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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO MÉDIA E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO – CAMPUS VITÓRIA

PROJETOS ELÉTRICOS INDUSTRIAIS

ELETROTÉCNICA

Márcio Almeida Có Nilson Santos Marcelos Samuel Alves de Souza

Vitória - ES 2010

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO MÉDIA E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO – CAMPUS VITÓRIA

PROJETOS ELÉTRICOS INDUSTRIAIS

MÁRCIO ALMEIDA CÓ NILSON SANTOS MARCELLOS SAMUEL ALVES DE SOUZA

Vitória – ES 2010

Ifes – Campus Vitória – Coordenadoria de Eletrotécnica Projetos Elétricos industriais

ÍNDICE CONTEÚDO UNIDADE 1 – Elementos de Projetos 1.1 Introdução 1.2 Informações Necessárias ao desenvolvimento de um Projeto Elétrico Industrial 1.3 Normas Recomendadas 1.4 Exigências Básicas de um Projeto 1.5 Informações que devem constar de um projeto Elétrico Industrial

PÁGINA 1 1 1 2 2 3

UNIDADE 2 – Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) 2.1 Introdução 2.2 Necessidade de Proteção 2.3 Métodos de Proteção 2.3.1 Método de Franklin (Ângulo de proteçao) 2.3.2 Método de Faraday (Gaiola de Faraday ou condutores em malha 2.3.3 Método Eletrogeométrico (Esfera rolante ou fictícia) 2.4 Instalação de um S.P.D.A 2.4.1 Captores 2.4.2 Condutores de Descida 2.4.3 Sistema de Aterramento 2.5 Exemplo de Cálculo de Necessidade de Proteção 2.6 Detalhes Construtivos e Acessórios de um S.P.D.A 2.7 Exemplo de Projeto de SPDA

4

11 11 11 12 14 15 20

UNIDADE 3 – Iluminação Industrial 3.1 Introdução 3.2 Conceitos Básicos 3.2.1 Fluxo Luminoso 3.2.2 Iluminamento 3.2.3 Eficiência Luminosa 3.2.4 Refletância 3.3 Lâmpadas Elétricas 3.3.1 Lâmpadas Incandescentes 3.3.2 Lâmpadas de Descarga 3.4 Resumo das Características Gerais das Lâmpadas 3.5 Índice de Reprodução de Cor 3.6 Aparelhos de Iluminação (luminária) 3.7 Roteiro de Seleção e Cálculo 3.8 Exemplo de Cálculo – Método das Cavidades Zonais

28 28 28 29 29 29 29 29 30 32 38 40 40 41 43

4 6 8 8 8 9

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3.9

Tabelas para Dimensionamento, Catálogo de Lâmpadas, Luminárias, Projetores e Acessórios 3.10 Exemplo de Projeto de Iluminação UNIDADE 4 – Subestações Externas e Abrigadas até 15 kV 4.1 Introdução 4.2 Dimensionamento ( Categoria IV – Subestação Particular) 4.3 Localização da Subestações 4.4 Ramal de Ligação 4.5 Ramal de Entrada 4.6 Condutores e Transformadores 4.7 Proteção 4.8 Sistema de Aterramento 4.9 Medição de Subestação Particular 4.10 Câmaras de Transformação e Cabinas 4.11 Subestações Particulares 4.12 Tabelas, Figuras e Apêndices extraídos da Norma de Fornecimento de Energia Elétrica da ESCELSA 4.13 Catálogos de Materiais empregados nas Subestações 4.14 Exercício de Dimensionamento e Especificação UNIDADE 5 – Dimensionamento de Circuitos de Baixa Tensão (alimentadores) 5.1 Introdução 5.2 Dimensionamento de Cabos Alimentadores 5.2.1 Tipos de Linhas Elétricas 5.2.2 Seção Mínima dos Condutores 5.2.3 Corrente de Projeto 5.2.4 Critério da Capacidade de Condução de Corrente 5.2.5 Critério da Máxima Queda de Tensão Admissível 5.2.6 Escolha do Dispositivo de Proteção contra Sobrecarga 5.2.7 Escolha do Dispositivo de Proteção contra Curtocircuito 5.3 Dimensionamento de Eletrodutos 5.4 Exercício de Dimensionamento de Circuitos de Baixa Tensão

45 67 79 79 80 80 80 82 82 83 84 85 86 89 92 128 155 158 158 158 159 162 162 163 171 174 175 184 187

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UNIDADE 6 –Correção de Fator de Potência 6.1 Introdução 6.2 Causas do Baixo Fator de Potência 6.3 Conseqüências do Baixo Fator de Potência 6.4 Como Corrigir o Fator de Potência 6.5 Tipos de Correção de Fator de Potência 6.6 Dimensionamento de Capacitores 6.7 Dimensionamento dos equipamentos de manobra e proteção 6.8 Exercícios

194 194 194 194 195 195 199 200

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

203

201

Ifes – Campus Vitória – Coordenadoria de Eletrotécnica 1 Projetos Elétricos Industriais UNIDADE 01 ELEMENTOS DE PROJETOS 1.1- Introdução: O que é um Projeto Elétrico Industrial? Um projeto de uma instalação elétrica industrial é o conjunto de dados, elementos, descrições e demais informações necessárias à especificação, ao dimensionamento, à localização racional dos equipamentos e outros componentes elétricos destinados à transferência de energia entre uma fonte e pontos de consumo de forma segura e econômica. 1.2-Informações Necessárias ao Desenvolvimento de um Projeto Elétrico Industrial Conjunto de documentos que compõem o projeto de arquitetura industrial, que são: 1.2.1-Planta de situação 1.2.2-Plantas baixa dos prédios da área da indústria 1.2.3-Plantas com a disposição física das máquinas (lay-out) 1.2.4-Desenhos de detalhes como: vistas e cortes do galpões, vistas dos equipamentos de grande porte como pontes rolantes e outros, detalhes de colunas, vigas, fossos, galerias e etc. 1.2.5-Conhecimento das instalações de utilidades como sistemas hidráulicos, tubulações e também do fluxo de produção, que indica o movimento dos matérias prima e processamento do produto nas diversas etapas da produção. 1.2.6-Conhecimento de fatores dependentes das empresa concessionária de energia, tais como: tipo de sistema de distribuição (rede aérea ou subterrânea - baixa ou média tensão), tensões de fornecimento, categoria do fornecimento, nível de curto circuito no ponto de entrega. 1.2.7-Deverão ser obtidos junto ao responsável pela implantação da indústria dados característicos das cargas elétricas como motores, fornos, bombas e também informações sobre pontos de energia para equipamentos, bem como tomadas de manutenção, iluminação de emergência, iluminação de pátios, ruas e canteiros. Os dados principais que podemos obter são: Motores - potência, tensão, corrente, frequência, no fases, no pólos, ligações, regime de funcionamento Fornos - potência nominal, potência do transformador do forno, potência de curto circuito, tensão, freqüência Transformadores - tensões primárias e secundárias, potência, freqüência, impedância equivalente Outras cargas - aparelho de raio x, máquinas de solda, correias transportadoras, quindastes devem merecer atenção especial pelo projetista

