INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Prof.: Luís M. Nodari luis.nodari@ifsc.edu.br http://www.joinville.ifsc.edu.br/~luis.nodari/ Parte 2 1

1- Revisão e Conceitos 2- Métodos de Fornecimento de Energia 3- Condutores Elétricos 4- Revisão de Fator de Potência 5- Cálculo de condutores Elétricos 6- Cálculos de Demanda 7- Projeto de Quadros de Distribuição 8- Aterramento Elétrico 9- SPDA 10- Bibliografia 2

3 Revisão O átomo é composto pelo seu núcleo e a eletrosfera. O núcleo é formado por prótons e elétrons A eletrosfera é o espaço de vácuo que compreende o núcleo e possui elétrons vibrando. Os elétrons estão distantes do núcleo de acordo com o nível de energia que possuem.).

4 Revisão Núcleo é 10000 vezes menor que a menor camada da eletrosfera. O volume do núcleo equivale a aproximadamente 0,01% do volume total do átomo. 99,95 % da massa atômica esta no núcleo. Toda a eletrosfera e formada por vácuo e elétrons (muito pequenos). O micro e o macro se repetem?

5 Revisão Materiais podem ser classificados como bons ou maus condutores de corrente elétrica de acordo com sua estrutura química. A diferença está na chamada camada de valência, bons condutores elétricos possuem 1 a 2 elétrons em sua camada de valência, que é a última camada a receber elétrons em um átomo Quanto maior no número de camadas e por consequência de elétrons melhor será o condutor, desde que possuam 1 elétron na camada de valência. Corrente elétrica : Fluxo ordenado de elétrons. Precisa um caminho fechado e uma DDP para que ocorra.

6 Revisão ISOLANTES: Não conduzem corrente elétrica. Todos os materiais isolantes elétricos apresentam um máximo de valor de campo elétrico que podem suportar. Se esse valor máximo for ultrapassado, o material, mesmo sendo isolante, passará a se comportar como condutor. Quando isso ocorre, dizemos que a rigidez dielétrica do material foi rompida. Exemplo: PVC

Fios e Cabos Condutores Elétricos 7

8 Fios e Cabos Condutores Elétricos DEFINIÇÕES: Condutor Isolado: Condutor dotado apenas de isolação. Cabo Unipolar: cabo constituído por um único condutor isolado e provido de cobertura sobre a isolação. Cabo Multipolar: Cabo constituído por vários condutores isolados e provido de cobertura sobre o conjunto dos condutores isolados.

9 Fios e Cabos Condutores Elétricos Qual condutor é melhor? O rígido ou o flexível? Qual oferece mais perdas? Qual tem a maior resistividade por metro? Qual sofre mais com o eleito pelicular? Efeito pelicular?...???

10 Efeito Skin Efeito Skin ou pelicular é o efeito que ocorre em condutores elétricos quando percorridos por Corrente Alternada. Fenômeno baseado nos efeitos descobertos por Faraday e Lenz. Quanto maior a frequência elétrica, maiores serão os esforços resultantes e portanto, maior será o efeito pelicular.

Efeito Skin Variação da área de condução de corrente de um condutor em função da variação da frequência da corrente que circula sobre o mesmo. Em função destes efeitos surgiram várias características e tecnologias de cabos. Cabos ocos, com guia de onda, em aço com camada externa em cobre, em alumínio com alma de aço... 11

Conectores Elétricos 12

Conectores Elétricos 13

Conectores e Emendas Em Condutores Elétricos 14

15 Faixa de Tensão Elétrica (IEC) Sistemas de Fornecimento de Energia Corrente Alternada - CA Corrente Contínua- CC Extra Baixa Tensão: Tensão Inferior à 50 V (CA) e 120 V (CC) Risco Alta Tensão > 1000 V RMS > 1500 Arco elétrico Baixa Tensão 50-1000V RMS 120 1500V Choque elétrico Extra Baixa Tensão < 50 V RMS < 120 Baixo risco Baixa tensão: Tensão superior a Extra Baixa Tensão e inferior a 1000 V (CA) e 1500V (CC) Exemplo: 127 V, 220 V, 380V. Média tensão: Tensão superior a Baixa tensão e Inferior a Alta Tensão Exemplo: 13.8 kv, 23kV e 34.5kV. Alta tensão: Tensão superior a Média Tensão Exemplo: 69kV, 138kV, 250kV, 750kV.

