Instrumentação em CTs

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPRITO SANTO CENTRO TECNOLGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA PROJETO DE GRADUAO

INSTRUMENTAO E INSTALAO ELTRICA EM TRANSPORTADORES DE CORREIA

RODRIGO BACHETTI

VITRIA ES 02/2007

RODRIGO BACHETTI


Parte manuscrita do Projeto de Graduao do aluno Rodrigo Bachetti, apresentado ao Departamento de Engenharia Eltrica do Centro Tecnolgico da Universidade Federal do Esprito Santo, para obteno do grau de Engenheiro Eletricista.

VITRIA ES 02/2007

RODRIGO BACHETTI


COMISSO EXAMINADORA:

___________________________________ Eng. Gabriel Luiz Zouain Assbu Orientador ___________________________________ Dra. Eng. Jussara Farias Fardin Examinadora ___________________________________ Eng. Katia Rubia de Mattos Alves Examinadora

Vitria - ES, 22, 02, 2007

DEDICATRIA

Dedico este projeto primeiramente a Deus em quem eu sempre depositei toda a minha confiana e que sempre esteve ao meu lado. Dedico a minha famlia, que sempre foi paciente quando eu no pude estar presente e sempre me apoiou nos momentos difceis, em especial a minha me querida, pessoa que eu amo muito e que minha vida, ao meu pai, que com certeza se estivesse entre ns estaria orgulhoso pelo meu xito, aos meus amigos, que por inmeras vezes tiveram que escutar: no posso ir, tenho que estudar. E a todas as pessoas que de uma forma ou de outra contriburam para eu chegar at aqui, me apoiando e me estimulando. O meu sincero MUITO OBRIGADO.

AGRADECIMENTOS Agradeo, principalmente, ao meu professor orientador, que me deu todo o apoio e me passou muito conhecimento que no havia adquirido ainda para a concluso deste projeto. Agradeo a meus amigos de trabalho, Katia Rubia e Marcelo Moura, que por inmeras vezes me esclareceram dvidas e me deram idias para o projeto.

LISTA DE FIGURAS Figura 1 Correia Transportadora ..................................................................................8 Figura 2 Chave de Emergncia.....................................................................................9 Figura 3 Chave de Desalinhamento............................................................................10 Figura 4 Chave de Velocidade ..................................................................................11 Figura 5 Sonda de Entupimento .................................................................................11 Figura 6 Sirene............................................................................................................12 Figura 7 Botes de Comando .....................................................................................12 Figura 8 Configurao de Cabos ................................................................................19 Figura 9 Distribuio de Cargas at o Barramento do CCM .....................................20 Figura 11 - Distribuio de Cargas at o Motor de 200HP ...........................................25 Figura 12 Configurao para Partida do Motor de 200HP .........................................26 Figura 13 - Distribuio de Cargas at o Motor de 30HP .............................................29 Figura 14 Dimenses Chave de Emergncia ..............................................................33 Figura 15 Dimenses Chave de Desalinhamento .......................................................34 Figura 16 Dimenses Sensor de Velocidade ..............................................................35 Figura 17 Dimenses Sensor de Entupimento ...........................................................36 Figura 18 Dimenses Sirene .......................................................................................37 Figura 19 Dimenses Botes de Comando Local ......................................................38 Figura 20 Dimenses Motor Eltrico 30HP ...............................................................39 Figura 21 Dimenses Disjuntor ..................................................................................40 Figura 22 Dimenses Contator ...................................................................................41 Figura 23 Dimenses Rel..........................................................................................42

LISTA DE TABELAS Tabela 1 Descrio de Transportadores ...................... Erro! Indicador no definido. Tabela 2 Corrente Nominal ........................................................................................18

SUMRIO DEDICATRIA........................................................................................................... I AGRADECIMENTOS .............................................................................................. II LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... III LISTA DE TABELAS .............................................................................................. IV SUMRIO ................................................................................................................... V RESUMO ..................................................................................................................VII 1 INTRODUO .........................................................................................................8 2 INSTRUMENTAO .............................................................................................9 2.1 CHAVES DE EMERGNCIA ...........................................................................9 2.3 CHAVES DE VELOCIDADE .........................................................................11 2.4 CHAVES-SONDA ...........................................................................................11 2.5 SIRENES ..........................................................................................................12 2.6 COMANDO LOCAL........................................................................................12 3 DIAGRAMA P&I ...................................................................................................13 4 VISO GERAL DO PROCESSO .........................................................................14 5 INTERTRAVAMENTO ........................................................................................15 6 DIMENSIONAMENTO / LEVANTAMENTO DE CARGA.............................16 6.1 DEFINIO DA SUBESTAO ...................................................................16 6.2 CONDUTOR AT O CCM ..............................................................................18 6.2.1 Clculo de curto-circuito no barramento do CCM ..................................20 6.3 CONDUTOR AT MOTOR DE 200HP - TC04 .............................................21 6.3.1 Dimensionamento da seo mnima do condutor: ..................................22 6.3.2 Impedncia de rotor bloqueado ...............................................................24 6.3.3 Clculo da queda de tenso no motor......................................................24 6.3.4 Clculo de curto-circuito nos terminais do motor de 200HP ..................25 6.4 Clculo de queda de tenso no transformador ..................................................26 6.5 CONDUTOR AT MOTOR DE 30HP TC01A............................................27 6.5.1 Dimensionamento da seo mnima do condutor: ..................................28 6.5.2 Impedncia de rotor bloqueado ...............................................................28 6.5.3 Clculo da queda de tenso .....................................................................29

