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Instalações Prediais 1
Professor: Jeferson Inácio Lopes
Introdução
• No final do século XIX a energia elétrica começou a ser introduzida no dia a dia das pessoas.
• Novos desenvolvimentos de produtos.
• Elevado grau de dependência por energia elétrica.
• Aumento da demanda e consumo de energia elétrica.
• Na primeira fase dos sistemas de potência a energia era produzida muito próximo ao centro de consumo.
• Com o aumento da demanda, houve a necessidade de construir grandes usinas de geração.
• A localização destes aproveitamentos na maioria das vezes estava longe dos centros de consumo.
Tensões de geração
• Valores entre 6,5 kV a 18 kV
Tensões de Transmissão CA
• 69 kV
• 138 kV
• 230 kV
• 345 kV
• 500 kV
• 750 kV
Tensões padronizadas de Distribuição em CA são:
•13,8 KV; 23,1 KV e 34,5 KV
Tipos de Fontes de Eletricidade
Fonte: Professor Luiz F. Gonçalves.
A corrente elétrica fornecida a um circuito consumidor pode ser contínua (C.C.)
ou alternada (C.A.). Sendo que a alternada poderá ser monofásica ou trifásica.
Fonte: redeinteligente.com
Características do sistema Distribuição Cemig em média tensão (MT)
• As redes de distribuição trifásicas e monofásicas de MT possuem neutro comum, contínuo, multi e solidamente aterrado.
• O sistema de distribuição de média tensão deriva do secundário dos transformadores trifásicos das subestações, conectados em estrela aterrada.
• A configuração do sistema de média tensão é sempre radial, admitindo-se a transferência quando possível.
• As tensões padronizadas para a média tensão são: 13,8 kV; 23,1 kV; 34,5 kV.
• A tensão de 13,8 kV é a mais difundida em todo o estado de Minas Gerais.
• A tensão de 23,1 kV é utilizada na região de Juiz de Fora e a tensão de 34,5 kV inicialmente foi implantada na região Noroeste do estado, com possibilidade de expansão para outras regiões, principalmente Norte, Triângulo e Leste.
• A resolução 414 da ANEEL define que para demandas de unidades consumidoras entre 75 kW e 2.500 kW a tensão de fornecimento deve ser inferior a 69 kV.
• Para demanda superiores a 2.500 kW a tensão de fornecimento deve ser superior a 69 kV.
• ABNT classifica em Média Tensão a faixa de tensão compreendida entre 1 kV a 36,2 kV.
• NR-10 classifica como Alta Tensão qualquer valor de tensão superior a 1 kV.
Conceito de Subestação
• Uma subestação é uma instalação elétrica de alta potência, contendo equipamentos para transmissão e distribuição de energia elétrica, além de equipamentos de proteção e controle
Subestação abrigada
Subestação blindada
Subestação simplificada
Fonte: Carvalho Júnior, 2011, p. 20
Concessionária
Diretrizes e Normas Técnicas
Ponto de Entrega
NBR 5410 – Instalações Elétricas de BT.
Fonte: Carvalho Júnior, 2011, p. 18
Limites para Fornecimento
• As Edificações são enquadradas em função da carga instalada e demanda calculada. Podem ser Monofásica, Bifásica ou Trifásica de acordo com a necessidade.
• Carga Total instalada = Soma em watts (W) de todos os aparelhos, equipamentos e lâmpadas utilizados na edificação.
