Baixe eletrotécnica .Sistema de Energia Eletrica e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity!
ELETROTECNICA´
Sistema de energia el´etrica
1 Distribui¸c˜ao de energia el´etrica em baixa tens˜ao
Para a grande maioria dos consumidores a convivˆencia di´aria com a energia el´etrica se d´a na baixa tens˜ao, da´ı a importˆancia de come¸carmos por este assunto. As instala¸c˜oes el´etricas de baixa tens˜ao s˜ao instala¸c˜oes cuja tens˜ao nominal ´e igual ou inferior a 1. volts em corrente alternada, com frequˆencias inferiores a 10 kHz, ou a 1.500 volts em corrente cont´ınua. Para quem se interessar mais profundamente pelo assunto recomenda-se consultar a norma NB-3 - Instala¸c˜oes El´etricas de Baixa Tens˜ao - Procedimentos - NBR 5410/90 (ou o livro Instala¸c˜oes El´etricas do Ademaro A. M. B. Cotrim, MAKRON Books do Brasil Editora Ltda):
- pr´edios residenciais;
- estabelecimentos industriais;
- estabelecimentos agropecu´arios e hortigrangeiros;
- pr´edios pr´e-fabricados;
- trailers, campings, marinas e an´alogos;
- canteiro de obras, feiras, locais de exposi¸c˜ao e outras instala¸c˜oes tempor´arias.
As instala¸c˜oes el´etricas de baixa tens˜ao podem ser alimentadas de v´arias maneiras:
(a) diretamente, por uma rede p´ublica de baixa tens˜ao, atrav´es de um ramal de liga¸c˜ao; ´e o caso t´ıpico de pr´edios residenciais, comerciais ou industriais de pequeno porte;
(b) a partir de uma rede p´ublica de alta tens˜ao, por interm´edio de uma subesta¸c˜ao ou transformador exclusivo, de propriedade da concession´aria; ´e o caso t´ıpico de pr´edios residenciais e/ou comerciais de grande porte;
(c) a partir de uma rede p´ublica de alta tens˜ao, por interm´edio de uma subesta¸c˜ao ou transformador de propriedade do consumidor; ´e o caso t´ıpico de pr´edios industriais e propriedades com atividades agro-industriais;
(d) por fonte autˆonoma, como ´e o caso t´ıpico de instala¸c˜oes situadas fora de zonas sevidas por concessi- on´arias.
A entrada de servi¸co ´e o conjunto de equipamentos, condutores e acess´orios instalados entre o ponto de deriva¸c˜ao da rede da concession´aria e a prote¸c˜ao e medi¸c˜ao, inclusive. O ponto de entrega ´e o ponto at´e o qual a concession´aria se obriga a fornecer a energia el´etrica, paericipando dos investimentos necess´arios, bem como responsabilizando-se pela execu¸c˜ao dos sevi¸cos, pela opera¸c˜ao e pela manuten¸c˜ao. A entrada consumidora ´e o conjunto de equipamentos acess´orios instalados entre o o ponto de entrega e a prote¸c˜ao e medi¸c˜ao, inclusive. O ramal de liga¸c˜ao ´e o conjunto de condutores e acess´orios instalados entre o ponto de deriva¸c˜ao da rede da concession´aria e o ponto de entrega. O ramal de entrada ´e o conjunto de condutores e acess´orios instalados entre o ponto de entrega e a prote¸c˜ao e medi¸c˜ao. A Figura 1 mostra o esquema b´asico da entrada de servi¸co.
Ponto de derivação
Ponto de entrega
Ramal de ligação Ramal de entrada
Entrada consumidora
ProteçãoMedição
Rede da concessionária
Figura 1: Esquema b´asico da entrada de servi¸co
1.1 Equipamentos de utiliza¸c˜ao
Os equipamentos de utiliza¸c˜ao podem ser classificados em trˆes grandes categorias: os aparelhos de ilumina¸c˜ao, os equipamentos industriais e os equipamentos n˜ao industriais. Os aparelhos de ilumina¸c˜ao est˜ao presentes em todos os tipos de locais e podem ser classificados em:
(a) aparelhos incandescentes (lˆamapadas incandescentes);
(b) aparelhos de descarga (lˆampadas fluorescentes, a vapor de merc´urio, a vapor de s´odio, etc.).