16 Sistemas de Fornecimento de Energia CLASSIFICAÇÃO DOS TIPOS DE FORNECIMENTO EM TENSÃO CELESC Tensão primária de distribuição: tensão disponibilizada no sistema elétrico da Celesc com valores padronizados iguais ou superiores a 2,3 kv. Na Celesc as tensões nominais são: 13,8 kv, 23 kv, 34,5 kv, 69 kv e 138 kv. Tensão secundária de distribuição: tensão disponibilizada no sistema elétrico da Celesc com valores padronizados inferiores a 2,3 kv. Na Celesc as tensões nominais são: 380/220V (urbana) e 440/220V (rural);

17 Sistemas de Fornecimento de Energia CLASSIFICAÇÃO DOS TIPOS DE FORNECIMENTO EM TENSÃO PRIMÁRIA a) Subgrupo A1-230 kv; b) Subgrupo A2 - tensão de fornecimento de 88 kv a 138 kv; c) Subgrupo A3 - tensão de fornecimento de 69 kv; d) Subgrupo A3a - tensão de fornecimento de 30 kv a 44 kv; e) Subgrupo A4 - tensão de fornecimento de 2,3 kv a 25 kv; f) Subgrupo AS - tensão de fornecimento inferior a 2,3 kv atendidas a partir de sistema subterrâneo de distribuição e enquadradas neste Grupo em caráter opcional.

18 Sistemas de Fornecimento de Energia CLASSIFICAÇÃO DOS TIPOS DE FORNECIMENTO EM TENSÃO SECUNDÁRIA Limites de fornecimento: Unidades consumidoras com potência instalada < 75kW; Tensão padronizada: Nas redes de distribuição secundária da CELESC, as tensões padronizadas são de 380/220V (urbana) e 440/220V (rural); Classificação dos tipos de fornecimento: Em função da potência instalada declarada, o fornecimento de energia elétrica à unidade consumidora será feita de acordo com a classificação a seguir:

19 Sistemas de Fornecimento de Energia Tipo A (monofásico): Alimentação em 2 fios (fase e neutro): 220V; Potência instalada menor que 15kW; Não é permitido motor monofásico maior que 3CV (HP); Não é permitido máquina de solda a transformador.

20 Sistemas de Fornecimento de Energia Tipo B (bifásico): Alimentação em 3 fios (2 fases e neutro) 380/220V urbana e 440/220V rural; Potência instalada entre 15 e 22kW urbana e até 25kW rural; Não é permitido motor monofásico maior que 3CV (HP) em 220V ou maior que 7.5 CV em 440V; Não é permitido máquina de solda a transformador

21 Tipo C (trifásico): Sistemas de Fornecimento de Energia Fornecimento a 4 fios (3 fases e neutro) 380/220V potência instalada entre 22 e 75kW; Não é permitido motor monofásico maior que 3CV (HP) em 220V ou motor trifásico maior que 25CV (HP) em 380V; Não é permitido máquina de solda a transformador Observação: As unidades consumidoras que não se enquadrarem nos tipos A, B, ou C serão atendidas em tensão primária de distribuição.

22 Tipos de Instalações INSTALAÇÕES AO AR LIVRE São consideradas instalações ao ar livre, comumente instaladas em bandejas, leitos entre outros. Para este tipo somente é permitida a instalação de cabos unipolares ou multipolares. ELETRODUTOS Podem ser instalados condutores isolados, cabos unipolares ou multipolares. Somente é admitido o uso de condutor nu em eletrodutos não metálicos e com finalidade de aterramento. ELETROCALHAS e BANDEJAS Em eletrocalhas E bandejas podem ser instalados condutores isolados, cabos unipolares ou multipolares.

CABOS DIRETAMENTE ENTERRADOS Os cabos diretamente enterrados somente podem ser unipolares ou multipolares e devem ser tomadas medidas para protegê-los contra deteriorações causadas por movimentação de terra, choque de ferramentas provenientes de escavações e ataques químicos ou umidade. CANALETAS NO SOLO Os cabos instalados diretamente nas canaletas no solo somente podem ser unipolares ou multipolares ou admite-se o uso de condutores isolados desde que contidos em eletrodutos no interior da canaleta. SOBRE ISOLADORES Tipos de Instalações Sobre isoladores podem ser utilizados condutores nus, isolados ou em feixes. 23

24 Tipos de Instalações Leitos de cabos

25 Tipos de Instalações Infraestrutura de eletrodutos embutidos na alvenaria

26 Tipos de Instalações Infraestrutura de Eletrodutos e Eletrocalhas Sobrepostos

Tipos de Instalações 27

28 Tipos de Instalações Infraestrutura de Canaletas no Piso

29 Tipos de Instalações Quadros e eletrocalhas sobrepostos.

30 Tipos de Instalações Eletrodutos envelopados no solo.

31 Tipos de Instalações Inspira confiança?

32 Tipos de Instalações Inspira confiança?

Tipos de Instalações Inspira confiança? 33

Definições CURTO CIRCUITO: Quando em um determinado circuito elétrico, existe DDP, existe um caminho ou circuito fechado, com a resistência elétrica deste circuito que tende a zero e, por tanto, corrente elétrica que tende ao infinito ou até ao limite da fonte. SOBRECARGA: Quando a corrente consumida pelas cargas aplicadas a um circuito elétrico excede ou ultrapassa o limite de corrente pré-determinado para o funcionamento correto e seguro do mesmo, ocasionando principalmente perdas por aquecimento. MAU CONTATO: Quando as conexões elétricas de um determinado circuito não estão adequadamente ajustadas, a corrente que irá circular ou circula pelo mesmo oferece queda de tensão e dissipação térmica. 34

35 Definições Exemplos Ambos os fenômenos, curto circuito, sobrecarga e mau contato, podem causar sérios danos a instalação elétrica, danificando componentes, condutores, podendo causar incêndios. Estes fenômenos devem sempre ser evitados.

Definições Exemplos 36

39 Revisão Corrente Alternada A tensão alternada tem 3 dimensões ou variáveis; o tempo, a amplitude e a fase. Polar Seno Coseno

40 Revisão Corrente Alternada A representação gráfica em duas dimensões pode ser feita com uma senoide ou com um diagrama polar.

41 Revisão Corrente Alternada Um gerador trifásico gera simultaneamente as 3 tensões de fase, Va, Vb e Vc, que em função de sua construção física, são defasadas de 120º.

42 Revisão Corrente Alternada Cada tensão gerada pode ser descrita ou representada como:

43 Revisão Corrente Alternada Ligação em estrela: A tensão no centro da estrela do gerador pode ser calculada da seguinte forma: Para cargas equilibradas a corrente na carga pode ser analisada da mesma forma.

44 Revisão Corrente Alternada Ligação em triângulo: Na ligação em triângulo pode-se dizer que a tensão de fase e linha são iguais. A corrente de cada fase pode ser obtida da seguinte forma:

45 Revisão Corrente Alternada Circuitos Trifásicos - Relação entre a tensão de fase e tensão de linha. Tensão de Fase: tensão sobre uma das bobinas do gerador tifásico ou tensão entre fase e neutro em uma ligação em estrela. (equivale ao raio no circulo fasorial ao lado) Tensão de Linha: diferença de potencial entre duas fases.

46 Revisão Corrente Alternada Relação entre tensão de fase e linha: Pode-se obter a relação entre as tensões de fase e linha considerando que a diferença de potencial entre duas fases pode ser formada por dois triângulos retângulos. O cateto adjacente de cada um somados corresponde-rá a tensão de linha, e daí pode-se obter a relação entre a tensão de linha e de fase.

47 Revisão Corrente Alternada Relação entre tensão de fase e linha: Outra forma de obter a relação entre as tensões de fase e linha pode ser a consideração do comprimento da corda de um circulo. Onde a corda coresponde a diferença de potencial entre duas fases. arco flecha Sendo: corda E por tanto,

48 Revisão de Fator de Potência Considerando cargas lineares, o FP pode ser interpretado como a diferença de fase entre a tensão e a corrente FP Indutivo corrente atrasada em relação a tensão FP Capacitivo corrente adiantada em relação a tensão

Revisão de Fator de Potência 49

( 50 Revisão de Fator de Potência O Fator de Potência para cargas lineares pode ser calculado da seguinte forma:

( 51 Revisão de Fator de Potência De uma forma mais simplificada, para cargas lineares, o FP pode ser calculado como se apresenta:

( 52 Revisão de Fator de Potência O Fator de Potência também pode ser afetado pela forma de onda da corrente consumida pela carga, quando comparada com a forma de onda da tensão senoidal em sua frequência fundamental. A diferença na forma de onda da corrente pode ser medida pela sua Taxa de Distorção Harmônica ou THD. A THD pode ser descrita como relação entre a forma de onda real da corrente consumida e uma senoide na frequência fundamental. Assim, Fator de Potência pode ser obtido da seguinte forma:

53 Revisão de Fator de Potência Atualmente existem vários equipamentos disponíveis no mercado para automatizar a correção de Fator de Potência. Assim como equipamentos eletrônicos para corrigir ou ajustar a THD do consumo de corrente.