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1.3- Normas Recomendadas Todo trabalho técnico deve ser elaborado baseado em normas técnicas, que no nosso caso são as normas do Comitê de Eletricidade da ABNT. Para as instalações elétricas de baixa tensão temos a NBR5410, enquanto para os demais casos como luminotécnica, proteção contra descargas atmosféricas, dispositivos de proteção e outros utilizaremos normas específicas da ABNT como: NBR 5461 Iluminação, NBR 5419 Proteção Contra descargas atmosféricas, NBR5361-Disjuntores de Baixa Tensão. Do ponto de entrega de energia na via pública até as cabines de medição e transformação de energia, estamos sujeitos, além das Normas ABNT para média tensão 15 kV, à Norma de Fornecimento de Energia da ESCELSA, no nosso caso a Concessionária local. Em certos casos utiliza-se algumas normas estrangeiras como: IEC- International Electric Code e NEC- National Electric Code. 1.4-As Exigências Básicas de um Projeto Todo projeto de Instalações elétricas deve a atender cinco exigências básicas de projeto que são: 1.4.1- Segurança: Prescrição Fundamental nos projetos de instalações elétricas. As normas de instalações elétricas apresentam as condições mínimas de segurança que devem ser observadas no projeto e na execução dessas instalações, principalmente contra as correntes do choque elétrico e as temperaturas muito elevadas; 1.4.2-Capacidade de Reserva - De um modo geral, qualquer sistema elétrico deve possuir capacidade suficiente para atender às cargas para as quais é projetado e a uma capacidade extra de cargas. Em particular, isto significa que os condutores e os eletrodutos devem ser dimensionados para as cargas existentes, com uma certa folga; as subestações, os transformadores, as chaves e os dispositivos de proteção devem possuir as capacidades e os valores nominais necessários para um futuro aumento de carga; 1.4.3- Flexibilidade - Dependendo do tipo de prédio - industrial, comercial ou institucional- o sistema elétrico deve ser projetado para prever a necessária flexibilidade na distribuição de seus circuitos. O lay-out, bem como o tipo de equipamento deve admitir mudanças na localização dos motores e outras cargas e para isto os quadros de distribuição e alimentadores devem ser adequados para diversas formas de utilização, permitindo o uso completo e eficiente da capacidade instalada nas diversas áreas; 1.4.4-Acessibilidade - Qualquer instalação elétrica deve ser projetada de modo a proporcionar fácil acesso aos diversos componentes do sistema a fim de facilitar a manutenção, reparo ou permitir eventuais modificações;

Ifes – Campus Vitória – Coordenadoria de Eletrotécnica 3 Projetos Elétricos Industriais 1.4.5-Condições de Fornecimento de energia Elétrica (Confiabilidade) - Dependendo da atividade desenvolvida numa instalação, como um hospital, por exemplo, é necessário garantir a continuidade do fornecimento em determinados ambientes, como centro cirúrgico e outros.Nestes casos deve-se projetar um sistema de emergência, para funcionar sempre que houver irregularidades no sistema principal. 1.5-Informações que devem constar de um Projeto Elétrico Industrial. 1.5.1-Planta de localização da indústria com alimentação primária e interligações inter-blocos; 1.5.2-Diagrama unifilar completo; 1.5.3-Detalhe completo da subestação com indicação de sua localização; 1.5.4-Plantas de distribuição da iluminação; 1.5.5-Planta de distribuição dos pontos de força; 1.5.6-Quadros de carga, demanda e ligações de transformadores; 1.5.7-Detalhes do projeto; 1.5.8-Projeto do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas; 1.5.9-Memorial Técnico Descritivo da Instalação; 1.5.10-Memorial Técnico construtivo da instalação; 1.5.11-Especificação e lista de material de todos os componentes da instalação.

Ifes – Campus Vitória – Coordenadoria de Eletrotécnica 4 Projetos Elétricos Industriais UNIDADE 02 SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS - SPDA 2.1- Introdução Em todas civilizações e épocas os homens procuravam se defender dos efeitos dos raios de diversas maneiras, criando assim uma série de atitudes que temos conhecimento; algumas corretas e muitas completamente baseadas em mitos e supertições. Uma curiosidade a respeito deste assunto é o costume de algumas pessoas normalmente no interior guardarem, para se proteger dos raios, a "pedra do raio" ou "cunha", que é um material fundido no solo no lugar atingido por um raio.