Os equipamentos industriais s˜ao os utilizados na ´area de produ¸c˜ao das ind´ustrias e pode ser classifi- cados em:
(a) equipamentos de fˆor¸ca motriz, incluindo compressores; ventiladores, bombas, elevadores, guindastes, pontes rolantes; correias transportadoras, etc;
(b) m´aquinas-ferramentas, com tornos, frezas, m´aquinas operatrizes, etc.;
(c) fornos el´etricos;
(d) caldeiras el´etricas;
(e) equipamentos de solda el´etrica;
(f) equipamentos de convers˜ao.
Os equipamentos n˜ao-industriais s˜ao utilizados em locais comerciais, institucionais, residenciais etc. e em ind´ustrias fora das ´areas de produ¸c˜ao (escrit´orios, laborat´orios, dep´ositos etc). Podem ser classificados em:
(a) aparelhos eletrodom´esticos;
(b) aparelhos eletroprofissionais (m´aquiana de escrever, microcomputadores, equipamentos de processa- mento de dados);
(c) equipamentos de ventila¸c˜ao, aquecimento e ar condicionado;
(d) equipamentos hidr´aulicos e sanit´arios;
(e) equipamentos de aquecimento de ´agua;
(f) equipamentos de transporte vertical (elevadores, escadas rolantes);
(g) equipamentos de cozinha e lavanderia.
1.4 Tipos de atendimento
Nas ´areas de concess˜ao das empresas do estado de S˜ao Paulo s˜ao trˆes os tipos de atendimento, a saber:
- Tipo A - dois fios, uma fase e neutro
- Tipo B - trˆes fios, duas fases e neutro
- Tipo C - quatro fios, trˆes fases e neutro mostradas respectivamente nas Figuras 4, 5 e 6.
Figura 4: Tipo A - dois fios, uma fase e neutro
Figura 5: Tipo B - trˆes fios, duas fases e neutro
Figura 6: Tipo C - quatro fios, trˆes fases e neutro
1.4.1 Tipo A - dois fios (fase e neutro)
a) No sistema estrela com neutro Aplicado a instala¸c˜ao com carga instalada at´e 12 kW para tens˜ao de fornecimento de 127- 220 V, e at´e 15 kW para tens˜ao de fornecimento 220-380. N˜ao ´e permitida, neste tipo de atendimento a instala¸c˜ao de aparelhos de raio X e m´aquinas de solda a transformador. b) No sistema delta com neutro Aplicadoa instala¸c˜ao com carga instalada at´e 5 kW.
1.4.2 Tipo B - trˆes fios (duas fases e neutro)
a) No sistema estrela com neutro Aplicado a instala¸c˜ao com carga instalada acima 12 kW at´e 25 kW para tens˜ao de fornecimento de 127-220 V, e acima 15 kW at´e 25 kW para tens˜ao de fornecimento 220-380 V. N˜ao ´e permitida, neste tipo de atendimento a instala¸c˜ao de aparelhos de raio X da classe de 220 V com potˆencia superior a 1.500 W e m´aquinas de solda a transformador classe 127 V com mais de 2kVA ou da classe 220 V com mais de 10 kVA. b) No sistema delta com neutro Aplicadoa instala¸c˜ao com carga instalada acima de 5 kW.
1.4.3 Tipo C - quatro fios (trˆes fases e neutro)
a) No sistema estrela com neutro Aplicado a instala¸c˜ao com carga instalada acima 25 kW at´e 75 kW para tens˜ao de fornecimento de 127-220 V, e acima 25 kW at´e 75 kW para tens˜ao de fornecimento 220-380 V. N˜ao ´e permitida, neste tipo de atendimento a instala¸c˜ao de aparelhos de raio X da classe de 220 V com potˆencia superior a 1.500 W ou trif´asicos com potˆencia superior a 20 kVA e m´aquinas de solda a transformador classe 127 V com mais de 2kVA, da classe 220 V com mais de 10 kVA ou m´aquina de solda trif´asica com retifica¸c˜ao em ponte, com potˆencia superior a 30 kVA. b) No sistema delta com neutro Aplicadoa instala¸c˜ao com carga instalada acima de 5 kW.
- Exemplo de um quadro de distribui¸c˜ao secund´aria
t
∆ t
∆
t
D
P(t)
E(kWh) = D.
