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Projetos Elétricos II Janaína Quarti Eletrotécnica Janaína Quarti Projetos Elétricos II Criciúma Eletrotécnica SATC — Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina Presidente de Honra Ruy Hülse Diretor Executivo Fernando Luiz Zancan Diretor Administrativo Financeiro Marcio Zanuz Diretor Carlos Antônio Ferreira Coordenação Geral da Faculdade Jovani Castelan Coordenação do Colégio SATC Izes Ester Machado Belolli Coordenação do Centro Tecnológico SATC Luciano Dagostin Biléssimo Secretária Acadêmica Hilda Maria Furlan Ghisi Cruz Pesquisadora Institucional Kelli Savi da Silva Coordenador EaD Jaqueline Marcos Garcia de Godoi Coordenador do Curso Gilberto Fernandes da Silva Produção do Material Didático Equipe EaD. SUMÁRIO APRESENTAÇÃO .................................................................................................... 07 UNIDADE 1: ELEMENTOS DE UM PROJETO ........................................................ 09 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO ........................................................................................ 10 TÓPICO 2: NORMAS RECOMENDADAS ................................................................ 10 TÓPICO 3: CONCEPÇÃO DE PROJETO ................................................................. 11 TÓPICO 4: GRAUS DE PROTEÇÃO ........................................................................ 13 TÓPICO 5: SIMBOLOGIA ......................................................................................... 14 EXERCÍCIOS ............................................................................................................ 16 CHECK LIST ............................................................................................................. 17 UNIDADE 2: ILUMINAÇÃO INDUSTRIAL................................................................ 18 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO.........................................................................................19 TÓPICO 2: MÉTODO DOS LÚMENS.........................................................................20 TÓPICO 3: ILUMINÂNCIA ........................................................................................ 21 TÓPICO 4: COEFICIENTE DE UTILIZAÇÃO ........................................................... 22 TÓPICO 5: FATOR DE DEPRECIAÇÃO .................................................................. 23 EXERCÍCIOS ............................................................................................................ 28 CHECK LIST ............................................................................................................. 29 UNIDADE 3: DEMANDA DE UNIDADES INDUSTRIAIS..........................................30 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO ........................................................................................ 31 TÓPICO 2: DEMANDA DOS APARELHOS DE AQUECIMENTO ............................ 31 TÓPICO 3: DEMANDA DOS APARELHOS DE REFRIGERAÇÃO ......................... 32 TÓPICO 4: DEMANDA DE ILUMINAÇÃO E TOMADAS ......................................... 34 TÓPICO 5: DEMANDA DOS MOTORES ELÉTRICOS ............................................ 36 EXERCÍCIOS ............................................................................................................ 39 CHECK LIST ............................................................................................................. 40 UNIDADE 4: DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES ELÉTRICOS....................41 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO.........................................................................................42 TÓPICO 2: CRITÉRIO DA CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE ........ 43 TÓPICO 3: CRITÉRIO DO LIMITE DE QUEDA DE TENSÃO....................................51 TÓPICO4: SEÇÕES MÍNIMAS DOS CONDUTORES................................................54 EXERCÍCIOS ................................................................................................... .........58 CHECK LIST ............................................................................................................ 59 UNIDADE 5: DIMENSIONAMENTO DE DUTOS.......................................................60 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO ....................................................................................... 61 TÓPICO 2: ELETRODUTOS .................................................................................... 61 TÓPICO 3: CANALETAS ......................................................................................... 63 TÓPICO 4: CALHAS ................................................................................................ 63 TÓPICO 5: BANDEJAS ........................................................................................... 64 TÓPICO 6: TÚNEIS .................................................................................................. 65 EXERCÍCIOS ............................................................................................................ 67 CHECK LIST ............................................................................................................ 68 UNIDADE 6: FATOR DE POTÊNCIA ....................................................................... 69 TÓPICO 1: CONCEITOS BÁSICOS......................................................................... 70 TÓPICO 2: FATOR DE POTÊNCIA ......................................................................... 70 TÓPICO 3: PROJETO PARA CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA ................ 75 EXERCÍCIOS ............................................................................................................ 78 CHECK LIST ............................................................................................................ 79 UNIDADE 7: PROTEÇÕES DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS ............................. 80 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO..........................................................................................81 TÓPICO 2: PROTEÇÃO DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS .................................. 81 TÓPICO 3: DIMENSIONAMENTO DOS DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO ............. 88 EXERCÍCIOS .............................................................................................................92 CHECK LIST ..............................................................................................................93 UNIDADE 8: PROJETO DE SUBESTAÇÃO ........................................................... 94 TÓPICO 1: CONCEITOS BÁSICOS......................................................................... 95 TÓPICO 2: PARTES COMPONENTES DE UMA SUBESTAÇÃO DE CONSUMIDOR.. .................................................................................................................................. 95 TÓPICO 3: TIPOS DE SUBESTAÇÃO ..................................................................... 98 TÓPICO 4: DIMENSIONAMENTO FÍSICO DAS SUBESTAÇÕES ........................ 101 TÓPICO 5: ESTAÇÃO DE GERAÇÃO PARA EMERGÊNCIA ............................... 107 EXERCÍCIOS .......................................................................................................... 110 CHECK LIST ........................................................................................................... 111 UNIDADE 9: PROJETO DO SISTEMA DE ATERRAMENTO ................................ 112 TÓPICO 1: INTRODUÇÃO ...................................................................................... 113 TÓPICO 2: MÉTODO DE WENNER ....................................................................... 115 TÓPICO 3: ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO ............................................................. 119 TÓPICO 4: DIMENSIONAMENTO .......................................................................... 121 EXERCÍCIOS ..........................................................................................................128 CHECK LIST ........................................................................................................... 129 GABARITO COMENTADO ..................................................................................... 130 ANEXOS ................................................................................................................. 