6.5.4 Clculo de curto-circuito nos terminais do motor de 30HP ....................29 6.6 GAVETA PARA MOTOR DE 30HP TC01A ..............................................30 6.6.1 Dimensionamento do disjuntor ...............................................................30 6.6.2 Dimensionamento do contator.................................................................31 6.6.3 Rel de sobrecarga...................................................................................31 6.7 DIMENSIONAMENTO DE CABOS PARA CONTROLE ............................32 7 ESPECIFICAES TCNICAS..........................................................................33 7.1 CHAVE DE EMERGNCIA ...........................................................................33 7.2 CHAVE DE DESALINHAMENTO ................................................................34 7.3 CHAVE DE VELOCIDADE............................................................................35 7.4 CHAVE-SONDA ..............................................................................................36 7.5 SIRENE .............................................................................................................37 7.6 COMANDO LOCAL........................................................................................38 7.7 MOTOR ELTRICO ........................................................................................39 7.8 DISJUNTOR .....................................................................................................40 7.9 CONTATOR .....................................................................................................41 7.10 REL...............................................................................................................42 8 CONCLUSO .........................................................................................................43 APNDICE A LISTA DE DESENHOS ...............................................................44 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.....................................................................45

RESUMO Estudo e apresentao da instalao eltrica em uma planta de transportadores de correia de grande porte. um projeto eltrico, tomando como referncia componentes e dispositivos reais necessrio ao seu funcionamento. Este projeto englobar o levantamento de cargas, a definio da subestao j existente, a proteo de cargas, o unifilar geral, a instrumentao dos transportadores, as especificaes tcnicas do CCM (Centro de Controle de Motores), dimensionamento e plano de cabos, o projeto de instalao com desenhos tpicos e a especificao tcnica de todos os componentes. O processo consiste em uma planta com seis transportadores, porm ser enfatizado apenas um para estudo, j que o processo para a implementao dos outros so bem semelhantes.

1 INTRODUOAs correias transportadoras so utilizadas em numerosos processos com o propsito de providenciar um fluxo contnuo de materiais entre diversas operaes, com economia, segurana de operao, confiabilidade, versatilidade e enorme gama de capacidades. Sua maior capacidade de atendimento s restries ambientais tambm outro fator que incrementa a utilizao de correias transportadoras sobre outros meios de transportes.

Figura 1 Correia Transportadora

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2 INSTRUMENTAOTendo como base a norma da Associao Brasileira de Normas Tcnicas, NBR 13862, referente aos transportadores contnuos, transportadores de correia e requisito de segurana para projeto, tem-se todos os dispositivo eltricos mnimos necessrios para garantir a segurana do homem e do equipamento[1]. (Ver Apndice A, desenho RB0009) 2.1 CHAVES DE EMERGNCIA

Figura 2 Chave de Emergncia

So chaves de segurana com a finalidade de interromper o processo quando necessrio. Proporciona uma parada imediata do equipamento, sem passar pelo comando supervisrio. Estas chaves so comandadas por um cabo tencionado, que fica visvel e de fcil acesso em toda a extenso do transportador, devem ser instaladas ao longo dos transportadores, de ambos os lados, exceto quando o acesso for apenas de um lado. A distncia entre duas chaves adjacentes no deve ser superior a 50m e a distncia das extremidades no deve ser superior a 25m. O cabo de puxamento deve ser apoiado em suportes aparafusados estrutura do transportador (longarina principal). As chaves de emergncia devem parar imediatamente o equipamento e o seu rearme s deve ser possvel localmente. Na regio do acionamento, em local de fcil acesso e bem visvel, deve ser instalado um boto de emergncia tipo soco, tambm com rearme somente local. [1] 9

2.2

CHAVES DE DESALINHAMENTO

Figura 3 Chave de Desalinhamento

So chaves de segurana com a finalidade de interromper o processo sempre que a correia tentar sair de seu alinhamento. Elas so instaladas de forma que seu rolete fique perpendicular correia, e no momento em que a correia desalinhe, essa chave acionada e todo processo interrompido. Devem ser instaladas em ambos os lados da correia, pelo menos nos seguintes pontos:[1] prximo ao tambor de cabea; prximo ao tambor de retorno; prximo ao tambor de acionamento; na regio do esticamento, no lado do retorno.

TAMBOR DE RETORNO

TAMBOR DE CABEA E ACIONAMENTO

TAMBOR DE ENCOSTO TAMBOR DE ESTICAMENTO TAMBOR DE DOBRA

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2.3

CHAVES DE VELOCIDADE

Figura 4 Chave de Velocidade

So chaves que medem a velocidade do transportador, ela fica constantemente enviando informaes ao supervisrio, que observando essas informaes, verifica se a velocidade est dentro da projetada, caso no esteja, o processo interrompido. Devem ser instaladas prximas ao tambor de retorno ou de cabea, o que estiver mais afastado do acionamento.[1] 2.4 CHAVES-SONDA

Figura 5 Sonda de Entupimento

Sempre na regio onde um transportador lana material no outro instalado um chute, dispositivo afunilado destinado a receber o material transportado e dirigi-lo convenientemente correia transportadora de modo a carreg-la equilibradamente e sem transbordamento de carga. [9] A sonda de entupimento um equipamento que deve ser instalado em todos os chutes, caso ocorra o entupimento, esta chave enviar para o supervisrio um sinal e todo o processo ser interrompido. Essa chave-sonda deve ser posicionada de tal forma que a queda do material no provoque a sua atuao acidental, ou venha danific-la.[1] 11