Um raio, normalmente é produto do encontro de uma centelha (líder ascendente) saindo dum solo carregado com outra centelha que desce duma nuvem também carregada (líder descendente), dando origem a uma descarga elétrica de grande intensidade (ordem de 100kA). Nas descargas negativas núvem terra, que são as mais frequentes, o raio é precedido por um canal ionizado descendente (líder), que se desloca no espaço em saltos sucessivos de algumas dezenas de metros. À medida que avança o líder induz na superfície da terra uma carga elétrica crescente de sinal contrário. Com aproximação do líder, o campo elétrico na terra torna-se suficientemente intenso para dar origem a um líder ascendente (receptor) , que parte em direção ao primeiro. O encontro de ambos estabelece o caminho da corrente do raio (corrente de retorno), que então se descarrega através do canal ionizado. O raio atinge o solo ou uma estrutura no local onde partiu o líder ascendente, e , como esta se origina no ponto

Ifes – Campus Vitória – Coordenadoria de Eletrotécnica 5 Projetos Elétricos Industriais onde o campo elétrico é mais intenso, o trajeto do raio não é necessariamente vertical. Isto fica evidente quando as estruturas altas são atingidas lateralmente pelos raios, não obstante estarem protegidas por captores no topo. Associado as descargas atmosféricas estão os seguintes efeitos: a)Grande elevação de temperatura no centro do canal do raio e uma violenta expansão do ar, produzindo o ruído chamado trovão; b)Fortes campos eletromagnéticos, em torno do canal do raio que se propaga a centenas de metros; c)No ponto de impacto no solo, convergem linhas radiais de correntes que se deslocam no interior do solo em forma de "raízes". d) ao longo das linhas de correntes existem quedas de tensões e, ao tomarmos pontos de mesmo potencial entre as linhas podemos imaginar, no caso de resistividade constante do solo, linhas concêntricas de mesmo potencial chamadas linhas equipotenciais; e) no caso do raio cair numa árvore temos as situações: incêndio da árvore quando a intensidade da corrente é pequena e sua duração é grande; ou a quebra da árvore, sem queima, quando a intensidade for muito alta e de pequena duração. Sobre os seres moventes vivos, podemos destacar os efeitos: a) Parada Cardíaca: causada devido ao efeito dos campos magnéticos no ciclo cardíaco, através da fibrilação ventricular. Existe a probabilidade de 4 em 5 de uma pessoa escapar desses efeitos. b)Tensão de passo: na área próxima ao local no solo atingido pelo raio existem as linhas de correntes que produzem diferenças de potenciais, podendo provocar a circulação de correntes nos pontos de apoio dos seres (pés e patas). Nos bípedes como a distancia é menor que nos quadrúpedes, estas correntes são de menor instensidade tornando-os menos sensíveis à tensão de passo; c)Tensão de Toque: quando o condutor ou superfície onde passa o raio tem uma resistividade elevada surgirá valores altos de quedas de tensões que poderão provocar a morte de pessoas que as tocam. d)Descarga Lateral: pode ocorrer também uma descarga entre a superfície referida anteriormente e uma pessoa, mesmo sem haver o toque. É causa de muitas mortes devido ao fato das pessoas procurarem proteger-se sob as árvores; e)Descarga Direta: ocorre quando a descarga incide diretamente sobre uma pessoa, normalmente num campo aberto, raramente sobrevivem devido aos efeitos das queimaduras sobre o cérebro e coração. A seguir algumas regras de proteção pessoal para os seres bípedes: a)Evitar ficar em campos abertos durante uma tempestade; b)Quando não existir casas para se proteger, a pessoa deve abaixar-se com mãos, cabeça e joelhos juntos; quando será uma boa oportunidade para você refletir se tem sido bom aluno; c)Estando dentro da água também deve sair, pois a água poderá ficar condutora; d)Não ficar nas janelas, nem próximo a grandes corpos metálicos como grades, tanques e escadas.

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2.2- A Necessidade de Proteção A primeira pergunta que pode surgir de um candidato a projetista sobre um SPDA é : Qual o tipo de edificação ou estrutura que precisa de um sistema de proteção? Numa torre de iluminação de um estádio é necessário? Numa ponte de concreto de grandes dimensões? Numa caixa de água com 10 m de altura? A respostas a esta perguntas é fornecida por normas tais como a inglesa BS 6651, a americana NFPA 78 e a nossa norma brasileira que é a NBR 5419. Estruturas especiais com riscos inerentes de explosão, tais como aquelas contendo gases líquidos inflamáveis, requerem geralmente o mais alto nível de proteção. Para os demais tipos de estruturas, deve ser inicialmente determinado se um SPDA é, ou não, exigido. Em muitos casos, a necessidade de proteção é evidente, por exemplo: a)em locais de grande afluência de púplico; b)em locais que prestam serviços públicos essenciais; c)em áreas com alta densidade de descargas atmosféricas; d)em estruturas isoladas, ou com altura superior a 25,00 m; e)em estruturas de valor histórico ou cultural. A seguir é apresentado um método para determinar se um SPDA é, ou não, exigido e qual o nível de proteção é aplicável. Frequência média anual previsível de descargas atmosféricas sobre uma estrutura (N) N=AexNgx10-6 [raios/ano] Ae é uma área chamada área de atração em m2 em torno da estrutura onde os raios que caem são atraídos. Ae é calculada como sendo a área em planta da estrutura aumentada de h (sua altura) em toda suas dimensões, por exemplo: Dado um prédio de base a x b e altura h vemos na vista lateral e na vista em planta respectivamente;

A área de atração desta estrutura é: Ae = a . b + 2.h. (a + b) + π. h2

Densidade de descargas atmosféricas para a terra (Ng) Ng=0,04xI1,25 [raios/Km2/ano]

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Índice Isoceraúnico (I) Número de dias de tempestade por ano que ocorre numa região chamada de índice isoceraúnico, e é obtido a partir de mapas metereológicos denominados mapas isoceráunico (Vitória; I=30 - Sta Tereza;I=60). Frequência média anual admissível de danos (Nc) Nc=NxAxBxCxDxE Se Nc > 10-5, riscos maiores ou iguais a 10-5 (isto é, 1 em 100.000) por ano são considerados inaceitáveis, o que indica que a estrutura requer um SPDA. Nc ≥ 10-5 SPDA OBRIGATÓRIO Se Nc < 10-5, riscos menores a 10-5 (isto é, 1 em 100.000) por ano , em geral, são considerados aceitáveis, dispensando o uso de SPDA. Nc < 10-5 SPDA DESNECESSÁRIO O risco de vida é geralmente muito baixo, mas as desgargas atmosféricas podem causar pânico e incêndios. Portanto, devem ser tomadas todas as medidas para minimizar esses efeitos, em especial entre crianças e pessoas idosas ou enfermas. Os fatores A, B, C, D, E são obtidos de tabelas da norma conforme indicado a seguir: Material de Construção Metal revestido, cobertura não metálica concreto cobertura não metálica metal ou concreto cobertura metálica