142 REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 165 7 APRESENTAÇÃO Bem-vindo(a) ao componente curricular Projetos Elétricos II do curso de Eletrotécnica, na modalidade a distância, da SATC. Este material foi desenvolvido para ensinar você a interpretar e desenvolver projetos de instalações elétricas residenciais e prediais. Em nosso ponto de partida, Unidade 1, identificaremos as normas técnicas que devem ser observadas na concepção de um projeto de instalações elétricas industriais, além disso conheceremos os passos para a concepção de um projeto e a simbologia técnica utilizada na elaboração de um projeto. Na Unidade 2 você poderá identificar a importância de um estudo luminotécnico para uma instalação industrial, além disso veremos como determinar o número de luminárias necessárias para os diversos ambientes de uma instalação com fins industriais. Já Na Unidade 3 veremos como calcular a demanda de energia elétrica de unidades industriais. Na Unidade 4 entenderemos como são dimensionados os condutores elétricos utilizados nas instalações industriais. Na Unidade 5 aprenderemos como dimensionar os dutos utilizados para conduzir os condutores elétricos. Na Unidade 6 entenderemos o que é o fator de potência, quais as causas e consequências de um baixo fator de potência em uma instalação elétrica. Na Unidade 7 vamos conhecer as proteções utilizadas nas instalações elétricas industriais. Com a Unidade 8 entenderemos a finalidade de uma subestação e veremos como dimensionar as partes físicas de uma subestação. E, por fim, na Unidade 9 iremos desenvolver o projeto do aterramento das instalações. A carga horária dessa disciplina é de 70 horas/aula, mas você poderá organizar seus momentos de estudos com autonomia, conforme os horários de sua preferência. No entanto, não esqueça que há um prazo limite para a conclusão desse processo. Então fique atento as datas para realizar as avaliações presenciais, as on-line, publicadas pelos professores no Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA) e possíveis trabalhos solicitados pelo educador. Para o estudo dessa apostila você terá auxílio de alguns recursos pedagógicos que facilitarão o seu processo de aprendizagem. Perceba que a margem externa das páginas dos conteúdos são maiores. Elas servem tanto para você fazer anotações durante os seus estudos quanto para o professor incluir informações adicionais importantes. Esse material também dispõe de vários ícones de aprendizagem, 8 os quais destacarão informações relevantes sobre os assuntos que você está estudando. Vejamos quais são eles e os seus respectivos significados: ÍCONES DE APRENDIZAGEM Indica a proposta de aprendizagem para cada unidade da apostila. Mostra quais conteúdos serão estudados em cada unidade da apostila. Apresenta exercícios sobre cada unidade. Apresenta os conteúdos mais relevantes que você deve ter aprendido em cada unidade. Se houver alguma dúvida sobre algum deles, você deve estudar mais antes de entrar nas outras unidades. Apresenta a fonte de pesquisa das figuras e as citações presentes na apostila. Traz perguntas que auxiliam você na reflexão sobre os conteúdos e no sequenciamento dos mesmos. Apresenta curiosidades e informações complementares sobre um conteúdo. Traz endereços da internet ou indicações de livros que possam complementar o seu estudo sobre os conteúdos. Lembre-se também de diariamente verificar se há publicações de aulas no Portal. Pois é por meio delas que os professores passarão a você todas as orientações sobre a disciplina. Ainda é bom lembrar que além do auxílio do professor, você também poderá contar com o acompanhamento de nosso sistema de Tutoria. Você poderá entrar em contato sempre que sentir necessidade, seja pelo e-mail tutoria.eadedutec@satc.edu.br ou pelo telefone (48) 3431 – 7590/ 3431 – 7596. mailto:tutoria.eadedutec@satc.edu.br 9 UNIDADE 1 ELEMENTOS DE UM PROJETO Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: identificar as normas técnicas que devem ser observadas na concepção de um projeto de instalações elétricas industriais; listar os passos para a concepção de um projeto; identificar a simbologia técnica utilizada na elaboração de um projeto. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em cinco tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: INTRODUÇÃO TÓPICO 2: NORMAS RECOMENDADAS TÓPICO 3: CONCEPÇÃO DE PROJETO TÓPICO 4: GRAUS DE PROTEÇÃO TÓPICO 5: SIMBOLOGIA 10 TÓPICO 1 INTRODUÇÃO Para elaboração do projeto de uma instalação industrial é necessário que o projetista tenha o conhecimento prévio dos dados relativos às condições de suprimento de energia elétrica por parte da concessionária e das características de funcionamento da indústria, tais como: regime de operação das máquinas e equipamentos, simultaneidade das máquinas, turnos de trabalho, etc. Além disso, faz- se necessária também a aquisição de alguns detalhes, tais como: planta de situação; planta baixa de arquitetura; planta baixa do arranjo das máquinas e equipamentos; plantas de detalhes. Esses dados deverão ser fornecidos pelo contratante. TÓPICO 2 NORMAS RECOMENDADAS Qualquer projeto deve ser elaborado com base em documentos normativos que, no Brasil, são de responsabilidade da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Um projeto de instalação elétrica industrial não é diferente. O mesmo precisa ser elaborado mediante a aplicação das prescrições estabelecidas nas normas técnicas. Essa unidade foi elaborada com base no livro: Instalações Elétricas Industriais, de João Mamede Filho. Quais normas técnicas precisam ser observadas para elaboração de um projeto de instalações elétricas industriais? 11 As principais normas técnicas a serem observadas são: NBR 5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão; NBR 14039 – Instalações Elétricas de Média Tensão; NBR 5419 – Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas; NBR-5444 – Símbolos Gráficos para Instalações Prediais; NBR-5446 – Símbolos Gráficos Usados na Confecção de Esquemas; NBR-5453 – Sinais e Símbolos para Eletricidade; NR 10 – Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade; NBR ISO 8995 – Iluminação de Ambientes de Trabalho. Cabe também ao projetista seguir as normas particulares da concessionária responsável pelo suprimento de energia elétrica da área onde a indústria está localizada. TÓPICO 3 CONCEPÇÃO DE PROJETO Para a concepção de um projeto, devem ser tomadas algumas decisões que darão forma ao projeto. A seguir serão descritos alguns passos que podem ser utilizados para facilitar a concepção de um projeto de instalações elétricas industriais: a. divisão das cargas em blocos; b. localização dos quadros de distribuição de circuitos terminais; c. localização do quadro de distribuição geral; d. localização da subestação; e. definição dos sistemas. 12 Um projeto de instalação elétrica deve levar em consideração as particularidades das influências externas, tais como temperatura, altitude, raios solares, entre outros. Para isso deve-se observar os prescritos na NBR 5410/2004. Cada projetoelétrico possui as suas peculiaridades e, portanto, as partes que compõem o projeto podem variar de acordo com o tipo de projeto que está sendo executado. De maneira geral, todo projeto elétrico deverá conter: Anotação de Responsabilidade Técnica (ART): é o instrumento por intermédio do qual o profissional registra as atividades técnicas solicitadas por meio de contratos (escritos ou verbais) para o qual o mesmo foi contratado; memorial descritivo: é um documento que descreve detalhadamente todas as fases e materiais utilizados no projeto. Esse documento serve de base para a compra de materiais e para a execução da obra; memorial de cálculo: é o documento que descreve em detalhes os cálculos efetuados até chegar ao resultado final apresentado neste. A memória de cálculo é de suma importância para detectar problemas ou erros de cálculo no projeto executado, bem como para melhor entendimento quando forem necessárias alterações ou gestão do projeto por outro profissional; planta baixa com a locação dos pontos elétricos: é o documento que apresenta em detalhes os pontos de utilização de energia elétrica; diagramas unifilares: são desenhos que utilizando simbologia específica, representam graficamente uma instalação elétrica, indicando sobre a planta arquitetônica: os pontos de luz e as tomadas, a posição dos eletrodutos, a localização dos quadros de distribuição, a divisão dos circuitos, o número e a caracterização dos condutores Para saber mais ARTs acesse o site: www.crea-sc.org.br 13 dentro dos eletrodutos. Também são utilizados para representar os dispositivos de proteção dos circuitos; detalhes: são desenhos representativos que auxiliam na execução do projeto. Podem ser apresentados detalhes de ligações elétricas, de subestação, aterramento, etc. TÓPICO 4 GRAUS DE PROTEÇÃO O grau de proteção de um equipamento refere-se à proteção de invólucros metálicos quanto a entrada de corpos estranhos e penetração de água pelos orifícios destinados a ventilação ou instalação de instrumentos, pelas junções de chapas, portas, etc. As normas especificam os graus de proteção por meio de um código composto pelas letras