2.5

SIRENES

Figura 6 Sirene

So indicadores sonoros que devem ser instalados em locais apropriados, de tal forma que possam ser audveis de qualquer ponto ao longo do transportador para indicar quando este partir. Deve comear a tocar alguns segundos antes da partida do transportador, e no junto com a sua partida.[1] 2.6 COMANDO LOCAL

Figura 7 Botes de Comando

um painel para operao local, ele muito utilizado para testes e manuteno, contm todo o acionamento do transportador, como boto de emergncia, chave seletora para local ou remota, liga e desliga. Sempre deve existir independentemente do sistema de controle utilizado no transportador. Esse equipamento no um equipamento pronto, seu projeto deve atender as necessidades do transportador.

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3 DIAGRAMA P&ICom base no ANSI/ISA-S5.1-1984 (R1992) Instrumentation Symbols and Identification (Smbolos e identificao de instrumentao), e tendo os dispositivos necessrios para um transportador de corrente, pode-se (Process and Instrumentation = Processo e Instrumentao). Este diagrama uma pr-visualizao de tudo que vai haver no transportador, com isso pode-se projet-lo de acordo com as necessidades pr-estabelecidas. [2] O Diagrama e todas as informaes necessrias para o seu entendimento esto contidos no Apndice A, desenho RB0002. montar o diagrama P&I

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4 VISO GERAL DO PROCESSOObservando o Apndice A, desenho RB0001, existem trs pilhas de materiais em um ptio, que possuem cada uma, um equipamento chamado Drawdown e um alimentador vibratrio, equipamentos esses necessrios para fazer com que o material escoe da pilha para um transportador de correia subterrnea. Esses equipamentos esto fora do escopo do projeto. Nestas trs pilhas tm-se os mesmos conjuntos, o TC01A, TC01B e o TC01C. Estes por sua vez, possuem cada um sua torre de transferncia, TT01A, TT01B e TT01C, de onde transferido o material, utilizando um chute, de um transportador para um outro. O TC02, que tambm possui a sua torre de transferncia, a TT02, transfere o material para o TC03, que segue o fluxo, pela TT03, TC04 e TT04, onde acaba a planta do projeto, pois a partir desse ponto, todo o fluxo transferido para um transportador de correia j existente.

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5 INTERTRAVAMENTOBaseando-se no fluxo do material, toda vez que houver alguma falha em qualquer parte do processo, todos os transportadores e equipamentos que se encontram para trs do fluxo de material, devero ser desligados imediatamente. A partir de leituras dos sensores no campo, todas as informaes so enviadas para o supervisrio, onde sero processadas e tomadas as decises cabveis, fazendo com que, se for necessrio, saia um comando de parada para os transportadores. Em relao esta funcionalidade, apenas foi passada uma noo de seu funcionamento, pois a implementao total do intertravamento no est no escopo deste projeto.

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6 DIMENSIONAMENTO / LEVANTAMENTO DE CARGA6.1 DEFINIO DA SUBESTAO Partindo do princpio de uma subestao real existente com dois transformadores, um que baixa a tenso de 138KV para 13,8KV (sem carga) e 13,2KV (com carga) e outro que baixa de 13,2 KV para 3,45KV (sem carga) e 3,3KV (com carga), e conhecendo toda a carga que ser instalada no projeto (tabela 1), pode-se dimensionar mais um transformador que ir baixar a tenso de 3,3KV para 460V (sem carga) e 440V (com carga), do qual sair a alimentao do CCM.

TAG

Componentes

Quantidade

Potncia HP 30 HP 30 HP 30 HP 125 HP 75 HP 200 HP

Tenso Nominal 440VAC 440VAC 440VAC 440VAC 440VAC 440VAC

Velocidade (RPM) 1.800 1.800 1.800 1.800 1.800 1.800

M-TC01A M-TC01B M-TC01C M-TC02 M-TC03 M-TC04

Motor Eltrico Motor Eltrico Motor Eltrico Motor Eltrico Motor Eltrico Motor Eltrico

1 1 1 1 1 1

Tabela 1 Descrio de Transportadores

Para o projeto, tem-se um total de 490 HP, considerando vinte por cento de reserva tcnica, totaliza 588HP. Sendo que 1HP equivale a 1KVA (pelo IEEE), tem-se uma carga instalada de 588 KVA. Para esta carga o transformador de linha mais prximo seria o de 750 KVA. Para atender a potncia de curto-circuito, ser adotado um transformador de 1000KVA. O diagrama unifilar desta subestao pode ser visto no Apndice A, desenho RB0003. Por questes de facilidades de clculo, no ser considerada a contribuio da carga para a corrente de curto circuito. A inteno deste projeto a instalao eltrica de um transportador, e no a de um clculo complexo de uma subestao. A seguir sero calculadas as impedncias do sistema, que sero utilizadas para os clculos de corrente de curto-circuito.