Fator B

Conteúdo da Edificação

Fator C

Localização

Fator D

Topografia

Fator E

0,2

comun, sem valor

0,3

rodeado por árvores ou estruturas

0,4

planície

0,3

0,4

sensível a danos

0,8

semi-isolada

1

colina

1

0,8

subestações, gás, rádio/TV/ telefonia

1

isolada

2

montanha, 300 a 900m

1,3

1,2

alvenaria

1

museus, monumentos valores especiais

1,3

montanha, acima de 900m

1,7

1,3

madeira

1,4

escolas, hospitais

1,7

Tipo de Ocupação

Fator A

casas

0,3

casas com antena externa

0,7

fábricas, laboratórios

1

escritórios, hotéis, apartamentos museus, exposições, shopping center, estádios escolas, hospitais

1,7

alvenaria ou madeira com cobertura metálica cobertura de palha

1,7

2

Ifes – Campus Vitória – Coordenadoria de Eletrotécnica 8 Projetos Elétricos Industriais Após calcular o valor de Nc, pode-se tomar a decisão quanto a instalação do SPDA, porém e necessário ainda dar a esta proteção um grau de segurança conforme a utilização do ambiente, e de acordo com a NBR5419 adota-se um dos níveis a seguir: Tabela para Seleção do Nível de Proteção Nível de Proteção

Tipo de Edificação

Edificações de explosivos , Inflamáveis, Indústrias Químicas , Nucleares , Laboratórios bioquímicos , Fábricas de munição e fogos de artifício , EsNÍVEL I (98%) tações de telecomunicações usinas Elétricas , Indústrias com risco de incêndio,Refinarias, etc. Edifícios Comerciais, Bancos , Teatros , Museus , Locais arqueológicos , Hospitais , Prisões , Casas de repouso , Escolas , Igrejas, Áreas esportiNÍVEL II (95%) vas Edifícios Residenciais,Indústrias,Casas residenciais , NÍVEL III (90%) Estabelecimentos agropecuários e Fazendas com estrutura em madeira. Galpões com sucata ou de conteúdo desprezível , Fazendas e EsNÍVEL IV (80%) tab.Agrop. com estrut. em madeira

Nota: os valores entre parênteses representa a eficiência teórica de cada nível.

2.3 - Os Métodos de Proteção 2.3.1- Método de Franklim (Ângulo de Proteção) Consiste de uma haste metálica (captor) a uma determinada altura do solo e ligada à terra por condutores elétricos. Forma um cone que delimita um volume de proteção de acordo com o ângulo α conforme figura abaixo.

α α

O valor do ângulo α é definido em função do NÍVEL DE PROTEÇÃO de acordo com a tabela a seguir

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h NÍVEL I II III IV

menor que 20 m

menor que 30 m

menor que 45 m

menor que 60 m

25 35 45 55

* 25 35 45

* * 25 35

* * * 25

Notas: 1-Os ângulos estão em graus e onde assinalado com * não deverá ser utilizado o método Franklim. 2-Quando há mais de um captor na área entre eles, o ângulo será acrescido de +10 graus. 2.3.2 - Método de Faraday (Gaiola de Faraday ou Condutores em Malha) É baseado na teoria de que o campo magnético no interior de uma gaiola condutora é nulo, mesmo passando pelos condutores elevadas correntes. O método consiste instalar um sistema de captores formado por condutores horizontais interligados em forma de malha. A distância entre os condutores ou abertura das malhas depende do NÍVEL DE PROTEÇÃO conforme tabela e exemplo a seguir. A fim de diminuir a possibilidade dos condutores da malha serem rompidos pela corrente do raio na hora do impacto do mesmo, a norma recomenda instalar captores verticais ou terminais aéreos de 30 a 50 cm de altura, separados de 5 a 8m ao longo dos condutores da malha. Recomenda-se não instalar condutores de alimentação elétrica , no interior do prédio, próximo e paralelo aos condutores da gaiola, a fim de evitar indução de sobretensões durante as descargas pelo SPDA.

NÍVEL I II III IV

malha 5 x 10 m 10 x 15 m 10 x 15 m 20 x 20 m

2.3.3 - Método Eletrogeométrico (Esfera Rolante ou Fictícia) É o método mais moderno e consiste em imaginarmos um esfera de raio R, onde este raio é definido em função do NÍVEL DE PROTEÇÃO, e, existindo uma haste captora aterrada a esfera delimitará uma região protegida que ficará entre a haste e a superfície externa esférica conforme indicado na figura a seguir:

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NÍVEL DE RAIO DA PROTEÇÃO ESFERA (m) I 20 II 30 III 45 IV 60

R R

P

R

h

h

R

R P R h>

R

Área A

Área A

R h > R

Volume de proteção de um captor vertical com h < R Com a distância R, traça-se uma horizontal paralela ao plano do solo e um segmento de círculo com centro no topo do captor. em seguida, com centro no ponto de interseção P e raio R, traça-se um segmento de círculo que tangencia o topo do captor e o plano do solo. O volume de proteção é delimitado pela rotação simétrica da área A em torno do captor. Volume de proteção de um captor vertical com h > R Mediante procedimento análogo ao descrito anteriormente, pode-se determinar o volume de proteção para estruturas de grande altura, neste caso, como o ilustrado na figura, verifica-se que a altura eficaz do captor e h > R , pois sobre a estrutura excedente podem ocorrer descargas laterais. EXEMPLO DA PROTEÇÃO EM EDIFICAÇÕES BAIXAS

