trabalho instalações elétricas
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Instalações Elétricas
Prof. Luiz Gonçalves Junior
Caio Fellipe Gomes Batista RA: 11011203
Felipe Borges RA: 121010252
Gabriela Gandorphi RA: 121010368
Laura Bento RA: 121011682
Taiza Thie Ichiki RA: 11012251
Thiago Brito Botosso RA: 131011332
Dados:
Tensão nominal: 13.800 V;
Tensão de fornecimento: 13.800 V;
Potência de curto-circuito (ponto de entrega): 176,5 MVA;
Sistema de distribuição: radial sem recurso.
Grupo 2
Setor de Produção
Setor Elétrico
Motores Potência Unitária
(cv)
Corrente (A)
Fator de Potência
Rendimento
C D
CCM2 6 9
5 3
7,9 5,5
0,83 0,73
0,83 0,82
Questões:
1. Localização dos quadros de distribuição, chamados de Centro de Controle de Motores (CCM).
2. Localização do quadro de distribuição geral.
3. Determinação da demanda prevista (demanda máxima da área industrial).
4. Fator de Potência: determinação das potências ativa e reativa por setor de produção.
5. Determinação da seção dos condutores (circuitos terminais dos motores).
6. Circuitos de distribuição dos CCM’s (QGF).
1. Localização dos quadros de distribuição, chamados de Centro de
Controle de Motores (CCM).
A Figura 1 traz a planta de uma indústria têxtil constituída por oito CCM’s,
incluindo um quadro de distribuição geral (QGF). O CCM a ser estudado é o
destacado em verde (CCM2, do setor C e D). Segundo MAMEDE, a divisão das
cargas é feita em blocos. Cada bloco de carga deve corresponder a um quadro
de distribuição terminal, com alimentação e proteção individualizadas. A escolha
dos blocos, a princípio, é feita considerando os setores individuais de produção,
bem como a grandeza de cada carga que os constitui, para avaliação da queda
de tensão.
Ainda, quando um determinado setor ocupa uma área de grandes
dimensões, este pode ser dividido em dois blocos de carga. Essa divisão
depende da queda de tensão a que os blocos de carga ficariam submetidos, se
afastados do centro de comando e se somente um deles fosse adotado para
suprimento de todo o setor.
Figura 1. Planta de uma indústria têxtil.
Também, quando um determinado setor de produção está instalado em
recinto fisicamente isolado de outros setores, deve-se tomá-lo como bloco de
carga individualizado. Cabe considerar que se pode agrupar vários setores de
produção em um só bloco de cargas, desde que a queda de tensão nos
terminais das mesmas seja permissível. Os quadros de distribuição de circuitos
terminais devem ser localizados em pontos que satisfaçam, em geral, as
seguintes condições:
a) No centro de carga (isso nem sempre e possível, pois o centro de carga
muitas vezes se acha num ponto físico inconveniente do bloco de cargas).
b) Próximo à linha geral dos dutos de alimentação.
c) Afastado da passagem sistemática de funcionários.
d) Em ambientes bem iluminados.
e) Em locais de fácil acesso.
f) Em locais não sujeitos a gases corrosivos, inundações, trepidações, etc.
g) Em locais de temperatura adequada.
2. Localização do quadro de distribuição geral.
De acordo com MAMEDE, o quadro de distribuição geral deve ser
localizado, de preferência, na subestação ou em área contigua a esta. De uma
maneira geral, deve ficar próximo das unidades de transformação a que está
ligado. O QGF contem os componentes projetados para seccionamento,
proteção e medição dos circuitos de distribuição, ou, em alguns casos, de
circuitos terminais. É comum o projetista receber as plantas já com a indicação
do local da subestação, normalmente a escolha é feita em função do arranjo
arquitetônico da construção e, muitas vezes, da exiguidade da área. O QGF está
destacado em amarelo na Figura 1.