54 Revisão de Rendimento Elétrico O rendimento elétrico pode ser descrito como a relação entre a potência elétrica consumida e a fornecida por um determinado sistema. Exemplo: para um motor elétrico o rendimento é a relação entre a energia elétrica consumida e a potência mecânica, convertida em elétrica, que é fornecida na ponta do eixo.

55 Potência Elétrica Em CA Potência em sistema monofásico (F+N): P ( W ) S * Fp ( W) onde : S V I 1 P ( W ) V I * Fp ( W) 1 F F Potência em sistema bifásicos (F+F): P ( ) ( ) 2 W VL IL Fp W Potência em sistema trifásicos(3f): F L Onde: P 1ϕ = Potência Monofásica P 2 ϕ = Potência Bifásica P 3 ϕ =Potência Trifásica S = Potência Aparente (VA) V F =Tensão de Fase V L =Tensão de Linha I L =Corrente de Linha η = rendimento Fp=Fator de Potência P ( ) 3 ( ) 3 W VL IL Fp W S 3 V L IL P ( ) 3* * * ( ) 3 W VF I L Fp W V 3* V L F

Corrente em sistema monofásico (F+N): P ( ) 1 W I ( A) V * * Fp F Corrente em sistema bifásicos (F+F): P ( ) 2 W I ( A) V * * Fp L Corrente em sistema trifásicos(3f): I I P ( ) 3 W ( A) 3 * V * * Fp L P ( ) 3 W ( A) V 3* V * * Fp 3* L V F Potência Elétrica Em CA F Para cargas resistivas puras (Lâmpadas incandescente, chuveiros elétricos, resistências elétricas, etc) o Fator de potência é unitário (Fp=1) I Para Motores: P( CV )*736 ( A ) 3 * V * * Fp L 56

57 Energia Elétrica Consumida Em CA A energia elétrica consumida pode ser representada pela potência consumida durante um determinado intervalo de tempo. E = Pot. t Considerando um chuveiro que possua 5500W de potência elétrica, a energia consumida pode ser obtida de duas formas: Em Joules: (1J = 1Ws) Em Watt-hora:

58 Exercícios Calcule: Potência em CA Corrente em CA Cargas em Estrela Cargas em Triângulo

59 Dimensionamento de Condutores Existem 06 critérios de dimensionamento de condutores: 1. Critério da Seção Mínima 2. Critério da Capacidade de Condução de Corrente 3. Critério da Queda de Tensão 4. Critério da Sobrecarga 5. Critério do Curto Circuito 6. Critério de Contatos Indiretos No entanto estudaremos os três critérios mais importantes para a instalação elétrica, que são os três primeiros. Nas análise de cargas sempre considerar um Sistema Equilibrado.

60 Dimensionamento de Condutores CRITÉRIO DA SEÇÃO MÍNIMA Para o critério da seção mínima temos: 1. Condutores de Iluminação: seção mínima 1,5mm 2 2. Condutores de Força: seção mínima 2,5mm 2

61 Dimensionamento de Condutores CRITÉRIO DA CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE Para o critério da capacidade de corrente temos: Iz Ip FCA* FCT Onde: Iz - Corrente Corrigida - pelo Fator de Correção é a corrente de projeto após realizada a correção Correção de temperatura (FCT) (Tabela 6) e Fator de de Agrupamento de Condutores (FCA)(Tabela 8) Ip - Corrente de Projeto - é a corrente nominal (In) que o equipamento (máquina) necessita para o seu funcionamento.

62 Dimensionamento de Condutores FCA - Fator de Correção de Agrupamento de Condutores 1. Número de circuitos e ou cabos multipolares é a quantidade de circuitos ou cabos multipolares que passam pelo mesmo duto (exemplo de duto: Eletroduto, canaletas, eletrocalhas, bandejas, etc). Depende exclusivamente da divisão dos circuitos no projeto. 2. Método de Instalação (Tabela 1) é o tipo de instalação realizada (exemplo: Condutores instalados em eletrocalha (B1), instalados em Bandeja Perfurada (F). FCT - Fator de Correção de Temperatura: Para determina-lo é necessário definir outras duas características do projeto, que são: 1. Tipo de Instalação - Ambiente ou Solo Deve-se considerar a temperatura do local onde o condutor está instalado (ambiente ou solo) 2. Tipo de Isolação do Condutor: PVC XLPE e/ou EPR

63 Dimensionamento de Condutores CRITÉRIO DA QUEDA DE TENSÃO Segundo a norma NBR 5410, os limites de queda de tensão em uma instalação elétrica são: 7% A partir do secundário do transformador para subestação própria. 5% A partir do ponto de entrega para alimentação em tensão secundária.