0
P(kW)
Figura 8: Defini¸c˜ao de demanda
Chamamos de curva de carga a curva que d´a a demanda em fun¸c˜ao do tempo, D = D(t), para um dado per´ıodo T. Como podemos ver na Figura 9, ela ser´a, na realidade, constitu´ıda por patamares, sendo, no entanto, mais comum apresent´a-la como uma curva, resultando da uni˜ao dos pontos m´edio das bases superiores do retˆangulo de largura ∆t.
.
D M
(^0) t
D(t)
D
t ∆
Figura 9: Curva de carga
Para um per´ıodo T, a ordenada m´axima da curva define a demanda m´axima, DM. A energia total consumida no per´ıodo, ET , ser´a medida pela ´area entre a curva e o eixo dos tempos, isto ´e:
ET =
∫ T
0
Ddt (3)
A demanda m´edia Dm, ser´a definida como a altura de de um retˆangulo cuja base ´e o per´ıodo T e cuja ´area ´e a energia total ET (Figura 10), ou seja:
Dm =
ET
T
1.6 Medi¸c˜ao da energia el´etrica
A medi¸c˜ao da energia el´etrica ´e necess´aria para possibilitar `a concession´aria o faturamento adequado da quantidade de energia el´etrica consumida por cada usu´ario, dentro de uma tarifa pr´e-estabelecida. O ins- trumento que possibilita esta medi¸c˜ao ´e o medidor de energia el´etrica, conhecido popularmente como rel´ogio de luz. E um aparelho eletromecˆ´ anico constitu´ıdo, essencialemente, pelos seguintes componentes:
a) Bobina de tens˜ao (ou de potencial) altamente indutiva, com muitas espiras de fio fino de cobre, para ser ligada em paralelo com a carga;
b) Bobina de corrente, alatamente indutiva, com poucas espiras de fio grosso de cobre, para ser ligada em s´erie com a carga;
c) N´ucleo de material ferromagn´etico (ferrosil´ıcio), laminados e justapostas, mas isoladas entre s´ı;
d) Conjunto m´ovel ou rotor constitu´ıdo de disco de alum´ınio de alta condutividade, com liberdade para girar em torno do seu eixo de suspens˜ao, ao qual ´e solid´ario;
D (^) M
P (^) instal.
0
D (^) m
t(h)
E T
T
D(kW)
Figura 10: Curva de carga e potˆencia instalada
e) Ao eixo est´a fixado um parafuso-sem-fim que aciona um sistema mecˆanico de engrenagens que registra, num mostrador, a energia el´etrica consumida (vide Figura 12);
f ) ´Im˜a permanente para produzir um conjugado frenador no disco.
A liga¸c˜ao de um medidor monof´asico ´e mostrada na Figura 11.
Fonte Carga
Medidor
BC
BP
BP - Bobina de Potencial
BC - Bobina de Corrente
Figura 11: Liga¸c˜ao de um medidor monof´asico
A Figura 12 ilustra um mostrador composto por quatro rel´ogios, cuja leitura deve ser feita da seguinte maneira:
- A leitura deve ser iniciada pelo rel´ogio localizado `a esquerda (rel´ogio 4);
- O ponteiro dos rel´ogios giram no sentido crescente dos n´umeros;
- Para afetuar a leitura anote o ´ultimo n´umero ultrapassado pelo ponteiro de cada um dos rel´ogios;
- Para c´alculo do gasto mensal de energia deve-se subtrair a leitura do mˆes anterior da leitura do mˆes atual;
- Repare que o sentido dos ponteiros ´e anti-hor´ario e hor´ario alternadamente, partindo do rel´ogio `a esquerda (rel´ogio 4).
1.6.1 Caso-exemplo:
Vamos supor que a Figura 12 mostra a leitura do mˆes atual e que a Figura 13 do mˆes anterior. Determine o gasto mensal da energia el´etrica.
1.7 C´alculo da carga instalada em kW
O c´alculo da carga instalada ´e b´asico para a determina¸c˜ao do tipo de atendimento, fornecimento, c´alculo da demanda e a corrente de demanda da instala¸c˜ao.
- Ilumina¸c˜ao e Tomadas Para instala¸c˜ao residencial considerar no m´ınimo o n´umero de tomadas indicadas na Tabela 1, em fun¸c˜ao da ´area constru´ıda. caso a ´area constru´ıda seja maior que 250 m^2 o interessado deve declarar o n´umero de tomadas previstas e considerar 100 W por tomada. Considerar tamb´em a carga m,´ınima de tomadas para a cozinha, conforme indicado na Tabela 1. Considerar no m´ınimo um ponto de luz de 100 W por cˆomodo ou corredor.