3. Determinação da demanda prevista (demanda máxima da área
industrial)
a) Demanda de motores individuais
Temos que,
𝐷𝑚 = 𝑃𝑛 ∗ 𝐹𝑢𝑚
𝐷 =𝐷𝑚 ∗ 0,736
𝐹𝑝 ∗ 𝜂
𝐷𝑚 = Potência no eixo do motor, em cv;
𝐷 = Demanda do motor, em kVA;
𝑃𝑛 = Potência nominal do motor, em cv;
𝐹𝑝 = Fator de potência do motor;
𝜂 = Rendimento do motor;
𝐹𝑢𝑚 = Fator de utilização;
Para motores de 3 cv, dados:
o 𝑃𝑛 = 3 cv
o 𝐹𝑢𝑚 = 0,83 (Tabela 1, para motores de 3 a 15 cv)
o 𝜂 = 0,82
o 𝐹𝑝 = 0,73
Portanto,
𝐷𝑚3 = 3 * 0,83 = 2,49 cv
𝐷3 = 3,06 kVA
Para motores de 5 cv, dados:
o 𝑃𝑛 = 5 cv
o 𝐹𝑢𝑚 = 0,83 (Tabela 1, para motores de 3 a 15 cv)
o 𝜂 = 0,82
o 𝐹𝑝 = 0,73
Portanto,
𝐷𝑚5 = 5 * 0,83 = 4,15 cv
𝐷5 = 4,43 kVA
Tabela 1. Fatores de utilização.
b) Demanda dos quadros de distribuição
Temos que,
𝐷𝐶𝐶𝑀2 = 𝑁𝑐 ∗ 𝐷3 ∗ 𝐹𝑠𝑚3 + 𝑁𝑚 ∗ 𝐷5 ∗ 𝐹𝑠𝑚5
𝐷𝐶𝐶𝑀2 = Demanda máxima do setor;
𝑁𝑚 = Número de motores para as manteiras;
𝑁𝑐 = Número de motores para as cortadeiras;
𝐹𝑠𝑚3 = Fator de simultaneidade (motor 3 cv);
𝐹𝑠𝑚5 = Fator de simultaneidade (motor 5 cv);
Dados:
o 𝑁𝑚 = 9 (Figura 1, item 1)
o 𝑁𝑐 = 6 (Figura 1, item 1)
o Segundo a Tabela 2, para motores de 3 a 5 cv:
𝐹𝑠𝑚3 = 𝐹𝑠𝑚5 = 0,75
Portanto,
𝐷𝐶𝐶𝑀2 = 39,20 𝑘𝑉𝐴
Digite a equação aqui.
Tabela 2. Fatores de simultaneidade.
4. Fator de Potência: determinação das potências ativa e reativa por
setor de produção.
Temos que,
𝑃𝑎 = 𝑁 ∗ 𝑃𝑛 ∗ 0,736 𝑃𝑎 = Potência ativa, em kW;
𝑁 = Quantidade de motores;
𝑃𝑛 = Potência unitária, em cv;
0,736 = Fator de conversão (1 cv = 0,736 kW);
Logo,
𝑃𝑎 = (9)(3𝑐𝑣)(0,736 𝑘𝑊/𝑐𝑣) + (6)(5𝑐𝑣)(0,736 𝑘𝑊/𝑐𝑣)
Com a potência ativa, através do triângulo de potências descrito pela
Figura 4, podemos encontrar a potência reativa uma vez que conhecemos o
fator de potência do motor.
Figura 4. Triângulo de Potências.
