6A-EXEMPLO DE CÁLCULO SE DE UTILIZAÇÃO ABR-2021

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EXERCÍCIO DE DIMENSIONAMENTO 
DE UMA SUBESTAÇÃO DE 
UTILIZAÇÃO
Ramo da Atividade: Transformação –
Indústria de Máquinas e 
Equipamentos para Indústria Têxtil
Prof. Gênova
22/04/2021
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ-IFCE
ÁREA DA INDÚSTRIA
CURSOS: TÉCNICO E INTEGRADO EM ELETROTÉCNICA
DISCIPLINAS: SISTEMAS DE POTÊNCIA E SUBESTAÇÃO
PROF. GÊNOVA
ASSUNTO: SUBESTAÇÃO DE UTILIZAÇÃO
1) Apresentação dos dados do Projeto
2) Quadro de cargas
3) Cálculo da carga instalada em KW;
4) Cálculo do Fator de Potência da instalação
5) Separação das cargas por categoria e cálculo da 
demanda:
a. Iluminação e tomadas
b. Aparelhos de aquecimento
c. Aparelhos de ar condicionado
d. Motores Elétricos
e. Equipamentos Especiais
F. Outras Cargas
Dimensionamento de Subestação de Transformação
Considere um projeto de uma subestação de utilização para 
atender uma indústria de manufatura no ramo de Fabricação de 
de máquinas e equipamentos para a indústria têxtil; 
Pede-se:
1) Analise o quadro de cargas e identifique a carga instalada em
KW e a carga total instalada em KVA;
2) Calcule o fator de potência inicial da instalação;
3) Calcule a demanda estimada máxima presumível das
instalação, considerando o FD típico para esta atividade;
Obs. Obter o FD da tabela do ANEXO C da ET 285 Critérios de
Projeto de Rede de Distribuição Aérea de MT e BT - Enel, para
consumidores atendidos em MT.
4) Com base na demanda estimada máxima presumível, dimensione o(s)
transformador(es) a ser(em) instalado(s) nesta subestação
5) Defina 3 alternativas de composição da potência da subestação e decida
qual a alternativa mais adequada justificando a sua escolha;
6) Caso o fator de potência inicial seja < 0,92, calcule os capacitores
necessários para corrigir o FP para 0,92 com base na demanda máxima
presumível calculada;
7) Escolha o tipo de conexão a ser feita com a rede da concessionárias;
8) Escolha o tipo de subestação de entrada de energia (SEE) a ser
projetada;
9) Utilize a simbologia padronizada e desenhe o diagrama unifilar da
subestação;
10) Faça a relação dos principais materiais e equipamentos a serem
aplicados nesta instalação da subestação.
O quadro de cargas apresentado a seguir, relaciona todas 
as cargas a serem aplicadas nesta UC, por segmento de utilização, 
já com a potência absorvida calculada e a potência reativa, 
resultando no somatório das potências ativas em KW e reativas em 
KVAr. 
Para calcular a potência total aparente instalada em KVA, utilize o 
triângulo de potências, bem como para calcular o fator de potência 
inicial da instalação.