IP, seguidas de dois números que significam: primeiro algarismo: indica o grau de proteção quanto a penetração de corpos sólidos e contatos acidentais, ou seja: 0 – sem proteção; 1 – corpos estranhos com dimensões acima de 50 mm; 2 – corpos 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; – proteção contra acúmulo de poeira prejudicial ao equipamento; – proteção contra penetração de poeira. segundo algarismo: indica o grau de proteção quanto a penetração de água internamente ao invólucro, ou seja: 0 – sem proteção; 1 – pingos de água na vertical; 14 2 – pingos de água até a inclinação de 15º com a vertical; 3 – água de chuva até a inclinação de 60º com a vertical; 4 – respingos em todas as direções; 5 – jatos de água em todas as direções; 6 – imersão temporária; 7 – imersão; 8 – submersão. TÓPICO 5 SIMBOLOGIA Todo projeto de instalação elétrica requer a adoção de uma simbologia que represente os diversos materiais adotados. Existem várias normas nacionais e estrangeiras que apresentam os símbolos representativos dos materiais elétricos utilizados em instalações correspondentes. Os símbolos mais empregados são os da ABNT. No entanto, a literatura de fabricantes de equipamentos e dispositivos oriundos de outros países conserva, em geral, a simbologia de origem. Dentro de um mesmo projeto deve-se sempre adotar uma única simbologia, a fim de evitar dúvidas e interpretações errôneas. Nos anexos dessa apostila você encontra os principais símbolos utilizados nos projetos elétricos. Os anexos são documentos não elaborados pelo(a) professor(a), mas que por ele é apresentado, por exemplo: mapas, tabelas, ilustrações, normas, leis, estatutos, etc. Não deixe de consultá-los, pois são imprescindíveis para a compreensão dos conteúdos. 15 16 EXERCÍCIOS 1. Quais são as principais normas técnicas a serem observadas para a elaboração de um projeto de instalações elétricas industriais? ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 2. Conceitue grau de proteção. ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 3. Quais são os principais documentos que compõem um projeto de instalações elétricas industriais? ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 4. Para que serve o memorial de cálculo? ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 17 CHECK LIST Nessa unidade você pôde aprender que: um projeto elétrico precisa ser elaborado observando-se as normas técnicas da ABNT, além da NR 10 e das normas da concessionária responsável pelo fornecimento de energia para a indústria; todo projeto possui as suas peculiaridades, porém, alguns documentos são comuns a todo e qualquer projeto elétrico; todo projeto de instalação elétrica requer a adoção de uma simbologia que represente os diversos materiais adotados. Os símbolos mais empregados são os da ABNT. 18 UNIDADE 2 ILUMINAÇÃO INDUSTRIAL Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: explicar a importância de um estudo luminotécnico para uma instalação industrial; determinar o fluxo luminoso necessário para um ambiente de acordo com a tarefa executada; determinar o número de luminárias necessárias para os diversos ambientes de uma instalação para fins industriais. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em cinco tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: INTRODUÇÃO TÓPICO 2: MÉTODO DOS LÚMENS TÓPICO 3: ILUMINÂNCIA TÓPICO 4: COEFICIENTE DE UTILIZAÇÃO TÓPICO 5: FATOR DE DEPRECIAÇÃO 19 TÓPICO 1 INTRODUÇÃO A iluminação de um ambiente deve propiciar a sua visualização, permitindo que as pessoas possam se deslocar com segurança e desenvolver as tarefas visuais de maneira eficiente, precisa e segura, sem causar fadiga visual e desconforto. O projeto de iluminação de uma unidade industrial deve prever não apenas quantidade mais também a qualidade da iluminação, levando-se em conta os aspectos relacionados à eficiência energética. Muitas instalações industriais utilizam seus sistemas de iluminação por 24 horas diárias, o que implica diretamente no consumo de energia elétrica da unidade. Ao se pensar em cálculo luminotécnico, é necessário ter em mente quatro critérios principais: a quantidade de luz; o equilíbrio da iluminação; o ofuscamento; a reprodução de cor. A cada um desses critérios deve ser dada a maior atenção, pois estão diretamente relacionados com as necessidades visuais, conforto visual e, portanto, o bem-estar humano. Ao se iniciar um projeto luminotécnico deve-se realizar opções preliminares, ou seja, escolher o tipo de iluminação mais adequada (incandescente, fluorescente, etc.), o tipo de luminária (direta, semidireta, etc.), sendo que essas opções envolvem aspectos de decoração, tipo do local (sala, escritório, fábrica, etc.) e as atividades que serão desenvolvidas (trabalho bruto de maquinário,montagem, leitura, etc.). Basicamente existem dois métodos para cálculo luminotécnico: 20 método dos lumens ou método do fluxo luminoso; método ponto por ponto. O método mais utilizado para sistemas de iluminação em edificações é o método dos lumens, ou método do fluxo luminoso, que consiste em determinar a quantidade de fluxo luminoso (lumens) necessário para determinado recinto baseado no tipo de atividade desenvolvida, nas cores das paredes e do teto e no tipo de lâmpada- luminária. O método ponto por ponto também chamado de método das intensidades luminosas baseia-se nas leis de Lambert e é utilizado quando as dimensões da fonte luminosa são muito pequenas em relação ao plano que deve ser iluminado. Consiste em determinar a iluminância (lux) em qualquer ponto da superfície, individualmente, para cada projetor cujo facho atinja o ponto considerado. O iluminamento total será a soma dos iluminamentos proporcionados pelas unidades individuais. Nessa apostila limitaremos os estudos ao método dos lumens. TÓPICO 2 MÉTODO DOS LÚMENS A maneira de efetivar o método dos lumens é utilizando a fórmula abaixo: 𝜑 = 𝐸 . 𝑆 𝜇 . 𝑑 Onde: : fluxo luminoso em lumens; E: iluminância ou nível de iluminamento em lux; 21 S: área do recinto em m²; µ: coeficiente de utilização; d: fator ou coeficiente de depreciação. A partir do fluxo luminoso total necessário, determina-se o número de lâmpadas da seguinte forma: 𝜂 = 𝜑 𝜙 Onde: n: número de luminárias; : fluxo luminoso em lumens; : fluxo luminoso de cada luminária. TÓPICO 3 ILUMINÂNCIA Iluminância é uma grandeza de luminosidade, representada pela letra E, que faz a relação entre o fluxo luminoso que incide na direção perpendicular a uma superfície e a sua área. Na prática, é a quantidade de luz dentro de um ambiente. Da mesma forma que o fluxo luminoso não é distribuído uniformemente, de maneira que ao ser medida não terá o mesmo valor em todos os pontos da área em questão. Sua unidade de medida é o lux (lx). Para determinar a iluminância necessária para uma instalação deve-se consultar a NBR ISO 8995/2013. NBR ISO 8995/2013? https://pt.wikipedia.org/wiki/Luminosidade https://pt.wikipedia.org/wiki/E https://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxo_luminoso https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81rea https://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxo_luminoso https://pt.wikipedia.org/wiki/Unidade_de_medida https://pt.wikipedia.org/wiki/Lux 22 A NBR ISO 8995/2013 é uma norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) que especifica os requisitos de iluminação para locais de trabalho internos e os requisitos para que as pessoas desempenhem tarefas visuais de maneira eficiente, com conforto e segurança durante todo o seu período de trabalho. TÓPICO 4 COEFICIENTE DE UTILIZAÇÃO O coeficiente de utilização do recinto, ou simplesmente fator de utilização, é a relação entre o fluxo luminoso que chega ao plano de trabalho e o fluxo luminoso total emitido pelas lâmpadas. O fator de utilização depende das dimensões do ambiente, do tipo de luminária e da pintura das paredes. A tabela 08 (anexa), indica os fatores de utilização para algumas luminárias típicas de aplicação em recintos comerciais e industriais. O coeficiente de utilização depende: 1) da distribuição e da absorção da luz, efetuada pelas luminárias; 2) das dimensões do compartimento que se exprime por meio do índice do local; 3) das cores das paredes e do teto, caracterizados pelo fator de reflexão. A obtenção do Índice do local varia conforme o fabricante de luminárias, mas sempre é uma relação entre o comprimento, a largura e a altura do recinto. A Philips chama o índice do local de fator do local (K) que pode ser calculado da seguinte forma: 23 𝐾 = 𝐶 . 𝐿 (𝐶 + 𝐿). 