Projet Ose Let Ricos Industria Is

Curso Tcnico em Eletrotcnica

Projetos Eltricos Industriais

Armando de Queiroz Monteiro NetoPresidente da Confederao Nacional da Indstria

Jos Manuel de Aguiar MartinsDiretor do Departamento Nacional do SENAI

Regina Maria de Ftima TorresDiretora de Operaes do Departamento Nacional do SENAI

Alcantaro CorraPresidente da Federao das Indstrias do Estado de Santa Catarina

Srgio Roberto ArrudaDiretor Regional do SENAI/SC

Antnio Jos CarradoreDiretor de Educao e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antnio DociattiDiretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Confederao Nacional das Indstrias

Servio Nacional de Aprendizagem Industrial

Curso Tcnico em Eletrotcnica

Projetos Eltricos Industriais

Joo Mximo Cidral Junior

Florianpolis/SC2010

proibida a reproduo total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prvio consentimento do editor. Material em conformidade com a nova ortografia da lngua portuguesa.

Equipe tcnica que participou da elaborao desta obra

Coordenao de Educao a DistnciaBeth Schirmer

Reviso Ortogrfica e NormatizaoFabriCO

Coordenao Projetos EaDMaristela de Lourdes Alves

Design Educacional, Ilustrao, Projeto Grfico Editorial, Diagramao Equipe de Recursos Didticos SENAI/SC em Florianpolis

AutorJoo Mximo Cidral Junior

SENAI/SC Servio Nacional de Aprendizagem IndustrialRodovia Admar Gonzaga, 2.765 Itacorubi Florianpolis/SCCEP: 88034-001Fone: (48) 0800 48 12 12www.sc.senai.br

89 p. : il. color ; 28 cm.

Ficha catalogrfica elaborada por Ktia Regina Bento dos Santos - CRB 14/693 - Biblioteca do SENAI/SC Florianpolis. C568p

Cidral Junior, Joo Mximo Projetos eltricos industriais / Joo Mximo Cidral Junior. Florianpolis :

SENAI/SC, 2010.

Inclui bibliografias.

1. Instalaes eltricas industriais. 2. Descargas atmosfricas - Proteo.

3. Luminotcnica. I. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. II. Ttulo.

CDU 621.316

Prefcio

Voc faz parte da maior instituio de educao profissional do estado. Uma rede de Educao e Tecnologia, formada por 35 unidades conecta-das e estrategicamente instaladas em todas as regies de Santa Catarina.

No SENAI, o conhecimento a mais realidade. A proximidade com as necessidades da indstria, a infraestrutura de primeira linha e as aulas tericas, e realmente prticas, so a essncia de um modelo de Educao por Competncias que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, de-senvolver habilidade e garantir seu espao no mercado de trabalho.

Com acesso livre a uma eficiente estrutura laboratorial, com o que existe de mais moderno no mundo da tecnologia, voc est construindo o seu futuro profissional em uma instituio que, desde 1954, se preocupa em oferecer um modelo de educao atual e de qualidade.

Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os mtodos de ensino-aprendizagem da instituio, o Programa Educao em Movi-mento promove a discusso, a reviso e o aprimoramento dos processos de educao do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as neces-sidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didticos de excelncia e consolidar o modelo de Edu-cao por Competncias, em todos os seus cursos.

nesse contexto que este livro foi produzido e chega s suas mos. Todos os materiais didticos do SENAI Santa Catarina so produes colaborativas dos professores mais qualificados e experientes, e contam com ambiente virtual, mini-aulas e apresentaes, muitas com anima-es, tornando a aula mais interativa e atraente.

Mais de 1,6 milhes de alunos j escolheram o SENAI. Voc faz parte deste universo. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indstria do Conhecimento.

Sumrio

Contedo Formativo 9

Apresentao 11

12 Unidade de estudo 1

Demanda e Carga Instalada

Seo 1 Carga e demanda industrial

Seo 2 Fator de potncia

Seo 3 Consumidores e tarifao


Luminotcnica

Seo 1 Iluminncia em ambiente industrial

Seo 2 Lmpadas, lu-minrias e acessrios para aplicaes industriais


Dimensionamento de Materiais

Seo 1 Sistema de distri-buio de energia

Seo 2 Condutores e pro-teo da instalao

Seo 3 Protees para equipamentos e pessoas

Seo 4 Seleo de dutos

13

16

19


Proteo contra Descargas Atmos-fricas

Seo 1 Raios e formas de proteo

Seo 2 Projeto dos cap-tores

Seo 3 Projeto das des-cidas

Seo 4 Projeto do aterra-mento


Documentao para Projetos

Seo 1 Simbologias, dese-nhos e pranchas

Seo 2 Documentos de projeto

Seo 3 Ferramentas com-putacionais para auxlio em projetos eltricos

Finalizando 85

Referncias 87

23

26

61

66

69

70

73

81

82

33

40

56

58

8 CURSOS TCNICOS SENAI

Contedo Formativo

9PROJETOS ELTRICOS INDUSTRIAIS

Carga horria da dedicao

Carga horria: 120 horas

Competncias

Planejar e elaborar o projeto das instalaes eltricas industriais.

Conhecimentos

Normas Tcnicas (instalao de SPDA Sistema de Proteo contra descargas atmosfricas, luminotcnica, instalao industrial, ergonomia, fator de potncia);

Diagramas unifilares, multifilares e funcionais;

Tcnicas de dimensionamento de condutores e dispositivos de acionamento, proteo de mquinas e instalaes eltricas industriais;

Anlise de demanda para instalaes eltricas industriais;

Sistemas de controle e tarifao de energia eltrica para projetos eltricos industriais;

Sistemas de distribuio de energia eltrica;

Software dedicado para projetos eltricos.

Habilidades

Aplicar normas tcnicas (instalao de SPDA Sistema de Proteo contra des-cargas atmosfricas, luminotcnica, instalao industrial, ergonomia, fator de potncia);

Elaborar leiautes, diagramas e esquemas de iluminao;

Identificar e selecionar os tipos de lmpadas conforme a aplicao;

Elaborar projetos de aterramento identificando princpios qumicos e fsicos;

Identificar, selecionar e dimensionar dispositivos e mquinas aplicadas aos siste-mas de instalaes industriais;

Elaborar oramento; elaborar planilha de custo dos projetos eltricos indus-triais;

Aplicar softwares especficos para elaborao de projetos;

Elaborar e acompanhar cronograma de etapas para projetos;

Analisar necessidades do consumo de energia eltrica por parte do usurio;

Identificar as fontes alternativas de energia, aplicando e substituindo fontes de energia tradicionais.


Atitudes

Zelo no manuseio dos equipamentos, atender prazos e datas pr-definidas e responsabilidade scio-ambiental.

Apresentao

PROJETOS ELTRICOS INDUSTRIAIS

Seja bem-vindo! Espero que este material seja de grande utilidade para a orientao durante o desenvolvimento de projetos eltricos industriais.

O profissional que atua nesta rea poder desempenhar atividades como trabalhador autnomo e at mesmo como funcionrio de Instaladoras Eltricas ou Construtoras, sendo amplamente solicitado dependendo de seu conhecimento em especificao de materiais e da sua habilidade para produzir detalhes tcnicos necessrios para a execuo correta de uma instalao eltrica industrial.

Neste material sero apresentados os principais aspectos que influen-ciam o processo de elaborao de um projeto eltrico industrial. Sero abordadas questes relacionadas aplicao de Normas Tcnicas at informaes relacionadas ao uso de ferramentas de desenho auxiliado por computador. Boa leitura!

Professor Joo Mximo Cidral Junior

Nascido na cidade de So Fran-cisco do Sul - SC, formado em En-genharia Eltrica pelo CCT-UDESC Joinville. Atuou no desenvolvi-mento de prottipos eletrni-cos para Pequenas Indstrias da regio, atualmente leciona para aprendizagem industrial e para cursos tcnicos no SENAI em Ja-ragu do Sul.

11

Unidade de estudo 1

Sees de estudo

Seo 1 Carga e demanda industrialSeo 2 Fator de potnciaSeo 3 Consumidores e tarifao


Demanda e Carga Instalada

SEo 1Carga e demanda industrial

Nesta seo voc conhecer grandezas usadas para indicar potncia, fatores, relacionados ao ramo industrial, que interferem na demanda e aprender como calcular essa demanda.

Em uma indstria, esto presentes diversos tipos de cargas, como m-quinas operatrizes, fresadoras, tornos, dobradeiras, mquinas de solda ponto, prensas excntricas e fornos resistivos, entre outras. Contudo, a maioria das cargas presentes na indstria do tipo indutivo, principal-mente motores monofsicos e trifsicos.

Veja um exemplo de motor na figura a seguir:

Figura 1 - Exemplo de motor de uso industrial

Fonte: WEG (2004).

Nem sempre estes motores apresentam sua potncia nominal especifica-da em W. Podem ainda ser especificados em HP ou CV.

A seguir, apresentada a relao entre estas grandezas.

Grandeza DescrioConverso para W

(aproximada)

CV Cavalo Vapor indica a potncia mecnica no eixo de um motor. 1 CV = 736 W

HPHorse Power, tambm indica a potncia mecnica no eixo de um

motor, porm mais usada por pases de lngua Inglesa.1 HP = 746 W

Quadro 1 Relao entre HP e CV com o W

Fonte: Creder (2000, p. 231).

Quanto demanda, seu clculo determinar as especificaes dos ma-teriais que compe o alimentador de energia. Caso o alimentador de energia tenha sido projetado utilizando apenas a informao da carga, o custo do alimentador tornaria invivel a execuo do projeto.


Assim como numa instalao eltrica de uma edificao para fins comerciais e/ou residenciais, a instalao eltrica de uma edificao industrial precisa ser dimensionada conforme sua demanda mxima, ou seja, depende essencialmente da carga instalada e do fator de de-manda associado.

Alguns exemplos de fator de demanda, relacionados com o ramo de atividade, so apresentados na tabela a seguir:

Tabela 1 - Exemplos de fatores de demanda conforme o ramo da atividade comercial

Ramo de atividade Cdigo do ramoFator de demanda

tpico

Fator de carga

tpicoExtrao de carvo de pedra, xistos

betuminosos e outros.1000 56,82 59,73

Abate de aves e outros pequenos animais e

preparao de produtos de carne.1512 63,45 56,19

Fabricao de produtos de laticnios. 1542 55,08 58,23Tecelagem de algodo. 1731 52,52 36,38

Fabricao de tecidos de malha (malharia) e

fabricao de tecidos elsticos.1771 67,66 34,02

Fabricao de artigos de material plstico

para embalagem e acondicionamento.2529 68,46 54,31

Fabricao de ferramentas manuais. 2843 49,12 24,97

Fabricao de mquinas, ferramentas,

mquinas operatrizes e aparelhos industriais.2940 23,90 20,68

Fonte: CELESC (2007, p. 84).

DICA Mais informaes referentes ao clculo da demanda de uma edi-ficao podero ser consultadas na CELESC por meio da Norma I-321.0023, Apndice II.