Cargas P.indiv. Qte. P.total FP ŋ P.abs. φ tgφ P.reativa S FP
Por segmento W KW cosφ % kW 
(Ptotal/ŋ)
arc.cosφ Q/Pabs Q=tgφ.Pabs
(Kvar)
kVA Pabs /S
a) Iluminação e TUG A B C D E F G H I J K
1. Lâmpada LED 9 50 0,45 0,90 0,87 0,52 25,84 0,48 0,25
2, L.Tubular T8-1 18 50 0,90 0,92 0,95 0,95 23,07 0,43 0,40
3. L.Tubular T8-2 9 20 0,18 0,92 0,95 0,19 23,07 0,43 0,08
4. L.Vapor sódio 70 40 2,80 0,92 0,90 3,11 23,07 0,43 1,32
5. Perda Reator FP=0,92 14 40 0,56 0,92 1,00 0,56 23,07 0,43 0,24
6..Geladeira 300 2 0,60 0,67 0,88 0,68 47,93 1,11 0,75
7. Bebedouro Gel água 100 10 1,00 0,67 0,88 1,14 47,93 1,11 1,26
8. Frezzer 600 2 1,20 0,67 0,88 1,36 47,93 1,11 1,51
9. Microcomputador 100 15 1,50 0,83 0,98 1,53 33,90 0,67 1,03
10. Impressora c/ estab. 1200 4 4,80 0,83 0,98 4,90 33,90 0,67 3,28
11. Tomadas uso geral 100 50 5,00 1,00 1,00 5,00 0 0 0
b) Aparelhos aquecimento
12. Chuveiro elétrico 4200 10 42,00 1,00 1,00 42,00 0 0 0
13- Estufa a resistência 10000 1 10,00 1,00 1,00 10,00 0 0 0
c) Ar condicionado
14.Split (unid. evap+cond.) 11.200 12 134,40 0,83 0,89 151,01 33,90 0,67 101,18
d) Eletrobombas
15.Bomba recalque:10cv3F 7360 2 14,72 0,81 0,88 16,73 35,90 0,72 12,11
16.Bomba drenagem 3cv 2208 1 2,208 0,86 0,85 2,60 30,68 0,59 1,54
17.Bomba incêndio 5cv 3680 1 3,68 0,83 0,86 4,28 33,90 0,67 2,88
SUB-TOTAL 1 - - - - - 246,56 - - 127,83
QUADRO DE CARGAS DA INSTALAÇÃO
Cargas P.indiv. Qte. P.total FP ŋ P.abs. φ tgφ P.reativa S FP
Por segmento W KW cosφ % KW arc.cosφ Q/P Q=tgφ.P
(Kvar)
KVA P/S
e) Elevadores
18. Administração: 10cv 7360 2 14,72 0,90 0,89 16,54 25,84 0,48 8,01
19. Serviço:10cv 7360 1 7,36 0,90 0,89 8,36 25,84 0,48 4,05
F) Motores em proc. Ind.
20. MIT-1 = 5cv 3680 4 14,72 0,82 0,88 16,73 34,92 0,70 11,68
21. MIT-2 = 10cv 7360 6 44,16 0,83 0,89 49,62 33,90 0,67 33,34
22. MIT-3 = 15cv 11040 5 55,20 0,84 0,91 60,66 32,86 0,65 39,18
23. MIT-4 = 50cv 36800 2 73,60 0,86 0,92 79,14 30,68 0,59 46.95
24. MIT-5 = 100cv 73600 1 73,60 0,87 0,93 79,14 29,54 0,57 44,85
G) Outras cargas:
25. Máq. de solda 8KW 8000 1 8,00 0,83 1,00 8,00 33,90 0,67 5,38
SUB-TOTAL-2 318,19 193,44
TOTAIS 564,75 321,27
Então: 
CONTINUAÇÃO DO QUADRO DE CARGAS
Portanto será necessário corrigir o fator de potência de _______ para 0,92.
2) Calcule o FP inicial da instalação:
Então 𝑆 = 𝑃𝑎𝑏𝑠
2 + 𝑄2
σ𝑃𝑎𝑏𝑠 = 564,75𝑘𝑊 e σ𝑄 =321,27𝑘𝑉𝐴𝑟
Logo: 𝑆𝑖𝑛𝑠𝑡. = 564,752 + 321,272 = 649,74𝑘𝑉𝐴
Portanto: 𝑐𝑜𝑠𝜑1 =
564,75
649,74
= 0,8692
Como o FP < 0,92, deve ser previsto a instalação de banco 
de capacitores nesta instalação.
3) Calcule a demanda estimada máxima presumível das 
instalação, considerando o FD típico para esta 
atividade;
A demanda estimada máxima presumível no ramo de 
atividade de transformação, é dada pela expressão:
𝐷 = 𝐶𝐼𝑥𝐹𝐷
CI= Carga instalada em kW
FD aplicável para este Ramo de Atividade.