Dimensionamento de Condutores CRITÉRIO DA QUEDA DE TENSÃO Cálculo da Queda de Tensão Para Circuitos Monofásico: 200* * * VC S * V LC IP % Para Circuitos Trifásico: 100* 3* * * VC S * V C C F L LC IP % Onde: ρ = resistividade do material condutor (cobre) 1/56 Ω.mm 2 /m; L C = comprimento do circuito, em metro; I p = corrente total do circuito em Ampère; ΔV C = Queda de tensão máxima admitida em projeto, em %; S C = Seção Mínima do condutor; V F = Tensão de Fase; V L = Tensão de Linha. 64

Dimensionamento de Condutores CRITÉRIO DA QUEDA DE TENSÃO Cálculo dos Condutores Para Circuitos Monofásico: S C 200* * * V LC IP 2 * V Para Circuitos Trifásico: S C C C F 100* 3* * * V * V L mm LC IP 2 mm Onde: ρ = resistividade do material condutor (cobre) 1/56 Ω.mm 2 /m; L C = comprimento do circuito, em metro; I p = corrente total do circuito em Ampère; ΔV C = Queda de tensão máxima admitida em projeto, em %; S C = Seção Mínima do condutor; V F = Tensão de Fase; V L = Tensão de Linha. 65

Dimensionamento de Condutores DIMENSIONEMENTO DE CONDUTOR NEUTRO E REDUÇÃO DE SEÇÃO DE CONDUTOR Conforme a Norma NBR 5410, o condutor Neutro deverá possuir a mesma seção do condutor fase nos seguintes casos: Em circuitos monofásicos e Bifásicos; Em circuitos trifásicos, quando a seção do condutor fase for igual ou inferior a seção de 25mm 2 ; Em circuitos trifásicos, quando for prevista a presença de harmônicos. A seção do condutor Neutro pode ser reduzida conforme a Tabela 16, para os seguintes casos: A carga for trifásica e permanentemente equilibrada nas fases. Quando não for prevista a presença de harmônicas; Quando a máxima corrente susceptível que percorre o neutro seja inferior à capacidade de condução de corrente correspondente à seção reduzida do condutor neutro. 66

67 Dimensionamento de Condutores DIMENSIONEMENTO DE CONDUTOR PROTEÇÃO OU DE TERRA E REDUÇÃO DE SEÇÃO DE CONDUTOR O condutor de proteção (PE), conhecido como condutor Terra, deverá ser aplicado preferencialmente com condutores isolados, cabos unipolares ou veias de cabos multipolares, e sua seção pode ser reduzida até a metade da seção dos condutores de fase, conforme Tabela 17.

68 Dimensionamento de Condutores Exercício 1 - Determine a seção do condutor unipolar com isolação de EPR, sendo que a potência do equipamento é 45kW, Fp= 90% e η=85%, tensão de linha de 380V. A alimentação do equipamento é trifásica com neutro, instalado por meio de Bandeja não perfurada, onde já passam 7 circuitos, a temperatura ambiente média é de 40 C e no solo de 22 C, o equipamento esta instalado a uma distância de 90m do Quadro de distribuição de Força QDF e a queda de tensão máxima admitida de 2%. Use os métodos da Capacidade de Condução de Corrente e da Máxima Queda de Tensão Admitida

69 Dimensionamento de Condutores Exercício 2 - Determine a seção do condutor unipolar com isolação de PVC, sendo que o equipamento é composto por dois motores trifásico de 15CV, Fp= 987% e η=92%, tensão de fase de 127V, instalado por meio de bandeja perfurada e cabos dispostos de forma contíguos, onde já passam 3 circuitos. A temperatura ambiente média é de 45 C e no solo de 30 C, o equipamento esta instalado a uma distância de 80m do Quadro de distribuição de Força QDF e a queda de tensão máxima admitida de 1%. Use os métodos da Capacidade de Condução de Corrente e da Máxima Queda de Tensão Admitida

70 Dimensionamento de Condutores Exercício 3 - Determine a seção do condutor unipolar com isolação de XLPE, sendo que o equipamento é composto por um motor trifásico de 100CV, Fp= 88% e η=94%, tensão de fase de 220V, instalado por meio de canaleta não ventilada no solo, onde já passam 4 circuitos. A temperatura ambiente média é de 40 C e no solo de 30 C, o equipamento está instalado a uma distância de 110m do Quadro de distribuição de Força QDF e a queda de tensão máxima admitida de 4%. Use os métodos da Capacidade de Condução de Corrente e da Máxima Queda de Tensão Admitida