𝑃𝑎 = 41,95 kW
𝑃𝑎 = Potência ativa;
𝑃𝑟 = Potência reativa;
𝑐𝑜𝑠 𝜙 = 𝐹𝑝 = Fator de potência do motor;
Sabendo que,
𝑃𝑟 = 𝑃𝑎 ∗ 𝑡𝑔 𝑎𝑟𝑐 𝑐𝑜𝑠 𝜙
Substituindo o valor de 𝑃𝑎 obtido anteriormente na equação acima temos,
𝑃𝑟 = 𝑃𝑎 ∗ 𝑡𝑔 𝑎𝑟𝑐 𝑐𝑜𝑠 𝜙 =19,87 ∗ 𝑡𝑔 𝑎𝑟𝑐 𝑐𝑜𝑠 0,73 + 22,08 ∗ 𝑡𝑔 𝑎𝑟𝑐 𝑐𝑜𝑠 0,83 =
5. Determinação da seção dos condutores (circuitos terminais dos
motores)
Serão determinadas as seções mínimas do condutor de fase e condutor
de proteção, dadas por:
I) Condutores de Fase
a) Critério da capacidade de condução de corrente
Setor C
o 𝐼𝐶 = 7,9 A
o 𝑆𝐶 = 1.0 mm2 (Tabela 4, usando Método D obtido da
Tabela 3, 3 condutores carregados; o valor de corrente é
imediatamente o superior ao valor do circuito).
Setor D
o 𝐼𝐶 = 5,5 A
o 𝑆𝐶 = 1.0 mm2 (Tabela 4, usando Método D obtido da
Tabela 3, 3 condutores carregados; o valor de corrente é
o imediatamente superior ao valor do circuito).
𝑃𝑟 = 33,44 kVAr
Onde:
Ic = Corrente total do circuito;
Sc = Seção nominal dos condutores;
Tabela 3. Tipos de linha elétrica (Instalações Elétricas Industriais, João Mamede Filho – 4a
edição).
Tabela 4. Capacidade de condução de corrente, em ampères, para as maneiras de instalar A, B,
C e D da Tab. 2.3 (Instalações Elétricas Industriais, João Mamede Filho – 4a edição).
b) Fator de correção de agrupamento
Setor C
o 𝑁𝑡 = 15 (sendo 6 motores no setor C)
o 𝐹𝑎𝑔 = 0,45 (Tabela 5, para métodos de A a F, de 12 a 15
circuitos)
Setor D
o 𝑁𝑡 = 15 (sendo 9 motores no setor D)
o 𝐹𝑎𝑔 = 0,45 (Tabela 5, para métodos de A a F, de 12 a
15circuitos)
Tabela 5. Fatores de correção para agrupamento de circuitos ou cabos multipolares (Instalações
Elétricas Industriais, João Mamede Filho – 6a edição).
Temos que,
𝐼𝐶 ’ =𝐼𝐶
𝐹𝑎𝑔
Onde:
N = Número de circuitos;
𝐹𝑎𝑔 = Fator de agrupamento;
𝐼𝐶 ’ = Corrente corrigida, em A;
Portanto,
Setor C
o 𝐼𝑐’ = 17,5 A
o 𝑆𝑐 = 2,5 mm2 (Inserindo o valor de corrente corrigido na
Tabela 4).
Setor D
o 𝐼𝑐’ = 12,2 A
o 𝑆𝑐 = 2,5 mm2 (Inserindo o valor de corrente corrigido na
Tabela 4).
c) Limite da Queda de Tensão
Usando os dados, referentes a cada setor, abaixo:
Setor C
o 𝜌 = 1/56;
o 𝐿𝐶 = 25 m;
o 𝐼𝐶 = 7,9 A;
o ∆𝑉% = 2;
o 𝑉𝑓𝑓 = 380 V;
Setor D
o 𝜌 = 1/56;
o 𝐿𝐶 = 26 m;
o 𝐼𝐶 = 5,5 A;
o ∆𝑉% = 2;
o 𝑉𝑓𝑓 = 380 V;
E sabendo que,
𝑆𝑐𝑓 =173,2 ∗ 𝜌 ∗ 𝐿𝐶 ∗ 𝐼𝐶
∆𝑉% ∗ 𝑉𝑓𝑓
𝜌 = Resistividade do cobre (Ω x mm2/ m);
𝐿𝐶 = Comprimento do condutor (m);
𝐼𝐶 = Corrente do condutor (A);
ΔV% = Queda de tensão máxima (%);
𝑉𝑓𝑓 =Tensão fase-fase (V);
Portanto,
Setor C
𝑆𝑐𝑓 = 0.804 mm2
Setor D
𝑆𝑐𝑓 = 0.582 mm2
Como o maior valor obtido de seção dos condutores obtido foi de 1 mm2 e
o menor valor permitido é 2,5 mm2, então:
Setor C
𝑆𝑐𝑓′ = 2,5 mm2 (novo valor de 𝑆𝑐𝑓)
Setor D
𝑆𝑐𝑓′ = 2,5 mm2 (novo valor de 𝑆𝑐𝑓)
II) Condutor de Proteção
Sabendo que 𝑆𝑐𝑓 = 2.5 mm2, então:
𝑆𝑐𝑝 = 2.5 mm2 (Tabela 6, para 𝑆𝑐𝑓 ≤ 16 mm² → 𝑆𝑐𝑝 = 𝑆𝑐𝑓)*
Tabela 6. Seção mínima dos condutores de proteção.