𝐻 Onde: K: fator do Local; C: comprimento do local em m; L: largura do local em m; H: altura do local em m (ou altura da luminária ao plano de trabalho). Fator de reflexão: varia conforme as cores. Para efeito de cálculo luminotécnico, utiliza-se a seguinte tabela simplificada: Tabela 1: Refletâncias TÓPICO 5 FATOR DE DEPRECIAÇÃO O fator de depreciação corresponde a uma relação entre o fluxo luminoso no fim do período de manutenção e o fluxo luminoso no início da instalação. O fluxo luminoso emitido por um aparelho de iluminação decresce com o uso devido a três causas: diminuição do fluxo luminoso emitido pelas lâmpadas, ao longo da vida útil das mesmas; a sujeira que se deposita sobre os aparelhos; a diminuição do poder refletor das paredes e do teto em consequência de seu escurecimento progressivo. Essa tabela foi retirada do site http://www.iar.unicamp. br/lab/luz/ld/Arquitetura l/tabelas/luminotecnica. pdf 24 Nesse método o fator de depreciação é fornecido pelo fabricante da luminária e depende basicamente do modelo utilizado. Tabela 2: Fatores de depreciação do serviço da luminária Tipo de aparelho d Aparelhos para embutir lâmpadas incandescentes 0,85 Aparelhos para embutir lâmpadas refletoras Calha aberta e chanfrada 0,80 Refletor industrial para lâmpadas incandescentes Luminária comercial 0,75 Luminária ampla utilizada em linhas contínuas Refletor parabólico para duas lâmpadas incandescentes 0,70 Refletor industrial para lâmpada VM Aparelho para lâmpada incandescente para iluminação indireta Luminária industrial tipo Miller Luminária com difusor de acrílico Globo de vidro fechado para lâmpada incandescente Refletor com difusor plástico 0,60 Luminária comercial para lâmpada high outpout colmeia Luminária para lâmpada fluorescente para iluminação indireta um empresário do ramo metalúrgico deseja efetuar um estudo luminotécnico para sua nova empresa. De acordo com os dados indicados, calcule o número de luminárias que serão necessárias para a seguinte dependência: Área Industrial Largura: 29,85 m Comprimento: 79,85 m Altura Útil: 5 m Tipo de Luminária: HDK 472 Potência da Luminária: 400 W Fluxo Luminoso Luminária: 47.000 lúmens Essa tabela foi retirada do livro Instalações elétricas industriais, João Mamede Filho. 25 Iluminância: 750 lux Solução O fluxo luminoso necessário pode ser calculado aplicando- se a fórmula: 𝜑 = 𝐸 . 𝑆 𝜇 . 𝑑 Sendo: ᵠ: fluxo luminoso em lúmens; E: iluminância em lux; S: área em m²; µ: coeficiente de utilização; d: fator de depreciação Calculando a área: S = largura x comprimento S = 29,85 x 79,85 = 2.383,52 m². Calculando o coeficiente de utilização: 𝐾 = 𝐶 . 𝐿 (𝐶 + 𝐿). 𝐻 Sendo: C: comprimento em metros; L: largura em metros; H: altura média: (aqui devemos utilizar a distância entre a luminária e o plano de trabalho). 26 𝐾 = 29,85 𝑥 79,85 (29,85 + 79,85). 5 K = 4,34 Vamos considerar: teto: escuro ou cinza, cuja refletância equivale a 50%; parede: escura ou cinza, considerando parede em alvenaria, cuja refletância equivale a 50%; piso: refletância 10% (padrão). Assim temos: 50% - 50% - 10%. Sendo a luminária escolhida HDK 472, K = 4,34, arredondamos para o valor mais próximo, ou seja, 4 e a refletância 50% - 50% - 10% teremos um coeficiente de utilização µ = 0,82, conforme a tabela a seguir. Tabela 3: Fator de Utilização para Luminária HDK 472 – 1 Lâmpada de 400 W (retirada da tabela 8 em anexo). Calculando o fator de depreciação: de acordo com a tabela 2, a luminária a ser utilizada é do tipo industrial. Sendo assim, o fator de depreciação d = 0,7. Retornando a equação original, calcularemos o fluxo luminoso total necessário para iluminar o ambiente: 27 𝜑 = 750 x 2.383,52 0,82 x 0,7ᵠ = 3.114.359 lúmens Calculando o número de luminárias necessárias: 𝜂 = 𝜑 𝜙 Sendo: Ø: o fluxo luminoso de cada luminária. 𝜂 = 3.114.359 47.000 n = 66,26, ou seja, 67 luminárias. Em dias de crise energética e com elevação dos custos de energia elétrica, consumir menos é fundamental. Mas usar simplesmente lâmpadas que consumam menos não é condição direta de bons resultados. Além do consumo, muitos outros fatores devem ser considerados. Sejam eles estéticos: capacidade de reproduzir as cores, aparência de cor, controle de ofuscamento etc.; ou quantitativos: quantidade de luz no ambiente, menor consumo e custo de energia elétrica, menor periodicidade e facilidade na manutenção (troca de lâmpadas), custos de instalação, reposição etc. Por isso, muitas vezes se faz necessário desenvolver o estudo luminotécnico considerando mais de uma possibilidade de lâmpada e luminária, e avaliar o benefício/custo das soluções propostas. 28 EXERCÍCIOS 1. Um empresário deseja efetuar um estudo luminotécnico para sua nova empresa. De acordo com os dados indicados, calcule o número de luminárias que serão necessárias para a dependência descrita abaixo. Administração Largura: 15 m Comprimento: 28,5 m Altura Útil: 3 m Tipo de Luminária: TMS 426 2 x 40 W Potência da Luminária: 80 W Fluxo Luminoso Luminária: 6000 lúmens Iluminância: 500 lux 29 CHECK LIST Nessa unidade você pôde aprender: a iluminação de um ambiente deve permitir que as pessoas possam se deslocar com segurança e desenvolver as tarefas visuais de maneira eficiente, precisa e segura, sem causar fadiga visual e desconforto; o método mais utilizado para sistemas de iluminação de ambientes é o método dos lumens; a NBR ISO 8995 estabelece as iluminâncias médias para os ambientes de acordo com a atividade desenvolvida no local. 30 UNIDADE 3 DEMANDA DE UNIDADES INDUSTRIAIS Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: calcular a demanda dos aparelhos de aquecimento constantes na instalação; calcular a demanda dos aparelhos de refrigeração; calcular a demanda de iluminação e tomadas; calcular a demanda dos motores elétricos. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em cinco tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: INTRODUÇÃO TÓPICO 2: DEMANDA DOS APARELHOS DE AQUECIMENTO TÓPICO 3: DEMANDA DOS APARELHOS DE REFRIGERAÇÃO TÓPICO 4: DEMANDA DE ILUMINAÇÃO E TOMADAS TÓPICO 5: DEMANDA DOS MOTORES ELÉTRICOS 31 TÓPICO 1 INTRODUÇÃO As instalações industriais, por possuírem naturezas e características de potências heterogêneas, terão suas demandas calculadas da seguinte maneira: 𝑫𝒊𝒏𝒅 = 𝑫𝟏 + 𝑫𝟐 + 𝑫𝟑 + 𝑫𝟒 + 𝑫𝟓 Onde: Dind: é a demanda da unidade industrial em kVA; D1: demanda dos aparelhos de aquecimento; D2: demanda dos aparelhos de refrigeração; D3: demanda de iluminação e tomadas; D4: demanda em kVA dos motores elétricos; D5: demanda em kVA das máquinas de solda a transformador, calculada da seguinte maneira: 100% da potência do maior aparelho + 70% da potência do segundo maior aparelho + 40% da potência do terceiro maior aparelho + 30% da potência dos demais. TÓPICO 2 DEMANDA DOS APARELHOS DE AQUECIMENTO Para calcular a demanda dos aparelhos de aquecimento, tais como chuveiros, aquecedores, torneiras elétricas basta aplicar a fórmula: D1 = nº equipx P equip x FD Sendo: D1: demanda dos aparelhos de aquecimento; 32 nºequip: número de equipamentos; P equip: potência do equipamento; FD: fator de demanda retirado da tabela abaixo. Tabela 4: Fator de demanda de aparelhos de aquecimento calcular a demanda de um vestiário industrial que contém quatro chuveiros de 5,4 kW cada. D1 = nº equipx P equip x FD D1 = 4x 5,4 x 0,5 D1 = 10,8 kW TÓPICO 3 DEMANDA DOS APARELHOS DE REFRIGERAÇÃO Para calcular a demanda dos aparelhos de refrigeração aplicamos a fórmula: D2 = nº equipx Ddiver Essa tabela foi retirada do ITA – 001. 33 Sendo: D2: Demanda dos aparelhos de refrigeração; nºequip: número de equipamentos; Ddiver: Demanda individual diversificada (retirada das tabelas 9 a 11 disponíveis nos anexos). calcular a demanda correspondente a uma instalação com 23 aparelhos de ar condicionado tipo janela de 7.500 BTU/h. D2 = nº equipx Ddiver D2 = 10 x 1,3 + 10 x 1,12 + 3 x 1,04 = 27,32 kVA Nota: multiplicar o número de aparelhos pela demanda individual diversificada para obter a demanda total, utilizando-se as faixas de demanda conforme o exemplo. calcular a demanda correspondente a uma instalação com 23 aparelhos de ar condicionado tipo Split de 9.000 BTU/h. D2 = nº equipx Ddiver D2 = 10 x 1,13 + 10 x 0,97 + 3 x 0,90 = 23,7 kVA Nota: multiplicar o número de aparelhos pela demanda individual diversificada para obter a demanda total, utilizando-se as faixas de demanda conforme o exemplo. TÓPICO 4 DEMANDA DE ILUMINAÇÃO E TOMADAS 34 Para calcular a demanda referente a iluminação e tomadas, aplica-se a fórmula: D3 = P total x FD Sendo: D3: Demanda referente a iluminação e tomadas; P total: Potência total referente a iluminação e tomadas em kVA; FD: Fator de Demanda retirado da tabela abaixo. Tabela 5: Demanda para instalações de iluminação e tomadas. Essa tabela foi retirada do ITA – 001. 35 calcule a demanda referente a iluminação e tomadas de uma unidade industrial contendo: 1. 82 lâmpadas de 40 W; 2. 46 lâmpadas de 60 W; 3. 132 lâmpadas de 100 W; 4. 4 lâmpadas de 250 W; 5. 4 lâmpadas de 300 W; 6. 4 lâmpadas de 400 W; 7. Tomadas: 12.000 W. Considere o fator de potência médio igual a 0,9. Iluminação = (82x40)+(46x60)+(132x100)+(4x250)+ (4x300)+(4x400)= 23.040 W ou 23,04 kW. Tomadas = 12.000 W ou 12 kW. Total = (23,04 + 12)/0,9= 38,93 kVA. Calculando a demanda: D3 = P total x FD D3 = 38,93 x 1 = 38,93 kVA Para instalações industriais, considere o fator de demanda igual a 100%. 