Obs. Os responsáveis pelo projeto elétrico devem
adotar e apresentar o valor do FD aplicável a cada caso
particular, ficando a adoção sob sua inteira
responsabilidade
Para este ramo de atividade, Fabricação de 
máquinas e equipamentos para a indústria têxtil, peças e 
acessórios, consultando a tabela do Anexo C – Fatores de 
Demanda e de Carga de Consumidores MT/BT – ET-285, 
obtêm-se o seguinte valor:
Portanto FD=0,68
Código de 
Atividade
Ramo da Atividade BT MT
FD FC FD FC
2863-1/00 Fabricação de máquinas e 
equipamentos para a indústria 
têxtil, peças e acessórios
0,68 0,27 0,68 0,27
• Então 𝐷 = 564,75𝑥0,68 = 384,03𝑘𝑊
• Demanda em KVA:
• Para o FP corrigido para 0,92, teremos:
𝐷 =
384,03
0,92
= 417,4239𝑘𝑉𝐴
4) Com base na demanda estimada máxima presumível, 
dimensione o(s) transformador(es) a ser(em) instalado(s) nesta 
subestação;
O mercado disponibiliza transformadores para este tipo 
aplicação, nas seguintes potências:
Como a demanda máxima presumível deu 417,4239kVA, 
teremos as seguintes alternativas de escolha:
Opção 01- 1 transformador de 500kVA;
Opção 02- 2 transformadores de 225kVA
Opção 03- 2 transformadores sendo 1x225kVA+1x300kVA 
Transformador trifásico 13,8kV/380-220V
Potências em kVA
75 112,5 150 225 300 500 750
5) Defina 3 alternativas de composição da potência da subestação e
decida qual a alternativa mais adequada justificando a sua escolha;
Alternativa 01: Instalar 01 transformador de 500kVA, com folga na
potência instalada de 20%, no entanto a unidade fabril só terá a sua
disposição 1 transformador;
Alternativa 02: Instalar 02 transformadores, sedo cada um de 225kVA
totalizando = 450kVA, com folga de 8%, no entanto serão duas
unidades e no caso de desligamento para manutenção a fábrica não
precisa ser totalmente desligada;
Alternativa 03: Instalar 02 transformadores, sendo 1 de 225KVA e 1 de
300KVA, totalizando 525KVA com folga de 26%. Esta alternativa só
seria justificável se houvesse a comprovação de aumento futuro de
carga instalada na unidade fabril, para aumento da produção, com
projeto de ampliação já elaborado, pelo menos para os próximos 2 ou 3
anos;
Portanto a alternativa escolhida deve ser a 2ª por não
depender de tantas incertezas e dotar a instalação de
flexibilidade de manobras no caso de falhas em um dos
transformadores ou parada para manutenção.
6) Caso o fator de potência inicial seja < 0,92, calcule os
capacitores necessários para corrigir o FP para 0,92
com base na demanda máximapresumível calculada;
𝑐𝑜𝑠𝜑1 =
564,75
649,74
= 0,8692, Então 𝜑1 = 𝑎𝑟𝑡𝑐. 𝑐𝑜𝑠0,8692 𝑒
• 𝜑1 =29,6342°
• 𝑐𝑜𝑠𝜑2=0,92, então: 𝜑2=23,0739°
• Então: 𝑄𝑐𝑎𝑝 = 𝑄1 − 𝑄2 = 𝐷(tan𝜑1 − tan𝜑2)
• 𝑄𝑐𝑎𝑝 = 𝑄1 − 𝑄2 = 384,03(tan 29,6342° − tan23,0739°)
• 𝐐𝐜𝐚𝐩 = 𝟑𝟖𝟒, 𝟎𝟑𝐱𝟎, 𝟏𝟒𝟐𝟗 = 𝟓𝟒, 𝟖𝟖𝐤𝐕𝐀𝐫
• Escolher uim banco de capacitores trifásico de 60kVAr
7) Escolha o tipo de conexão a ser feita com a rede da
concessionárias;
De acordo com a rede de distribuição aérea existente
que passa na calçada do empreendimento, foi decidido
por conexão do tipo:
8) Escolha o tipo de subestação de entrada de energia
(SEE) a ser projetada;
Será escolhida uma subestação e conjunto de medição
em transição subterrânea, com ramal de ligação aéreo,
conjunto de medição aéreo montado em poste e ramal
de entrada subterrâneo.
Subestação montada em cubículo blindado, ao nível do
solo, sendo constituído de 4 compartimentos: cubículo
de entrada, cubículo de proteção e cubículos de
transformação;
9) Utilize a simbologia padronizada e desenhe o
diagrama unifilar da subestação;
10) Faça a relação dos principais materiais e
equipamentos a serem aplicados nesta instalação da
subestação.
Item Descrição do material Quant. Unid.
01 Pç.
02
03
04
05