1000 W = 1 kW
• Dois fios (Fase e Neutro)
Carga até 12 kW para tensões de 127 / 220 V
Carga até 15 kW para tensões de 220 / 380 V
Fonte: Carvalho Júnior, 2011, p. 21
Ligação Monofásica
• Três fios (Duas Fases e um Neutro)
Carga de 12 kW até 25 kW para tensões de 127 / 220 V
Carga de 15 kW até 25 kW para tensões de 220 / 380 V
Fonte: Carvalho Júnior, 2011, p. 22
Ligação Bifásica
• Quatro fios (Trs Fases e um Neutro)
Carga de 25 kW até 75 kW para tensões de 127 / 220 V ou 220 / 380 V
Fonte: Carvalho Júnior, 2011, p. 22
Ligação Trifásica
• A ligação de aparelhos com carga de flutuação brusca, como solda elétrica, motores com partidas frequentes, aparelhos de raio X, ou outros equipamentos que causam distúrbios de tensão e corrente, são tratados como cargas especiais. Contatar a concessionária para fornecer dados técnicos para análise e orientações.
Ligação de Cargas Parciais
• O FP é a Relação entre P. Ativa (P) e P. Aparente (S);
• A potência ativa é a potência chamada de útil com capacidade de realizar trabalho.
• A potência aparente é uma soma vetorial das potências ativa e reativa.
• O Fator de potência informa a qual o percentual de transformação em trabalho útil em relação a potência total.
Fator de Potência
Potência nominal
• Potência nominal: Potência declarada pelo fabricante para condições de tensão nominal e corrente nominal. Normalmente expresso em W (Watts).
P = CV x 736 = (w)
P = HP x 746 = (w)
P = V x I x cos ɵ = (w)
Motores
Potência Trifásica
S = √3 x V x I
P = √3 x V x I x cos ø
Q = √3 x V x I x sen ø
Triângulo das Potências
Potência Ativa (P)
Potên
cia Reativa (Q
) ɵ
P = VI cos ɵ
Q = VI sen ɵ
S = VI
Triângulo das Potências
Potência Instalada
• Vimos que a potência instalada de uma instalação é a somatória de todos os equipamentos que podem ser utilizados dentro da instalação . Esse uso pode ou não ser simultâneo.
• Na prática o uso simultâneo é restrito a processos ou aplicações específicos.
• Não utilizamos somente a potência instalada para determinar a demanda de energia de uma instalação.
Demanda de Potência
• Demanda de potência é a máxima potência que uma instalação atinge durante um intervalo de avaliação.
• O medidor de demanda, da Cemig em uma industria por exemplo, faz uma integração de demanda a cada 15 minutos.
• Demanda de potência é a requisição de real potência solicitada ao sistema de alimentação da industria, do shopping ou das residências.
Energia
• O conceito de energia é a integral da potência:
• Energia E = P x t, ou seja a energia consumida depende da potência do equipamento multiplicado pelo tempo de utilização.
Gráfico de Demanda Prédio Comercial
Demanda máx 280 kW
Dia 1 - 14h 18h 23h 17h 05h 12h Dia 2 -20h 14h
Fator de Demanda
• É a relação entre a demanda máxima e a potência instalada.
• O fator de demanda é usualmente menor que a unidade.
• Informa o percentual de utilização da máxima requisição de potência em relação a carga total possível de ser conectada ao sistema.
Livro de Instalações Elétricas Industriais – 8º Edição João Mamede Filho - Página 11
Livro de Instalações Elétricas Industriais – 8º Edição João Mamede Filho - Página 16
Fator de Carga
• Mede o grau no qual a demanda máxima foi mantida durante o intervalo de tempo considerado.
• Mostra se a energia está sendo utilizada de forma racional por parte de uma determinada instalação.
• Manter um valor de fator de carga elevado significa otimização dos investimentos da instalação elétrica.
Fator de Simultaneidade
• É a relação entre a demanda máxima do grupo de aparelhos pela soma das demandas individuais dos aparelhos do mesmo grupo.
• O fator de simultaneidade resulta da coincidência ou não de um grupo de aparelhos.
• O fator de simultaneidade é sempre menor que a unidade.
Livro de Instalações Elétricas Industriais – 8º Edição João Mamede Filho - Página 12
Fator de Utilização
• É o fator pelo qual deve ser multiplicada a potência nominal do aparelho para se obter a média de potência absorvida pelo mesmo nas condições de utilização.