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Clculos:Barramento _ Geral Tenso = 138KV Pcc = 3900 MVAPr imeiro _ Transformador Pnt = 35MVA Zpt = 12% Vnp = 138KV Vns = 13.8KV

Segundo _ Transformador Terceiro _ Transformador Pnt = 1MVA Pnt = 7 MVA Zpt = 5,5% Zpt = 7% Vnp = 3300V Vnp = 13.2 KV Vns = 460V Vns = 3.45KV

Impedncia reduzida do sistema:Pb Pcc Pb = 1MVA Pcc = 3900 MVA 1MVA Zus = 3900 MVA Zus = 2,5641 10 4 pu Zus =

Impedncia do primeiro trafo:Pb Pnt 1MA Zut1 = 0,12 35MVA Zut1 = 3,4286 10 3 pu Zut1 = Zpt

Impedncia do segundo trafo:Zut 2 = Zpt Pb Pnt 1MVA Zut 2 = 0,07 7 MVA Zut 2 = 0,01 pu

Impedncia do terceiro trafo:Pb Pnt 1MVA Zut 3 = 0,055 1MVA Zut 3 = 0,055 pu Zut 3 = Zpt

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6.2

CONDUTOR AT O CCM No CCM, alm das gavetas de carga instaladas e de reserva tcnica, haver

pelo menos uma gaveta reserva de cada tipo, de modo a garantir a continuidade operacional do processo, caso ocorra defeito em uma determinada gaveta. Estas gavetas no entram no clculo de demanda. [3] Distribuio de motores e suas correntes relacionadas: Potncia do30,00 75,00 125,00 200,00 100,00

Corrente36,95 87,00 146,00 237,00 122,50

Quantidade3 1 1 1 1 Total (A):

Corrente Total (A)110,85 87,00 146,00 237,00 122,50 703,35

Motor (HP) Nominal (A)

Tabela 2 Corrente Nominal

Definindo a utilizao de cabo de cobre nu, tmpera mole, isolado em PVC, capa externa em PVC, temperatura em regime contnuo 70C e classe de tenso 0,6/1KV. Pode-se calcular a ampacidade. O cabo sair do transformador atravs de eletrodutos, at encontrar uma bandeja, onde ser apoiado at o CCM. Considerando cabo unipolar instalado em um misto de 2 metros de eletroduto e 8 metros de bandejas perfuradas, e sabendo-se que o pior caso de ampacidade que o eletroduto, pois a ampacidade para eletrodutos fechados menor que para bandeja, no ultrapassou 3 metros, ser considerada apenas instalao em bandejas perfuradas para os clculos, logo ser utilizado o mtodo de instalao F. (Tabela 1, pg. 47 - Pirelli).[4] Os valores descritos em tabela para a ampacidade do cabo, so dados para devidas condies, e quando estas so diferentes das descritas na tabela, deve-se utilizar fatores de correo. Para o clculo da ampacidade, tem-se inicialmente uma corrente nominal de In=703,35A. 18

Para a configurao da Figura 8, com cabos instalados em bandejas, tem-se o fator de agrupamento fa=0,86.(Tabela 13, pg. 57 - Pirelli)[4]

Figura 8 Configurao de Cabos

Com temperatura ambiente de 40 C, tem-se um fator de temperatura de ft=0,87.(Tabela 06, pg. 52 - Pirelli)[4]A= A= In ft fa

703,35 0,87 0,86 A = 940,0561A

Para este valor de corrente, seria necessrio um condutor com seo mnima de 800mm2, porm a partir de 240mm2 torna-se vantajoso o uso de cabos em paralelo, pois acima desse valor a impedncia no diminui consideravelmente, logo ser utilizado o fator de paralelismo:940,0561 0,9 A = 1044,5068 A A=

Utilizando 3 cabos tem-se:1044,5068 3 A = 348,1689 A A=

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Para 348,1689A, pode-se utilizar condutores de 150mm2, condutor esse que suporta at 356A, logo: (Tabela 4, pg. 50 - Pirelli)A = 356 3 A = 1068 A

Este o valor de ampacidade dos condutores em paralelo, sendo um valor aceitvel, pois maior que o necessrio. Para condutores de 150mm2 tem-se a impedncia Z = 0,15 + j0,10 mOhm/m. Logo pode-se calcular a impedncia referente a 10m, distncia do transformador ao CCM: (Tabela 22, pg.64 - Pirelli)[4] Zcccm = 0,5 + j0,33 mOhm 6.2.1 Clculo de curto-circuito no barramento do CCM Com os valores de todas as impedncias at o CCM, possvel calcular a corrente de curto-circuito em seu barramento:

Figura 9 Distribuio de Cargas at o Barramento do CCM

Somatrio das impedncias da fonte e dos trafos:Z FT = 0,0687 pu Z base = Z base = Z base Vbase Pbase2

460 2 1 10 6 = 0,2116

Z FT = 0,0687 0,2116 Z FT = 0,0146

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Para transformar em um complexo, multiplica-se por (0,2 + j0,98), logo:[3]Z FT = (0,2 + j 0,98) 0,0146 Z FT = 0,0029 + j 0,0143

Impedncia total:Z T = Z FT + Z CCCM Z T = 0,0034 + j 0,01463

Clculo da corrente de curto-circuito:Icc = Icc = V ZT

440 0,0034 + j 0,01463 Icc = 29,294 KA

Logo, a corrente de curto-circuito na entrada do CCM Icc=29,294KA, e como o cabo utilizado de 150mm2, pela tabela de corrente de curto-circuito, suporta uma corrente mxima de 120KA, o cabo est com dimensionamento satisfatrio. ( Tabela pg. 69 - Pirelli)[4] (Ver Anexo A, desenho RB0008) 6.3 CONDUTOR AT MOTOR DE 200HP - TC04 Apesar de no ser o transportador escolhido para o projeto, o seu dimensionamento ser calculado, pois sendo o motor de 200HP o de maior potncia, ele faz parte do caso mais crtico, que quando todos os motores esto ligados e o de 200 HP est partindo. Neste exato momento deve-se ter no mximo 10% de queda de tenso no transformador, s assim ser possvel afirmar que o circuito, incluindo o transformador, foi bem dimensionado. Descrio do Motor: Motor Trifsico - 4 plos 60 Hz Potncia P = 200 HP 21

