Prof. Luís Nodari
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
INDUSTRIAIS
1
Prof.: Luís M. Nodari
http://www.joinville.ifsc.edu.br/~luis.nodari/
Parte 2
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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
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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.).
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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?
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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.
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Revisão
•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.
ISOLANTES:
•Não conduzem corrente elétrica.
Exemplo: PVC
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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.
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•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?...???
Fios e Cabos Condutores Elétricos
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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.
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•Variação da área de condução de corrente de um condutor em função da
variação da frequência da corrente que circula sobre o mesmo.
Efeito Skin
•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...
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Sistemas de Fornecimento de Energia
Extra Baixa Tensão: Tensão Inferior à 50 V (CA) e 120 V (CC) 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.
Faixa de Tensão Elétrica (IEC)
Corrente Alternada - CA
Corrente Contínua- CC
Risco
Alta Tensão > 1000 VRMS > 1500 Arco elétrico
Baixa Tensão 50 - 1000VRMS 120 – 1500V Choque elétrico
Extra Baixa Tensão < 50 VRMS < 120 Baixo risco
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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);
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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.
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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:
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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.
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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
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Tipo C (trifásico):
• 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.
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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.
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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
Sobre isoladores podem ser utilizados condutores nus, isolados ou em feixes.
Tipos de Instalações
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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.
Definições
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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.
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Revisão Corrente Alternada
A tensão alternada tem 3 dimensões ou variáveis; o tempo, a amplitude
e a fase.
Seno
Coseno
Polar
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A representação gráfica em duas dimensões pode ser feita com uma
senoide ou com um diagrama polar.
Revisão Corrente Alternada
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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.
Revisão Corrente Alternada
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Cada tensão gerada pode ser descrita ou representada como:
Revisão Corrente Alternada
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Ligação em estrela:
Revisão Corrente Alternada
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.
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Ligação em triângulo:
Revisão Corrente Alternada
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:
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Circuitos Trifásicos - Relação entre a tensão de fase e tensão de linha.
Revisão Corrente Alternada
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.
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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.
Revisão Corrente Alternada
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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.
Revisão Corrente Alternada
Sendo:
E por tanto,
arco
flecha
corda
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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
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Revisão de Fator de Potência
O Fator de Potência para cargas lineares pode ser calculado da
seguinte forma:
(
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Revisão de Fator de Potência
De uma forma mais simplificada, para cargas lineares, o FP pode
ser calculado como se apresenta:
(
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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:
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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.
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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.
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Potência em sistema monofásico (F+N):
Potência em sistema bifásicos (F+F):
Potência em sistema trifásicos(3F):
1
1
( ) * ( ) :
( ) * ( )
F L
F F
P W S Fp W onde S V I
P W V I Fp W
2 ( ) ( )L LP W V I Fp W
3 ( ) 3 ( )L LP W V I Fp W
Onde: •P1ϕ = Potência Monofásica •P2 ϕ= Potência Bifásica •P3 ϕ=Potência Trifásica •S = Potência Aparente (VA) •VF=Tensão de Fase •VL=Tensão de Linha •IL=Corrente de Linha •η = rendimento •Fp=Fator de Potência
3 ( ) 3* * * ( )F LP W V I Fp W 3*L FV V
3 L LS V I
Potência Elétrica Em CA
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Corrente em sistema monofásico (F+N):
Corrente em sistema bifásicos (F+F):
Corrente em sistema trifásicos(3F):
1 ( )( )
* *F
P WI A
V Fp
2 ( )( )
* *L
P WI A
V Fp
3 ( )( )
3* * *L
P WI A
V Fp
• Para cargas resistivas puras (Lâmpadas incandescente, chuveiros elétricos, resistências elétricas, etc) o Fator de potência é unitário (Fp=1)
( )*736( )
3* * *L
P CVI A
V Fp
Para Motores:
3 ( )( )
3* * *F
P WI A
V Fp
3*L FV V
Potência Elétrica Em CA
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Energia Elétrica Consumida Em CA
A energia elétrica consumida pode ser
representada pela potência consumida
durante um determinado intervalo de tempo.
Em Joules:
Em Watt-hora:
Considerando um chuveiro que possua 5500W de potência elétrica, a
energia consumida pode ser obtida de duas formas:
E = Pot . t
(1J = 1Ws)
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Exercícios
Calcule:
Potência em CA
Corrente em CA
Cargas em Estrela
Cargas em Triângulo
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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.
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• Para o critério da seção mínima temos:
1. Condutores de Iluminação: seção mínima 1,5mm2
2. Condutores de Força: seção mínima 2,5mm2
Dimensionamento de Condutores
CRITÉRIO DA SEÇÃO MÍNIMA
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Dimensionamento de Condutores
• Para o critério da capacidade de corrente temos:
CRITÉRIO DA CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE
*
IpIz
FCA FCT
Onde:
Iz - Corrente Corrigida - é a corrente de projeto após realizada a correção pelo Fator de
Correção de temperatura (FCT) (Tabela 6) e Fator de Correção
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.
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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
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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.
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Dimensionamento de Condutores
CRITÉRIO DA QUEDA DE TENSÃO
Cálculo da Queda de Tensão
• Para Circuitos Monofásico:
• Para Circuitos Trifásico:
200* * *%
*
C P
C
C F
L IV
S V
100* 3* * *%
*
C P
C
C L
L IV
S V
Onde:
ρ = resistividade do material
condutor (cobre) 1/56 Ω.mm2/m;
LC = comprimento do circuito, em
metro;
Ip = corrente total do circuito em
Ampère;
ΔVC = Queda de tensão máxima
admitida em projeto, em %;
SC = Seção Mínima do condutor;
VF = Tensão de Fase;
VL = Tensão de Linha.