Area total (^ ´ m^2 ) A B C D E S ≤ 8 1 100 1 600 700 8 > S ≤ 15 3 300 1 600 900 15 > S ≤ 20 4 400 2 1200 1600 20 > S ≤ 30 5 500 2 1200 1700 30 > S ≤ 50 6 600 3 1800 2400 50 > S ≤ 70 7 700 3 1800 2500 70 > S ≤ 90 8 800 3 1800 2600 90 > S ≤ 110 9 900 3 1800 2700 110 > S ≤ 140 10 1000 3 1800 2800 140 > S ≤ 170 11 1100 3 1800 2900 170 > S ≤ 200 12 1200 3 1800 3000 200 > S ≤ 220 13 1300 3 1800 3100 220 > S ≤ 250 14 1400 3 1800 3200
Tabela 1: N´umero m´ınimo de tomadas em fun¸c˜ao da ´area constru´ıda
- A = n´umero de tomadas (100 W)
- B = n´umero de tomadas X 100 W
- C = n´umero de tomadas para cozinha (600 W)
- D = n´umero de tomadas para cozinha X 600 W
- D = B + D (W)
Em outros tipos de instala¸c˜oes (mot´eis, hot´eis, hospitais, clubes, casas comerciais, bancos, ind´ustrias, igrejas e outros) a carga instalada de acordo com o declarado pelo interessado, considerando-se as cargas m´ınimas da Tabela 2.
Descri¸c˜ao W/m^2 Fator de Demanda Audit´orio, sal˜oes para exposi¸c˜oes 10 1, Bancos, lojas 30 1, Barbearias, sal˜oes de beleza 30 1, Clubes 20 1, Escolas 30 1,00 para os primeiros 12 kW 0,50 para o que exceder 12 kW Escrit´orios (edif´ıcios) 30 1,00 para os primeiros 20 kW 0,70 para o que exceder 20 kW Garagens comerciais 5 1, Hospitais 20 0,40 para os primeiros 50 kW 0,20 para o que exceder 50 kW Hot´eis 20 0,50 para os primeiros 20 kW 0,40 para o que exceder 20 kW Igrejas 10 1, Ind´ustrias interessado 1, Restaurantes 20 1,
Tabela 2: Carga m´ınima e fatores de demanda para ilumina¸c˜ao e tomadas de uso geral
- Aparelhos eletrodom´esticos
Considerar as potˆencias dos aparelhos eletrodom´esticos relacionados a seguir quando comprovada- mente previstos na instala¸c˜ao, com potˆencia definida (m´edia):
- 3000 W - torneira el´etrica
- 4000 W - chuveiro el´etrico
- 2000 W - m´aquina de lavar lou¸ca
- 2500 W - m´aquina de secar roupa
- 1500 W - forno de microondas
- 1500 W - forno el´etrico
- 1000 W - ferro el´etrico
e potˆencia indicada pelo fabricante:
- aquecedor el´etrico de acumula¸c˜ao (boiler)
- fog˜ao el´etrico
- condicionador de ar
- hidromassagem
- aquecedor de ´agua de passagem
- aquecedor el´etrico central
- outros, com potˆencia acima de 1000 W
- Motores el´etricos e equipamentos especiais
Os motores e as m´aquinas de solda a motor deve-se considerar a placa do fabricante e carga instalada conforme as Tabelas 3 e 4.
Pnom (cv ou HP) Pabs Inom Ip cosφ m´edio kW kVA 127 V 220 V 127 V 220 V 1/4 0,42 0,66 5,9 3,0 27,0 14,0 0, 1/3 0,51 0,77 7,1 3,5 31,0 16,0 0, 1/2 0,79 1,18 11,6 5,4 47,0 24,0 0, 3/4 0,90 1,34 12,2 6,1 63,0 33,0 0, 1 1,14 1,56 14,2 7,1 68,0 35,0 0, 1 1/2 1,67 2,35 21,4 10,7 96,0 48,0 0, 2 2,17 2,97 27,0 13,5 132,0 68,0 0, 3 3,22 4,07 37,0 18,5 220,0 110,0 0, 5 5,11 6,16 28,0 145,0 0, 7 1/2 7,07 1,56 40,2 210,0 0, 10 9,31 1,56 52,9 260,0 0, 12 1/5 11,58 1,56 67,9 330,0 0, 15 13,72 1,56 77,0 408,0 0,
Tabela 3: Motores de indu¸c˜ao monof´asicos
Pnom = potˆencia nominal em cv ou HP Pabs = potˆencia absorvida da rede em kW Inom = corrente nominal em A Ip = corrente de partida em A cosφ = fator de potˆencia m´edio
Considerem-se equipamentos especiais os aparelhos de raio X, m´aquinas de solda a transformador, fornos el´etricos a arco, fornos el´etricos de indu¸c˜ao, retificadores e equipamentos de eletr´olise, etc., com carga instalada conforme a placa do fabricante.