36 TÓPICO 5 DEMANDA DOS MOTORES ELÉTRICOS Para calcular a demanda dos motores elétricos aplicamos a fórmula: 𝐷𝑚 = 𝑃𝑚 𝑥 0,736 𝐹𝑝 𝑥 𝑛 𝑥 𝐹𝑢𝑚 Onde: Dm: Demanda do motor; Pm: Potência do motor; Fp: Fator de Potência do motor, ver tabela 12 (anexo); η: rendimento do motor, ver tabela 12 (anexo); Fum: Fator de utilização, ver tabela 6. Tabela 6: Fator de utilização Aparelhos Fator de utilização Fornos a resistência Secadores, caldeiras Fornos de indução Motores de 3/4 a 2,5 cv Motores de 3 a 15 cv Motores de 20 a 40 cv Acima de 40 cv Soldadores Retificadores 1,00 1,00 1,00 0,70 0,83 0,85 0,87 1,00 1,00 Essa tabela foi retirada do livro Instalações elétricas industriais, João Mamede Filho. 37 Tabela 7: Fator de simultaneidade Aparelhos (cv) Número de Aparelhos 2 4 5 8 10 15 20 50 Motores: 3/4 a 2,5 Motores: 3 a 15 Motores 20 a 40 cv Acima de 40 cv Retificadores Soldadores Fornos resistivos Fornos de indução 0,85 0,85 0,80 0,90 0,90 0,45 1,00 1,00 0,80 0,80 0,80 0,80 0,90 0,45 1,00 1,00 0,75 0,75 0,80 0,70 0,85 0,45 - - 0,70 0,75 0,75 0,70 0,80 0,40 - - 0,60 0,70 0,65 0,65 0,75 0,40 - - 0,55 0,65 0,60 0,65 0,70 0,30 - - 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,30 - - 0,40 0,45 0,50 0,60 0,70 0,30 - - calcular a demanda de um Centro de Controle de Motores (CCM) contendo quatro motores de 3 CV, 2 pólos. Solução: 𝐷𝑚 = 3 𝑥 0,736 0,76 𝑥 0,82 𝑥 0,83 = 2,94 𝑘𝑉𝐴 DCCM = Nmx Dm x Fs Onde: DCCM: Demanda do CCM; Dm: Demanda do motor; Fs: Fator de simultaneidade, ver tabela 7. DCCM = Nm x Dm x Fs DCCM = 4 x 2,94 x 0,8 = 9,41 kVA Nessa unidade vimos como é feito o cálculo da demanda das diferentes cargas pertencentes às instalações elétricas industriais. Você notou que a demanda de energia difere da potência instalada? A demanda representa na verdade a potência elétrica realmente utilizada em um determinado tempo enquanto que a potência instalada representa a soma total das cargas da instalação. O valor da demanda Essa tabela foi retirada do livro Instalações elétricas industriais, João Mamede Filho. 38 é utilizado para o dimensionamento dos componentes da Entrada de Energia da Indústria, portanto, seu cálculo é de fundamental importância. 39 EXERCÍCIOS 1. Considere a indústria representada na figura abaixo. Os motores 1 são motores de 75 CV, os motores 2 de 30 CV e os motores 3 de 50 CV, todos de IV pólos. Você recebeu o layout da fábrica contendo os motores e suas respectivas localizações. Depois de calcular a quantidade de lâmpadas necessárias, você chegou nas quantidades e potências descritas na planta. Determine as demandas dos Centros de Controle de Motores (CCMs): CCM1, CCM2, QDL (quadro de distribuição de Luz e Quadro Geral de Força (QGF). Determinar a potência necessária do transformador da subestação. 40 CHECK LIST Nessa unidade você pôde: conhecer os fatores de demanda aplicáveis aos diferentes tipos de equipamentos utilizados nas instalações elétricas industriais; calcular a demanda de energia elétrica referente aos equipamentos de aquecimento, refrigeração, iluminação, tomadas e motores elétricos pertencentes a uma instalação elétrica industrial. 41 UNIDADE 4 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES ELÉTRICOS Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: saber a importância do correto dimensionamento dos condutores utilizados nas instalações elétricas; dimensionar os condutores elétricos por meio dos critérios da capacidade de condução de corrente, limite de queda de tensão e seções mínimas. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em quatro tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: INTRODUÇÃO TÓPICO 2: CRITÉRIO DA CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE TÓPICO 3: CRITÉRIO DO LIMITE DE QUEDA DE TENSÃO TÓPICO 4: SEÇÕES MÍNIMAS DOS CONDUTORES 42 TÓPICO 1 INTRODUÇÃO A seção mínima dos condutores elétricos deve satisfazer, simultaneamente, aos critérios seguintes: capacidade de condução de corrente; limites de queda de tensão; seção mínima; capacidade de condução de corrente de curto-circuito por tempo limitado. Durante a elaboração de um projeto, os condutores serão inicialmente dimensionados pelos três primeiros critérios. Assim, quando do dimensionamento das proteções baseado nas intensidades das correntes de falta, entre outros parâmetros, é necessário confrontar os valores destas e os respectivos tempos de duração com os valores máximos admitidos pelo isolamento dos condutores utilizados. As isolações dos condutores apresentam um limite máximo de temperatura em regime de serviço contínuo. Consequentemente, o carregamento dos condutores é limitado a valores de corrente que são funções do método de referência e que, nessas condições e em serviço contínuo, proporcionarão temperaturas não superiores àquelas estabelecidas na tabela a seguir, para cada tipo de isolamento: 43 Tabela 8: Temperatura máxima dos condutores Tipo de Isolação Temperatura Máxima Temperatura Limite Temperatura Limite Serviço Contínuo do de Sobrecarga do de Curto-Circuito do Condutor (ºC) Condutor (ºC) Condutor (ºC) Cloreto de Polivilina 70 100 160 (PVC) Borracha Etileno- 90 130 250 Propileno (EPR) Polietileno Reticulado 90 130 250 (XLPE) TÓPICO2 CRITÉRIO DA CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE Este critério tem por objetivo garantir condições satisfatórias de operação aos condutores e as suas isolações, submetidos aos efeitos térmicos produzidos pela circulação da corrente elétrica. A seguir veremos um roteiro para o dimensionamento dos condutores por meio do critério da capacidade de condução de corrente. 1. Tipo de isolação: deve-se escolher o tipo de isolação dos condutores, o qual determina a temperatura máxima a que eles estão submetidos em regime contínuo, conforme a tabela 20; 2. Maneira de instalar: a maneira como os condutores são instalados influencia na capacidade de troca térmica entre os condutores e o ambiente e, em consequência, na capacidade de condução de corrente elétrica que eles proporcionam; Essa tabela foi retirada do livro Instalações elétricas industriais, João Mamede Filho. 44 Nos anexos, a tabela 13, apresentada em uma sequência de tabelas, os tipos de linhas elétricas de acordo com a NBR 5410 3. Corrente nominal ou Corrente de projeto (Ip): é a corrente do circuito, levando-se em consideração as suas características nominais. Ela será calculada por uma das equações que serão apresentadas na sequência: circuitos monofásicos (fase e neutro): 𝐼𝑝 = 𝑃𝑛 𝑣. cos φ . 𝜂 Sendo: Ip: corrente de projeto do circuito, em ampéres (A); Pn: potência nominal do circuito, em watts; v: tensão entre fase e neutro, em volts; cosφ: fator de potência; η: rendimento. Observação: para circuitos puramente resistivos, compostos apenas por lâmpadas incandescentes e resistências, por exemplo, temos: η = 1 e cos φ = 1. circuitos trifásicos (3F e N): 𝐼𝑝 = 𝑃𝑛 3. 𝑣. 𝑐𝑜𝑠 𝜑. 𝜂 circuitos trifásicos equilibrados (3F): 𝐼𝑝 = 𝑃𝑛 √3. 𝑣. 𝑐𝑜𝑠 𝜑. 𝜂 45 circuitos bifásicos (2F): 𝐼𝑝 = 𝑃𝑛 𝑣. 𝑐𝑜𝑠 𝜑. 𝜂 Os circuitos para ligação de motores são caracterizados por circuitos trifásicos a três condutores (3F), originados de um circuito trifásico a quatro condutores. Esse é o tipo mais comum de circuito para ligação de motores trifásicos. Conhecidas as correntes de carga dos motores e sabido o método de referência de instalação dos cabos, segundo a forma mais conveniente para o local de trabalho, devem-se aplicar as instruções seguintes: a) instalação de um motor: a capacidade mínima de corrente do condutor deve ser igual ao valor da corrente nominal multiplicado pelo fator de serviço correspondente, se houver: I = Fs x Inm Sendo: I: corrente mínima que o condutor deve suportar, A; Fs: fator de serviço do motor; Inm: corrente nominal do motor, A. b) instalação de um agrupamento de motores: a capacidade mínima de corrente do condutor deve ser igual a soma das correntes de carga de todos os motores, considerando-se os respectivos fatores de serviço: Ic = Fs(1) x Inm(1) + Fs(2) x Inm(2) + Fs(n) x Inm(n) 46 Quando os motores possuírem fatores de potência muito diferentes, o valor de Ic deverá ser calculado levando-se em consideração a soma vetorial dos componentes ativo e reativo desses motores. Com base no valor da corrente calculada, pode-se obter nas tabelas o valor da seção dos condutores. Nos circuitos para ligação de capacitores a capacidade mínima de condução de corrente do condutor deve ser igual a 135% do valor da corrente nominal do capacitor ou banco de capacitores: Ic = 1,35 x Inc Onde: Inc: corrente nominal do capacitor ou banco. 