Dimensionamento de Condutores Exercício 4 Considere um Quadro de Distribuição que alimenta as seguintes cargas: 1 Motor trifásico de 20 CV, Fp= 88% e η=94% 2 Motores trifásicos 3 CV, Fp= 92% e η=96% 1 Estufa de secagem, 45kW, ligada em triângulo, Fp= 1 e η=1 36 Lâmpadas MVM de 1000W, Fp= 85% e η=90% Encontre a corrente total consumida pelas cargas ligadas ao quadro e dimensione os condutores que farão a alimentação do quadro. Considere: D= 80m, V=2%, Ta= 30 C, Cabos com isolação em EPR, estão instalados em eletrocalhas perfuradas e o total de circuitos na eletrocalha é 5. Use os métodos da Capacidade de Condução de Corrente e da Máxima Queda de Tensão Admitida 71

72 Dimensionamento de Infraestrutura INFRAESTRUTURA: suporte, invisível ou visível, que é base indispensável à edificação, à manutenção ou ao funcionamento de uma estrutura concreta. Para Instalações elétricas, se refere a todo o conjunto de eletrodutos, eletrocalhas, isoladores, suportes e quaisquer outros itens que possibilitem a execução de uma instalação elétrica desde que atendam aos padrões de qualidade e segurança pré-estabelecidos.

73 Dimensionamento de Infraestrutura eletrodutos, eletrocalhas, isoladores, suportes, caixas de passagem, canaletas, conexões, derivações...

Dimensionamento de Infraestrutura DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTOS: Para a disposição dos eletrodutos e/ou dutos fechados, os trechos de tubulação contínua retilíneos, sem interdisposição de caixas de passagem não devem ultrapassar a distância de 15m. Para trechos com curvas, estas devem ser limitadas a três de 90, ou equivalente a 270, não sendo permitido curvas com deflexão menores de 90. L (comprimento) L 15 3 n onde n número decurvas Nenhuma curva 1 curva 2 curvas 3 curvas Máximo comprimento do trecho 15 metros 12 metros 9 metros 6 metros Comprimento parcial do trecho 15 metros 6m 3m 1,5m Quando a tubulação passar por uma área que impossibilite a colocação de caixas de passagem dentro dos limites, deverá ser aumentada a área da seção do eletroduto (NBR 5410 6.2.11.1.2) 74

75 Dimensionamento de Infraestrutura DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTOS: A ocupação máxima da área interna da seção de um eletroduto esta estabelecida na norma MBR5410, no item 6.2.11.1.6. A taxa de ocupação é apresentada em um percentual de ocupação, que depende da quantidade de condutores dispostos em um eletroduto, da seguinte forma: 53% Para o caso de um condutor; 31% Para o caso de dois condutores; 40% Para o caso de três ou mais condutores. Apesar dos valores apresentados em, norma recomenda-se que a taxa de ocupação adotada para projeto seja a metade da recomendada em norma.

76 Dimensionamento de Infraestrutura DIMENSIONAMENTO DE ELETROCALHAS E SIMILARES: As instalações em ar livre, que incluem as linhas instaladas em leitos, bandejas e eletrocalhas, não fixa limite de ocupação, como faz para a instalação de eletrodutos, contudo: A norma NBR 5410, recomenda que a instalação dos condutores seja em camada única. Quando não for o caso deve-se observar o volume de condutores por metro de infraestrutura, pois existe limite fixado na norma, visando a proteção contra danos e incêndios nos condutores. Por tanto, utilizaremos a regra de ocupação máxima de 40% o que restringe a ocupação dos dutos abaixo do limite do volume de material combustível por metro linear de linha elétrica (6.2.11.3.5)

77 SEÇÃO EXTERNA DE CONDUTORES: Seção (mm 2 ) Dimensionamento de Infraestrutura Área Total (mm 2 ) Seção Área Total (mm 2 ) PVC XLPE ou (mm 2 ) PVC XLPE ou Isolado Unipolar EPR Isolado Unipolar EPR 1,5 7,0 23,7 23,7 70 130,7 188,7 188,7 2,5 10,7 28,2 28,2 95 179,7 246,0 246,0 4 14,5 36,3 36,3 120 213,8 289,5 289,5 6 18,8 41,8 41,8 150 268,8 359,6 359,6 10 27,3 50,2 50,2 185 336,5 444,8 444,8 16 37,4 63,6 63,6 240 430,0 559,9 559,9 25 56,7 91,6 91,6 300 530,9 683,5 683,5 35 72,3 113,1 113,1 400 692,8 881,4 881,4 50 103,8 151,7 151,7 500 870,9 1092,7 1092,7

78 Dimensionamento de Infraestrutura SEÇÃO INTERNA DE CONDUTOS: IMPORTANTE: Para o cálculo correto da taxa de ocupação deve-se considerar a área externa do condutor (da capa), e a área interna do eletroduto. Está ERRADO considerar a área do cobre.