1.8 Partida de motores
- Os motores devem possuir dispositivos de prote¸c˜ao conforme estabelecidos na N BR − 5410.
- Devem ser utilizados os dispositivos para redu¸c˜ao da corrente de partida de motores trif´asicos conforme a Tabela A1 (anexa)
- Deve ser exigida a instala¸c˜ao de motor com rotor bobinado e reostato de partida sempre que, devido a sua potˆencia, forem ultrapassados os limites estipulados na para redu¸c˜ao da corrente de partida de motores trif´asicos conforme a Tabela A1 (anexa), ou quando condi¸c˜oes de partida dif´ıcil o tornarem aconselh´avel.
- Os dispositivos de partida de motores sob tens˜ao reduzida, devem ser dotados de equipamentos adequados que os desliguem quando falta de energia ou falta de fase.
1.9 Dimensionamento do padr˜ao de entrada
Nas ´areas de concess˜ao da ELEKT RO e da CP F L o dimensionamento das entradas trif´asicas devem ser feito de acordo com a demanda em kVA da instala¸c˜ao. Na ´area de concess˜ao da ELET ROP AU LO todas as entradas consumidoras devem ser dimensionadas com base na corrente de demanda da instala¸c˜ao.
- Fatores de demanda O presente c´alculo de demanda se aplica
as instala¸c˜oes comerciais, escolares, hospitalares e resi- denciais. Poder´a ser aplicado tamb´emas pequenas ind´ustrias atendidas em baixa tens˜ao, quando o interessado n˜ao tiver dados mais precisos quanto `a sua demanda prevista.
D = a + b + c + d + e + f + g + h + i (6)
Sendo, D a demanda total da instala¸c˜ao em kVA.
a) Demanda referente a ilumina¸c˜a eas tomadas a 1 ) Instala¸c˜ao residencial Carga m´ınima instalada, conforme a Tabela 1.
- fator de demanda, conforme a Tabela 5;
- fator de potˆencia unit´ario.
Carga instalada (kW) Fator de demanda 0 < C ≤ 1 0, 1 < C ≤ 2 0, 2 > S ≤ 3 0, 3 < C ≤ 4 0, 4 < C ≤ 5 0, 5 < C ≤ 6 0, 6 < C ≤ 7 0, 7 < C ≤ 8 0, 8 < C ≤ 9 0, 9 < C ≤ 10 0,
10 0,
Tabela 5: Fatores de demanda referentes a tomadas e imumina¸c˜ao residencial
a 2 ) Outros tipos de instala¸c˜ao (mot´eis, hot´eis, hospitais, clubes, casas comerciais, bancos, ind´ustrias, igrejas e outros) Carga instalada de acordo com o declarado pelo interessado, devendo separar as cargas de tomadas e ilumina¸c˜ao.
- fator de demanda para tomada e ilumina¸c˜ao, conforme Tabela 2;
- fator de potˆencia para ilumina¸c˜ao: ∗ fator de potˆencia = 1,0: para projeto com ilumina¸c˜ao incandescente ou com lˆampadas que n˜ao usam reator; ∗ fator de potˆencia = 0,5: para projeto com ilumina¸c˜ao fluorescente, neon, vapor de s´odio ou merc´urio, sem compensa¸c˜ao do fator; ∗ fator de potˆencia = 0,95: projeto com ilumina¸c˜ao fluorescente, neon, vapor de s´odio ou merc´urio, com compensa¸c˜ao do fator de potˆencia.
- fator de potˆencia unit´ario, para tomadas. b) Demanda referente aos chuveiros, torneiras, aquecedores de ´agua de passagem e ferro el´etrico b 1 ) Instala¸c˜ao residencial, hot´eis, mot´eis, hospitais, casas comerciais e igrejas Carga m´ınima instalada, conforme Aparelhos eletrodom´esticos dados na p´agina 25.