Alm do dimensionamento utilizando o critrio do fator de demanda, tambm possvel calcular a demanda a partir da seguinte frmula:

Dt = Dp + Dm

Frmula demanda de uma unidade consumidora industrial.

Fonte: CELESC, 1997, p. 16.

Onde:

Dt Demanda da unidade consumidora industrial;

Dp Somatrio da demanda dos pontos de luz e fora de uso geral;

Dm Somatrio da demanda de mquinas eltricas.

A demanda dos pontos de luz e fora poder ser obtida pela regra geral (MOURA, 2006, p. 18):

100% da carga instalada para os primeiros 20kW;

70% da carga instalada para o excedente de 20kW.


J a demanda de mquinas eltricas, quando se tratar apenas de motores, poder ser calculada considerando as tabelas A seguir, (considerando um fator de diversidade para cada grupo de mo-tores de mesma potncia e mesmo tipo de instalao); sendo a primeira tabela a ser aplicada a grupos de motores trifsicos e a segunda tabela para grupos de motores monofsicos.

Tabela 2 - Motores trifsicos

Potncia

do motor

(CV)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (1)

1 1,5 1,9 2,3 2,7 3 3,3 3,6 3,9 4,2 (2)

1/3 0,65 0,98 1,24 1,50 1,76 1,95 2,15 2,34 2,53 2,731/2 0,87 1,31 1,65 2,00 2,35 2,61 2,87 3,13 3,39 3,653/4 1,26 1,89 2,39 2,90 3,40 3,78 4,16 4,54 4,91 5,291 1,52 2,28 2,89 3,50 4,10 4,56 5,02 5,47 5,93 6,38

1 .1/2 2,17 3,26 4,12 4,99 5,86 6,51 7,16 7,81 8,46 9,112 2,70 4,05 5,13 6,21 7,29 8,10 8,91 9,72 10,53 11,343 4,04 6,06 7,68 9,29 10,91 12,12 13,33 14,54 15,76 16,974 5,03 7,55 9,56 11,57 13,58 15,09 16,60 18,11 19,62 21,135 6,02 9,03 11,44 13,85 16,25 18,06 19,87 21,67 23,48 25,28

7.1/2 8,65 12,98 16,44 19,90 23,36 25,95 28,55 31,14 33,74 36,3310 11,54 17,31 21,93 26,54 31,16 34,62 38,03 41,54 45,01 48,47

12.1/2 14,09 21,14 26,77 32,41 38,04 42,27 46,50 50,72 54,95 59,1815 16,65 24,98 31,63 33,29 44,96 49,95 54,95 59,94 64,93 69,9320 22,10 33,15 41,99 50,83 59,67 66,30 72,93 79,56 86,19 92,8225 25,83 38,75 49,08 59,41 69,74 77,49 85,24 92,99 100,74 103,4930 30,52 45,78 57,99 70,20 82,40 91,56 100,72 109,87 119,03 128,18


Notas:

(1) Quantidade de motores.

(2) Fator de diversidade.

DICA Os fabricantes de mquinas e motores eltricos fornecem catlogos com especificaes detalhadas das caractersticas eltricas e mecni-cas de seus produtos. Cabe ao projetista consultar estas informaes para garantir um dimensionamento correto de condutores, prote-es e dutos que compe a instalao eltrica.


Tabela 3 - Motores monofsicos e demanda (at 1CV)

Potncia

do motor

(CV)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (1)

1 1,5 1,9 2,3 2,7 3 3,3 3,6 3,9 4,2 (2)

1/4 0,66 0,99 1,254 1,518 1,782 1,98 2,178 2,376 2,574 2,7721/3 0,77 1,155 1,463 1,771 2,079 2,31 2,541 2,772 3,003 3,2341/2 1,18 1,77 2,242 2,714 3,186 3,54 3,894 4,248 4,602 4,9563/4 1,34 2,01 2,246 3,032 3,618 4,02 4,422 4,824 5,226 5,6281 1,56 2,34 2,964 3,588 4,212 4,68 5,148 5,616 6,084 6,552

1.1/2 2,35 3,525 4,465 5,405 6,345 7,05 7,755 8,460 9,165 9,8702 2,97 4,455 5,643 6,831 8,019 8,91 9,801 10,692 11,583 12,4743 4,07 6,105 7,733 9,361 10,989 12,21 13,431 14,652 15,873 17,0945 6,16 9,24 11,704 14,168 16,632 18,48 20,328 22,176 24,024 25,872


Notas:

(1) Quantidade de motores

(2) Fator de diversidade

O fator de diversidade est relacionado simultaneidade do aciona-mento dos motores. Mquinas de solda tipo motor-gerador devem ser consideradas como motores.

Ainda possvel calcular a demanda de mquinas atravs de um estu-do detalhado da sequncia de funcionamento das mquinas durante os turnos de um dia de trabalho. Desta forma, a demanda poder ser dimensionada em funo da maior carga instantnea registrada durante o dia de trabalho (MOURA, 2006, p. 16).

Todavia, esta tcnica exige que a linha de produo no apresente varia-es bruscas em relao sequncia de acionamento das mquinas, pois poderia causar um eventual subdimensionamento da instalao eltrica, causando interrupes indesejadas no fornecimento de energia eltrica.

Quando a demanda de mquinas eltricas for associada a mquinas de solda ponto ou qualquer outro tipo de mquina no motora de alta po-tncia, ento, sugere-se que seja considerada a demanda igual a 100% da potncia nominal da mquina.

SEo 2Fator de potncia

Na seo 2, voc aprender quais as formas de calcular a potncia dos diversos tipos de motor.

Sabe-se que a potncia eltrica expressa atravs do produto entre a tenso eltrica (U) e a corrente eltrica (I), como mostrado a frmula:

P = U x I

Frmula Expresso geral de potncia


Contudo, esta expresso somente pode ser utilizada quando se trata de circuitos de corrente contnua ou de circuitos resistivos em cor-rente alternada (lmpadas incan-descentes, fornos resistivos, chu-veiros eltricos etc).

Quando se tratar de motores ou qualquer carga com caractersti-cas indutivas ou capacitivas, sur-ge a potncia reativa. (CREDER, 2000, p. 45). Desta forma, a nova frmula para clculo de potncia, para estes casos apresentada A seguir,:

N = P + Q

Frmula Potncia considerando a pre-sena de reativos

Fonte: CREDER, 2000, p. 45.


Onde:

N Potncia aparente, especificada em kVA;

P Potncia ativa, especificada em kW;

Q Potncia reativa, especificada em kVAr.

Em um motor, apenas a parcela da potncia ativa (P) convertida em energia mecnica sendo a parcela de potncia reativa (Q) responsvel apenas pelas trocas de energia entre o gerador e a carga (CREDER, 2000, p. 45).

Em outras palavras, no caso de um motor monofsico, a forma de onda da tenso que est sobre os terminais de um motor permanece adiantada certo ngulo em relao forma de onda da corrente que entra neste motor.

Veja a representao a seguir:

Figura 2 - Tenso adiantada em relao corrente, forma de onda


Diz-se que neste caso, o fator de potncia (FP) dado pelo cosseno do ngulo , como pode ser observado na prxima frmula:

FP = COS

Frmula Fator de potncia para uma carga puramente indutiva com forma de onda senoidal


Desta forma, o clculo da potn-cia passa a ser:

P = U x I x FP

Frmula Potncia ativa para motores monofsicos


P = 1,73 x U x I x FP

Frmula Potncia ativa para motores trifsicos


Onde:

P Potncia ativa consumida pelo motor;

U Tenso de fase aplicada ao motor;

I Corrente de fase aplicada ao motor;

FP Fator de potncia.

H outra maneira de se visualizar o efeito do fator de potncia sobre a potncia consumida pelo circui-to. Veja a representao a seguir: considere que o comprimento de cada vetor equivalha ao valor da potncia em questo.


Figura 3 - Representao das variaes das componentes de potncias de

uma carga indutiva

Note na figura anterior, que a representao a apresenta um caso de motor a vazio. Observe que o comprimento do vetor Q (potncia reativa) maior que o comprimento do vetor P (potn-cia ativa) e que o ngulo entre P e N maior do que o mostrado nas representaes b e c. Neste caso, a potncia aparente con-sumida pela mquina ser bem maior que a potncia ativa reque-rida por esta mquina.

Agora observe a representao b, nesta situao, o motor est operando em plena carga. Com-parando com a representao a possvel notar que o compri-mento do vetor Q praticamente o mesmo, porm o vetor P possui maior comprimento do que antes, caracterizando um melhor apro-veitamento da potncia ativa em relao potncia aparente forne-cida ao circuito.

J na representao c, note que houve uma correo no fator de potncia, ocasionando uma re-duo no comprimento do vetor Q, que aumentou ainda mais o aproveitamento da potncia apa-rente consumida pelo circuito.

Principais consequncias do bai-xo fator de potncia so (WEG, 2007, p. 9):

Acrscimo na conta de energia eltrica;

Limitao da capacidade dos transformadores de alimentao;

Quedas e flutuaes de tenso nos circuitos de distribuio;

Sobrecarga nos equipamentos de manobra, limitando sua vida til;

Aumento das perdas eltricas na linha de distribuio por efeito Joule;

Necessidade de aumento da seo dos condutores;

Necessidade de aumento da capacidade dos equipamentos de manobra e de proteo.

Principais causas do baixo fator de potncia (WEG, 2007, p. 9):

Motores de induo trabalhan-do a vazio;

Motores superdimensionados para sua necessidade de trabalho;

Transformadores trabalhando a vazio ou com pouca carga;

Reatores de baixo fator de po-tncia no sistema de iluminao;

Fornos de induo ou a arco; Mquinas de tratamento

trmico;

Mquina de solda;

Nvel de tenso acima do valor nominal provocando um aumen-to no consumo de energia reativa.

DICA Quanto correo do fator de potncia para cargas in-dutivas (como transforma-dores e motores), recomen-da-se a instalao de bancos de capacitores prximos da carga indutiva em questo, alm da eliminao ou mini-mizao de superdimensio-namentos.

Para formas de onda no senoi-dais, para o clculo do Fator de potncia (FP), deve-se considerar tambm a taxa de distoro har-mnica (THD) como mostrado na frmula:

FP = (1/(1+THD)) x (COS )

Frmula Fator de potncia com har-mnicas

Fonte: WEG (2007, p. 15).

Na prxima seo, voc estudar os diversos tipos de tarifa, as ca-ractersticas do contrato estabe-lecido entre a concessionria de energia eltrica e o consumidor, alm da classificao dos grupos de consumidores em relao ao valor da tenso de fornecimento.


SEo 3Consumidores e tarifao

Quanto modalidade tarifria, existem duas modalidades. Os consu-midores do Grupo B so cobrados pela energia que consomem. J os consumidores do Grupo A so cobrados pela demanda contratada e pela energia que consomem (PROCEL, 2001, p. 7).

Normalmente os consumidores industriais so classificados conforme a tenso de fornecimento da concessionria de energia eltrica da regio (PROCEL, 2001, p. 6).

A resoluo 456, de 29 de novembro de 2000, estabeleceu alteraes nas condies gerais de fornecimento de energia eltrica, visando aprimorar o relacionamento entre os agentes responsveis pela prestao do ser-vio pblico de energia eltrica e consumidores (ANEEL, 2000, p. 1).