* 𝑆𝑐𝑝 = seção mínima dos condutores de proteção, em mm².
6. Circuitos de distribuição dos CCM’s (QGF).
I) Condutores de Fase
a) Capacidade de corrente
𝐼𝐶𝐶𝑀2 = ∑(N * 𝐼𝐶 ) = (6 * 7,9) + (9 * 5,5) = 96,9 A →
𝑆𝐶𝐶𝑀2 = 35 𝑚𝑚2 (Tabela 4, para referencia D, 3 condutores
carregados, olhando a corrente de valor igual ou imediatamente
superior).
b) Fator de correção para agrupamento para a linha de duto QGF – CCM2
𝐼𝐶𝐶𝑀2𝐶 = 96,6
0,45 = 214,6 𝐴 →
𝑆𝐶𝐶𝑀2 = 150 𝑚𝑚2 (Tabela 4, para referencia D, 3 condutores
carregados, olhando a corrente de valor igual ou imediatamente
superior).
c) Limite da queda de tensão
Considerando a queda de tensão máxima de 3%,
𝑆𝐶𝐶𝑀2 = 173,2 𝑥 𝜌 𝑥 𝐿𝐶𝑥𝐼𝐶
Δ𝑉% 𝑥 𝑉𝑓𝑓=
173,2 𝑥 (1
56) 𝑥 47 𝑥 96,5
3 𝑥 380= 12,3 𝑚𝑚2
Seção adotada: 𝑆𝐶𝐶𝑀2 = 150𝑚𝑚2
II) Condutor neutro
𝑆𝐶𝐶𝑀2 = 150𝑚𝑚2 → 𝑆𝑛𝐶𝐶𝑀2 = 70 𝑚𝑚2 * (Tabela 6, 𝑆𝐶𝐶𝑀2> 35 → 𝑆𝑛𝐶𝐶𝑀2 =
0,5 * 𝑆𝐶𝐶𝑀2).
*Como o valor de 𝑆𝐶𝐶𝑀2 foi obtido superdimensionando o valor da corrente
𝐼𝐶𝐶𝑀2𝐶 de 214,6 A para 230 A, o 𝑆𝑛𝑐𝑐𝑚2 não necessariamente precisa também
ser superdimensionado para 75 mm²).
III) Condutor de proteção
𝑆𝐶𝐶𝑀2 = 150 𝑚𝑚2 → 𝑆𝑝𝐶𝐶𝑀2 = 70 𝑚𝑚2 * (Tabela 6, 𝑆𝐶𝐶𝑀2> 35 → 𝑆𝑝𝐶𝐶𝑀2 =
0,5 * 𝑆𝐶𝐶𝑀2).
*Como o valor de 𝑆𝐶𝐶𝑀2 foi obtido superdimensionando o valor da corrente
𝐼𝐶𝐶𝑀2𝐶 de 214,6 A para 230 A, o 𝑆𝑝𝐶𝐶𝑀2 não necessariamente precisa também
ser superdimensionado para 75 mm²).