Corrente nominal In = 237 A Corrente rotor bloqueado Ip = 1587,9 A Conjugado nominal Cn = 80,5 kgfm Conjugado de partida nominal Cpn = 201,25 kgfm Fator de servio FS = 1,15 Tenso nominal Vn = 440 V [5] Para um motor partir em transportadores de correia o conjugado de partida deve ser 150% do conjugado nominal:[3]C pn = k Vn C p = k Vp2 2

C pn = 2,5 C n C p = 1,5 C n 2,5 C n k Vn = 1,5 C n k V p 22

V p = 340,8225V

Logo, para se obter um conjugado suficiente para a partida, a tenso mnima nos terminais do motor deve ser de 340,8225 V. 6.3.1 Dimensionamento da seo mnima do condutor: Inicialmente, o motor possui uma corrente nominal de 237A e um fator de servio de 1,15, logo deve-se multiplicar essa corrente nominal por um fator de sobrecarga de 1,25, fator esse, necessrio para que o condutor suporte o motor quando ele estiver trabalhando alm de sua capacidade, porm dentro do tolerado. [3] Utilizando a norma da IPCEA, com a configurao da Figura 10, tem-se um fator de agrupamento de fa=0,67. [6] Reservado para Dados

Figura 10 Configurao dos Eletrodutos

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Considerando a utilizao de cabo de cobre nu, tmpera mole, isolado em PVC, capa externa em PVC, temperatura em regime contnuo 70C e classe de tenso 06/1KV, e que a instalao ser com cabos multipolares em eletrodutos enterrados no solo, temos que a referncia para o mtodo de instalao, a D. (Tabela 1, pg. 47 Pirelli).[4] Para uma temperatura ambiente de 40 C, tem-se uma temperatura no solo a 1m de profundidade, de 30C, logo se tem um fator de temperatura de ft=0,89. (Tabela 6, pg. 52 - Pirelli).[4] Para o clculo da ampacidade:A= A= I n 1,25 fa ft

237 1,25 0,89 0,67 A = 496,8137 A

Para este valor de corrente, seria necessrio um condutor com seo mnima de 630mm2, logo sero utilizados cabos em paralelo:496,8137 0,9 A = 552,0152 A A=

Utilizando 2 cabos temos:552,0152 2 A = 276,0076 A A=

Para 276,0076A, pode-se utilizar condutores de 240mm2, condutor esse que suporta at 297A, logo:A = 297 2 A = 594 A

Este o valor de ampacidade dos condutores em paralelo, sendo um valor aceitvel, pois maior que o necessrio. 23

Para condutores de 240mm2 tem-se a impedncia Z = 0,094 + j0,098 mOhm/m. Logo pode-se calcular a impedncia referente a 300m, distncia do CCM ao motor. Zc200hp = 0,0141 + j0,0147 Ohm 6.3.2 Impedncia de rotor bloqueadoZ rb = Vn Ip 440 Z rb = Z rb 3 1587,9 = 0,1599

Para transformar em um complexo, considera-se arccos=0,3, logo:[3]Z rb = 0,159972,54 Z rb = 0,0480 + j 0,1525

6.3.3 Clculo da queda de tenso no motorV = V = Z FT Z rb Vn + Z cccm + Z c 200 hp + Z rb

0,0480 + j 0,1525 440 0,0029 + j 0,0143 + 0,0005 + j 0,00033 + 0,0141 + j0,0147 + 0,0480 + j 0,1525 0,0480 + j 0,1525 V = 440 0,0655 + j 0,18183 V = 363,9787V

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6.3.4 Clculo de curto-circuito nos terminais do motor de 200HP Com os valores de todas impedncias at o motor, possvel calcular a corrente de curto-circuito em seus terminais:

Figura 11 - Distribuio de Cargas at o Motor de 200HP

Impedncia total:Z T = Z FT + Z CCCM + Z C 200 hp Z T = 0,0175 + j 0,02933

Clculo da corrente de curto circuito:Icc = Icc = V ZT

440 0,0175 + j 0,02933 Icc = 12,8828KA

Logo, a corrente de curto-circuito nos terminais do motor Icc=12,8828KA, e como o cabo utilizado de 240mm2, pela tabela de corrente de curto-circuito, suporta uma corrente mxima de 180KA, logo como Icc menor que a mxima e a queda de tenso nos terminais do motor vivel, o cabo est com dimensionamento satisfatrio. (Tabela pg. 69 - Pirelli)[4] (Ver Apndice A, desenho RB0008)

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6.4

Clculo de queda de tenso no transformador Para um dimensionamento satisfatrio, considerando todos os motores ligados

e partindo o de maior potncia, a queda de tenso no transformador no pode ultrapassar 10% de sua tenso nominal. A partir do momento que essa combinao atendida, considerando que proibido partir mais de um transportador simultaneamente, todas as outras combinaes sero atendidas.[3]

Figura 12 Configurao para Partida do Motor de 200HP

Z pt = 5,5% Z base = 0,2116 Z t = 0,055 0,2116 = 0,011638 Z t = (0,2 + j 0,98) 0,011638 Z t = 0,002327 + j 0,011405