4. Número de condutores carregados: considera-se condutor carregado aquele que efetivamente é percorrido pela corrente elétrica no funcionamento normal do circuito. Nesse caso, consideram-se os condutores fase e neutro. O condutor de proteção equipotencial, PE,não é considerado condutor carregado; A tabela 14 (veja anexo), estabelece a capacidade de condução de corrente, em ampéres, para as maneiras de instalar (métodos de referência) A1, A2, B1, B2, C e D da tabela 13: condutores e cabos isolados em PVC, cobre ou alumínio; dois e três condutores carregados; temperatura no condutor: 70 ºC; temperatura ambiente: 30 ºC para instalação não enterrada (ar) e 20 ºC para instalação enterrada (solo). 47 Já a tabela 15, em anexo, estabelece a capacidade de condução de corrente, em Ampéres, para as maneiras de instalar (métodos de referência) A1, A2, B1, B2, C e D da tabela 13 – conforme NBR 5410: condutores e cabos isolados de XLPE ou EPR, cobre ou alumínio; dois e três condutores carregados; temperatura no condutor: 90 ºC; temperatura ambiente: 30 ºC para instalação não enterrada (ar) e 20 ºC para instalação enterrada (solo). A tabela 16, em anexo, estabelece a capacidade de condução de corrente, em Ampéres, para as maneiras de instalar (métodos de referência) E, F e G da tabela 13 – conforme NBR 5410: condutores e cabos isolados de PVC, cobre ou alumínio; temperatura no condutor: 70 ºC; temperatura ambiente: 30ºC. A tabela 17, em anexo, estabelece a capacidade de condução de corrente, em Ampéres, para as maneiras de instalar (métodos de referência) E, F e G da tabela 13 – conforme NBR 5410: condutores e cabos isolados de XLPE ou EPR, cobre ou alumínio; temperatura no condutor: 90 ºC; temperatura ambiente: 30 ºC. 5. Cálculo da corrente corrigida: 𝐼′𝑝 = 𝐼𝑝 𝐹𝐶𝑇 ∗ 𝐹𝐶𝐴 48 Fatores de correção para o dimensionamento de cabos: Fator de Correção de Temperatura (FCT): aplicável para temperaturas ambientes diferentes de 30 ºC, para cabos não enterrados, e de 20 ºC (temperatura no solo) para cabos enterrados; Na sequência, a tabela 9 apresenta os Fatores de Correção (FCT) para temperaturas ambientes diferentes de 30 ºC para cabos não enterrados e de 20 ºC (temperatura no solo) para cabos enterrados, de acordo com a NBR 5410: Tabela 9: Fator de Correção de Temperatura Temperatura ºC ISOLAÇÃO PVC EPR ou XLPE PVC EPR ou XLPE Ambientes do Solo 10 1,22 1,15 1,10 1,07 15 1,17 1,12 1,05 1,04 20 1,12 1,08 1,00 1,00 25 1,06 1,04 0,95 0,96 30 1,00 1,00 0,89 0,93 35 0,94 0,96 0,84 0,89 40 0,87 0,91 0,77 0,85 45 0,79 0,87 0,71 0,80 50 0,71 0,82 0,63 0,76 55 0,61 0,76 0,55 0,71 60 0,50 0,71 0,45 0,66 65 * 0,65 * 0,60 70 * 0,58 * 0,53 75 * 0,50 * 0,46 80 * 0,41 * 0,38 Fator de Correção de Agrupamento (FCA): aplicável para circuitos que estejam instalados em conjunto com outros circuitos em um mesmo eletroduto, calha, bandeja, agrupados sobre uma superfície, ou ainda 49 para cabos em eletrodutos enterrados, ou cabos diretamente enterrados no solo. As tabelas, apresentadas a seguir, fornecem os valores aplicáveis para o FCA. A tabela 10 traz os fatores de correção aplicáveis a condutores agrupados em feixe e a condutores agrupados num mesmo plano, em camada única, conforme NBR 5410: Tabela 10: Fatores de correção de agrupamento A tabela 11 mostra os fatores de correção aplicáveis a agrupamentos consistindo em mais de uma camada de condutores – métodos de referência C, E e F, segundo a NBR 5410: 50 Tabela 11: Fator de correção de agrupamento A tabela 12 apresenta os fatores de correção aplicáveis para linha com cabos diretamente enterrados, de acordo com a NBR 5410: Tabela12: Fator de correção de agrupamento A tabela 13 apresenta os fatores de correção aplicáveis para linhas em eletrodutos enterrados, conforme a NBR 5410: 51 Tabela 13: Fator de correção de agrupamento 6. Bitola do condutor: consulte as tabelas 14, 15, 16 e 17, na coluna correspondente aos dados obtidos anteriormente, encontramos a bitola do condutor, que deve ser aquela que, por excesso, atenda ao valor da corrente nas condições de instalação definidas para o circuito. TÓPICO 3 CRITÉRIO DO LIMITE DE QUEDA DE TENSÃO A queda de tensão provocada pela passagem de corrente elétrica nos condutores dos circuitos de uma instalação deve estar dentro de determinados limites máximos, a fim de não prejudicar o funcionamento dos equipamentos de utilização ligados aos circuitos terminais. 52 A queda de tensão em uma instalação, considerada desde a sua origem até o último ponto de utilização de qualquer circuito terminal, deve estar dentro dos limites prefixados pela tabela 14, a seguir. Esta fixa os valores percentuais máximos admissíveis para a queda de tensão, em função do valor da tensão nominal, para os diversos tipos de instalação e cargas. Tabela 14: Limites de queda de tensão Na figura abaixo vemos os valores máximos de queda de tensão admitidos pela NBR 5410: Figura 1: Limites de queda de tensão admissíveis Queda de Tensão em Sistema Monofásico (F – N) A queda de tensão em circuitos monofásicos é dada pela equação: 53 𝑆𝑐 = 200 𝑥 𝜌 𝑥 ∑(𝐿𝑐 𝑥 𝐼𝑐) ∆𝑉% 𝑥 𝑉𝑓𝑛 (𝑚𝑚2) Onde: - resistividade do material condutor (cobre): 1/56 Ω.mm²/m; Lc – comprimento do circuito, em m; Ic – corrente total do circuito, em A; ΔV% - queda de tensão máxima admitida em projeto, em %; Vfn – tensão entre fase e neutro, em V. Queda de Tensão em Sistema Trifásico (3F ou 3F- N) A seção do condutor pode ser obtida por meio da equação: 𝑆𝑐 = 173,2 𝑥 𝜌 𝑥 ∑(𝐿𝑐 𝑥 𝐼𝑐) ∆𝑉% 𝑥 𝑉𝑓𝑓 (𝑚𝑚2) Onde: Vff – tensão entre fases, em volts. TÓPICO 4 SEÇÕES MÍNIMAS DOS CONDUTORES A NBR 5410 define os valores mínimos das seções para condutores fase, neutro e Condutor de Proteção (PE): seção mínima do condutor fase: a tabela 15 a seguir, atentando por razões mecânicas, define as seções mínimas dos condutores fases, em circuitos CA, e dos condutores vivos em circuitos CC. Tabela 15: Seção mínima dos condutores 54 Tabela 16: Seção do condutor neutro Seção dos Condutores Fase (mm²) Seção Mínima do Condutor Neutro (mm²) 1,5 a 25 A mesma seção do condutor fase 35 25 50 25 70 35 95 50 120 70 150 70 185 95 240 120 300 150 400 185 As tabelas deste Tópico foram retiradas de: Instalações Elétricas Prediais – Domingos Leite Lima Filho. 55 Tabela 17: Seção do Condutor de Proteção (PE) Seção dos Condutores Fase (mm²) Seção Mínima do Condutor de Proteção(mm²) 1,5 a 16 A mesma seção do condutor fase 25 16 35 16 50 25 70 35 95 50 120 70 150 95 185 95 240 120 300 150 dimensione os condutores para um circuito terminal correspondente a alimentação de um motor trifásico, de 10 CV, V = 380 V – fator de potência 0,87 e rendimento 0,89 – FS = 1. Comprimento: 30 metros, condutores isolados em PVC, eletroduto de PVC aparente, temperatura ambiente de 35 ºC. Critério da Capacidade de Condução de Corrente Seguindo o roteiro para o dimensionamento de condutores temos: 1. isolação do condutor: PVC; 2. maneira de instalar: B1, conforme tabela 13; 3. corrente de projeto: 𝐼𝑝 = 10 𝑥 736 √3 𝑥 380 ∗ 0,87 ∗ 0,89 = 14,46 𝐴 4. número de condutores carregados: 3; 56 5. cálculo da corrente corrigida: 𝐼′𝑝 = 14,46 0,94 ∗ 1 = 15,38 𝐴 FCT = 0,94, conforme tabela 9; FCA = 1, conforme tabela 10. 6. bitola do condutor: com o valor de I’p entramos na tabela 14, coluna B1, 3cc (3 condutores carregados), na qual encontramos o valor de 15,5 A, que corresponde ao condutor de 1,5 mm². Critério do Limite de Queda de Tensão a) Dados necessários: maneira de instalar o circuito: B1; material do eletroduto (magnético ou não magnético), PVC; tipo do circuito (monofásico ou trifásico), trifásico; corrente de projeto, Ip, em Ampéres: 14,46 A; comprimento do circuito, l, em km: l = 30 m; tipo de isolação do condutor: PVC; tensão (V): 380 V; queda de tensão, e (%), admissível; 2%, conforme figura 1. b) Cálculo seção do condutor: 𝑆𝑐 = 173,2 𝑥 0,0178 𝑥 ∑(30 𝑥 14,46) 2 𝑥 380 = 1,76 𝑚𝑚2 Visto que a seção de 1,76 mm² não corresponde a uma bitola de condutor comercial, escolhemos o valor ligeiramente superior, ou seja, 2,5 mm². 57 Critério das Seções Mínimas Por tratar-se de um circuito de força (ver tabela 15), a seção mínima para esse circuito é de 2,5 mm² para condutores de cobre. O condutor a ser utilizado para o circuito em questão deve atender aos três critérios, capacidade de condução de corrente, limite de queda de tensão e seção mínima. Nesse caso o condutor fase a ser utilizado deverá ser de 2,5 mm². Visto que o condutor fase deve ser de 2,5 mm²; na tabela 16 verificamos que o condutor neutro também deverá ser de 2,5 mm², assim como o condutor de proteção (conforme tabela 17). Nesse capítulo vimos como dimensionar os condutores de uma instalação elétrica industrial. Você conseguiu entender a importância do correto dimensionamento dos condutores elétricos? Os condutores são responsáveis pela condução da corrente elétrica dos circuitos, portanto, condutores corretamente dimensionados juntamente com os dispositivos de proteção adequados proporcionam maior funcionalidade e segurança das instalações. 58 EXERCÍCIO 1. Dimensione os condutores para um circuito terminal correspondente a alimentação de um motor trifásico, de 30 CV, V = 380 V – fator de potência 0,91 e rendimento 0,90 – FS = 1. Comprimento: 20 metros, condutores unipolares isolados em PVC, eletroduto de PVC aparente, temperatura ambiente de 30 ºC. ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 59 CHECK LIST Nessa unidade você pôde aprender: que em uma instalação elétrica, os condutores devem ser dimensionados de forma a garantir a funcionalidade dos circuitos, bem como a segurança das instalações; os condutores elétricos devem ser selecionados a partir dos critérios da capacidade de condução de corrente, limite de queda de tensão e obedecendo as seções mínimas estabelecidas pela NBR 5410, adotando-se o condutor de maior seção. 60 UNIDADE 5 DIMENSIONAMENTO DE DUTOS Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: relacionar os dutos mais utilizados nas instalações elétricas industriais; dimensionar dutos para aplicações industriais. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em seis tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: INTRODUÇÃO TÓPICO 2: ELETRODUTOS TÓPICO 3: CANALETAS TÓPICO 4: CALHAS TÓPICO 5: BANDEJAS TÓPICO 6: TÚNEIS 61 TÓPICO 1 INTRODUÇÃO As instalações elétricas dispõem de um componente que propicia um meio envoltório, ou invólucro, aos condutores elétricos, o qual chamamos de condutos. Dentre os diversos tipos de condutos, destacam-se os eletrodutos, como aqueles que têm maior aplicação nas instalações elétricas prediais. Em instalações comerciais ou industriais, além dos eletrodutos, são utilizados também calhas e bandejas metálicas, prateleiras, canaletas, etc. TÓPICO 2 ELETRODUTOS Os eletrodutos são os dutos mais comumente utilizados. Podem ser de PVC ou de ferro galvanizado. Os eletrodutos em PVC são geralmente utilizados quando embutidos ou enterrados. Já os eletrodutos de ferro galvnizados são mais utilizados em instalações aparentes. A taxa máxima de ocupação em relação a área de seção transversal dos eletrodutos não deve ser superior a: 53% no caso de um único condutor ou cabo; 31% no caso de dois condutores ou cabos; 40% no caso de três ou mais condutores ou cabos. Nos eletrodutos só devem ser instalados condutores isolados, cabos unipolares ou cabos multipolares, admitindo-se a utilização de condutor nu em eletroduto isolante exclusivo, quando esse condutor se destina a aterramento. O diâmetro externo dos eletrodutos deve ser igual ou superior a 16 mm. Não deve haver trechos contínuos (sem interposição de caixas de derivação ou aparelhos) retilíneos de tubulação maiores do 62 que 15 metros; nos trechos com curvas, este espaçamento de ser reduzido de 3 m para cada curva de 90º. A tabela 18 a seguir, mostra as dimensões totais dos condutores: Tabela 18: Área ocupada pelos cabos Seção (mm2) Área total – mm2 Seção (mm2) PVC Área total – mm2 PVC XLPE ou EPR PVC XLPE ou EPR Isolado Unipolar Isolado Unipolar 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 7,0 10,7 14,5 18,8 27,3 37,4 56,7 72,3 103,8 23,7 28,2 36,3 41,8 50,2 63,6 91,6 113,1 151,7 23,7 28,2 36,3 41,8 50,2 63,6 91,6 113,1 151,7 70 95 120 150 185 240 300 400 500 130,7 179,7 213,8 268,8 336,5 430,0 530,9 692,8 870,9 188,7 246,0 289,5 359,6 444,8 559,9 683,5 881,4 1.092,7 188,7 246,0 289,5 359,6 444,8 559,9 683,5 881,4 1.092,7 A tabela 19 a seguir, apresenta as características dimensionais dos cabos: Tabela 19: Características dimensionais dos cabos Seção nominal (mm2) Condutor Cabos Isolados Cabos unipolares nº de fios Diâmetro nominal (mm) Espessura da isolação (mm) Diâmetro externo (mm) Espessura da isolação (mm) Diâmetro externo (mm) 1,50 2,50 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 600 7 7 7 7 7 7 7 7 19 19 19 37 37 37 61 61 61 61 61 1,56 2,01 2,55 3,00 3,12 4,71 5,87 6,95 8,27 9,75 11,42 12,23 14,33 16,05 18,27 20,46 23,65 26,71 29,26 0,7 0,8 0,8 0,8 1,0 1,0 1,2 1,2 1,4 1,4 1,6 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,0 3,7 4,3 4,9 5,9 6,9 8,5 9,6 11,3 12,9 15,1 16,5 18,5 20,7 23,4 26,0 29,7 33,3 36,2 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,2 1,2 1,4 1,4 1,6 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 5,50 6,00 6,80 7,30 8,00 9,00 10,80 12,00 13,90 15,50 17,70 19,20 21,40 23,80 26,70 29,50 33,50 37,30 40,25 A tabela 20 a seguir, apresenta as áreas dos eletrodutos rígidos ocupáveis pelos cabos: Essa tabela foi retirada do livro Instalações elétricas industriais, João Mamede Filho. As tabelas destas páginas foram retiradas do livro Instalações elétricas industriais, João Mamede Filho. 63 Tabela 20: Área dos eletrodutos rígidos ocupáveis pelos cabos TÓPICO 3 CANALETAS A NBR 5410 estabelece que nas canaletas só devem ser utilizados cabos unipolares ou cabos multipolares. Os condutores isolados podem ser utilizados, desde que contidos em eletrodutos. Os cabos instalados em canaletas devem ocupar, no máximo, 30% da área útil da canaleta. TÓPICO 4 CALHAS A NBR 5410 estabelece que: os cabos unipolares e multipolares podem ser instalados em qualquer tipo de calha; os condutores isolados só podem ser instalados em calhas com paredes maciças, cujas tampas só possam ser removidas com auxílio de ferramentas; admite-se a instalação de condutores isolados em calhas com paredes perfuradas e/ou tampas desmontáveis sem 64 auxílio de ferramentas em locais só acessíveis a pessoas advertidas ou qualificadas; é conveniente ocupar a calha com no máximo 35% de sua área útil. As dimensõestípicas de calhas são dadas na tabela a seguir: Tabela 21: Dimensionamento de calhas – mm Largura Altura Comprimento 50 40 1.000 100 40 1.000 150 60 1.000 150 60 2.000 200 60 2.000 300 75 2.000 300 75 3.000 400 75 3.000 500 100 3.000 600 100 3.000 TÓPICO 5 BANDEJAS O sistema de bandeja, também conhecido como leito de cabos, é, em geral, construído em alumínio ou em aço para diferentes cargas mecânicas (tipo pesado, médio e leve). O uso de bandejas só é permitido em estabelecimentos industriais onde haja manutenção adequada e em locais não sujeitos a choques mecânicos. Somente cabos unipolares ou multipolares podem ser utilizados em bandejas. Os cabos devem ser fixados convenientemente na estrutura das bandejas, principalmente quando em percursos verticais. Nas bandejas, os cabos devem ser instalados de preferência em camada única. Essa tabela foi retirada do livro Instalações elétricas industriais, João Mamede Filho. 65 TÓPICO 6 TÚNEIS Em muitas indústrias são construídos túneis destinados à instalação de dutos de passagem de diversas utilidades, tais como eletricidade, telefone, ar-condicionado, etc., não se adimitindo, no entanto, tubulação com líquidos ou gases inflamáveis ou corrosivos. Nesse caso, os cabos podem ser instalados em bandejas, eletrodutos, calhas, etc., dispostos de maneira a dar maior facilidade possível à manutenção e oferecer segurança completa a presença das pessoas autorizadas. dimensionar o trecho de eletroduto de PVC rígido roscável, classe B, mostrado na figura abaixo, no qual deverão ser instalados os seguintes circuitos: Circuito 1: 2 # 2,5 mm² T 2,5 mm²; Circuito 2: 3 # 4,0 mm² (4,0 mm²) T 4,0 mm²; Circuito 3: # 6,0 mm² (6,0 mm²). Sabe-se que os cabos são isolados em Pirastic Antiflan. Solução: 1. determina-se a seção total ocupada pelos condutores: na tabela 18, coluna área total, encontramos dois valores. O primeiro valor refere-se ao diâmetro dos fios (condutor sólido) e o segundo é referente ao diâmetro dos cabos (vários fios): 66 3 x 10,7 = 32,1 mm² 5 x 14,5 = 72,5 mm² 3 x 18,8 = 56,4 mm² Total: 142,2 mm² 2. determina-se o diâmetro externo nominal do eletroduto (mm) entrando nas tabelas dos fabricantes. Na tabela 20, coluna: área útil > 3 cabos (40%) com o valor de 142,2 mm² encontramos o valor 143 mm² que corresponde ao eletroduto de 3/4” ou 25 mm. 67 EXERCÍCIOS 1. Dimensionar o trecho de eletroduto de PVC rígido, classe B, indicado na figura abaixo. Sabe-se que os cabos são isolados em PVC. Os condutores do circuito 1 são de 1,5 mm². 2. Se o conduto utilizado na questão 1 for uma eletrocalha perfurada, quais as dimensões necessárias para abrigar os condutores destacados na figura sabendo-se que serão utilizados condutores unipolares? 