A prxima tabela classifica os consumidores em subgrupos do Grupo A, segundo o valor da tenso de fornecimento.

Tabela 4 - Classificao dos subgrupos do grupo A

Subgrupos Tenso de Fornecimento

A1 Superior a 230kVA2 De 88kV a 138kV A3 Igual a 69kV

A3a De 30kV a 44kVA4 De 2,3kV a 25kV

AS

Inferior a 2,3kV, atendida a partir de sistema

subterrneo de distribuio e faturada no Grupo A

excepcionalmente.

Fonte: ANEEL (2008, p. 22).

Antes de apresentar os tipos de tarifao de energia e as caractersticas de contrato interessante estabelecer as seguintes definies (ANEEL, 2000, p. 2):

Demanda contratada: demanda de potncia ativa a ser obrigat-ria e continuamente disponibilizada pela concessionria, no ponto de entrega, conforme valor e perodo de vigncia fixados no contrato de fornecimento e que dever ser integralmente paga, seja ou no utilizada durante o perodo de faturamento, expressa em quilowatts (kW).

Horrio de ponta: perodo definido pela concessionria e com-posto por 3 (trs) horas dirias consecutivas, exceo feita aos sbados, domingos e feriados nacionais.

Horrio fora de ponta: perodo composto pelo conjunto das horas dirias consecutivas e complementares quelas definidas no horrio de ponta.

Perodo seco: perodo de sete meses consecutivos, compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de maio a novembro.

Perodo mido: perodo de cinco meses consecutivos, compreen-dendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de dezembro de um ano a abril do ano seguinte.


A seguir, so mostrados os tipos de tarifao e as caractersticas do con-trato estabelecido entre concessionria de energia eltrica e consumidor.

Tabela 5 - Alternativa tarifria e caractersticas do contrato

Alternativa tarifria Caractersticas do contrato com a concessionria

Tarifao Convencional

So enquadrados os consumidores do grupo A com demanda inferior a

300kW. No contrato, pactua-se um nico valor de demanda (demanda

contratada), independente da hora do dia (ponta ou fora de ponta) e do

perodo do ano (seco ou mido).

Tarifao Horo-sazonal Verde

O enquadramento opcional para os consumidores do grupo A,

subgrupos A3a, A4 e AS. No contrato, pactua-se a demanda contratada

pretendida pelo consumidor independente da ponta ou fora da ponta. A

resoluo 456 permite que sejam contratadas duas demandas diferentes:

uma para o perodo seco e outra para o perodo mido.

Tarifao Horo-sazonal Azul

O enquadramento obrigatrio para os consumidores do grupo A,

subgrupos A1, A2 e A3. No contrato, pactuam-se duas dewmandas

contratadas: uma para o horrio de ponta e outra para o horrio fora de

ponta. A resoluo 456 permite que sejam contratadas duas demandas

diferentes: uma para o perodo seco e outra para o perodo mido.Fonte: PROCEL (2001, p. 7).

A conta de energia eltrica dos consumidores alimentados em alta ten-so composta pela soma das parcelas de consumo, demanda e ultra-passagem, caso ocorra (PROCEL, 2001, p. 10). Assim, os consumidores do Grupo A podem se enquadrar em uma das seguintes alternativas tarifrias (PROCEL, 2001, p. 7). A tabela a seguir, apresenta uma relao entre estas alternativas tarifrias e as parcelas que a compe.


Tabela 6 - Tipos de tarifao de energia eltrica para consumidores do Grupo A

Tipo de

TarifaoParcela do Consumo Parcela da Demanda Parcela da Ultrapassagem

Convencional.

O consumo medido

multiplicado pela tarifa de

consumo.

A maior demanda

do perodo (sem a

ultrapassagem)

multiplicada pela tarifa

de demanda.

A demanda excedente (10% acima

da demanda contratada) custar

3 vezes o valor da demanda no

horrio normal.

Horo-sazonal

Verde.

H tarifas diferentes para o

consumo dependendo do horrio

do dia e do perodo do ano. O

consumo tambm separado

em duas parcelas: medidas

no horrio de ponta e fora do

horrio de ponta.

A tarifa de demanda

nica e deve ser

multiplicada pela maior

demanda contratada.

A demanda excedente (10% acima

da demanda contratada).

Horo-sazonal

Azul.

Segue o mesmo modelo que o

usado para o clculo da parcela

de consumo para Tarifao

Horo-sazonal Verde.

Segue o mesmo modelo

que o usado para o

clculo da parcela de

consumo para Tarifao

Horo-sazonal Verde: h

variaes na tarifa de

demanda conforme o

horrio e o perodo do

ano.

Segue o mesmo modelo que o

usado para o clculo da parcela

de consumo para Tarifao Horo-

sazonal Verde: h variaes na

tarifa de ultrapassagem conforme

o horrio, o perodo do ano e o

grupo do consumidor.

Fonte: PROCEL (2001, p. 7).

A demanda medida a mxima verificada ao longo do ms. Se todas as mquinas permanecerem ligadas por um perodo de 15 minutos, ser cobrado um valor de demanda equivalente ao caso em que es-tas mquinas permanecerem ligadas ininterruptamente o ms inteiro (PROCEL, 2001, p. 11).

Outro fator importante relacionado cobrana de energia o consumo associado potncia reativa. A resoluo 456 de 2000 estabelece que as instalaes industriais devem apresentar um fator de potncia no inferior a 0,92 (capacitivo ou indutivo). Os consumidores pertencentes ao Grupo A so cobrados pelo mesmo mtodo (da energia ativa) para a energia reativa (PROCEL, 2001, p. 14). Portanto, fica claro que se for realizada a correo do fator de potncia, consequentemente ser redu-zido o valor da conta de energia.

Unidade de estudo 2

Sees de estudo

Seo 1 Iluminncia em ambiente industrialSeo 2 Lmpadas, luminrias e acessrios para aplicaes industriais


Luminotcnica

SEo 1Iluminncia em ambiente industrial

Na primeira seo sero apresentados alguns tipos de iluminao, os benefcios e desvantagens de seu uso, alm das caractersticas e ferra-mentas do software Lumisoft, utilizado para determinar a quantidade de lmpadas para o ambiente e os pontos a serem instaladas.

A iluminao no ambiente industrial est relacionada com a tarefa a ser desempenhada. Existem ambientes que exigem maior luminosidade, como o caso de uma indstria que realiza montagens eletrnicas. J outros, podem apresentar a menor luminosidade necessria, como o caso de um depsito de materiais.

Assim o mtodo mais indicado para a iluminao industrial o mtodo dos lmens, seguindo as recomendaes da norma NBR5413: 1992.

A seguir, so mostrados alguns valores de iluminncia segundo a tarefa a ser desempenhada no ambiente.

Tabela 7 - Valores de iluminncia para alguns tipos de indstria

Indstria Setor Iluminncia (lux)

Alimentcia

Seleo de Refugos ou Limpeza ou Lavagem. 150 200 300Classificao pela cor (sala de cortes). 750 1000 1500

Enlatamento Manual. 200 300 500

De calados

Riscagem de modelos, cortes, costuras, formao de

pares e classificao.750 1000 1500

Lavagem, tratamento de composto de borracha,

confeco de lenis de borracha.100 150 200

De materiais

eltricos e

telecomunicaes

Impregnao. 150 200 300

Isolao, enrolamento, bobinagem, ensaios e inspeo. 300 500 750

Txteis

Abertura de fardos, batedores, mistura e classificao de

algodo.150 200 300

Tecelagem de algodo ou sedas e fibras sintticas. 300 500 750Tecelagem de l colorida. 750 1000 1500

VesturioInspeo do material. 1500 2000 3000Corte, passagem, costura e guarnecimento. 750 1000 1500

Fonte: ABNT (1992, p. 7).

Antes de efetuar o clculo da iluminncia, necessrio selecionar o me-lhor sistema de iluminao conforme a atividade a ser desempenhada no ambiente de trabalho (OSRAM, 2009, p. 10).

O quadro A seguir, relaciona as principais caractersticas segundo o tipo de iluminao.


Tipo de Iluminao Principal Vantagem Principal Desvantagem Exemplo de Aplicao

Iluminao Geral:Permite maior flexibilidade

no leiaute da fbrica tanto

para mquinas quanto

bancadas de trabalho.

No atende s necessidades

especficas de locais que

requerem maiores nveis de

iluminncia, isso acarretaria

maior consumo de energia e

maiores gastos com material.

Depsito de peas e

materiais.

Iluminao Localizada:

Maior economia de

energia.

No permite grandes

variaes no leiaute da

fbrica.

Setor de fechamento de

carcaa de motores.

Iluminao de Tarefa:

Maior controle dos efeitos

luminotcnicos j que

permite maiores nveis de

iluminncia.

Deve ser complementada por

outro tipo de iluminao.

Setor de Inspeo

Eletrnica.

Quadro 2 - Comparativo entre os tipos de iluminao

Fonte: OSRAM (2009, p. 11).

No dimensionamento do sistema de iluminao de um ambiente indus-trial, alm das tcnicas tradicionais para o clculo da iluminncia (atravs do mtodo dos lmens ou do mtodo ponto a ponto), ainda existem programas de computador, capazes de sintetizar os clculos e relacionar informaes de bancos de dados, pr-cadastrados pelos fabricantes de lmpadas e luminrias.

Assim, estes softwares servem para agilizar o processo de clculo, alm de gerar a listagem de materiais necessrios para o projeto luminotcni-co.

Existem vrios softwares luminotcnicos no mercado (gratuitos ou co-merciais), apresentando uma grande variedade de recursos que vo desde a determinao da quantidade de luminrias a serem instala-das em um ambiente at a gerao de grficos com os nveis pontuais de iluminamento.

A seguir, apresentada a verso gratuita do software Lumisoft, dispo-nibilizado pela Empresa Lumicenter () para download pelo link: .


Figura 4 - Janela de clculo do software Lumisoftw

Fonte: Lumicenter (2009).

Este software dimensiona a quantidade de luminrias necessrias para a Iluminao geral de um ambiente, usando lmpadas fluorescentes. So solicitados campos com as informaes sobre a regio a ser iluminada (rea, p direito, refletncias, entre outras), valor do iluminamento e tipo de luminria a ser instalada.

DICA Outro software gratuito que possui muitos recursos o Softlux (mos-trado na prxima figura), fornecido pela Empresa ITAIM Iluminao. Este programa de computador pode ser baixado da internet atravs do link: .

Programas de computador para clculo luminotcnico so fornecidos gratuitamente porque o interesse de seus desenvolvedores justamente realizar a venda dos produtos relacionados, como o caso de lmpadas e luminrias.


Figura 5 - Janela de configurao do Softlux

Fonte: Itaim Iluminao (2010).

Na seo 2, voc conhecer diversos tipos de lmpadas, luminrias e acessrios utilizados para iluminao industrial e as caractersticas e van-tagens de sua aplicao em relao ao ambiente.