I1 Somatrio de todas as correntes nominais dos transportadores ligados, com exceo do motor de 200 HP. I1 = 466,35A I2 Corrente de partida do motor de 200 HP. I2 = 1587,9A (Mximo Maximorum). Logo, a queda de tenso no transformador ser de:It = 466,35 + 1587,9 It = 2054,25 A V = 2054,25 (0,002327 + j 0,011405) V = 23,9114V V = 5,43%

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Sendo esse o caso mais crtico com todos os motores ligados e o de maior potncia partindo, a queda de tenso no transformador foi de 5,43%, logo para qualquer outra configurao a queda de tenso ser menor, tendo assim um dimensionamento satisfatrio. 6.5 CONDUTOR AT MOTOR DE 30HP TC01A Descrio do Motor: Motor trifsico - 4 plos 60 Hz Potncia P = 30 HP Corrente nominal In = 36,95 A Corrente rotor bloqueado Ip = 258,65 A Conjugado nominal Cn = 12,2 kgfm Conjugado de partida nominal Cpn = 30,50 kgfm Fator de servio FS = 1,15 Tenso nominal Vn = 440 V [5] Para um conjugado de 150% do conjugado nominal:[3]C pn = k Vn C p = k Vp2 2

C pn = 2,5 C n C p = 1,5 C n 2,5 C n k Vn = 1,5 C n k V p 22

V p = 340,8225V

Logo, para se obter um conjugado suficiente para a partida, a tenso mnima nos terminais do motor deve ser de 340,8225 V.

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6.5.1 Dimensionamento da seo mnima do condutor: Os fatores de agrupamento e temperatura sero para os mesmos casos j mencionados na seo 6.3.1. fa=0,67 ft=0,89 Considerando a utilizao de cabo de cobre nu, tmpera mole, isolado em PVC, capa externa em PVC, temperatura em regime contnuo 70C e classe de tenso 0,6/1KV, e que a instalao ser com cabos multipolares em eletrodutos enterrados no solo, temos que a referncia para o mtodo de instalao, a D. (Tabela 1, pg. 47 Pirelli).[4] Para o clculo da ampacidade temos:A= A= I n 1,25 fa ft

36,95 1,25 0,89 0,67 A = 77,4568 A

Para este valor de corrente, necessrio um condutor com seo mnima de 25mm2, condutor esse que suporta at 86A. Para condutores de 25mm2 tem-se impedncia Z = 0,87 + j0,12 mOhm/m, logo pode-se calcular a impedncia referente a 500m, distncia do CCM ao motor. Zc30hp = 0,435 + j0,06 Ohm 6.5.2 Impedncia de rotor bloqueadoZ rb = Vn Ip 440 Z rb = Z rb 3 258,65 = 0,9822

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Para transformar em um complexo, considera-se arccos=0,3, logo:[3]Z rb = 0,982272,54 Z rb = 0,2947 + j 0,9369

6.5.3 Clculo da queda de tensoV = V = Z FT Z rb Vn + Z cccm + Z c 30 hp + Z rb

0,2947 + j 0,9369 440 0,0029 + j 0,0143 + 0,0005 + j 0,00033 + 0,435 + j 0,06 + 0,2947 + j 0,9369 0,2947 + j 0,9369 440 V = 0,7331 + j1,01153 V = 345,9260V

6.5.4 Clculo de curto-circuito nos terminais do motor de 30HP Com os valores de todas as impedncias at o motor, possvel calcular a corrente de curto-circuito em seus terminais:

Figura 13 - Distribuio de Cargas at o Motor de 30HP

Impedncia total:Z T = Z FT + Z CCCM + Z C 30 hp Z T = 0,4384 + j 0,07463

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Clculo da corrente de curto-circuito:Icc = Icc = V ZT

440 0,4384 + j 0,07463 Icc = 0,9894 KA

Logo, a corrente de curto-circuito nos terminais do motor Icc=0,9894KA, e como o cabo utilizado de 25mm2, pela tabela de corrente de curto-circuito, suporta uma corrente mxima de 20KA, logo como Icc menor que a mxima e a queda de tenso nos terminais do motor vivel, o cabo est com dimensionamento satisfatrio. (Tabela pg. 69 - Pirelli)[4] (Ver Apndice A, desenho RB0008) 6.6 GAVETA PARA MOTOR DE 30HP TC01A Como o enfoque do projeto ser o dimensionamento do transportador TC01A que possui um motor de 30 HP, todo o dimensionamento da gaveta e instrumentao ser feito apenas para ele, pois o processo seria semelhante para os outros transportadores. (Ver Apndice A, desenho RB0004) 6.6.1 Dimensionamento do disjuntor Clculo da corrente de partida real, considerando a tenso que chega nos terminais do motor:Z RB = Z RB = 440 3 I np Ip = 440 3 I np 345,9260 3Ip = 345,9260 3Ip

345,9260 258,65 440 Ip = 203,3495 A

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Para se obter a corrente assimtrica, no instante da partida, em motor de baixa tenso, deve-se multiplicar a corrente pelo fator 1,6.[3]Ip = 203,3495 1,6 Ip = 325,3592 A

Logo, tem-se:Ip = 325,3592 A Icc = 0,9894 KA I n 30 HP = 36,95 A

Para atender essas especificaes, ser escolhido um disjuntor com as seguintes caractersticas: Disjuntor para proteo de curto-circuito de motor tipo caixa moldada, disparo magntico, ajustvel de 380A, corrente nominal de 50A, capacidade de ruptura de 18 KA com fusvel limitador e tenso mxima de 480 V. 6.6.2 Dimensionamento do contator Utilizando as mesmas especificaes do disjuntor, ser escolhido um contator com as seguintes especificaes: Contator para manobra de motores, com tenso mxima de 440 V, corrente nominal de 50A, para motores de 30HP/22KW, com bobina de tenso nominal AC de 110V, consumo necessrio para acionamento de 166 VA e para operao de 12,6 VA. 6.6.3 Rel de sobrecarga Ser utilizado um rel de sobrecarga trmico, para motores de 30 HP, 440V, com corrente nominal mxima de 45A, e faixa de ajuste de 36 a 45A.