EXEMPLO DA PROTEÇÃO DA ESFERA ROLANTE EM EDIFÍCIOS ALTOS

Ifes – Campus Vitória – Coordenadoria de Eletrotécnica 11 Projetos Elétricos Industriais 2.4 -Instalação de um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas SPDA 2.4.1-Captores Função: Receber a descarga atmosférica, reduzindo ao mínimo a probabilidade da estrutura ser atingida por a um raio e deve suportar os efeitos térmicos e eletrodinâmicos da corrente de descarga. Tipos de captores: haste, cabo esticado, condutores em malha; Recomendações: • Instalar os captores de forma que todo o teto da estrutura esteja sob o volume de proteção; • Instalar condutores em anel nas periferias de todas as saliências das estruturas (casa de máquinas), caixa dágua, etc...) • Todas as partes metálicas do teto como escadas, beirais, mastros, antenas, farão parte do sistema captor e deverão ser interligados aos condutores mais próximos; • No topo de estruturas com altura maior que 20 m recomenda-se instalar um captor em forma de anel ao longo de todo o perímetro. Captores naturais: • Coberturas metálicas não revestida de materiais isolantes com espessura maior que 0,5mm. Esta espessura não previne contra perfurações, para garantir este fator as espessuras de 4,5 e 7 mm para aço, cobre e alumínio respectivamente; • Parte metálicas , calhas, parapeitos, beirais, mastros, tanques, interligadas aos condutores do sistema de proteção; • Elementos metálicos da construção do teto ( treliças, armações e outros), desde que a estrutura possa ser excluída do volume a proteger. 2.4.2-Condutores de descida Função: Conduzir a corrente do raio até a terra, reduzindo ao mínimo a possibilidade de haver descargas laterais e de campos eletromagnéticos intensos no interior da edificação e a ainda suportar os efeitos térmicos da corrente de descarga. Condições mínimas: Deve ser instalado no mínimo um condutor de descida por haste, e no caso do gaiola de Faraday no mínimo dois condutores de descida;

Seções mínimas dos condutores NÍVEL DE PROTEÇÃO I - IV

MATERIAL

CAPTOR

COBRE ALUMÍNIO AÇO

35 70 50

CONDUTOR DE ELETRODO DE DESCIDA ATERRAMENTO 16* 50 25* 50* 80

*Estes valores são para estrutura até 20m de altura. Para estruturas mais altas as seções são respectivamente:35mm2, 70mm2 e 50mm2.

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Números de Descidas e Espaçamento As descidas devem estar distribuídas ao longo do perímetro do prédio, com um espaçamento máximo definido pela tabela: NÍVEL I II III IV

ESPAÇAMENTO MÁXIMO 10 15 20 25

Recomendações: • Devem ser espaçados regularmente, de preferência utilizando-se um em cada canto; • Para estruturas com altura maior que 20 m, as descidas devem ser interligadas a condutores horizontais, formando anéis; • Devem ser distanciados no mínimo 0,5 m de portas e janelas; • Pode ser instalado na superfície, por suportes apropriados, embutidos ou espaçados dependendo da constituição dos materiais da parede; • Devem ser retilíneos, evitando-se curvas e laços; • As emendas somente poderão ser realizadas por solda exotérmica; • conectores de medição próximos aos eletrodos de aterramento; • Devem ser protegidas com eletrodutos até a altura de 2,5 m acima do solo. Descidas naturais: • Instalações metálicas com continuidade garantida; • Pilares metálicos das estruturas; • Armações de aço das estruturas de concreto armado, desde que pelo menos 50% dos cruzamento das barras verticais e horizontais sejam firmemente amarradas, e as barras verticais sejam soldadas ou sobrepostas no mínimo 20 vezes seu diâmetro firmemente amarradas, ou sejam embutidos condutores específicos com continuidade assegurada. 2.4.3-Sistema de aterramento Função: Dispersar a corrente de descarga pelo solo, oriundas dos condutores de descida. Sua baixa impedância destina-se a reduzir as tensões de passo e de toque. Deve suportar os efeitos térmicos e resistir ao processo de corrosão imposto pelos diferentes tipos de solo. Recomendações: As resistências de aterramento devem ser menores que 10 Ω É preferível utilizar sistemas de aterramento único e interligado a estrutura. Aterramentos distintos devem ser interligados. Eletrodos de aterramento: Hastes verticais, condutores em anel, armações de aço das fundações. Cada descida deve ter no mínimo um eletrodo, os eletrodos devem ser distanciados a um mero da fundação. No caso de mais de uma haste, estas devem ser distanciadas no mínimo entre elas da profundidade de cravação.

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2.5- Exemplo de cálculo da necessidade de instalação de um SPDA

45m

12m

10m

Escola Centelha

Altitude: 800m Edificação bem distante de outras estruturas , com árvores próximas com altura de 4m Estrutura de concreta com cobertura de cimento amianto -localizada em Lombardia Sta TerezaES

Área de atração:

Ae= a × b + 2 × h × (a+b) +π × h2 Ae= 12 × 45 + 2 × 10 × (12+45) + π × 102 Ae= 1994 m2 Densidade de descargas atmosféricas para a terra (Ng)

Ng = 0,04 × I Ng = 0,04 × 601,25 Ng = 6,68 raios/km2/ano 1,25

Frequência média anual previsível de descargas atmosféricas sobre uma estrutura (N)

N = Aa × Ng × 10-6 -6 N= 1994 × 6.68 × 10 -3 N= 13,3 × 10 raios/ano Frequência média anual admissível de danos (Nc) Nc = P × A × B × C × D × E Nc= 13,3 × 10-3 × 1,7 × 0,4 × 1,7 × 2,0 × 1,3 Nc= 40 × 10-3 A proteção será: desnecessária se Nc < 10-5 e obrigatória se Nc > 10-3. Logo a Escola Centelha deve ser protegida.

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Ifes – Campus Vitória – Coordenadoria de Eletrotécnica 20 Projetos Elétricos Industriais 2.7- Exemplo de Projeto de SPDA

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UNIDADE 03 ILUMINAÇÃ0 INDUSTRIAL

3.1-Introdução Os recintos industriais devem ser suficientemente iluminados para se obter o melhor rendimento possível nas tarefas a executar. O nível de detalhamento das tarefas exige um iluminamento adequado para se ter uma percepção visual apurada. Um bom projeto de iluminação; em geral, requer a adoção dos seguintes pontos fundamentais: • • • • • • • •

Nível de iluminamento suficiente para cada atividade específica; Distribuição espacial da luz sobre o ambiente; Escolha da cor da luz e seu respectivo rendimento; Escolha apropriada dos aparelhos de iluminação; Tipo de execução das paredes e pisos; Tipo exigido de proteção (umidade, corrosão, perigo de explosão, etc.); Iluminação de acesso; Iluminação de emergência.