- fator de demanda para tomada, conforme Tabela 6;
- fator de potˆencia unit´ario. N ota: No caso de edifica¸c˜oes contendo vesti´arios, deve se considerar o fator de deman- da 1,0 para cargas de chuveiros, torneiras e aquededores. Para os aparelhos instalados internamente `a edifica¸c˜ao, considerar os fatores de demanda da Tabela 6.
N 0 de aparelhos F D N 0 de aparelhos F D 1 1,00 14 0, 2 1,00 15 0, 3 0,84 16 0, 4 0,76 17 0, 5 0,70 18 0, 6 0,65 19 0, 7 0,60 20 0, 8 0,57 21 0, 9 0,54 22 0, 10 0,52 23 0, 11 0,49 24 0, 12 0,48 25 0, 13 0,46 > 25 0,
Tabela 6: Fatores de demanda de chuveiros, torneiras, aquecedores de ´agua de passagem e ferros el´etricos
b 2 ) Outros tipos de instala¸c˜ao Carga m´ınima instalada, conforme Aparelhos eletrodom´esticos dados na p´agina 25.
- fator de demˆanda = 1,0;
- fator de potˆencia unit´ario. c) Demanda referente ao aquecedor central ou de acumula¸c˜ao (boiler) A carga instalada deve considerar a potˆencia do cat´alogo do fabricante.
- fator de demanda, conforme a Tabela 7;
- fator de potˆencia unit´ario.
N 0 de aparelhos F D 1 1, 2 0, 3 0,
3 0,
Tabela 7: Fatores de demanda de aquecedores central ou de acumula¸c˜ao (boiler)
d) Demanda de secadora de roupa, forno el´etrico, forno de microondas e m´aquina de lavar lou¸ca
- fator de demanda, conforme a Tabela 8;
- fator de potˆencia unit´ario.
N 0 de aparelhos F D 1 a 10 1, 11 a 20 0, 21 a 30 0, 31 a 40 0, 41 a 50 0, 51 a 75 0, 76 a100 0,
100 0,
Tabela 11: Fatores de demanda para aparelhos de ar condicionado tipo janela para uso comercial
- fator de demanda, conforme a Tabela 12.
Motor F D Maior motor 1, Restantes 0,
Tabela 12: Fatores de demanda de motores
h) Demanda referente aos equipamentos especiais A carga instalada deve considerar a potˆencia de placa do fabricante.
- fator de demanda, conforme a Tabela 13, a ser aplicada a cada tipo de aparelho;
- fator de potˆencia = 0,5.
Equipamento F D Maior equipamento 1, Restantes 0,
Tabela 13: Fatores de demanda de equipamentos especiais
i) Demanda referente ao equipamento de hidromassagem A carga instalada deve considerar a potˆencia de placa do fabricante.
- fator de demanda, conforme a Tabela 14, a ser aplicada a cada tipo de aparelho;
- fator de potˆencia unit´ario.
1.10 Exemplos de dimensionamento do padr˜ao de entrada
- Area de concess˜´ ao da ELET ROP AU LO Uma residˆencia de aproximadamente 180 m^2 de ´area constru´ıda, localizada no munic´ıpio de In- daiatuba, possuindo 12 cˆomodos e contendo os seguintes aparelhos eletrodom´esticos com potˆencia definida ou de acordo com a placa de fabricante:
2 ar condicionado de 14000 BTU: 1900 W 4 chuveiros el´etricos: 4000 W 1 torneira el´etrica: 3000 W 1 ferro el´etrico: 1000 W 1 forno el´etrico: 1500 W 1 m´aquina de lavar lou¸ca: 2000 W 1 m´aquina de secar roupa: 2500 W 2 motores trif´asicos: 1 cv
- C´alculos da carga instalada em W cargas de tomadas: Pela Tabela 1 (´area constru´ıda de 180 m^2 ) temos: 12x100 W + 3x600 W = 3000 W
N 0 de aparelhos F D 1 1, 2 0, 3 0, 4 0,
4 0,
Tabela 14: Fatores de demanda de hidromassagem
pontos de luz (12 cˆomodos): 12 cˆomodos, sendo 100W m´ınimo por cˆomodo, temos: 12x = 1200 W 2 ar condicionado: 3800 W 4 chuveiros el´etricos: 16000 W 4 torneira el´etrica: 3000 W 1 ferro el´etrico: 1000 W 1 forno el´etrico: 1500 W 1 m´aquina de lavar lou¸ca: 2000 W 1 m´aquina de secar roupa: 2500 W 2 motores trif´asicos 1 cv: 2100 W Total: 36100 W Considerendo-se que no munic´ıpio de Indaiatuba, o sistema de fornecimento ´e estrela com neutro nas tens˜oes de 127-220 V, e o tipo de atendimento ´e C:
- C´alculos da demanda em VA