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Dimensionamento de Condutores
CRITÉRIO DA QUEDA DE TENSÃO
Cálculo dos Condutores
• Para Circuitos Monofásico:
• Para Circuitos Trifásico:
Onde:
ρ = resistividade do material
condutor (cobre) 1/56 Ω.mm2/m;
LC = comprimento do circuito, em
metro;
Ip = corrente total do circuito em
Ampère;
ΔVC = Queda de tensão máxima
admitida em projeto, em %;
SC = Seção Mínima do condutor;
VF = Tensão de Fase;
VL = Tensão de Linha.
2200* * *
*
C P
C
C F
L IS mm
V V
2100* 3* * *
*
C P
C
C L
L IS mm
V V
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Dimensionamento de Condutores
•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 25mm2;
• 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.
DIMENSIONEMENTO DE CONDUTOR NEUTRO E
REDUÇÃO DE SEÇÃO DE CONDUTOR
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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.
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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
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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
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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
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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
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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.
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Dimensionamento de Infraestrutura
• eletrodutos, eletrocalhas, isoladores, suportes, caixas de passagem, canaletas, conexões, derivações...
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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°.
15 3L n onde n númerodecurvas
L (comprimento) 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)
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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.
Dimensionamento de Infraestrutura
DIMENSIONAMENTO DE ELETRODUTOS:
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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)
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Dimensionamento de Infraestrutura
Seção
(mm2)
Área Total (mm2) Seção
(mm2)
Área Total (mm2)
PVC XLPE ou
EPR
PVC XLPE ou
EPR Isolado Unipolar Isolado Unipolar
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
SEÇÃO EXTERNA DE CONDUTORES:
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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.
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Dimensionamento de Infraestrutura
SEÇÃO INTERNA DE CONDUTOS:
CÁLCULO:
O conduto ou eletroduto adotado deve ter área interna maior ou igual a obtida no cálculo.
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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.
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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;
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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
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Fatores De Projeto
1) Fator de Demanda (Fd)
É a relação entre a demanda máxima do sistema e a carga total conectada, potência Instalada.
.
.
DmáxFd
Pinst
70
75
80
85
90
95
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Demanda demanda média = 87,6 Pot. Instal. 125 kV
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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.
.
.
DmédFc
Dmáx
70
75
80
85
90
95
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Demanda demanda média = 87,6 Pot. Instal. 125 kV
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Fatores De Projeto
3) Fator de Perda (Fpr)
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.
20,30* 0,7*Fpr Fc Fc
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Fatores De Projeto
4) Fator de simultaneidade (Fs)
É a relação entre a demanda máxima do grupo de aparelho pela soma das demandas individuais dos aparelhos do mesmo grupo.
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5) Fator de Utilização (Fu)
É o fator aplicado a potência nominal do aparelho para se obter a potência média absorvida pelo mesmo nas condições de utilização.
Fatores De Projeto
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CÁLCULO DE DEMANDA:
Demanda da Carga (VA):
Demanda em Motores (VA):
Demanda para conjunto de motores iguais (VA):
( )
*
P WD
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
( )*736
*
P CVD
Fp
( )* * *
*
P WD Nm Fu Fs
Fp
Fatores De Projeto
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Demanda para conjunto de motores iguais (VA):
Demanda para Iluminação (VA):
( )*736* * *
*
P CVD 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
Pr*
PlDl Nl
Fp
Onde:
= Quant. de Luminárias (Lâmpadas)
Pl=Potência da Lâmpada
Pr=Potência do Reator
Fp= Fator de potência do reator
Fatores De Projeto
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Fatores De Projeto
Demanda Total do Quadro de motores - DTM (CCM – Centro de Controle de Motores e/ou QDF -Quadro de Distribuição de Força)
1 2 ...
1( )*7361 1* * 1* 1
*
2( )*7362 2* * 2* 2
*
( )*736* * *
*
DTM D D Dn
P CVD Nm Fu Fs
Fp
P CVD Nm Fu Fs
Fp
Pn CVDn 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
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Fatores De Projeto
Demanda de Iluminação- DL no Quadro de Luz +Tomadas (Quadro de Distribuição de Força e Luz - QDFL):
1 2
1 11 1
2 22 2
...
Pr*
Pr*
ln Prln *
n
n
DL Dl Dl Dl
PlDl Nl
Fp
PlDl Nl
Fp
PD Nln
Fp
Onde:
= Quant. de Luminárias (Lâmpadas)
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)
Nl
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Fatores De Projeto
Demanda de Tomadas - DT no Quadro de Luz + Tomadas (Quadro de Distribuição de Força e Luz - QDFL):
1 2
11 1
22 2
n
...
*
*
n *
n
n
DT Dt Dt Dt
PtDt Nt
Fp
PtDt Nt
Fp
PtDt Nt
Fp
Onde: = 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
(1,2 )enNt
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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:
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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;
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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
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Fatores De Projeto
Dimensionamento de Barramentos:
Uma Vez dimensionado o consumo total de corrente do quadro, considerando os devidos fatores de projeto, pode-se 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.
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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.