Livro de Instalações Elétricas Industriais – 8º Edição João Mamede Filho - Página 13
Fator de Utilização
Fator de Demanda
Onde:
Dmáx (Demanda máxima) é a máxima demanda de uma instalação em um período considerado (kW ou kVA);
P Inst. (Potência instalada) é a Σ das potência de todos os equipamentos da instalação (kW ou kVA).
Fator de Carga Fator de Carga diário Fator de carga mensal Onde: CkWh – Consumo de energia em um período considerado; Dmáx é a máxima demanda da instalação no período.
Mensal
730 / 24 = 30,4
Importância do Cálculo de Demanda
• O Cálculo de Demanda determina as dimensões dos cabos de entrada Primário (Cabos que vem da Rede da Concessionária) e cabos Secundários (Cabos que alimentam após a medição).
• Este cálculo determina ainda em que categoria a unidade consumidora vai ser atendida, se em Baixa Tensão ou Média Tensão , e ainda se será Monofásico, Bifásico ou Trifásico.
E quando ocorrem erros?
• Nos casos de subdimensionamentos os problemas são: sobrecargas, quedas de tensão, riscos de curto-circuitos e incêndios.
• Nos casos de instalações superdimensionadas os problemas são os altíssimos custos imputados ao cliente e dificuldades de atendimento.
Utilização das Tabelas
• O cálculo de demanda é de responsabilidade do engenheiro ou técnico que elaborou o projeto.
• O engenheiro deverá se inteirar da obra ou impedimento.
• No caso de processos industriais deverá estudar a cadeia produtiva a fim de adquirir sensibilidade quanto a simultaneidade de uso dos equipamentos da instalação.
Relação de Carga Industrial
• 10 Motores de 75 CV alimentados pelo CCM-1 (Centro de Comando de Motores 1).
• 10 Motores de 30CV e 5 Motores de 50CV alimentados pelo CCM-2.
• 150 lâmpadas fluorescentes + 52 lâmpadas incandescentes.
DETERMINAR A DEMANDAS DOS CCM E A POTÊNCIA NECESSÁRIA DO TR DA SE
• 10 Motores de 75 CV alimentados pelo CCM-1 (Centro de Comando de Motores 1)
η = 0,92; FP = 0,86; Fum = 0,87
• 10 Motores de 30CV alimentados pelo CCM-2. η = 0,90; FP = 0,83; Fum = 0,85
• 5 Motores de 50CV alimentados pelo CCM-2. η = 0,92; FP = 0,86; Fum = 0,87
• 150 lâmpadas fluorescentes + 52 lâmpadas incandescentes.
• Lâmpadas Fluorescentes: Perdas 15,3W; FP = 0,40
Dados dos Equipamentos
Método para Cálculo da Demanda do motor
• Calcula-se primeiro a Peim multiplicando-a pelo fator de utilização do motor, depois divide pelo rendimento e por último pelo fator de potência.
• Esses fatores são obtidos nas tabelas levam em consideração a potência do motor.
• Contudo vamos mostrar um fórmula única para calcularmos direto as demandas individuais dos motores:
Demandas Individuais dos Motores
P. Total (KW) = (P. Lâmpada + P. do Reator / F.P) x 1,8 ----------------------------------------------
1.000
Onde: FP = Fator de Potência do Reator; P = Potência 1,8 = Fator de Multiplicação
Obs: Coeficiente para compensar perdas e corrente harmônicas devido o reator.
Potência da Lâmpada com reator
Cálculo de Demanda dos CCM
• Agora para cálculo das demandas dos CCM vamos utilizar a tabela com os fatores de simultaneidade (fsm). Esta tabela leva em consideração a potência e a quantidade de motores.
Livro de Instalações Elétricas Industriais – 8º Edição João Mamede Filho - Página 12
Qual o fator de demanda da instalação?