O projetista deve dispor das plantas de arquitetura com detalhes suficientes para fixar os aparelhos de iluminação. O tipo de teto é de fundamental importância bem como a disposição das vigas de concreto ou dos tirantes de aço de sustentação que, afinal podem definir o alinhamento das luminárias. Também, a existência de pontes rolantes de grande porte deve ser analisada antecipadamente. Muitas vezes, é necessário complementar a iluminação do recinto para atender à exigência de percepção visual de certas atividades particulares no processo industrial. Assim, devem ser localizados aparelhos de iluminação em pontos específicos e, muitas vezes, na estrutura das próprias máquinas. Numa planta industrial, além do projeto de iluminação do recinto de produção propriamente dito, há o desenvolvimento do projeto de iluminação dos escritórios, almoxarifados, laboratórios e da área externa, tais como pátio de estacionamento, jardins, locais de carga e descarga de produtos primários e manufaturados, etc.

3.2-Conceitos Básicos 3.2.1-Fluxo Luminoso - Φ É a potência de radiação emitida por uma fonte em todas as direções do espaço. Sua unidade é o lúmen, que representa a quantidade de luz irradiada, através de uma abertura de 1 m2 feita na superfície de uma esfera de 1 m de raio, por uma fonte luminosa de intensidade igual a 1 candela, em todas as direções, colocado no seu interior e posicionada no centro.

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3.2.2-Iluminamento - E Também conhecido como iluminância, é a relação o fluxo luminoso incidente numa determinada superfície pela sua área, ou seja: E=

Φ (lux ) A

Φ → fluxo luminoso, em lúmens; A → área da superfície a ser iluminada, em m2.

3.2.3-Eficiência Luminosa - e É a relação entre o fluxo luminoso emitido por uma fonte luminosa e a potência em watts consumida por esta. Deve-se ressaltar que a eficiência luminosa de uma fonte pode ser influenciada pelo tipo de vidro difusor da luminária, caso este absorva uma quantidade de energia luminosa irradiada. e=

Φ (lm W ) P

Φ → fluxo luminoso, em lúmens; P → Potência consumida em watts.

3.2.4-Refletância - ρ É a relação entre o fluxo luminoso refletido por uma dada superfície e o fluxo luminoso incidente sobre a mesma.

3.3-Lâmpadas Elétricas As lâmpadas elétricas são classificadas quanto ao processo de emissão de luz em: • Lâmpadas incandescentes; • Lâmpadas de descarga.

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3.3.1-Lâmpadas Incandescentes Possuem um bulbo de vidro, em cujo interior existe um filamento de tungstênio, enrolado uma, duas ou três vezes, e que pela passagem da corrente elétrica fica incandescente. Para evitar que o filamento se oxide, realiza-se o vácuo no interior do bulbo, ou nele se coloca um gás inerte, em geral o nitrogênio ou o argônio. O tungstênio é um metal de ponto de fusão muito elevado (3.400 oC), o que permite temperatura, no filamento de cerca de 2.500 oC. O bulbo pode ser transparente, translúcido ou opalino, este último usado para reduzir o ofuscamento. A cor da luz é branco avermelhada. Na reprodução de cores sobressaem as cores amarela e vermelha, ficando amortecidas as tonalidades verde e azul. As lâmpadas incandescentes podem ser: • Comuns ou de uso geral

Figura 3.1 - Lâmpada Incandescente de Uso Geral São empregadas em residências, lojas e locais de trabalho que não exijam índices de iluminamento elevados. • Com bulbo temperado Funcionam ao tempo, sem necessidade de luminária protetora. • Com bulbo de quartzo ou incandescentes halôgenas

Figura 3.2 - Lâmpada Incandescente Halôgenas

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Possuem um bulbo tubular de quartzo no qual são colocados adtivos de iodo ou bromo (halogênio), que através de uma reação cíclica reconduzem o tungstênio volatizado de volta a o filamento, evitando o escurecimento do bulbo. Em temperaturas próximas de 1.400 oC, o halogênio (bromo ou iodo) adiciona-se ao gás contido no bulbo. Por efeito de convecção, o composto se aproxima novamente do filamento. A alta temperaturas reinante decompõe o chamado haleto, e parte do tungstênio deposita-se de volta no filamento. São lâmpadas de grande potência, mais duráveis, de melhor rendimento luminoso, menores dimensões e que reproduzem mais fielmente as cores, sendo todavia de maior custo. Encontram aplicação na iluminação de vitrines de lojas, projetores de luz para filmagem, museus, quadras e estádios de esporte com transmissão de jogos pela TV, etc. • Lâmpadas incandescentes para fins específicos Lâmpadas coloridas ornamentais, lâmpadas de faróis de veículos, lâmpadas miniaturas, lâmpadas de flash fotográfico, lâmpadas de projetores cinematográficos, lâmpadas para espantar insetos. • Lâmpadas infravermelho Usadas em secagem de tintas, lacas, vernizes, no aquecimento em certas estufas e, também em fisioterapia e criação de animais em clima frio. • Lâmpadas incandescentes com refletor dicróico

Figura 3.3 - Lâmpada Incandescente com Refletor Dicróico Combinam os benefícios de uma lâmpada halógena com as vantagens de um refletor multifacetado. Este recoberto com uma película constituída por um filtro químico (dicróico), permite a reflexão da luz visível e a transmissão, para a parte de trás da lâmpada de mais de 50% da radiação infravermelho, resultando num facho de luz mais frio.

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3.3.2-Lâmpadas de Descarga São aquelas cujo fluxo luminoso é produzido pelo efeito da corrente elétrica através de sua passagem por um meio contendo gases, vapores , ou mistura de gases. As lâmpadas de descarga podem ser: • Lâmpadas fluorescentes tubulares

Figura 3.4 - Lâmpada Fluorescente Tubular Lâmpada de descarga de baixa pressão, na qual a luz é predominantemente produzida por pós fluorescentes ativados pela energia ultravioleta da descarga. A lâmpada geralmente em forma de bulbo tubular longo, com um eletrodo em cada extremidade, contém vapor de mercúrio sob baixa pressão, com uma pequena quantidade de gás inerte para facilitar a partida, a superfície inerte do bulbo é coberta com um pó fluorescente ou fósforo, cuja composição determina a quantidade e a cor da luz emitida. As lâmpadas fluorescentes tubulares são produzidas na faixa de 15 até 110 W e em duas modalidades, com e sem starter.