31

6.7

DIMENSIONAMENTO DE CABOS PARA CONTROLE Os cabos de controle normalmente no necessitam de dimensionamento, pois

pelo baixo consumo dos equipamentos utilizados (chaves, sensores, botes e etc), sempre so utilizados cabos de 1,5mm2, porm para comandos de emergncias vitais, que so ligados diretamente na gaveta do CCM, deve-se, devido longa distncia, dimensionar o cabo, pois este no dimensionado pode fazer que a tenso que chegue bobina do contator no seja suficiente para arm-lo ou desarm-lo. (Ver Apndice A, desenhos RB0005, RB0006 e RB0007) Para o contator selecionado:PA = 166VA V = 110V I= 166 = 1,51A 110

Para condutores de 1,5mm2 tem-se impedncia Z = 14,48 + j0,16 mOhm/m, logo, pode-se calcular a impedncia para 1014m, distncia percorrida pelo condutor. Z = 14,68 + j0,16 Ohm Logo,V = (14,68 + 0,16) 1,51 V = 22,17V

Tem-se uma queda de tenso de 22,17V at o contator, sabendo-se que esta queda no pode ultrapassar 20% da tenso nominal do contator (110V), ou seja 22V, o cabo est subdimensionado e deve ser redimensionado. Para condutores de 2,5mm2 tem-se impedncia Z = 8,87 + j0,15 mOhm/m, logo para 1014m, tem-se: Z = 8,99 + j0,15 Ohm Logo,V = (8,99 + 0,15) 1,51 V = 13,58V

Tem-se uma queda de tenso de 13,58V at o contator, logo o dimensionando est satisfatrio. 32

7 ESPECIFICAES TCNICAS7.1 CHAVE DE EMERGNCIA Alavanca de acionamento: Rearme: Carcaa: Grau de proteo: Classe de isolao: Parafusos da tampa: Mancais e buchas: Mecanismo: Boto de rearme: Pintura: Cor de acabamento: Placa de identificao: Peso: Acionamento dos contatos: Corrente / tenso: Conexo eltrica: Bidirecional Manual Ferro fundido IP-65 500 V Ao inoxidvel, imperdvel Bronze Ao carbono, bicromatizado Nylon com mecanismo inoxidvel Eletrosttica Amarelo segurana Ao inoxidvel 5,3kg 1NA+1NF / microrruptor de ao rpida 10 A x 220 Vca 1 x rosca GAS

Figura 14 Dimenses Chave de Emergncia

Referncia: Chave FL-518, ELMEC

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7.2

CHAVE DE DESALINHAMENTO Rolete de acionamento Rolete de acionamento Rearme Carcaa Grau de proteo Parafusos da tampa Parafusos de fixao Mancais e buchas Pintura Cor de acabamento Placa de identificao Peso Acionamento dos contatos Quantidade / tipo Corrente / tenso Conexo eltrica Ao blindado Dois estgios: 15 sinalizao ; 30 parada Automtico atravs de mola de retorno Ferro fundido IP-65 Ao inoxidvel, imperdvel 3 x Allen M6 x 80 Bronze Eletrosttica de polister Amarelo segurana Ao inoxidvel 6,2 kg Simultneo / ao positiva 1NA+1NF por estgio 10 A x 220 Vca 3 x rosca GAS

Figura 15 Dimenses Chave de Desalinhamento

Referncia: Chave FL-412, ELMEC

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7.3

CHAVE DE VELOCIDADE Tipo de sensor: Sada: Alimentao: Distncia de deteco: Montagem: Corrente de sada: Consumo: Objeto padro: Freqncia mx.: Temp. de operao: Encapsulamento: Grau de proteo: Indutivo NF 90~240VCA 5 mm Faceado 300 mA 13 mA (Max.) 18x18x1 mm - Ao 200 Hz 25C ~ 55C Metlico IP 66

Figura 16 Dimenses Sensor de Velocidade

Referncia: Sensor indutivo I18-5-ACB, ELMEC

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7.4

CHAVE-SONDA Rosca: Flange: Vedao: Haste oscilante: Caixa: Anel de vedao entre caixa e tampa: Terminal de aterramento: Pesos com caixa de plstico: Temperatura ambiente na caixa: Tenso de alimentao: Demanda prpria de corrente Corrente de carga mnima Corrente de carga mxima Classe de proteo 316L 316L Klingersil C-4400 316L, 318 S13 (1.4462) Plstico PBT (polister), silicone (caixa de alumnio/plstico) 316L 1150 g (40 oz) -40 / +80 C (-40 / +176 F) 20/253 V AC, 50/60 Hz, 20/253 V DC 3 mA (atravs do circuito de carga) 10 mA 400 mA IP 66/IP 67