SEo 2Lmpadas, luminrias e acessrios para aplicaes industriais

O ambiente industrial pode apresentar altas temperaturas, altas concen-traes de poeira em suspenso, vapores com elementos qumicos e at eventuais jatos de gua esguichados em diversas regies. Lmpadas e luminrias para instalao em ambiente industrial devem apresentar ve-dao contra a entrada de partculas slidas e gua, em outras palavras, deve apresentar maior grau de proteo.

O grau de proteo de um componente dado pelo ndice IP (Inter-national Protection Code) conforme definido pela IEC 60529 (WA-LENIA, 2008, p. 64). O grau de proteo estabelece quanto um equi-pamento (neste caso um conjunto contendo luminria e lmpada) est protegido contra partculas slidas (primeiro algarismo) e contra a infil-trao de gua.

A seguir, so relacionados os algarismos e a proteo associados a um equipamento:


Grau de

Proteo 1

Algarismo

Indicao

Grau de

Proteo 2

Algarismo

Indicao

0 No Protegido. 0 No Protegido.

1Proteo contra corpos slidos

superiores a 50mm.1

Proteo contra quedas verticais de

gotas de gua.


superiores a 12,5mm.2

Proteo contra quedas de gotas de gua

com ngulo de incidncia de at 15.


superiores a 2,5mm.3

Proteo contra quedas de gotas de gua

com ngulo de incidncia de at 60 da

vertical.


superiores a 1mm.4

Proteo contra projees de gua em

qualquer direo.

5

Proteo contra poeira, admitindo-

se acesso limitado, sem formao

de acmulo de poeira.

5Proteo contra jatos de gua de baixa

presso vindos de qualquer direo.

6Proteo total contra a penetrao

de poeira.6

Proteo contra fortes jatos de gua. Tais

como ondas do mar.

- 7Proteo contra imerso em

profundidades entre 15cm a 1m.

- 8Proteo contra submerso prolongada e

sob presso.Quadro 3 - Algarismos para montagem do grau de proteo

Fonte: Walenia (2008, p. 65).

DICA Algumas luminrias industriais apresentam grau de proteo IP-65, ou seja, seu interior totalmente protegido contra poeira e protegi-do contra jatos de gua. Para mais informaes sobre graus de prote-o, consulte a Unidade Dimensionamento de Materiais.

Desta forma, para uma luminria com grau de proteo IP 65, tem-se que esta luminria apresenta invlucro que no permite a entrada de qualquer partcula slida (6 equivale ao primeiro algarismo) e que projete a luminria contra jatos de gua de baixa presso (5 equivale ao segundo algarismo).

A seguir, so relacionados os principais tipos de lmpadas utilizadas no setor industrial.


Tabela 8 - Lmpadas e suas caractersticas

TipoRendimento

(lm/W)

Reproduo

de cores (IRC)

Vida til

mdia (h)Caractersticas e Aplicaes

Mista 25 62 10.000

No necessitam de equipamento auxiliar para seu

funcionamento. So usadas em locais que necessitem

de grande quantidade de luz, no se preocupando

com a eficincia do sistema.Vapor de

Mercrio55 44 24.000

Necessitam de um reator para seu funcionamento.

So usadas na Iluminao geral de galpes industriais.

Vapor de

Sdio135 25 28.000


So usadas para iluminao de reas externas ou

internas com elevado p-direito.Vapor

metlico80 88 12.000


So usadas na Iluminao geral de galpes industriais.

Fluorescente 65 70 12.000

Necessita de componentes auxiliares para seu

funcionamento. So usadas para realizar a iluminao

geral em galpes industriais.

Fluorecente

Especial80 95 12.000

Necessita de componentes auxiliares para seu

funcionamento. So usadas para realizar a iluminao

em galpes industriais, principalmente em indstrias

txteis e afins.

LEDs 210 90 50.000

Reduo do custo de manuteno, fontes compactas,

baixa tenso, no emite radiaes ultravioleta ou

infravermelho. Recentemente comearam a ser

aplicadas em iluminao industrial, seja na iluminao

geral seja na iluminao dirigida.Fonte: Walenia (2009, p. 96).

DICA Consulte sempre catlogos atualizados dos fabricantes! Novas tec-nologias contribuem para elevar a vida til de lmpadas, melhorar o IRC e aumentar o rendimento luminoso.

Para o correto funcionamento de algumas lmpadas necessrio o uso de dispositivos auxiliares como os transformadores, reatores e ignitores (WA-LENIA, 2009, p. 102).

A tabela seguinte relaciona esses acessrios.


Tabela 9 - Principais acessrios para lmpadas industriais

Tipo de acessrio Descrio Exemplo de figura

Reator

eletromagntico

convencional

So os mais baratos e usados do mercado para

acionamento de lmpadas fluorescentes. Seu

esquema de ligao requer um starter para

possibilitar a ligao da lmpada.Figura 6 - Reator eletromagntico

convencional.

Fonte: Philips (2008).

Reator

eletromagntico de

partida rpida

Os componentes para circuitos de partida

rpida no necessitam de starter, j que

na composio do reator h enrolamentos

separados para aquecerem os eletrodos da

lmpada continuamente. Entretanto, necessitam

de aterramento das partes metlicas como

luminrias, eletrocalhas etc.

Figura 7 - Reator eletromagntico de

partida rpida.


Reator eletrnico

Apresentam partida instantnea, podem ser

dimerizveis ou no. Possuem maior fator de

potncia e maior rendimento, alm de eliminarem

cintilaes da luz. So usados para o acionamento

de lmpadas fluorescentes.Figura 8 - Reator eletrnico.


Starter

Juntamente com o Reator Eletromagntico

Convencional realiza a partida de uma lmpada

fluorescente. O modelo S-2 serve para lmpadas

de potncia de 15 ou 20W e o modelo S-10 para

lmpadas de 30, 40 ou 65W.Figura 9 - Starter.


Reator

eletromagntico com

capacitor embutido

montado com lmpadas de vapor de mercrio

com potncias que variam de 80 a 1000W.

Para lmpadas de vapor de sdio, pode estar

dividido em 3 partes: ignitor + capacitor + reator,

montados separadamente.

Figura 10 - Reator eletromagntico com

capacitor embutido.


Reator

eletromagntico

(transformador)

montado com lmpadas de vapor metlico

de potncia de at 1500W. Necessitam de um

capacitor externo para completar o esquema de

ligao. Figura 11 - Transformador.Fonte: Philips (2008).

Capacitor auxiliar de

transformador

Parte integrante da ligao entre lmpada de

vapor metlico e transformador.Figura 12 - Capacitor.


Fonte: Philips (2008)


Os principais esquemas de ligao associados a circuitos de iluminao industrial utilizam lmpadas de descarga. A seguir, sero mostrados al-guns desses esquemas.

DICA Os catlogos de produtos de lmpadas disponibilizados pelos fabri-cantes de lmpadas trazem esquemas de ligao dessas lmpadas juntamente com seus acessrios (quando h necessidade).

A ligao correta de uma lmpada garante seu funcionamento sem fa-lhas nem acidentes. Em relao ao esquema de ligao de lmpadas de descarga de alta presso, o circuito mais complexo e sua ligao errada poder causar danos aos componentes.

A seguir, so apresentados os esquemas de ligao usados para lmpadas de vapor metlico e vapor de sdio com reator eletromagntico:

Figura 13 - Esquemas de ligao para lmpadas de alta presso, reator eletromag-

ntico


Ainda h a possibilidade de utilizar reatores eletrnicos, desde que a potncia das lmpadas seja inferior a 150 W. Veja o exemplo de ligao a seguir:


Figura 14 - Esquemas de ligao para lmpadas de alta presso, reator eletrnico.


As lmpadas de vapor de mercrio, normalmente so ligadas com trans-formador e capacitor, para elevar o fator de potncia. Veja o prximo esquema:

Figura 15 - Esquema de ligao para lmpadas de alta presso, reator eletrnico.


DICA Para outras informaes sobre modelos, caractersticas e aplicaes das lmpadas, luminrias e componentes acess-rios, voc pode consultar os catlogos e informaes tcnicas de fabricantes nos sites , , , e .

Na prxima unidade sero abor-dados os critrios para o dimen-sionamento de circuitos em re-lao a condutores, protees, dutos e acessrios. Quanto proteo, sero apresentadas in-formaes referentes a dispositi-vos que servem para conservar a integridade dos elementos do cir-cuito, como cabos, interruptores e tomadas e aqueles que visam pro-teger a vida. Alm disso, sero tra-tadas informaes referentes ao sistema de distribuio de energia e aterramento.

Unidade de estudo 3

Sees de estudo

Seo 1 Sistema de distribuio de energiaSeo 2 Condutores e proteo da instalaoSeo 3 Protees para equipamentos e pessoasSeo 4 Seleo de dutos


Dimensionamento de Materiais

Na primeira seo, voc estudar como deve ser feita a distribuio de energia numa instalao eltrica, as caractersticas relevantes nessa dis-tribuio, assim como os nveis de tenso, os esquemas de suprimento de energia, de aterramento e os mtodos de instalao de condutores.

SEo 1Sistema de distribuio de energia

Em uma instalao eltrica industrial, o projetista deve definir como ser feita a distribuio de energia, para tanto, dever identificar as caractersticas da rede de distribuio fornecida pela Concessionria, conhecer a carga instalada, o leiaute das mquinas e o tipo de aterramento pertinente a instalao el-trica da indstria (WALENIA, 2008, p. 25).

A alimentao de uma mquina ou equipamento industrial mono-fsica ou trifsica, dependendo de sua finalidade, alm do nmero de fases, pode-se ainda variar o valor da tenso aplicada mquina (WA-LENIA, 2008, p. 26).

Os nveis de tenso so classificados como segue na tabela:


Tabela 10 - Nveis de tenso

Categoria Tenses padronizadas Outras tenses existentes Utilizao

Extra Alta Tenso

Vn >= 500kV

750kV

500kV

1000kV

800kV

600kV

550kV

Transmisso

Alta Tenso

34,5kV < Vn < 500kV

230kV

138kV*

69kV

440kV

345kV

330kV

130kV

88kV

Subtransmisso

Mdia Tenso

1kV


Carga instalada superior a 75kW; Motor monofsico, alimentado em 220V, com potncia superior a

3CV;

Motor monofsico, alimentado em 380V, com potncia superior a 5CV;

Motor de induo trifsico, com rotor em curto-circuito, alimentado em 380V, com potncia superior a 30CV;

Mquina de solda, tipo motor gerador, com potncia superior a 30CV;

Mquina de solda a transformador, alimentada em 380V, duas ou trs fases, ligao V-V invertida (delta aberto delta-aberto invertido) com potncia superior a 15kVA;

Mquina de solda a transformador, alimentada em 380V, trs fases, retificao em ponte trifsica, com potncia superior a 30kVA;

Motor monofsico, alimentado, em 440V, com potncia superior a 10CV;

Mquina de solda alimentada em 220V, com potncia superior a 5kVA;

Mquina de solda a transformador alimentada em 380V, duas fases, com potncia superior a 8,7kVA;

Aparelho de raio-x e outros, que a CELESC julgar conveniente no serem ligados em tenso secundria;

Eventualmente podero ser alimentadas potncias inferiores ou superiores aos limites acima, quando as condies tcnico-econmicas do sistema eltrico o exigirem.