Figura 3.5 - Ligação de Lâmpada Fluorescente com Starter Ligando o interruptor da lâmpada, a tensão da rede elétrica é suficiente para produzir um arco elétrico entre os dois eletrodos do starter. O calor gerado nessa descarga faz distender a lâmina bimetálica, que então estabelece o contato elétrico direto, fechando o circuito, que fornece a corrente de pré aquecimento dos catódos da lâmpada. Como agora não existe arco elétrico entre os eletrodos do starter, a lâmina bimetálica se resfria, voltando a posição original, interrompendo a corrente no starter e provocando o aparecimento de uma força eletromotriz de auto indução na indutância do reator. Este surto de tensão é suficiente para dar partida a

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lâmpada, não existindo tensão suficiente para ionizar os eletrodos do starter, este ficará intivo. Reator - Tem por finalidade provocar um aumento da tensão durante a ignição e uma redução na intensidade da corrente durante o funcionamento da lâmpada. Consiste essencialmente em uma bobina, com núcleo de ferro, ligada em série com a alimentação da lâmpada. Starter - É uma espécie de minilâmpada neon e destina-se a provocar um pulso na tensão, a fim de deflagar a ignição da lâmpada. O starter funciona segundo o princípio das lâminas bimetálicas.

Figura 3.6 - Ligação de Lâmpada Fluorescente sem Starter (partida rápida) Utiliza um reator especial, que funciona no período de partida (aproximadamente 2 s) como um autotransformador que eleva a tensão da rede elétrica aos valores necessários para iniciar o arco elétrico no interior do bulbo. Além disso, fornece também aos catodos da lâmpada sua corrente de préaquecimento. No caso de circuitos de "partida rápida", são aconselhados alguns cuidados na instalação: - Utilizar sempre luminárias metálicas com os tubos distantes no máximo 2,5 cm dos refletores. - Montar os reatores sobre as luminárias( ou em contato elétrico com as mesmas), aterrando o conjunto. - Verificar se na caixa do reator existe alguma indicação sobre a "polaridade". Neste caso, seguir a indicação do fabricante sobre qual dos terminais do mesmo deve ser ligado ao neutro da rede elétrica. • Lâmpadas fluorescentes PL A lâmpada PL é compacta, possui uma base somente e é formada de dois tubos finos soldados um ao outro. O starter é imcorporado na base. Possui as boas características de cor da lâmpada incandescente, porém com um consumo consideralvelmente menor.. Estas qualidades tornam a lâmpada adequada para um grande número de aplicaçãoes, especialmente quando se deseja criar uma atmosfera agradável, como em residências, hoteis, restaurantes, museus, e teatros, sem perder as vantagens das lãmpadas fluorescentes. A lâmpada está disponivel nas versões PL 5 W ( I 25 W), PL 7 W ( I 40 W), PL 9 W (I 60 W) , PL 11 W (I 75 W) , PL 13 W ( I 100 W).

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Figura 3.7 - Lâmpada PL • Lâmpadas de Luz Mista

Figura 3.8 - Lâmpada de Luz Mista Possuem um tubo de arco de vapor de mercúrio em série com um filamento incandescente de tungstênio que, além de produzir fluxo luminoso, funciona como elemento de estabilização da lâmpada. O fluxo luminoso produzido é composto , portanto, de radiações azuladas provindas do arco elétrico, de radiações amarelas do filamento incandescente, e de radiações vermelhas da camada de correção de cor. Uma vez que o filamento, além de produzir luz, limita a corrente de funcionamento do tubo de arco, as lâmpadas de luz mista dispensam o equipamento auxiliar (reator), podendo ser ligadas diretamente aos terminais da

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rede elétrica , na tensão na qual foram projetadas. Essa tensão é normalmente 220 V, pois tensão menores não seriam suficientes para ionização do tubo de arco. • Lâmpadas de Vapor de Mercúrio

Figura 3.9 - Lâmpada de Vapor de Mercúrio

Possuem um tubo de descarga feito de quartzo, para suportar elevadas temperaturas, tendo, em cada extremidade, um eletrodo principal, constituído por uma espiral de tungstênio recoberta com material emissor de elétrons. Junto a um dos eletrodos principais existe um eletrodo auxiliar, ou de partida, ligado em série com um resistor de partida, externo ao tubo de arco. O meio interno contém gás inerte (argônio), que facilita a formação da descarga inicial, e gotas de mercúrio, que serão vaporizadas durante o período de aquecimento da lâmpada. Quando uma tensão elétrica, de valor adequado, é aplicada à lâmpada, criase um campo elétrico entre o eletrodo auxiliar e o principal, adjacente. Forma-se um arco elétrico entre eles provocando o aquecimento dos óxidos emissores, a ionização do gás e a formação de vapor de mercúrio. Depois que o meio interno tornou-se ionizado, a impedância elétrica do circuito principal (entre os dois eletrodo principais) torna-se reduzida e, como a do circuito de partida é elevada (devido à presença do resistor), este torna-se praticamente inativo, passando a descarga elétrica a ocorrer entre os eletrodos principais. O período de ignição tem a duraça~de alguns segundos. Lentamente, com aquecimento do meio interno, a pressão dos vapores vai cescendo, com o consequente aumento do fluxo luminoso produzido. Só depois de alguns minutos é que a lâmpada se estabiliza na sua condição normal de operação. Se a lâmpada é apagada, o mercúrio não pode ser reionizado até que a temperatura do arco seja diinuida suficientemente. Isso leva alguns minutos. A segur o tubo reacende, repetindo-se o ciclo de aquecimento.

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• Lâmpadas de Vapor de Sódio de Alta Pressão

Figura 3.10 - Lâmpada de Vapor de Sódio de Alta Pressão Possuem tubo de descarga constituído de sódio e uma mistura de gases inertes (neônio e argônio) a uma determinada pressão. A descarga ocorre num invólucro de vidro tubular à vácuo, coberto na superfície interna por uma camada de óxido de índio. Este camada age como um refletor infravermelho. A lâmpada de sódio de baixa pressão possui uma radiação quase monocromática. A lâmpada de sódio de alta pressão possui uma radiação sobre grande parte do espectro visível de cor dourada. • Lâmpadas de Vapor Metálico

Figura 3.11 - Lâmpada de Vapor Metálico

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A adição de certos compostos metálicos halogenados ao mercúrio ( iodetos e brometos) permite tornar contínuo o espectro da descarga de alta pressão. Consegue-se, assim, uma excelente reprodução de cores e que corresponde a luz do dia. As lâmpadas, neste caso, poderão ter ou não material fluorescente no bulbo. São especialmente recomendadas quando se requer ótima qualidade na reprodução de cores, como por exemplo quadras esportivas, estádios, ginásios, principalmente quando se pretende televisionamento em cores.