68 CHECK LIST No decorrer desta unidade, você pôde aprender: os eletrodutos servem para abrigar os condutores elétricos; nas instalações industriais são utilizados vários tipos de dutos para abrigar os condutores elétricos, incluindo eletrodutos, canaletas, calhas, bandejas, leitos, túneis etc. 69 UNIDADE 6 FATOR DE POTÊNCIA Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: diferenciar potência ativa, reativa e aparente; conceituar o fator de potência; relacionar as causas e as consequências de um baixo fator de potência. Plano de Estudos Esta unidade está dividida em três tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: CONCEITOS BÁSICOS TÓPICO 2: FATOR DE POTÊNCIA TÓPICO 3: PROJETO PARA CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA 70 TÓPICO 1 CONCEITOS BÁSICOS Grande parte das cargas das unidades consumidoras industriais consome energia reativa indutiva. Esses equipamentos são: 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 e potência reativa. A Potência ativa é a potência elétrica que efetivamente realiza trabalho gerando movimento, luz, calor, etc. Sua unidade é o Watt (W). A Potência reativa é a potência elétrica usada para criar e manter os campos eletromagnéticos das cargas indutivas. Sua unidade é o Volt-Ampére reativo (VAr). A potência ativa é sempre consumida na execução de trabalho útil enquanto 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. TÓPICO2 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. Frequentemente utiliza-se um triângulo retângulo para representar as relações entre as potências ativa, reativa e aparente. A seguir podemos observar a figura do triângulo das potências: Essa unidade foi elaborada a partir do Manual de Correção de Fator de Potência WEG. 71 Figura 2: Triângulo das potências. Note que surgiu uma terceira potência denominada aparente. A potência aparente é a potência total fornecida pelo sistema. Ela poderá ser dissipada em forma de potência ativa e potência reativa. Sua unidade é o Volt-Ampére (VA). Causas do Baixo Fator de Potência O baixo fator de potência em uma instalação elétrica pode ser causado por diversos fatores, sendo esses: 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. A figura ao lado foi retirada do Manual de Correção de Fator de Potência WEG. 72 Consequências do Baixo Fator de Potência Perdas na instalação: as perdas de energia elétrica ocorrem em forma de calor e são proporcionais ao quadrado da corrente total (I2.R). Como a 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. As quedas de tensão podem provocar, ainda, a diminuição da intensidade luminosa das lâmpadas e o aumento da corrente nos motores; Subutilização da capacidade instalada: a energia 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. Para fatores de potência crescentes, observe a tabela a seguir. Essa tabela apresenta a potência necessária do transformador para atender uma potência útil de 800 kW emfunção do fator de potência. 73 Tabela 22: Variação da potência do Trafo em função do fator de potência da instalação. Note que quanto maior é o fator de potência, menor será a potência do transformador necessária para a instalação. Dessa forma notamos que o custo da instalação também aumenta quando o fator de potência é baixo. Correção do Fator de Potência Uma forma 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. Tipos de Correção do Fator de Potência A correção do fator de potência pode ser feita instalando os capacitores de quatro maneiras diferentes, tendo como objetivos a conservação de energia e a relação benefício/custo: a) correção na entrada da energia de alta tensão: nesse caso corrige-se o fator de potência visto pela concessionária, permanecendo internamente todos os inconvenientes citados pelo baixo fator de potência e o custo é elevado; A figura ao lado foi retirada do Manual de Correção de Fator de Potência WEG. 74 b) correção na entrada da energia de baixa tensão: utiliza-se este tipo de correção em instalações elétricas com elevado número de cargas com potências diferentes e regimes de utilização pouco uniformes. A principal desvantagem consiste em não haver alívio sensível dos alimentadores de cada equipamento; c) correção por grupos de cargas: nesse caso o capacitor é instalado de forma a corrigir um setor ou um conjunto de pequenas máquinas. É instalado junto ao quadro de distribuição que alimenta esses equipamentos. Tem como desvantagem não diminuir a corrente nos circuitos de alimentação de cada equipamento; d) correção localizada: é obtida instalando-se os capacitores junto ao equipamento que se pretende corrigir o fator de potência. Representa, do ponto de vista técnico, a melhor solução, apresentando as seguintes vantagens: reduz as perdas energéticas em toda a instalação; diminui a carga nos circuitos de alimentação dos equipamentos; pode-se utilizar em sistema único de acionamento para a carga e o capacitor, economizando-se um equipamento de manobra; gera potência reativa somente onde é necessário. e) correção mista: no ponto de vista “Conservação de Energia”, considerando aspectos técnicos, práticos e financeiros, torna-se a melhor solução. Nesse tipo de correção os capacitores são aplicados em diversos pontos de acordo com os métodos vistos acima. A figura 3 a seguir ilustra os diferentes tipos de correção do fator de potência, ela mostra o diagrama dos tipos de instalação. Figura 3: Tipos de correção de fator de potência 75 TÓPICO 3 PROJETO PARA CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA A correção do fator de potência pode ser necessária para Empresas em Operação ou para Empresas em Projeto. Para as Empresas em Operação, deverão ser analisados os parâmetros elétricos através das medições efetuadas e nas Empresas em Projeto, a através de parâmetros elétricos presumidos. Vamos tratar nesse capítulo da correção do fator de potência para Empresas em Projeto. Determinação da Potência Reativa Estudaremos neste capítulo o dimensionamento de capacitores para correção do fator de potência que não tenha interferência significativa de harmônicas. Para calcular a potência reativa necessária aplicamos umas das fórmulas abaixo: 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑅𝑒𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 (𝑘𝑣𝑎𝑟) = 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐴𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑥 𝐹 Essa equação é utilizada para todos os casos, com exceção de motores, nos quis deverá ser utilizada a equação a seguir: 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑅𝑒𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 (𝑘𝑣𝑎𝑟) = (%𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑥 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐴𝑡𝑖𝑣𝑎) 𝜂 Onde: A figura ao lado foi retirada do Manual de Correção de Fator de Potência WEG. 76 F é o fator de multiplicação necessário para a correção do fator de potência existente para o desejado, coletado da tabela 18 (anexo). N é o rendimento do motor de acordo com a carga aplicada ao eixo. A equação I é utilizada para todos os casos, com exceção de motores onde deverá ser utilizada a equação II. Dimensionamento da Potência Reativa para a Correção do Transformador Determina-se a potência do capacitor na correção de transformadores funcionando a vazio, por meio da seguinte expressão: Onde: Qo é a potência reativa do transformador (kvar) necessária para corrigir seu fator de potência para 1; io é a corrente em vazio (valor em p.u. e em %); Sn é a potência nominal do transformador (KVA); Po potência de perdas a vazio, em kW (dado da placa do fabricante ou fornecido em relatório de ensaio). Cálculo da Capacitância do Capacitor Recomenda-se a utilização em kvar's de 95% do valor calculado em Qo. 77 Cálculo da Corrente Nominal do Capacitor Proteções Contra Curto-Circuito Os capacitores deverão ser protegidos contra curtos- circuitos por meio da aplicação de fusíveis. Os fusíveis deverão ter características gL - gG, o dimensionamento da corrente nominal dos fusíveis pode ser feito aplicando-se a equação: Onde: If= Corrente calculada do fusível (usar o valor comercial do fusível imediatamente superior); Inc = Corrente nominal do capacitor Condutores A corrente nominal a ser considerada para o dimensionamento dos condutores deve ser 1,43 vezes a corrente nominal do capacitor e levar em consideração outros critérios, tais como: maneira de instalar, temperatura ambiente, etc. 78 EXERCÍCIOS 1. Explique o que são as potências ativa, reativa e aparente. ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 2. O que é o fator de potência? ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 3. Quais são as causas do baixo fator de potência? ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 4. Quais os tipos de correção do fator de potência? ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ 79 CHECK LIST Nessa unidade você pôde aprender: a potência ativa é sempre consumida na execução de trabalho útil enquanto 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. Já a potência aparente é a potência total fornecida pelo sistema; diversas são as causas do baixo fator potência e por isso é essencial a correção; o fator de potência pode ser corrigido de várias formas, desde a correção em alta tensão, por agrupamento de cargas ou por cargas individuais. 80 UNIDADE 7 PROTEÇÃO DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Objetivos de Aprendizagem Ao final desta unidade você deverá: explicar a função dos dispositivos DR; dimensionar os disjuntores para os circuitos de uma instalação elétrica; Plano de Estudos Esta unidade está dividida em três tópicos, organizados de modo a facilitar sua compreensão dos conteúdos. TÓPICO 1: INTRODUÇÃO TÓPICO 2: PROTEÇÃO DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS TÓPICO 3: DIMENSIONAMENTO
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