79 Dimensionamento de Infraestrutura SEÇÃO INTERNA DE CONDUTOS: CÁLCULO: O conduto ou eletroduto adotado deve ter área interna maior ou igual a obtida no cálculo.

80 Fatores De Projeto Fatores de Projeto são considerações a respeito da instalação elétrica que auxiliam no correto dimensionamento de cabos, quadros de distribuição e subestações. Também são importantes para auxiliar contratação de energia com a concessionária, pois auxiliam no entendimento do perfil de consumo de energia e de qual deverá ser a demanda média contratada.

81 Fatores De Projeto Para aplicar os Fatores de Projeto em um dimensionamento é necessário conhecer: perfil das cargas a serem aplicadas no projeto; perfil de consumo e de trabalho onde estão aplicadas as cargas; O paralelismo e sazonalidade de utilização;

82 Fatores De Projeto Os Fatores de Projeto: 1) Fator de Demanda 2) Fator de Carga 3) Fator de Perda 4) Fator de simultaneidade 5) Fator de Utilização

83 Fatores De Projeto 1) Fator de Demanda (Fd) É a relação entre a demanda máxima do sistema e a carga total conectada, potência Instalada. 100 Pot. Instal. 125 kv Demanda demanda média = 87,6 Fd Dmáx. Pinst. 95 90 85 80 75 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

84 Fatores De Projeto 2) Fator de Carga(Fc) É a razão entre a demanda média, durante um intervalo de tempo e a demanda máxima registrada no mesmo período. 100 Pot. Instal. 125 kv Demanda demanda média = 87,6 Fc Dméd. Dmáx. 95 90 85 80 75 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

85 3) Fator de Perda (Fpr) Fatores De Projeto É a relação entre a perda de potência na demanda média e a perda de potência na demanda máxima, ou seja, o fator perda de energia do sistema. Fpr 0,30* Fc 0,7* Fc 2

86 4) Fator de simultaneidade (Fs) Fatores De Projeto É a relação entre a demanda máxima do grupo de aparelho pela soma das demandas individuais dos aparelhos do mesmo grupo.

87 5) Fator de Utilização (Fu) Fatores De Projeto É o fator aplicado a potência nominal do aparelho para se obter a potência média absorvida pelo mesmo nas condições de utilização.

CÁLCULO DE DEMANDA: Fatores De Projeto Demanda da Carga (VA): PW ( ) D * Fp Demanda em Motores (VA): P( CV )*736 D * Fp Onde: P= Potência em Watts S= Potência Aparente em VA V=Tensão do sistema em Volts I= Corrente elétrica do sistema em Àmpere. Fp = cosϕ = Fator de potência η = rendimento Fu= Fator de Utilização Fs= Fator de simultaneidade Nm= número de equipamentos Demanda para conjunto de motores iguais (VA): PW ( ) D Nm* * Fu * Fs * Fp 88

Fatores De Projeto Demanda para conjunto de motores iguais (VA): P( CV )*736 D Nm* * Fu * Fs * Fp Onde: P(CV)= Potência do motor em CV Fp=cosϕ=Fator de potência η = rendimento Fu= Fator de Utilização Fs= Fator de simultaneidade Nm= número de motores Demanda para Iluminação (VA): Dl Pr Nl * Pl Fp Onde: = Quant. de Luminárias (Lâmpadas) Pl=Potência da Lâmpada Pr=Potência do Reator Fp= Fator de potência do reator 89

90 Fatores De Projeto Demanda Total do Quadro de motores - DTM (CCM Centro de Controle de Motores e/ou QDF -Quadro de Distribuição de Força) DTM D1 D2... Dn P1( CV )*736 D1 Nm1* * Fu1* Fs1 * Fp P2( CV )*736 D2 Nm2* * Fu2* Fs2 * Fp Pn ( CV )*736 Dn Nmn* * Fun* Fsn * Fp Onde: P(CV)= Potência do motor em CV Fp=cosϕ=Fator de potência η = rendimento Fu= Fator de Utilização Fs= Fator de simultaneidade D (1, 2, n)= Demandas dos motores de mesma potência 1, 2 e n Nm (1, 2, n)= Número de motores do grupo1, 2 e n