A seguir, so apresentados esquemas de suprimento de energia em alta e baixa tenso (MOURA, 2006, p. 5):

Tipo de suprimento de energia Esquema de ligao

Sistema Primrio Radial Simples: O suprimento

distribudo radialmente em alta tenso para cada

setor.

Sistema Primrio Radial com recurso: O suprimento

distribudo em alta tenso para cada setor,

formando um anel.

Sistema Secundrio: O suprimento distribudo em

baixa tenso, saindo radialmente para os quadros

de distribuio.

Quadro 4 - Comparativo entre os tipos de suprimento de energia industriais

Fonte: Moura (2006, p. 5).


O sistema de aterramento outro item extremamente importante para uma instalao eltrica.

Aterrar o sistema, ou seja, ligar um condutor (normalmente o neutro) terra, possibilita a deteco de sobretenses em relao terra. Alm disso, fornece um caminho para a circulao de corrente, permitindo a deteco de curtos circuitos (entre os condutores vivos e a terra). Desta forma o aterramento um aliado dos dispositivos de proteo contra sobretenses e sobrecorrentes (curto-circuito) (PROCOBRE, 2001, p. 3).

O controle dessas tenses em relao terra limita o esforo de tenso na isolao dos condutores, diminui as interferncias eletromagnticas e permite a reduo dos perigos de choque para as pessoas que pode-riam entrar em contato com os condutores vivos (PROCOBRE, 2001, p. 3).

A norma brasileira NBR5410:2004 estabelece os esquemas de aterra-mento a serem aplicados em uma instalao eltrica. Esses esquemas so listados a seguir:

TN-S; TN-C-S; TN-C; TT; IT.

Nesses esquemas, a primeira letra indica a situao da alimentao em relao terra (T ligado terra e I isolado), a segunda letra indica a situao das massas em relao terra (N massas ligadas ao neutro e T massa ligadas diretamente terra) e outras letras, se houver, in-dicam a relao entre condutores neutro e terra (S separados e C combinados) (WALENIA, 2008, p. 30).


O quadro seguinte relaciona as caractersticas desses esquemas:

Esquema de

AterramentoCaractersticas Representao

TN-S

O condutor neutro e de proteo so interligados no

aterramento da alimentao, depois seguem distintos.

necessrio o uso de disjuntores e de DRs para a respectiva

proteo da instalao e de pessoas. usado na maioria das

instalaes eltricas. Onde efetuada a equipotencializao

na entrada de energia eltrica.

TN-C

Apenas um condutor usado para atender as duas

funes: neutro e proteo (PEN). No recomendado em

circuitos com condutor de seo inferior a 10mm, nem

para a ligao de equipamentos portteis. Necessita de

uma equipotencializao bem feita dentro da instalao

eltrica para evitar queima de equipamentos. usado em

instalaes onde se torna invivel a passagem de mais um

condutor. DRs no devem se usados.

TN-C-S

O condutor PEN inicia (na alimentao) no modo TN-C

e depois se transforma em TN-S (para a distribuio).

Recomenda-se realizar uma equipotencializao bem feita.

Este esquema utilizado em locais onde o condutor de

proteo necessrio e de difcil acesso (longa distncia).

TT

O neutro da fonte ligado diretamente terra, estando as

massas da instalao ligadas a um eletrodo de aterramento

independente do eletrodo da fonte. No caso de um curto

entre fase e massa, o fluxo de corrente baixo para a

atuao de disjuntores, porm recomendado o uso de

DRs para a proteo de pessoas. utilizado em casos onde

h grandes distncias entre o ponto de aterramento da

alimentao e a carga.

IT

Limita-se a corrente de falta a um valor desejado, de forma

a permitir que uma primeira falta desligue o sistema. No

necessrio o uso de DRs. Uma impedncia elevada pode

ser instalada entre neutro e terra ou simplesmente o neutro

pode permanecer isolado do aterramento. utilizado

em casos onde uma primeira falha no sistema no possa

desligar imediatamente a alimentao, interrompendo

processos importantes.Quadro 5 - Caractersticas dos esquemas de aterramento

Fontes: ABNT (2004, p. 15); Procobre (2001, p. 18); Walenia (2008, p. 30).

Outras consideraes:

Os Esquemas TT e IT ainda podem apresentar aterramentos auxiliares (com eletrodos individualizados) para cada mquina.


DICA Para mais informaes sobre as caractersticas dos esquemas de aterramento, consulte a norma NBR5410: 2004, na pgina 12.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 5410 - Insta-laes eltricas de baixa tenso. Rio de Janeiro, RJ: ABNT, 2004. vii, 208 p.

Equipotencializao, como o prprio nome sugere, a interligao em um mesmo ponto, de todos os condutores destinados proteo de equipamentos de informao, destinados contra choques, contra des-cargas atmosfricas, contra sobretenses e contra descargas eletros-tticas.

A prxima figura resume o papel de um barramento equipotencial.

Figura 16 - Resumo da funcionalidade de um barramento equipotencial

Fonte: PROCOBRE (2001, p. 12).

Outro aspecto que possui relevncia em relao a uma instalao eltri-ca, o conhecimento do leiaute das mquinas ao longo da planta da f-brica. Esta informao crucial para determinar o tipo de passagem de dutos e consequentemente, influencia no dimensionamento de materiais como dutos, caixas de passagem e condutores.

Os principais mtodos de instalao de cabos, so relacionados no qua-dro:


Mtodo de Instalao Descrio

Eletroduto Embutido

usado em edificaes com pouca alterao de leiaute. No prejudica a esttica do

ambiente de trabalho pois os dutos esto embutidos em paredes, os condutores

devem ser isolados e apresentar proteo anti-chama. Os dutos normalmente

apresentam seco circular, em PVC.

Eletroduto Aparente

bastante aplicado em indstrias, devido a sua flexibilidade de adaptao a alteraes

no leiaute da fbrica. Os dutos so rgidos e fixados externamente com o uso de

braadeiras plasticas ou metlicas. Os condutores so isolados.

Eletroduto Enterrado aplicado em interligaes de reas externas. So cavadas valas no solo por onde que

devem passar estes dutos. Os condutores devem ser do tipo unipolares.Condutores Diretamente

Enterrados

So usados em interligaes de reas externas. Deve-se tomar o cuidado de verificar a

qualidade de emendas e se h presena de gua nestas emendas.

Eletrocalhas

So bastante empregadas em ambientes industriais. Apresentam-se em dois tipos:

perfuradas e lisas. Podem ser instaladas em paredes em altura alta ou em teto em

elementos de fixao pendentes. Obrigatoriamente devem ser fechadas aps a

passagem de cabos.

BandejasSo eletrocalhas sem tampa, que podem ser instaladas nas mesmas condies de uma

eletrocalha.Perfilados So montagens aparentes ,rpidas e semelhantes as bandejas.

Leitos e escada para

cabosSo bastante usados em instalaes eltricas industriais.

Canaleta Enterrada So recomendadas quando necessrio passar grandes quantidades de cabos.

Canaleta AparenteSo montagens rpidas, de tempo fixado destinadas a circuitos de baixa potncia.

Podem ser feitas de material plstico ou metlico.

Instalao ao ar livreNormalmente realizada de maneira area em posio alta. Os cabos so isolados da

edificao atravs de isoladores roldana.Quadro 6 - Relao dos mtodos de instalao de condutores


SEo 2Condutores e proteo da instalao

Nesta seo, voc estudar os condutores e sua atuao na proteo da instalao e funcionamento do circuito eltrico.

O dimensionamento de um condutor deve ser precedido de uma an-lise detalhada de sua instalao e da carga a ser suprida. Um condutor mal dimensionado, alm de implicar a operao inadequada da carga, representa um elevado risco de incndio para o patrimnio, principal-mente quando associado um deficiente projeto de proteo. (MOURA, 2006, p. 8).

O dimensionamento de condutores, elementos de proteo e dutos no po-dem ser calculados separadamente, pois esto intimamente relacionados:

no possvel especificar um elemento de proteo, como exemplo, um

disjuntor de 30A para um cabo de seo 1,5mm que possui capacidade de

conduo inferior a 15A! Nem dimensionar um duto de dimetro 3/4 para

a passagem de 5 cabos de seco 10mm.


O objetivo principal na definio da seo de um condutor, ga-rantir durante o funcionamento de um circuito eltrico que esse condutor atenda simultaneamen-te (LIMA, 2006, p. 109) todas as condies de:

A - Limite de temperatura, deter-minado pela capacidade de con-duo de corrente;

B - Limite de queda de tenso;

C - Seo mnima para condutor;

D - Capacidade dos dispositivos de proteo contra sobrecarga;

E - Capacidade de conduo da corrente de curto-circuito por tempo limitado.

DICA A seo do condutor a ser es-colhida ser aquela que apre-sentar o maior valor dentre os clculos das etapas de A a E.

A Clculo do condutor pelo critrio de capacidade de cor-rente:Quanto capacidade de condu-o de corrente, necessrio ob-ter as seguintes informaes:

1. Tipo de Isolao dos conduto-res;

2. Maneira de instalar o circuito;

3. Corrente do circuito (corrente de projeto);

4. Nmero de condutores carre-gados do circuito;

5. Fatores de correo da corren-te de projeto.

1 Tipo de isolao dos condutores:

O limite de temperatura est relacionado ao material de isolao do con-dutor.

A seguir, so relacionados os materiais usados na isolao de cabos e seus respectivos limites de temperatura.

Tabela 11 - Caractersticas trmicas das capas de isolao dos condutores

Tipo de isolao

Temperatura

mxima

para servio

contnuo

(condutor C)

Temperatura

limite

de sobrecarga

(condutor C)

Temperatura

limite

de curto-

circuito

(condutor C)

Policloreto de vinila

(PVC) at 300mm70 100 160

Policloreto de vinila

(PVC) maior que

300mm

70 100 140

Borracha etileno-

propileno

(EPR)

90 130 250

Polietileno

reticulado

(XLPE)

90 130 250

Fonte: ABNT (2004, p. 100).


2 Maneira de instalar o circuito:

Os principais mtodos de instalao so citados a seguir:

Mtodo de

InstalaoDescrio

A1Condutores isolados em eletroduto de seo circular embutido em parede termicamente

isolante.A2 Cabo multipolar em eletroduto de seo circular embutido em parede termicamente isolante.B1 Condutores isolados em eletroduto de seo circular sobre parede de madeira;B2 Cabo multipolar em eletroduto de seo circular sobre parede de madeira.C Cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira.D Cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo.E Cabo multipolar ao ar livre.F Cabos unipolares justapostos (na horizontal, na vertical ou em triflio) ao ar livre.G Cabos unipolares espaados ao ar livre.

Quadro 7 - Relao dos mtodos de referncia

Fonte: ABNT (2004, p. 99).

3 Corrente do circuito (corrente de projeto):

A corrente de projeto calculada de acordo com o tipo de circuito. Para circuitos monofsicos, segue a frmula:

Ip = (Pn)/(V x cos x )

Onde:Ip Corrente de Projeto, em Ampres (A).Pn Potncia nominal do circuito, em watts (W).V Tenso, em volts (V).cos Fator de Potncia Rendimento (relao adimensional entre Potncia Mec-nica e Potncia Eltrica)

Frmula Corrente em circuitos monofsicos

Fonte: LIMA (2006, p. 115).

Na frmula anterior, para circuitos monofsicos o valor da tenso V corresponde a tenso entre fase e neutro, j para circuitos bifsicos, o valor da tenso V, corresponde ao valor da tenso entre fases (LIMA, 2006, p. 115).

Para circuitos trifsicos, com fase e neutro, segue a frmula (o valor da tenso V corresponde tenso entre fases).


Ip = (Pn)/(3 x V x cos x )

Frmula Corrente em circuitos trif-sicos

Fonte: LIMA (2006, p. 115).

Para circuitos trifsicos equilibra-dos (ou seja, que no h fluxo de corrente pelo neutro), o valor da corrente de projeto calculado a partir da frmula abaixo (o valor da tenso V corresponde tenso entre fases).

Ip = (Pn)/((3) x V x cos x )

Frmula: Corrente em circuitos trifsi-cos

Fonte: LIMA (2006, p. 115)

4 Nmero de condu-tores carregados do circui-to:

No caso de circuitos monofsicos e bifsicos, existem 2 condutores carregados, para circuitos trifsi-cos, deve-se considerar 3 condu-tores carregados.

5 Fatores de correo da corrente de projeto:

A corrente de projeto corrigida calculadas pela frmula a seguir:

Ipc = (Ip) / (FCT x FCA x FCRS)

Onde:Ipc Corrente de Projeto Corrigida.Ip Corrente de Projeto CalculadaFCT Fator de Correo de Temperatura.FCA Fator de Correo de Agrupamento.FCRS Fator de Correo de Resistividade do Solo.

Frmula: Clculo da corrente corrigida.

Fonte: LIMA (2006, p. 115).

O fator de correo de temperatura (FCT) ser diferente de 1 quando a temperatura ambiente for diferente de 30C para linhas no subterr-neas e quando a termperatura do solo for diferente de 20C para linhas subterrneas (ABNT, 2004, p. 106). Veja a tabela a seguir:

Tabela 12 - Fatores de Correo de Temperatura

Temperatura

C

Isolao Isolao

PVCEPR ou

XLPEPVC

EPR ou

XLPEAmbiente Do solo

10 1,22 1,15 1,10 1,0715 1,17 1,12 1,05 1,0420 1,12 1,08 0,95 0,9625 1,06 1,04 0,89 0,9335 0,94 0,96 0,84 0,8940 0,87 0,91 0,77 0,8545 0,79 0,87 0,71 0,8050 0,71 0,82 0,63 0,7655 0,61 0,76 0,55 0,7160 0,50 0,71 0,45 0,6565 - 0,65 - 0,6070 - 0,58 - 0,5375 - 0,50 - 0,4680 - 0,41 - 0,38

Fonte: ABNT (2004, p. 106)

O fator de correo de agrupamento (FCA) para condutores depende do mtodo de referncia, se os circuitos agrupados so semelhantes e a maneira como sero alojados no duto ou fora dele.

A prxima tabela fornece os valores de correo de agrupamento em situao que os circuitos so alojados em feixes (em linha):


Tabela 13 - Alguns fatores de correo de agrupamento para condutores em feixe

Ref.Forma de Agrupamento

dos condutores

Nmero de circuitos ou de cabos multipolaresMtodos de

referncia1 2 34

5 6 7 8

1

Em feixe: ao ar livre

ou sobre superfcie;

embutidos; em conduto

fechado

1,00 0,80 0,70 0,65 0,60 0,57 0,54 0,52 A at F

2

Camada nica sobre

parede, piso, ou em

bandeja no perfurada ou

prateleira

1,00 0,85 0,79 0,75 0,73 0,72 0,72 0,71 C

3 Camada nica no teto 0,95 0,81 0,72 0,68 0,66 0,64 0,63 0,62

4Camada nica em bandeja

perfurada1,00 0,88 0,82 0,77 0,75 0,73 0,73 0,72

E e F5

Camada nica sobre leito,

suporte, etc.1,00 0,87 0,82 0,80 0,80 0,79 0,79 0,78

Fonte: ABNT (2004, p. 108).

Quando a distncia horizontal entre cabos adjacentes for superior ao dobro de seu dimetro externo, no necessrio aplicar nenhum fator de reduo.Se os condutores estiverem alojados em mais de uma camada e segui-rem os mtodos de referncia C, E e F, ento ser interessante utilizar a seguinte tabela:

Tabela 14 - Fatores de correo de agrupamento para condutores alojados em ca-

mada

Quantidade de circuitos trifsicos ou de cabos

multipolares por camada

2 3 4 ou 5 6 a 8 9 e mais

Quantidade

de camadas

2 0,68 0,62 0,60 0,58 0,563 0,62 0,57 0,55 0,53 0,51

4 ou 5 0,60 0,55 0,52 0,51 0,496 a 8 0,58 0,53 0,51 0,49 0,48

9 e mais 0,56 0,51 0,49 0,48 0,46Fonte: ABNT (2004, p. 109).

DICA Os fatores de correo de agrupamento para condutores alojados em camadas so vlidos independentemente da disposio da cama-da, se horizontal ou vertical.

DICA Para consultar agrupamen-tos superiores a 8 circuitos, consulte a NBR5410/2004, Tabela 42.

ASSOCIAO BRASILEI-RA DE NORMAS TCNI-CAS. NBR 5410 - Instala-es eltricas de baixa tenso. Rio de Janeiro, RJ: ABNT, 2004. vii, 208 p.

A tabela anterior somente poder ser aplicada sob as seguintes ob-servaes:

Esses fatores so aplicveis a grupos homogneos de cabos, uniformemente carregados.


Os fatores de agrupamento mos-trados nas tabelas anteriores s podero ser utilizados quando se tratar de condutores semelhantes e igualmente carregados.

So considerados conduto-res semelhantes aqueles cujas capacidades de conduo de corrente baseiam-se na mes-ma temperatura mxima para servio contnuo e cujas sees nominais esto contidas no in-tervalo de trs sees normati-zadas sucessivas (ABNT, 2004, p. 111).

Quando no for possvel utilizar as tabelas anteriores para deter-minao do fator de correo de agrupamento, ento, poder-se- aplicar a frmula a seguir:

FCA = 1 / (n)

Onde:FCA Fator de correo de agrupamenton nmero de circuitos ou de cabos multipolares

Frmula Fator de correo de grupa-mento para condutores no semelhan-tes

Fonte: ABNT (2004, p. 111).

Quanto ao fator de correo de resistividade do solo (FCRS), este ser diferente de 1 quando a instalao for subterrnea e a resistividade tr-mica do solo for diferente de 2,5K.m/W, a tabela seguinte foi retirada da NBR5410/2004 e mostra os valores de correo:

Tabela 15 - Fatores de correo de resistividade do solo

Resistividade trmica K.m/W 1 1,5 2 3Fator de correo 1,18 1,1 1,05 0,96

NOTAS

1 Os fatores de correo dados so valores mdios para as sees

nominais abrangidas nas tabelas 36 e 37, com uma disperso

geralmente inferior a 5%.

2 Os fatores de correo so aplicveis a cabos em eletrodutos

enterrados a uma profundidade de at 0,8m.

3 Os fatores de correo para cabos diretamente enterrados so mais

elevados para resistividades trmicas inferiores a 2,5 km/W e podem

ser calculados pelos mtodos indicados na ABNT NBR 11301.

Fonte: ABNT (2004, p. 107).

A informao da quantidade de condutores carregados, juntamente com o mtodo de instalao e a corrente de projeto possibilitaram que a se-o nominal dos condutores seja encontrada por meio de tabelas, como a mostrada a seguir, disponveis na norma NBR5410/2004.


Tabela 16 - Capacidade de conduo de corrente para mtodos de referncia A1, A2, B1, B2, C e D para seces de 0,5 at 50mm

de condutores de cobre

Sees

Nominais

mm

Condutores com isolao de PVCA1 A2 B1 B2 C D

Nmero de condutores carregados2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13)Cobre

0,5 7 7 7 7 9 8 9 8 10 9 12 100,75 9 9 9 9 11 10 11 10 13 11 15 12

1 11 10 11 10 14 12 13 12 15 14 18 151,5 14,5 13,5 14 13 17,5 15,5 16,5 15 19,5 17,5 22 182,5 19,5 18 18,5 17,5 24 21 23 20 27 24 29 244 26 24 25 23 32 28 30 27 36 32 38 316 34 31 32 29 41 36 38 34 46 41 47 39

10 46 42 43 39 57 50 52 46 63 57 63 5216 61 56 57 52 76 68 69 62 85 76 81 6725 80 73 75 68 101 89 90 80 112 96 104 8635 99 89 92 83 125 110 111 99 138 119 125 10350 119 108 110 99 151 134 133 118 168 144 148 122

Fonte: ABNT (2004, p. 101).

6. Distncia entre os pontos onde se fixou a queda de tenso (L);

7. Tipo de isolao do condutor;

8. Tenso do circuito (V);

9. Queda de tenso admissvel (e%).

A partir destes dados ser possvel encontrar o valor da queda de tenso unitria (dVu), em volts/ampre.km, com o uso da frmula a seguir,:

Os fabricantes de condutores fornecem tabelas que relacionam a queda de tenso unitria com o fator de potncia, tenso de isolao do condu-tor, nmero de condutores carregados e se o eletroduto ou eletrocalha so de materiais magnticos. A seguir, apresentado um trecho de tabela para condutores Pirastic (isolao 750V em PVC):

Tabela 17 - Exemplos de queda de tenso em V/A.km

Seo nominal

(mm)

Eletroduto e eletrocalha

(material magntico)Eletroduto e eletrocalha (material no-magntico)

Pirastic e Pirastic Flex Pirastic e Pirastic FlexCircuito monofsico e

trifsicoCircuito monofsico Circuito trifsico

FP = 0,8 FP = 0,95 FP = 0,8 FP = 0,95 FP = 0,8 FP = 0,951,5 23 27,4 23,3 27,6 20,2 23,92,5 14 16,8 14,3 16,9 12,4 14,74 9,0 10,5 8,96 10,6 7,79 9,156 5,87 7,00 6,03 7,07 5,25 6,14

10 3,54 4,2 3,63 4,23 3,17 3,6716 2,27 2,70 2,32 2,68 2,03 2,3325 1,50 1,72 1,51 1,71 1,33 1,4935 1,12 1,25 1,12 1,25 0,98 1,09

Fonte: Graa (2005).

B Clculo do condu-tor pelo critrio do limite de queda de tenso:

A queda de tenso nos circuitos alimentadores e terminais (pon-tos de utilizao) de uma insta-lao eltrica produz efeitos que podem levar os equipamentos reduo da vida til a sua quei-ma (CAVALIN, 2007, p. 251).

Os limites de queda de tenso a serem obedecidos devem seguir a prescrio da NBR5410/2004, como relacionado no quadro:

Denominao PercentualA partir dos terminais secundrios do transformador

MT/BT, no caso de transformador de propriedade da(s)

unidade(s) consumidora(s).

7%

A partir dos terminais secundrios do transformador

MT/BT da empresa distribuidora de eletricidade,

quando o ponto de entrega for a localizado.

7%

A partir do ponto de entrega, nos demais casos de

ponto de entrega com fornecimento em tenso

secundria de distribuio.

5%

A partir dos terminais de sada do gerador, no caso de

grupo gerador prprio.7%

Queda de tenso nos circuitos terminais. 4%Quadro 8 - Limites de queda de tenso aceitveis

Fonte: ABNT (2004, p. 115).

Para se determinar a seo do condutor pelo critrio de queda de tenso, ser necessrio obter as seguintes informaes (LIMA, 2006, p. 134):

1. Mtodo de referncia para a instalao;

2. Material do eletroduto (magntico ou no magntico);

3. Nmero de condutores carregados no circuito;

4. Corrente de projeto (Ip);

5. Fator de potncia do circuito;


6. Distncia entre os pontos onde se fixou a queda de tenso (L);

7. Tipo de isolao do condutor;

8. Tenso do circuito (V);

9. Queda de tenso admissvel (e%).

A partir destes dados ser possvel encontrar o valor da queda de tenso unitria (dVu), em volts/ampre.km, com o uso da frmula a seguir,:

dVu = (e% x V) / (Ip x L)

Frmula: Queda de Tenso UnitriaFonte: Lima (2006, p. 134)

Os fabricantes de condutores fornecem tabelas que relacionam a queda de tenso unitria com o fator de potncia, tenso de isolao do condu-tor, nmero de condutores carregados e se o eletroduto ou eletrocalha so de materiais magnticos. A seguir, apresentado um trecho de tabela para condutores Pirastic (isolao 750V em PVC):

Em circuitos de sinalizao e controle destinados a equipamentos eletrnicos admitida uma seo mnima de 0,1mm. Em cabos multipolares flexveis contendo sete ou mais veias admitida uma seo mnima de 0,1mm.

Tabela 17 - Exemplos de queda de tenso em V/A.km

Seo nominal

(mm)

Eletroduto e eletrocalha

(material magntico)Eletroduto e eletrocalha (material no-magntico)

Pirastic e Pirastic Flex Pirastic e Pirastic FlexCircuito monofsico e

trifsicoCircuito monofsico Circuito trifsico

FP = 0,8 FP = 0,95 FP = 0,8 FP = 0,95 FP = 0,8 FP = 0,951,5 23 27,4 23,3 27,6 20,2 23,92,5 14 16,8 14,3 16,9 12,4 14,74 9,0 10,5 8,96 10,6 7,79 9,156 5,87 7,00 6,03 7,07 5,25 6,14

10 3,54 4,2 3,63 4,23 3,17 3,6716 2,27 2,70 2,32 2,68 2,03 2,3325 1,50 1,72 1,51 1,71 1,33 1,4935 1,12 1,25 1,12 1,25 0,98 1,09

Fonte: Graa (2005).


DICA O clculo pelo critrio da queda de tenso serve apenas para uma nica carga, sendo convencional seu uso em circuitos de distribuio de energia e circuitos de tomadas de uso especfico que so instala-dos sem agrupamento de circuitos.

C Definio da seo mnima para condutores:

Estas sees mnimas so justificadas devido a questes mecnicas. A seguir, so apresentadas as sees mnimas para condutores, conforme a aplicao:

Tabela 18 - Seo mnima dos condutores fase

Tipos de linha Utilizao do circuitoSeo mnima do condutor mm

- material

Instalaes fixas em

geral

Condutores e cabos

isolados

Circuitos de Iluminao1,5 Cu

16 Al

Circuitos de fora2,5 Cu

16 AlCircuitos de sinalizao e

circuitos de controle0,5 Cu

Condutores nusCircuitos de fora

10 Cu

16 AlCircuitos de sinalizao e

circuitos de controle4 Cu

Linhas flexveis com cabos isolados

Para um equipamento

especfico

Como especificado na norma do

equipamentoPara qualquer outra

aplicao0,75 Cu

Circuitos a extrabaixa

tenso para aplicaes

especiais

0,75 Cu

Fonte: ABNT (2004, p. 113).

Para condutores neutros e de proteo, tambm so estipuladas tabelas, segundo a NBR5410/2004, que dependem da informao do condu-tor fase. A seguir, apresentada a tabela da seo mnima do condutor neutro:


Tabela 19 - Seo reduzida do condutor neutro

Seo do condutor fase (mm) Seo do condutor neutro (mm)

S


S = (I x t) / K

Onde:S Seo mnima do condutor de proteo;I Valor eficaz da corrente de falta;t Tempo de atuao do dispositivo de proteo (deve ser in-ferior a 5s);K fator do material (ABNT, 2004, p. 148).D Clculo da seo do condutor e da corrente de proteo pelo critrio da Capacidade dos Dispositivos de Proteo contra sobrecarga.

Frmula: Clculo da seo mnima do condutor de proteo.

Fonte: ABNT (2004, p. 147).

O condutor no pode ser dito corretamente dimensionado at que seja verificada a sua proteo. Apenas para ilustrar, de maneira sim-ples e objetiva, na proteo de um condutor pode ser utilizado um disjuntor cujo valor de corrente nominal (In) esteja compreendido entre o valor da corrente de projeto (Ip) e o valor da capacidade mxima de corrente do condutor (Iz) nas condies especificadas (WALENIA, 2006, p. 224).

Em outras palavras:

Ip


Tabela 21 - Corrente convencional de atuao para disjuntores termomagnticos

norma NBR IEC 60898

Corrente nominal (In)Corrente convencional de

no-atuao

Corrente convencional de

atuao (I2)Tempo convencional

In 63 A 1,13 x In 1,45 x In 2h


Tabela 22 - Corrente convencional de atuao para disjuntores termomagnticos

norma NBR IEC 60947-2

Corrente de ajuste (In)Corrente convencional de

no-atuao

Corrente convencional de

atuao (I2)Tempo convencional

In 63 1,05 x In 1,30 x In 2h


Tabela 23 - Corrente convencional de atuao para fusveis tipo NH norma NBR

11841

Corrente Nominal (In) Tempo Convencional Corrente de no-fuso Corrente de fuso4A < In < 16 1h 1,5 x In 1,9 x In

16A


A seguir, so apresentados exemplos de curvas de disparo para disjun-tores industriais:

Tabela 24 - Caractersticas das curvas de proteo para disjuntores

CaractersticasAtuao do disparador magntico (x

In)Exemplo de grfico

Curva B: para proteo de circuitos

que alimentam cargas com

caractersticas predominantemente

resistivas, como estufas, fornos,

aquecedores de lquidos etc.

3 a 5

Curva C: para proteo de circuitos

que alimentam especificamente

cargas de natureza indutiva que

apresentam picos de corrente

no momento da ligao, como

compressores de pequeno

porte, pequenos motores, ares

condicionados.

5 a 10


Curva D: para proteo de circuitos

que alimentam cargas altamente

indutivas que apresentam elevados

picos de corrente no momento da

ligao, como grandes motores e

transformadores.

10 a 50

Fonte: Siemens (2008, p. 7); Walenia (2008, p. 241).

A rea em amarelo representa a atuao em funo do disparador tr-mico e a rea em cinza representa a atuao do disparador magntico.

A prxima tabela fornecida por um fabricante de condutores. Essa ta-bela foi dimensionada para condutores com capa de isolao em PVC e relaciona seo do condutor (linha horizontal) com a corrente de cur-to-circuito (linha vertical). Observe que a escolha da seo do condutor ir depender ainda do trao de tempo de curto-circuito (linha inclinada) especificada em ciclos de rede.

fundamental que este tempo de curto-circuito seja o mesmo de atuao do dispositivo de proteo do circuito.


Figura 17 - Capacidade de curto-circuito para condutores Pirastic e Sintenax

Fonte: Graa (2005).

O clculo da corrente de curto-circuito pode ser simplificado desde que sejam consideradas as seguintes situaes (WALENIA, 2008, p. 249):

Despreza-se a impedncia da concessionria e a impedncia do circuito de a Alta tenso que alimenta o transformador;

Despreza-se a impedncia interna dos dispositivos de comando; Desconsidera-se a contribuio de motores e geradores em funcio-

namento;

O nvel de curto-circuito calculado pela falta trifsica simtrica (situao mais desfavorvel);

Despreza-se a resistncia de contato.Este clculo da corrente de curto-circuito utiliza as tabelas e a frmula apresentadas a seguir:

Tabela 25 - Correntes de curto-circuito presumidas no secundrio de transformadores trifsicos

Potncia do transformador (kVA)Icc (kA)

127/220V 220/380V15 1,12 0,6530 2,25 1,3045 3,37 1,9575 5,62 3,25

112,5 8,44 4,88150 11,25 6,51225 13,12 7,59300 17,50 10,12500 26,24 15,19750 39,36 22,78

1000 52,49 30,37Fonte: Walenia (2008, p. 250).


Tabela 26 - Fatores de potncia para correntes de curto-circuito

Icc (kA) 1,5 a 3 3,1 a 4,5 4,6 a 6,0 6,1 a 10,0 10,1 a 20,0 Acima de 20Cos 0,9 0,8 0,7 0,5 0,3 0,25


Onde:

Icc2 Corrente de curto circuito presumida (jusante)

Icc1 Corrente de curto circuito no transformador (montante)

S Seo do condutor

L Afastamento entre o montante e a jusante do circuito

FP Fator de Potncia

Este clculo da corrente de curto-circuito permite que sejam dimensiona-dos os dispositivos de proteo adotando critrios de seletividade, instalan-do dispositivos de proteo com valor de corrente de curto-circuito decres-centes para um mesmo tempo, medida que a proteo segue em direo jusante do circuito.

Dentre os muitos conceitos aprendidos da segunda seo, voc pde conhecer: tipo de Isolao dos condutores, maneira de instalar o circui-to, corrente do circuito (Corrente de Projeto), nmero de Condutores carregados do circuito, 5 de correo da corrente de projeto e diversos clculos de corrente de curto-circuito.

Na prxima seo, sero os equipamentos que atuam na proteo de motores, de incndio, contatos diretos e indiretos.

Funo dos DR pela sensibilidade de corrente:

Proteo contra contato direto: 30mA

Contato direto com partes energizadas pode ocasionar fuga de cor-rente eltrica, atravs do corpo humano, para terra.

Proteo contra contato indireto: 100mA a 300mA

No caso de uma falta interna em algum equipamento ou falha na isolao, peas de metal podem tornar-se vivas (energizadas).

Proteo contra incndio: 500mA

Correntes para terra com este valor podem gerar arcos / fascas e provocar incndios.

Icc2 = (22) / ((484/Icc1) + ((100 x FP x L) / (Icc1 x S)) + (5 x L / S))

Frmula: Clculo da corrente de curto-circuito na jusante em circuitos alimen-tados em 380 V (fase-fase).

Icc2 = (12,7) / ((162/Icc1) + ((57 x FP x L) / (Icc1 x S)) + (5 x L / S))

Frmula: Clculo da corrente de curto-circuito na jusante em circuitos alimen-tados em 380 V (fase-fase).



SEo 3Protees para equipamentos e pessoas

Outra parte do dimensionamento de sistemas de proteo visa a segu-rana de equipamentos e pessoas. Neste caso, tratam-se de equipamen-tos dos motores das mquinas, responsveis pelo seu funcionamento.

A proteo de motores objetiva detectar o aumento de temperatura e evi-tar que as bobinas internas do motor sofram danos que inutilizem o funcio-namento do motor.

A seguir, so relacionados os principais sensores trmicos usados na proteo de motores:

TermoresistorTermistor (PTC e

NTC)Termostato Protetor trmico

Mecanismo de

proteoResistncia calibrada

Resistor de

avalanche

- Contatos mveis;

- BimetlicosContatos mveis

Disposio Cabea de bobina Cabea de bobina- Inserido no circuito;

- Cabea de bobina.Inserido no circuito

Forma de AtuaoComando externo de

atuao na proteo

Comando externo de

atuao na proteo

- Atuao direta;

- Comando externo

de atuao na

proteo.

Atuao direta

Limitao de

CorrenteCorrente de comando

Corrente de

comando

- Corrente do motor;

- Corrente do

comando.

Corrente do motor

Tipo de

SensibilidadeTemperatura Termperatura

Corrente e

temperatura

Corrente e

temperaturaNmero de

unidades por

motor

3 ou 6 3 ou 63 ou 6

1 ou 31

Tipos de comandoAlarme e/ou

desligamento

Alarme e/ou

desligamento

- Desligamento

- Alarme e/ou

desligamento

Desligamento

Quadro 9 - Comparativo entre os sistemas de ligao mais comuns em motores

Fonte: WEG (2004, p. D-26).

Quando estes motores so ligados na instalao eltrica da indstria, so usadas protees externas ao motor como: fusveis, disjuntores e comandos a partir de sensores trmicos. Dependendo de seu regime de operao e de seu acionamento, poder ocorrer, mesmo assim, sobrea-quecimento. A tabela a seguir, relaciona as causas de sobreaquecimento de motores:


Tabela 27 - Comparativo entre os sistemas de proteo para motores

Causas de sobreaquecimento

Proteo em funo da corrente Proteo com

sondas trmicas no

motor

S fusvel ou

disjuntor

Fusvel e protetor

trmicoSobrecarga com corrente 1.2 x a corrente nominal 0 2 2

Regimes de carga S1 a S10 0 1 2

Frenagens reverses e funcionamento com partidas

frequentes0 1 2

Funcionamento com mais de 15 partidas por hora 0 1 2Rotor bloqueado 1 1 2

Falta de fase 0 1 2

Variao de tenso excessiva 0 2 2

Variao de frequncia na rede 0 2 2

Temperatura ambiente excessiva 0 0 2

Aquecimento externo provocado por rolamentos,

correias, polias etc0 0 2

Obstruo da ventilao 0 0 2

Legenda:

0 No Protegido

1 Semi-protegido

2 Totalmente protegidoFonte: WEG (2004, p. D-26).

DICA O regime de servio ou re-gime de carga, o grau de regularidade da carga a que o motor submetido. Mo-tores normais so projeta-dos para regime contnuo (a carga constante), por tem-po indefinido, e igual po-tncia nominal do motor (WEG, 2004, p. D-26).

A seleo de fusveis, do tipo D ou NH para proteo de motores, segue o mesmo padro como para a seleo de um disjuntor, contu-do, deve-se tambm considerar a influncia da corrente de partida do motor. A seguir, apresentado um exemplo de curvas para fus-veis do tipo D:

Figura 18 - Curva caracterstica tempo/corrente para fusveis DIAZED

Fonte: Siemens (2010).


Quanto proteo de pessoas, consideram-se os riscos de um cho-que eltrico. O choque eltrico pode ocorrer em funo de uma das seguintes situaes:Por contato com circuito energizado;Por contato com corpo eletrificado;Por descarga atmosfrica.

Em algumas situaes, como locais contendo banheiras ou chuveiros, piscinas, saunas, pode ser necessria a realizao de proteo adicional, devido ao aumento do risco de choque eltrico, sendo esta proteo realizada por meio da equipotencializao suplementar e o uso de dispo-sitivo diferencial-residual (DR) de alta sensibilidade (inferior a 30mA).

Um dispositivo DR atua quando detecta uma diferena de corrente (em relao a que entra e sai de um circuito uma fuga de corrente) ele atua desligando a energia e evitando que o choque atinja valores de corrente maiores e possam causar danos a pessoas e instalaes. Veja a foto:

Figura 19 - Disjuntor DR

a) Disjuntor DR monofsico.

b) Disjuntor DR trifsico.

Porm para seu funcionamento correto, necessrio observar as reco-mendaes da NBR5410:2004 para instalao do DPS segundo o esque-ma de aterramento, veja a tabela seguinte:

Tabela 28 - Uso de DR e esquema de aterramento

Esquema de aterramentoUso do DR

Proibido Recomendado Obrigatrio

TNC XS X

C-S XTT XIT* X

* para a segunda faltaFonte: Walenia (2008, p. 271).

SEo 4Seleo de dutos

Na 4 seo, voc conhecer al-gumas consideraes importantes para instalao de dutos na passa-gem dos condutores num circuito.

A taxa de ocupao (interna) de dutos deve respeitar as seguin-tes recomendaes (WALENIA, 2008, p. 75):

53% no caso de um condutor ou cabo:

31% no caso de dois conduto-res ou cabos

40% no caso de trs ou mais condutores ou cabos

No dimensionamento de condu-tores, tambm deve ser levado em considerao a distncia mxima que esse duto se estende.

O caminho pode ser retilneo ou conter uma srie de curvas, pode estar na rea interna da edifica-o ou na rea externa. A tabela a seguir resume as diferenas e os limites dessa distncia:


Tabela 29 - Percurso mximo de um duto

SituaoComprimento mximo (m)

Desenhorea interna rea externa

Sem curvas 15 30

1 curva 12 27

2 curvas 9 24

3 curvas 6 21


Tabela 30 - Ocupao mxima de eletrodutos de PVC por condutores com a mesma

bitola

Seo

Nominal

(mm)

Nmero de condutores no eletroduto 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tamanho nominal do eletroduto em mm

1,5 16 16 16 16 16 16 20 20 202,5 16 16 16 20 20 20 20 25 254 16 16 20 20 20 25 25 25 256 16 20 20 25 25 25 25 32 32

10 20 20 25 25 32 32 32 40 4016 20 25 25 32 32 40 40 40 4025 25 32 32 40 40 40 50 50 5035 25 32 40 40 50 50 50 50 6050 32 40 40 50 50 60 60 60 7570 40 40 50 60 60 60 75 75 7595 40 50 60 60 75 75 85 85 85

120 50 50 60 75 75 75 85 85 xxxFonte: Lima (2001, p. 153).

Na unidade que se finda, voc estudou os seguintes assuntos: a distri-buio de energia, os condutores utilizados para essa distribuio, sua proteo e instalao, os equipamentos usados na proteo de pessoas e mquinas, alm da escolha de dutos e suas formas de instalar.

Na prxima unidade, sero apresentadas formas de proteo atmosfri-ca, num projeto eltrico industrial.

Reduzir a distncia em funo do nmero de curvas, tem por objetivo facilitar a passagem dos condutores durante a exe-cuo do projeto. Note que nesse aspecto, o quadro de distribuio (QD) e a caixa de passagem (CP) tm grande pa-pel pois servem como passa-gem e derivao dos circuitos.

DICA Normalmente os fabricantes de dutos e condutores, for-necem tabelas padronizadas com as capacidades de agru-pamentos de circuitos de mesma seo em dutos.

A seguir, apresentada uma tabe-la que relaciona o agrupamento de condutores em duto de PVC:

Unidade de estudo 4

Sees de estudo

Seo 1 Raios e formas de proteoSeo 2 Projeto dos captoresSeo 3 Projeto das descidasSeo 4 Projeto do aterramento


Proteo Contra Descargas Atmosfricas

SEo 1Raios e formas de proteo

Na seo 1, voc visualizar a formao dos raios e como atuam os sistemas de proteo de descargas atmosfricas ou SPDA, na preveno contra os danos causados pelos raios.

Os raios so formados a partir do carregamento eltrico das nuvens. A diferena de potencial formada entre uma nuvem carregada e a superfcie da terra pode variar de 10 a 1.000 kV (LIMA, 1997, p.215). A tendncia natural que as descargas atmosf-ricas atinjam os pontos mais elevados do relevo. Quando uma descarga atmosfrica ocorre, a corrente conduzida atravs do raio pode chegar at 200.000 A, o que capaz de destruir rvores, edificaes no protegidas e causar riscos a vida de pes-soas, animais e equipamentos.

A seguir, apresentado um esquema que simplifica o processo de for-mao de um raio:

Figura 20 - Esquema de formao do raio

Fonte: Lima (1997, p. 216).

Em relao a uma instalao eltrica, o raio pode influenciar de duas maneiras:

Incidncia direta, quando o raio atinge a superfcie da edificao. Incidncia indireta, quando o raio atinge as redondezas de instala-

es eltricas, linhas de distribuio de energia e de telecomunicaes. Forma-se uma grande radiao eletromagntica que gera sobretenses que causam danos a equipamentos e instalaes de empresas, indstrias e residncias.

Um sistema de proteo con-tra descargas atmosfricas ou SPDA, consiste em oferecer aos raios um ponto de cap-tao, um percurso seguro e um sistema de escoamento das descargas eltricas de ori-gem atmosfrica para a ter-ra, minimizando seus efeitos perigosos.Desta forma, um SPDA possui duas funes: preventiva e protetora.

A funo preventiva justificada pelo permanente escoamento de cargas eltricas do meio ambiente para a Terra, pelo poder de atra-o das pontas, neutralizando o crescimento do gradiente de po-tencial entre o solo e as nuvens.

J a funo protetora est asso-ciada a presena de um caminho preferencial para um possvel raio que se forme na regio.

Existem basicamente trs tipos de SPDA: Franklin, Gaiola de Fara-day e Radioativo. Todos os tipos so compostos por estruturas chamadas de captores do raio, ca-bos de descida e sistema de ater-ramento.


DICA Um sistema de proteo contra descargas atmosf-ricas no busca evitar a for-mao dos raios nem atrai raios, mas proporcionar um caminho controlado para o raio atingir a terra.

Para-raio tipo Franklin

composto por uma haste cap-tora fixada no topo de um mastro elevado. O captor ligado ao ater-ramento atravs dos condutores de descida. Na maior parte dos ca-sos, os condutores de descida so instalados afastados da edificao. O mastro pode ser instalado so-bre ou ao redor da edificao.

Observe a figura a seguir:

Figura 21 - Exemplo de para-raio do tipo Franklin

redor da edificao, podendo in-clusive estar interconectada com a estrutura metlica de sustentao da edificao.

Veja a representao na figura:

A caixa de inspeo possibilita que sejam desconectados os captores e descidas para realizar a medi-o da malha de aterramento. J o eletroduto (que deve p

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