Figura 17 Dimenses Sensor de Entupimento

Referncia: Sensor de nvel-limite com haste oscilante, VEGAVIB 61, VEGA

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7.5

SIRENE Consumo mximo Potncia de udio: Presso acstica a 5m: Tenso aplicada: Temperatura ambiente: Grau de proteo: Peso: Tolerncia de alimentao: Tenso de Alimentao 15 W pulsos de 60 Wpp 110 5 dB 1 kV - 1 minuto -10 a + 60C IP65 3,5kg + 10 - 15% 220 Vcc/ca

Figura 18 Dimenses Sirene

Referncia: Sirene Eletrnica 105SM, EATON

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7.6

COMANDO LOCAL Tenso nominal de isolao: Grau de poluio: Corrente trmica convencional: Correntes nominais: Tenses nominais: Confiabilidade de contato: Proteo contra curto-circuito: Vida til mecnica: Vida til eltrica: Grau de proteo: 400 V Classe 3 conforme DIN VDE 0110 10 A 10 A 110V 5 V/1 mA Fusveis DIAZED, classe gL/gG, 10 A 10 x 10^6 manobras 10 x 10^6 manobras IP 66 Cor Contato Peso 0,04 0,04 0,036 0,043 Referncia Siemens 3SB3203-0AA21 3SB3202-0AA41 3SB3203-1CA21 3SB3210-2DA11

Boto Comando Funo (22mm) Simples Desliga Simples Liga Cogumelo Emergncia Comutador 3 posies Chave seletora

Vermelho 1 NF Verde 1 NA Vermelho 1 NF Preto 1 NA e 1 NA

Figura 19 Dimenses Botes de Comando Local

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7.7

MOTOR ELTRICO Grau de proteo: Vedao nos mancais: Carcaas: Dreno: Potncias: Isolamento: Fator de servio: Rolamento dianteiro: Rolamento: Categoria: Tenses: Cor: IP55 VRing Ferro fundido Automtico 1 a 500cv (carcaas 63 a 355M/L) classe F (carcaas 160M a 355M/L) 1.15 Rolos Esferas H 440V Verde Ral 6002

Figura 20 Dimenses Motor Eltrico 30HP

Referncia: Motor Trifsico Alto rendimento Plus 30HP, carcaa 180M, WEG.

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7.8

DISJUNTOR Tipo: Disparo: N de plos: Tenso: Corrente nominal: Capac. Interrupo Assimtrica: Capac. Interrupo Simtrica: Peso: Regulagem: Caixa moldada Magntico 3 480V 50A 20KA 18KA 2Kg 380A

Figura 21 Dimenses Disjuntor

Referncia: Disjuntor para proteo de motores, MCP3050, Westinghouse.

40

7.9

CONTATOR Vida til mecnica: Tenso nominal de isolamento: Consumo da bobina na li gao: Consumo da bobina em operao: Tempo de manobra de fechamento: Tempo de manobra de abertura: Corrente nominal: Tenso bobina: 10 Milhes de manobras 690V 166 VA 12,6 VA 10 a 24 ms 7 a 10 ms 50A 110V

Figura 22 Dimenses Contator

Referncia: Contator para manobra de motores, 3RT10361AG10 SIRIUS, Siemens.

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7.10 REL Tenso nominal: Corrente nominal mxima: Faixa de ajuste: Fusveis: Peso: Contatos auxiliares: Classe de disparo: 440V 45A 36 a 45 A 100A 0,3 Kg 1NA + 1NF Classe 10

Figura 23 Dimenses Rel

Referncia: Rel de sobrecargas, 3RU11364GB0 SIRIUS, Siemens.

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8 CONCLUSOO projeto descreveu todos os passos, alguns de forma conclusiva, para a realizao de instalaes eltricas e instrumentaes em transportadores de correia. Foi abordado desde a subestao at as especificaes dos materiais utilizados para a instalao, incluindo os desenhos tcnicos. Todo o projeto foi feito atendendo as normas que regem esse tipo de instalao.

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APNDICE A LISTA DE DESENHOS RB0001 Folha de Fluxo RB0002 Diagrama P&I TC01A RB0003 Unifilar Subestao RB0004 Unifilar CCM-01 RB0005 Diagrama Funcional TC01A RB0006 Diagrama de Interconexo TC01A RB0007 Diagrama de Interconexo TC01A RB0008 Diagrama de Cabos TC01A RB0009 Instrumentao TC01A

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS [1] ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. Transportadores contnuos Transportadores de correia Requisito de segurana para projeto: NBR 13862. Rio de Janeiro, 1997. [2] THE INSTRUMENTATION, SYSTEMS, AND AUTOMATION SOCIETY. Instrumentation Symbols and Identification: ANIS / ISA S5.1. North Carolina, 1984(R 1992). [3] ASSBU, Gabriel Luiz Zouain. Informaes adicionais em Projetos de Instalaes Eltricas. 2006/2007. [4] PIRELLI. Tabela para Critrios Tcnicos de Dimensionamento de Condutores Eltricos (NBR 5410). [5] WEG INDSTRIAS S.A. Motores Eltricos. Jaragu do Sul. [6] IPCEA Insulated Power Cable Engineers Association. 1974 [7] MAMEDE, Joo. Instalaes Eltricas Industriais. 6 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001. [8] ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. Instalao Eltrica de Baixa Tenso: NBR 5410. Rio de Janeiro, 2004. [9] NEC National Electric Code. 2005. [10] CORREIAS MERCRIO. Manual tcnico de correias transportadoras e elevadoras. 2 ed. Jundia, 1985.

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Documents

Instrumentação em CTs