91 Fatores De Projeto Demanda de Iluminação- DL no Quadro de Luz +Tomadas (Quadro de Distribuição de Força e Luz - QDFL): DL Dl Dl... Dl Dl Dl 1 2 1 1 1 Nl1* 2 2 2 Nl2* P ln Prn D ln Nln* Fp n Pl Pr Fp Pl Pr Fp Onde: = Quant. de Luminárias (Lâmpadas) Nl Pl (1, 2, n) =Potência da Lâmpada 1, 2 e n Pr (1, 2, n) =Perda no Reator 1, 2 e n Dl (1, 2, n ) = Demanda de Iluminação de luminária 1, 2 e n Fp=cosϕ=Fator de potência médio (lâmpada + Reator)

92 Fatores De Projeto Demanda de Tomadas - DT no Quadro de Luz + Tomadas (Quadro de Distribuição de Força e Luz - QDFL): DT Dt Dt... Dt Dt Dt 1 2 Pt Fp 1 1 Nt1* Pt Fp 2 2 Nt2* Pt Dt n * Fp n Ntn n Onde: Nt(1,2 en) = número de Tomadas tipo 1, 2 e n Fp=cosϕ=Fator de potência Dt (1, 2, n) = Demanda de tomadas do tipo 1, 2 e n

93 Fatores De Projeto Demanda Total de Iluminação + Tomadas DTL ( Quadro de Distribuição de Força e Luz - QDFL): DTL DL DT Onde: DL= Demanda de Iluminação DT= Demanda de Tomadas Para determinar a Demanda do Quadro de Distribuição de Força e Luz (QDFL), temos que observar o fator de demanda que segue:

94 Fatores De Projeto Fator de Demanda para Iluminação e tomadas.

95 Fatores De Projeto QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO Conhecidas todas as cargas ligadas a um quadro de distribuição; De acordo com a norma NBR 5410, deve-se definir o tamanho de um quadro de distribuição elétrica considerando espaço para circuitos reserva; Possibilitando a manutenção, alteração e se necessário crescimento/aumento do número de circuitos ligados ao quadro;

96 Fatores De Projeto Quadro de Distribuição Espaço Reserva conforme tabela 59 da NBR 5410 Quantidade de circuitos (N) efetivos no Quadro de Distribuição Espaço mínimo destinado à circuitos reservas Até 6 circuitos 2 7 a 12 circuitos 3 13 a 30 circuitos 4 N>Acima de 30 circuitos 0,15*N Nota: A capacidade de circuitos reserva deve ser considerado no cálculo do alimentador do respectivo quadro de distribuição

97 Dimensionamento de Barramentos: Fatores De Projeto Uma Vez dimensionado o consumo total de corrente do quadro, considerando os devidos fatores de projeto, podese definir o disjuntor geral, os cabos de alimentação do quadro e seus barramentos internos. Conhecendo a corrente total que irá circular pelos barramentos pode-se dimensionar os mesmos por tabelas e folhas de dados dos fabricantes.

98 Dimensionamento de Barramentos: Fatores De Projeto

99 Dimensionamento de Barramentos: Fatores De Projeto

Quadros de Distribuição 100

103 BIBLIOGRAFIA MAMEDE FILHO, João. Instalações Elétricas Industriais. 8ª Edição, Editora LTC, Rio de Janeiro, 2010. CREDER, Hélio. Instalações Elétricas, 15ª Edição, Editora LTC, Rio de Janeiro, 2007. COTRIM, Ademaro. Instalações Elétricas, 5ª Edição. Editora Pearson Prentice-Hall, São Paulo, 2009. LIMA FILHO, Domingos Leite. Projeto de Instalações Elétricas Prediais, 11ª Edição, Editora Érica, São Paulo, 2007. CAVALIN, Geraldo; CERVELIN, Severino. Instalações Elétricas, 21ª Edição, Editora Érica, São Paulo, 2006. NISKIER, Julio. Manual de Instalações Elétricas, 1ª Edição, Editora LTC, Rio de Janeiro, 2005. Norma Técnica ABNT NBR ISSO 8995-1. Catálogos e sites das empresas: SYLVANIA, PHILIPS, PRYSMIAN. Luz, Jeanine Marchiori da, Luminotécnica, Apostila de Disciplina. Pereira, Fernando O. Ruttkay; Souza, Marcos Barros de. Iluminação - Apostila de conforto Ambiental, Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Florianópolis 2005.