A demanda em VA ´e calculada pela f´ormula:
S =
P
cosφ
(F D) (7)
a) Tomadas e ilumina¸c˜ao Carga instalada: 3000 + 1200 = 4200 W Pela Tabela 5, temos F D = 0,52 para 6 aparelhos a = 4200x0,52 = 2184 VA b) Aparelhos b 1 Chuveiros + torneiras + ferro el´etrico: Carga instalada: 4x4000 + 3000 + 1000 = 20000 W Pela Tabela 6, temos F D = 0,65 para 6 aparelhos b 2 Forno el´etrico + m´aq. de lavar lou¸ca + m´aquina de secar roupa: Carga instalada: 1500 + 2000 + 2500 = 6000 W Pela Tabela 8, temos F D = 0,70 para 3 aparelhos b = 20000x0,65 + 6000x0,70 = 17200 VA c) Ar condicionado tipo janela Para ar condicionado monof´asico ou bif´asico: Carga instalada em kVA: 2x2100 = 4200 VA (Tabela 10) F D = 1, para uso residencial, portanto: c = 4200 VA d) Motores el´etricos Para motores trif´asico com potˆencia nominal de 1 cv, apresenta conforme a Tabela 4, potˆencia absorvida de 1520 VA. Neste caso, um dos motores ser´a considerado como maior, e o outro motor, sera considerado como segundo em potˆencia. d = 1520(1 + 0,5) = 2280 VA Dtotal = 2184 + 17200 + 4200 + 2280 = 25900 VA Corrente de demanda em amperes = 68,2 A Obs.: A corrente de demanda em amperes ´e calculada pela f´ormula:
I =
S
3 Vl
2 ATERRAMENTO EL´ETRICO 19
U
T
I
Figura 14: Varia¸c˜ao das tens˜oes geradas no solo pela passagen da corrente num eletrodo de aterramento
2 Aterramento el´etrico
A terra, isto ´e, o solo pode ser considerado como um condutor, atrav´es do qual a corrente el´etrica pode fluir, difundindo-se. S˜ao considerados “bons condutores” solos com resistividades na faixa de 50 a 100 Ωm (apenas como compara¸c˜ao, a resistividade do cobre ´e da ordem de 1,72x10−^8 Ωm). Chamaremos de aterramento a liga¸c˜ao intencional com terra, que pode ser realizada utilizando apenas os condutores el´etricos necess´arios (aterramento direto), ou atrav´es da inser¸c˜ao intencional de um resistor ou reator, introduzindo uma impadˆancia no caminho da corrente. Nas instala¸c˜oes el´etricas, s˜ao considerados dois tipos de aterramentos:
- o aterramento funcional, que consiste na liga¸c˜ao `a terra de um dos condutores do sistema, geral- mente o neutro, e est´a relacionado com o funcionamento correto, seguro e confi´avel da instala¸c˜ao;
- o aterramento de prote¸c˜ao, que consiste na liga¸c˜ao das massa e dos elementos condutores estranhos `a instala¸c˜ao, visando a prote¸c˜ao contra choques el´etricos por contato indireto.
Numa instala¸c˜ao el´etrica, dentro de determinadas condi¸c˜oes pode-se ter, um aterramento (combinado) funcional e de prote¸c˜ao. Existe tamb´em o aterramento de trabalho, um aterramento provis´orio, que tem como finalidade permitir a¸c˜oes seguras de manuten¸c˜ao em partes da instala¸c˜ao normalmente sob tens˜ao, temporariamente desligadas. O eletrodo de aterramento ´e o condutor ou um conjunto de condutores enterrado(s) no solo e eletricamente ligado(s) `a terra para fazer um aterramento. O termo se aplica a um simples haste enterrada, como a v´arias hastes enterradas e interligadas e a diversos outros tipos de condutores em diversas configura¸c˜oes. Consideremos um eletrodo de aterramento constitu´ıdo por uma ´unica haste. Ao ser pecorrido por uma corrente I, ele assumir´a um potencial UT em rela¸c˜ao a um ponto distante de potencial zero. Define-se a resistˆencia de aterramento, RT , do eletrodo com sendo a rela¸c˜ao:
RT =
UT
I
Os pontos do solo pr´oximos a haste assumem potenciais intermedi´arios entre UT e zero; isto ´e, o potencial do solo diminui ao aumentar a distˆanciaa haste, at´e anular-se num ponto distante, como mostra a Figura 14.
