensão elevada: 
➢ Junto a transformadores poderão ser submetidos a acréscimos de tensão nos períodos de 
baixa carga; 
➢ Harmônicas na rede; 
➢ Ressonância paralela. 
b) Corrente de Surto: 
➢ Manter a corrente de surto menor que 100 vezes a corrente nominal; 
➢ Tempo de chaveamento muito pequeno poderá elevar a tensão no capacitor, 
provocando danos (redução da vida útil). 
c) Harmônicas na Rede Elétrica: 
➢ Evitar ressonância série (aumento da corrente) e ressonância paralela (aumento da tensão). 
d) Temperatura: 
➢ Não deve ultrapassar o limite máximo do capacitor; 
➢ Máximo: 50o C; 
➢ Média 24h: 40o C; 
➢ Média anual: 30o C; conforme IEC. 
e) Terminais do Capacitor: 
 
ATENÇÃO! Não utilizar os terminais das células para fazer interligação entre si, pois 
assim a corrente que circula nos terminais aumenta, aquece os terminais e provoca 
vazamento nas células. 
 
– Interpretação dos principais parâmetros dos capacitores: 
a) Temperatura de operação: 
São os limites de temperatura das células, montadas dentro dos capacitores. Não confundir com 
temperatura ambiente. 
b) Máxima Tensão Permissível (IEC 831/1): 
1,0 . Vn - Duração Contínua – Maior valor médio durante qualquer período de energização 
do Banco. 
1,1 . Vn - Duração de 8h a cada 24h de operação (não contínuo) – Flutuações do sistema. 
1,15 . Vn - Duração de 30 min a cada 24h de operação (não contínuo) – Flutuações do sistema. 
1,20 . Vn - Duração de 5 min (200 vezes durante a vida do capacitor) – Tensão a carga leve. 
1,30 . Vn - Duração de 1 min (200 vezes durante a vida do capacitor) 
 
 31 
Obs: Causas que podem elevar a tensão nos terminais dos capacitores: 
➢ Aumento da tensão da rede elétrica; 
➢ Fator de potência capacitivo; 
➢ Harmônicas na rede; 
➢ Descargas atmosféricas; 
➢ Mau contato nos cabos e fusíveis; 
➢ Tempo de religamento (banco automático) muito curto; 
➢ Ligar e desligar os capacitores, sem respeitar o tempo de religação mínimo (linha 
MCW e BCW igual a 305 e linha UCW-T igual a 3 min.). 
c) Máxima Corrente Permissível: (1,30 . In) 
É a corrente máxima permitida, considerando os efeitos das harmônicas e a sobre-tensão por 
curtos períodos de tempo (não confundir com corrente nominal). 
d) Taxa de Variação da Tensão Máxima (dv/dt): 
Este parâmetro informao limite máximo da taxa da variação de tensão no capacitor em V/ms. 
e) Perdas Joule por kvar: 
Esse dado é importante para dimensionar a temperatura interna de banco de capacitores. 
f) Corrente de pico Transitória Máxima: (100 . In) 
É a máxima corrente de surto na energização do capacitor. 
 
NOTA: Deve-se ter um cuidado especial com o instrumento de medição utilizado que deve 
ser do tipo True RMS 
g) Utilização de capacitores com tensão nominal reforçada, ou seja, acima do valor de 
operação da rede: 
 
➢ Capacitor com Vn de 380V/60Hz em rede de 220V/ 60Hz: a potência nominal do 
mesmo fica reduzida em 2202 / 3802 = 0,335, ou seja, em 66,5%; 
➢ Capacitor com Vn de 440V/60Hz em rede de 380V/ 60Hz: a potência nominal do 
mesmo fica reduzida em 3802 / 4402 = 0,746, ou seja, em 25,4%; 
➢ Capacitores com Vn de 480 V/60Hz em redes de 440V/60Hz: a potência nominal do 
capacitor fica reduzida em 4402 / 4802 = 0,84 , ou seja, em 16%. 
 
 
 
Nota: é necessário sobredimensionar a potência nominal dos capacitores dividindo a mesma 
pelo fator de redução. 
 
– Cuidados na Instalação de Capacitores: 
 
– Local da Instalação: 
 
➢ Evitar exposição ao sol ou proximidade de equipamentos com temperaturas elevadas; 
➢ Não bloquear a entrada e saída de ar dos gabinetes; 
➢ Os locais devem ser protegidos contra materiais sólidos e líquidos em suspensão 
(poeira, óleos); 
➢ Evitar instalação de capacitores próximo do teto (calor); 
➢ Evitar instalação de capacitores em contato direto sobre painéis e quadros elétricos (calor); 
➢ Cuidado na instalação de capacitores próximo de cargas não lineares. 
 
– Localização dos Cabos de Comando: 
➢ Os cabos de comando deverão estar preferencialmente dentro de tubulações blindadas 
com aterramento na extremidade do Controlador Automático do Fator de Potência. 
 
 32 
– Cuidados na Instalação Localizada: 
➢ Alguns cuidados devem ser tomados quando se decide fazer uma correção de fator 
de potência localizada: 
 
a) Cargas com alta inércia: 
Deve instalar-se contatores para a comutação do capacitor, pois o mesmo quando é 
permanentemente ligado a um motor, podem surgir problemas quando o motor é desligado 
da fonte de alimentação. O motor ainda girando irá atuar como um gerador e fazer surgir 
sobretensão nos terminais do capacitor. 
Pode-se dispensar o contator para o capacitor, desde que sua corrente nominal seja menor 
ou igual a 90% da corrente de excitação do motor (NBR 5060). 
Ex:Ventiladores, bombas de recalque, exaustores, etc. 
 
b) Inversores de Freqüência: 
Inversores de freqüência que possuam reatância de rede conectada na entrada dos 
mesmos emitirão baixos níveis de freqüências harmônicas para a rede. 
Se a correção do fator de potência for necessária, aconselha-se a não instalar capacitores no 
mesmo barramento de alimentação do(s) inversor(es). Caso contrário, instalar em série com 
os capacitores Indutores Anti-harmônicas. 
 
c) Soft-starter: 
Deve-se utilizar um contator protegido por fusíveis retardados para manobrar o capacitor, o 
qual deve entrar em operação depois que a soft-starter entrar em regime. 
É sempre importante medir as harmônicas de tensão e corrente se o capacitor for inserido no 
mesmo barramento da soft-starter. 
 
 
Anotações: