UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDECENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E INFORMÁTICAUNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA ELÉTRICA

DISCIPLINA: ELETROTÉCNICA GERAL

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PROFESSOR: LUIS REYES ROSALES

ALUNA: Ana Paula MorenoMATRÍCULA: 112211067

PROJETO ELÉTRICO DE UMA INDÚSTRIA DE BENEFICIAMENTO DO MINÉRIO-APATITA

CAMPINA GRANDE- PB. 28 DE FEVEREIRO1.0 INTRODUÇÃO

O trabalho descreve a estrutura e a organização teórica, no que diz respeito às

instalações elétricas, de uma empresa voltada ao beneficiamento de apatita. Sendo este,

um mineral do grupo dos fosfatos. Esta empresa se localiza no Distrito Industrial da

Cidade de Campina Grande-PB.

Neste sentido, os compostos fosforados podem ser empregados em diversas

indústrias, como aditivos da gasolina e dos plásticos, na fabricação de detergentes. Na

metalurgia, o processo de fosfatização, garante uma proteção maior contra a corrosão.

Apesar da utilização do fósforo em diversos processos, o fósforo, na forma de fosfatos,

tem sua maior destinação, de forma direta e indireta, na indústria agropecuária, como

fertilizante ou suplemento nutricional para animais [2].

O perfil desta usina de beneficiamento segue como modelo na figura 01 [2].

Figura 01- Perfil de uma típica usina de beneficamento de mineração, com as principais máquinas

(jiguens no lado direito, britador ao termino da imagem lado esquerdo e moinho a frente esquerda).

Esse trabalho foi baseado nas especificações que atende os critérios

estabelecidos pelas normas técnicas de instalações elétricas NBR 5410, NDU-002,

ENERGISA BORBOREMA [1,3].

1.1 OBJETIVOS

Tem como objetivo descrever o projeto de Instalações Elétrica de uma indústria

bem como a verificação da carga instalada, a determinação da quantidade de

transformadores que serão instalados na subestação, que será construída para

alimentação de energia para os motores elétricos da mesma, como também a escolha do

modelo do quadro de carga e o diagrama unifilar onde estarão instalados todos os

circuitos do projeto.

Portanto, o objetivo geral deste trabalho é apresentar de forma simples e objetiva

o projeto das instalações elétricas e luminotécnico, bem como o sistema de proteção

elétrica da indústria.

2.0 MEMORIAL DESCRITIVO

Empresa: P.M. Mineração LTDA.

Responsável: Paula Moreno

O presente memorial descreve soluções elétricas adotadas para a elaboração do

projeto referente à instalação elétrica Industrial em Campina Grande – PB no Distrito

Industrial.

O terreno da industria tem uma área de 5000 m², com um galpão de 2700 m2 de

área, onde funciona a maior parte do processo de beneficiamento da apatita. Todas as

informações referentes ao dimensionamento da indústria estão descrito nas plantas.

3.0 SISTEMA DE ENERGIA ELÉTRICA

A energia elétrica da unidade consumidora é disponibilizada pela empresa de

eletricidade Energisa (concessionária local) em 380 V, trifásicos, sendo o condutor

Terra originado nos quadros de medições montados e interligado à malha de

aterramento.

Os cabos com bitolas, inferiores ou iguais a 10mm², obedecem aos seguintes

códigos:

Indicação de Fase, Neutro, Retorno e Terra;

Tubulação sob o teto ou embutida na parede;

Tubulação embutida no piso.

Todo o sistema deve está de acordos com as normas e as especificações dos

manuais dos equipamentos da unidade.

4.0 QUADRO DE CARGA

Segue na tabela 01, o quadro de cargas de distribuição de energia da indústria,

que dispõe de todas as informações quantitativas dos circuitos de distribuição de energia

para todos os motores e iluminação.

CIRCUITO

N°

MÁQUINASILUMINAÇ

ÃOTOMADAS

CARGA (KW)

PROTEÇÃO

(A)

CONDUTOR (mm2)

TENSÃO

V

150

75

50

40

30

20

15

10

5 3 911000

Adm

Galpão

subst

.Adm

CV

CV

CV

CV

CV

CV

CV

CV

CV

CV

CV

Btu

1000

18800

6000

1100

VA

VAVA

VA

QM1 1110,

3350 150 380

QM2 1 55,2 225 120 380

QM3 1 36,8 225 120 380

QM4 1 29,4 125 50 380

QM5 1 22,1 100 35 380

QM6 1 14,7 50 10 380

QM7 1 11,0 40 10 380

QM8 1 7,4 30 6 380

QM9 1 3,7 20 2,5 380

QM10 1 2,2 20 2,5 380QM11 1 7,4 30 6 380QM12 3 4,8 40 10 380

QL1 1 1 1,2 10 2,5 380

QL2 1 91,0 225 120 380

QL3 1 0,8 10 2,5 380

Total403,

61200 1006 380

Tabela 01 – Disposição Geral dos circuitos e suas respectivas demandas.

4.1 DIAGRAMA UNIFILAR

A distribuição de todos os circuitos presentes na tabela 01,está classificada

conforme o diagrama unifilar (figura 02), logo abaixo.

Figura 02 – diagrama unifilar da distribuição dos circuitos da indústria.

5.0 CLIMATIZADORES EVAPORATIVOS

Por se tratar de uma indústria de beneficiamento de minério, é necessário que se

tenha no galpão 09 climatizadores para manter a umidade e circulação do ar, tendo em

vista que a apatita produz muita poeira quando britada e moída.

Figura 03 – Climatizadores utilizados na indústria de beneficiamento.

6.0 LAYOUT DE UM QUADRO

Por se tratar de uma indústria de beneficiamento, onde há utilização de diversos

motores elétricos, é necessário que o quadro de distribuição seja característico,

conforme à figura 04. Vale destacar a organização das informações dos circuitos de

cada equipamento da indústria, de modo a facilitar o acionamento/desligamento do

equipamento [4].

Figura 04 – quadro de distribuição referente a uma indústria de beneficiamento.

7.0 TIPO DE PARTIDA DOS MOTORES

O tipo de partida/acionamento para os motores adotado neste projeto será o

softstart. Utilização de “softstarters”, que é equipamentos projetados especialmente para

suavizar a partida de motores reduzindo correntes de partida, torções bruscas e

vibrações [5].

É um dispositivo eletrônico composto de pontes de tiristores (SCRs na

configuração antiparalelo) acionadas por uma placa eletrônica, a fim de controlar a

tensão de partida de motores de corrente alternada trifásicos.

A soft-starter controla a tensão sobre o motor através do circuito de potência,

constituído por seis SCRs, variando o ângulo de disparo dos mesmos e

consequentemente variando a tensão eficaz aplicada ao motor. Assim, pode-se controlar

a corrente de partida do motor, proporcionando uma "partida suave" (soft start em

inglês), de forma a não provocar quedas de tensão elétrica bruscas na rede de

alimentação, como ocorre em partidas diretas [3,5].

Como o torque é proporcional à corrente, e essa à tensão, o motor parte com

torque reduzido.A alimentação do motor, quando é colocado em funcionamento, é feita

por aumento progressivo da tensão, o que permite uma partida sem golpes e reduz o

pico de corrente. Este resultado obtém-se por intermédio de um conversor com

tiristores, montados 2 a 2 em cada fase da rede. A subida progressiva da tensão de saída

pode ser controlada pela rampa de aceleração ou dependente do valor da corrente de

limitação, ou ligada a estes dois parâmetros. Um conversor estático do tipo Altistart é

um regulador com 6 tiristores, que é utilizado para partida e parada progressivas de

motores trifásicos de rotor em curto-circuito [5].

Assegura: no controle das características de funcionamento, principalmente

durante os períodos de partida e parada, na proteção térmica do motor e do controlador,

na proteção mecânica da máquina movimentada, por supressão dos golpes e redução da

corrente de partida. Permite partir todos os motores assíncronos. Pode ser curto-

circuitado no final da partida por um contator, mantendo o controle do circuito de

comando [5]. Além do controle da partida, permite ainda: nova desaceleração

progressiva, na parada com frenagem.

Figura 05- Modelo do softstarter utilizados nos motores da industria de beneficiamento.

7.1 Ligações típica de um Softstart

8.0 DEMANDA INSTALADA

Regras para determinação da demanda:

I) Determinar a demanda dos aparelhos individuais,

II) Multiplicando-s a sua potência nominal pelo fator de utilização respectivo,

III) Considerar, no caso de motores seus fatores

1. Demanda de tomadas da administração:

D1(KVA) = 1,1x0,8 = 0,88 KVA

2. Demanda da iluminação da indústria:

D2(KVA) = (adm + galpão + subestação) x1 = (1,0 + 18,8 + 6,0)x1 = 25,8 KVA

3. Demanda dos aparelhos de condicionamento de ar:

Sendo, três aparelhos de ar-condicionado para administração, com potência de 11000 em BTU’S (cada ar-condicionado), convertendo os mesmos para KVA, temos:

D3(KVA) = 3x(1,882 VA) = 5,646 KVA

4. Demanda dos climatizadores:

Foram utilizados nove climatizadores evaporativos, de acordo com a NDU001, temos: Com um fator de demanda 0,70 e com potência dos nove aparelhos, totalizando 2790 W, então:

D4(KVA) = 2,79x0,70 = 1,953 KVA

5. Demanda dos Motores:

Utilizando os dados da tabela 02, na equação 01, calculamos os valores das correntes nominais (In) para cada motor. Os valores calculados para as correntes constam na tabela 03.

Com isso podemos calcular as correntes nominais. Sabendo que, Un = 220V.

¿=P (CV ) .736

√3 . Un.cos∅ .η Eq. (01)

Potência em CV η cos150 0,945 0,9075 0,930 0,9450 0,917 0,9240 0,800 0,8030 0,910 0,9020 0,902 0,8515 0,902 0,8810 0,895 0,855 0,876 0,853 0,851 0,866 0,880 0,90

Tabela 02 – constantes de calculo para demanda e corrente nominal dos motores

Utilizando a equação 02 com os dados da tabela 01, calculamos a demanda para todos os motores.

D=P (CV ) .0,736

Fp . η.Fu . N Eq. (02)

Onde:

D é demanda dos motores em KVA;

P é potência em cv;

Fu é fator de utilização;

Fp é fator de potência;

η é rendimento;

N é quantidade de motores de mesma potência.

Motor (CV)Corrente

Nominal (A)

Demanda

(VA)

150 340,65 112,93

75 165,71 54,93

50 120,72 37,95

40 114,47 39,10

30 70,75 22,91

20 49,80 16,32

15 36,50 11,54

10 25,39 8,03

6 14,63 4,63

5 12,97 4,10

3 7,92 2,50

Total 959,51 314,94

Tabela 03 – valores calculados da demanda e corrente nominal dos motores.

D5(KVA) = 0,31494 KVA

6. Demanda total (DT) da indústria:

DT = D1 + D2 + D3 + D4 + D5

DT (KVA) = 0,88 + 25,8+ 5,646 + 1,953 + 0,31494

DT (KVA) = 34,59 KVA

9.0 TRANSFORMADORES

De acordo com a demanda instalada, e de acordo com a norma NDU- 002 da

energisa Borborema serão necessários à instalação de um transformador, que segue o

diagrama de instalação descrito logo abaixo:

O transformador usado é da marca WEG da classe trifásico de 300 kW,

conforme a figura 06 [6].

Figura06- Modelo do tranformado trifásico utilizado na industria

Transformador: Classe: TrifásicoPotência: 300 KVA até 5 MVA.Tensão primária: 13.800 à 34.500 VoltsClasse de tensão: 15 à 36,2 kv.Tensão secundária: 380 / 220 V. - 440 / 254 V. - 220 / 127 V.

Os transformadores indústrias (Média Força) são fabricados nas potências de 300

kVA acima, tendo ou não tanque de expansão, e podendo também dispor de buchas

laterais e todos os acessórios essenciais para a adequada operação e proteção do

equipamento seguindo padrões construtivos ditados pela ANSI, ABNT e IEC.

Transformadores de média força possuem aplicabilidade em instalações comerciais,

prediais e industriais.

10.0 Classificação da unidade consumidora

Como a nossa tensão de fornecimento está em torno de 13,8 kV, nossa unidade esta

classificada como grupo A4.

10.1 Estrutura tarifaria

Estrutura tarifária é o conjunto de tarifas aplicáveis às componentes de

consumo de energia elétrica e/ou demanda de potência ativas de acordo com a

modalidade de fornecimento.

O horário de maior uso é denominado horário de ponta do sistema elétrico, e é

justamente o período em que as redes de distribuição assumem maior carga, atingindo

seu valor máximo aproximadamente às 19 horas, variando um pouco este horário de

região para região do país [3].

Como nosso projeto estabelece os horários de funcionamento dos motores que segue

com o funcionamento dos motores de 150 CV e 75 CV é depois das 20:30 até as 6

horas. Os demais motores funcionam durante o dia, de 8 horas até as 17:30 da tarde.

Teremos nesse caso o uso dos motores durante 2 horas diárias e 60 horas mensais, no

horário de pico. Tendo em vista este aspecto a nossa escolha da estrutura tarifaria é a

convencional.

11.0 Modelos dos motores

Segue abaixo os modelos dos principais motores elétricos utilizados no processo de

beneficiamento da indústria. Estes motores operam em máquinas de britagem, moagem,

transporte por esteiras, etc.

Motor eletrico weg 50 cv 1750 rpm 380 660v

Weg 30 Cv Motor Elétrico Trifásico Weg 30 Cavalos Novo

Motor trifásico blindado - 75cv – 4 polos -220/380V – WEG

MOTOR ELETRICO WEG 150 CV4 POLOS - 4 TENSOES

MOTOR ELÉTRICO TRIFÁSICO KOHLBACH MODELO IP-56 de 40 c.v.- 2 pólos- 4 VOLTAGENS 3500 RPM

Motor Eletrico 20 Cv 4 Polos 220/380/440 V

MOTOR ELÉTRICO TRIFÁSICO KOHLBACH MODELO IP-56 de 15 c.v.- 2 pólos- 4 VOLTAGENS 3500 RPM

Motor elétrico WEG - 5 Cv Motor WEG - 5 Cv - 1100 RPM - 220/380v - VI polos - Trifásico - Blindado - Mod. 132 - Usado/Revisado.

12.0 CONCLUSÕES

De acordo com o projeto apresentado, pode-se observar que a empresa em

estudo dispõe de uma estrutura física adequada para o processo produtivo do

beneficiamento.

Tendo em vista, os mais diversos equipamentos e motores elétricos desta

indústria de beneficiamento, podemos dizer que o trabalho será bem otimizado, desde

que haja o correto funcionamento dos equipamentos e estabilidade da energia elétrica.

MOTOR ELÉTRICO TRIFÁSICO, 10 CV ,1.150 RPM, MARCA WEG, FUNCIONA EM 220/380V

Motor elétrico WEG - 3 Cv Motor WEG - 3 Cv - 1750 RPM - 220/380v - IV polos - mod. 90L - Trifásico - Blindado - Usado/Revisado

REFERÊNCIAS

[1] Disponível em: https://sites.google.com/a/dee.ufcg.edu.br/luisreyes/home/eletrotcnica >> Acesso em 03/03/2015.

[2]Indústria de Fosfato, disponível em: “ http://www.galvani.ind.br/a-empresa.htm” Acessado em 03/03/2015.

[3] NORMA DE DISTRIBUIÇÃO UNIFICADA – NDU-001- ENERGISANORMA ABNT– NBR 14136/02

[4]Transformador, disponível em: “http://www.centroeletricoweg.com.br/ver_%20produto.asp?id_produto=19”acessado em 03/03/2015.[5] Chave de Partida “http://www.wisetransformadores.com.br/?produto_trifasicodepartida”acessado em 03/03/2015.[6] WEG “http://catalogo.weg.com.br/files/wegnet/WEG-solucoes-para-petroleo-e-gas-50020832-catalogo-portugues-br.pdfp”acessado em 03/03/2015.PLANTAS

Segue as plantas da indústria.

Planta de Situação da indústria.

Planta elétrica de distribuição dos motores externos.

Planta de iluminação externa

Planta elétrica de distribuição dos motores do galpão, sem iluminação

Planta de iluminação e tomadas da Administração

Planta de iluminação do galpão