2.1 Ordem de grandeza da resistˆencia de aterramento
Para que o aterramento possa desempenhar satisfatoriamente a sua finalidade , ´e desj´avel que a sua resistˆencia seja menor poss´ıvel. Estes valores devem ser fun¸c˜ao do tipo, da importˆancia e do desempenho
2 ATERRAMENTO EL´ETRICO 20
que deve ter a instala¸c˜ao el´etrica `a qual serve de aterramento. Os limites desses valores s˜ao recomendados pelas Normas T´ecnicas vigentes referentes ao assunto. Nas instala¸c˜oes el´etricas de grande porte como, centrais el´etricas e subesta¸c˜oes a resistˆencia de ater- ramento deve ter valor tal que os n´ıveis de tens˜ao de passo e tens˜ao de toque se situem dentro de valores admiss´ıveis. Para se ter a ordem de grandeza podemos dizer que:
- nas instala¸c˜oes de grande porte ´e desej´avel que o sistema de aterramento tenha resistˆencia abaixo de 5 Ω;
- nas redes de distribui¸c˜ao de energia el´etrica ´e desej´avel que o valor dessa resistˆencia seja at´e 10 Ω, sendo aceit´avel no m´aximo at´e 25 Ω.
Na pr´atica para se saber se a resistˆencia de aterramento est´a dentro da ordem de grandeza do valor admiss´ıvel, ´e preciso med´ı-la. Mesmo nas instala¸c˜oes em que o sistema de aterramento ´e projetado e calculado previamente, recomenda-se medir-la ap´os a execu¸c˜ao da obra, pois nos c´alculos s˜ao utilizados alguns parˆametros que podem sofrer altera¸c˜oes por ocasi˜ao da realiza¸c˜ao dos trabalhos, como por exemplo:
(a) resistividade do solo;
(b) profundidade dos eletrodos de aterramento;
(c) dimens˜oes dos eletrodos;
(d) qualidade do material de que s˜ao feitos os eletrodos.
- Tens˜ao de passo E a diferen¸´ ca de potencial que pode aparecer entre dois pontos da superf´ıcie do solo, separados por uma distˆancia igual ao passo de uma pessoa (geralmente 1 m, como referˆencia).
- Tens˜ao de toque E a diferen¸´ ca de potencial que pode aparecer entre parte met´alica aterrada e um ponto de superf´ıcie do solo, separados por uma distˆancia que pode ser alcan¸cada pelo bra¸co de uma pessoa (geralmente 1 m, como referˆencia). E tamb´´ em chamada de tens˜ao de contato.
2.2 Esquemas de aterramento
Os aterramentos devem assegurar, de modo eficaz, as necessidades de seguran¸ca e de funcionamento de uma instala¸c˜ao el´etrica, constituindo-se num dos pontos mais importantes de seu projeto e de sua montagem. O aterramento de prote¸c˜ao que, como se sabe, consiste na liga¸c˜ao a terra das massas e dos elementos condutores estranhosa instala¸c˜ao, tem como finalidades:
- limitar o potencial entre massas, entre massas e elementos condutores estranhos `a instala¸c˜ao e entre ambos e a terra a um valor suficientemente seguro sob condi¸c˜oes normais e anormais de funcionamento;
- proporcionar um caminho de baixa impedˆancia para as correntes de curto-circuito para a terra.
Por sua vez, o aterramento funcional, isto ´e, a liga¸c˜ao `a terra de um dos condutores vivos do sistema (inclusive o neutro), proporciona principalmente:
- defini¸c˜ao e estabiliza¸c˜ao da tens˜ao da instala¸c˜ao em rela¸c˜ao `a terra durante o funcionamento;
- limita¸c˜ao de sobretens˜oes devidas a manobras, descargas atmosf´ericas e a contatos acidentais com linhas de tens˜ao mais elevada.
Quanto ao aterramento funcional, os sistemas podem ser classificados em:
- diretamente aterrados;
- aterrados atrav´es de impedˆancia;
- n˜ao aterrados (isolados).