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3.4-Resumo das Características Gerais das Lâmpadas LÂMPADA

Incandescente Halógena Bipino Halógena E-40 Luz Mista Fluorescente Super Luz do Dia Fluorescente Compacta DULUX/PL

Vapor de Mercúrio Vapor Metálico Ovoide Vapor Metálico Tubular Vapor de Sódio Bulbo Claro Tubular Vapor de Sódio Bulbo Difuso Ovoide Vapor de Sódio Especial

POTÊNCIA (WATTS)

FLUXO (LUMENS)

VIDA MÉDIA (HORAS)

200 300 500 300 500 1.000 1.500 2.000 500 1.000

3.300 5.200 8.850 5.100 9.000 22.000 33.000 44.000 10.000 24.000

1.000 1.000 1.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000

160 250 500 20 40 85 110 5 7 9 13 80 125 250 400 700 1.000 400

3.000 5.500 12.500 1.060 2.700 5.900 8.200 250 400 600 900 3.500 6.000 12.500 22.000 38.500 58.800 28.500

8.000 8.000 8.000 12.000 12.000 12.000 12.000 5.000 5.000 5.000 5.000 12.000 15.000 15.000 15.000 15.000 15.000 10.000

400 1.000 2.000 50 70 150 250 400 1.000 50 70 150 250 400 215 360

32.500 90.000 170.000 3.400 6.000 15.000 27.000 50.000 130.00 3.300 5.800 14.500 26.000 47.500 19.000 36.000

10.000 10.000 10.000 16.000 16.000 24.000 24.000 24.000 24.000 16.000 16.000 24.000 24.000 24.000 12.000 16.000

EQUIPAMENTO

AUXILIAR não

não

não

não Reator Duplo Partida Rápida Alto Fator de Potência Reator

Reator AFP

Reator AFP com ignitor Reator AFP com ignitor

Reator AFP com ignitor

Reator AFP com ignitor Reator AFP Vapor de Mercúrio 250/400 W

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3.5-Reprodução de Cores TIPO DE LÂMPADA Incandescente Incandescente de Halogênio Fluorescente Vapor de Mercúrio Vapor de Sódio

TEMPERATURA DA COR ÍNDICE DE REPRODUÇÃO K DE CORES - IRC 2.800 100 3.200 100 6.500 76 - 79 5.000 47 3.000 35

3.6-Aparelhos de Iluminação (Luminária) Os aparelhos de iluminação, ou seja, as luminárias, são os equipamentos que recebem a fonte de luz (lâmpada) e modificam a distribuição espacial do fluxo luminoso produzido pelas mesmas. Suas partes principais são: - O recptáculo para a lâmpada; - Os dispositivos para modificar a distribuição espacial do fluxo luminoso (refletores, refratores, difusores, colmeias, etc. ) 3.6.1-Receptáculos para a Lâmpada Trata-se do elemento de fixação, que funciona como contato elétrico entre o circuito de alimentação externo e a lâmpada. Os mais comuns são os soquetes tipo rosca E 27 e E 40. Pode-se encontrar soquetes tipo baioneta, de pinos, tipo flange, cartucho. No caso de utilização de lâmpadas de descarga elétrica, cujo processo de partida seja por sobretensões elevadas, deve-se tomar cuidado com o isolamento elétrico do receptáculo. Deve-se verificar a resistência a temperatura de funcionamento e a estabilidade de fixação lâmpada/receptáculo quando a luminária estiver sujeita a intensas vibrações mecânicas, o que obriga a utilização de soquetes anti-vibratórios. Esta última característica é especialmente importante nas luminárias fluorescentes. 3.6.2- Dispositivos para Modificação Espacial do Fluxo Luminoso Emitido pela Lâmpada São sistemas que se destinam a orientar o fluxo luminoso da lâmpada na direção desejada. Poderão ser utilizados refletores, refratores, difusores, prismas, lentes e colmeias. • Refletores Refletor é o dispositivo que serve para modificar a distribuição espacial do fluxo luminoso de uma lâmpada, utilizando essencialmente o fenômeno da reflexão especular. Os refletores mais utilizados são os os circulares, os parabólicos, os elípticos e os de formas especiais.

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3.7-Roteiro de Seleção e Cálculo 3.7.1-Definir a fonte de luz ; - luminária - lâmpada 3.7.2-Calcular o número de luminárias (método das cavidades zonais); 3.7.2.1-Definir o Nível de Iluminamento (tabela 01); 3.7.2.2-Determinar o Fator de Depreciação - Fd (tabela 05); 3.7.2.3-Determinar o Fator de Utilização - Fu (tabela 03) ; a)Definir as Cavidades;

1

hT

1

Cavidade do Teto

2

Cavidade do Recinto

3

Cavidade do Chão (Piso)

hR

2

Quando h C não é dado usa-se h C = 0,8 m

hC

3

b)Determinar o índice da cavidade do recinto;

c)Determinar as refletâncias das cavidades do teto ( ρ C ) e da parede ( ρ C ) P T REFLETÂNCIAS ( ρ ) COR ρ C (teto) ρ C (parede) ρ C (chão) T

BRANCO CLARO ESCURO

80% 50% 10%

P

50% 30% 10%

d)Determinar o fator de Utilização - Fu ( tabela 03 );

C

20% 20% 20%

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3.7.2.4-Determinar o Fluxo Luminoso Total (Φ T ) ;

3.7.2.5-Determinar o número de luminárias (n);

3.7.2.6-Determinar a distribuição das luminárias; 1234-

x, x/2 ; y, y/2 (obrigatório) máximo espaçamento / altura (obrigatório) x=y (caso ideal , desejável) luminária na mesma altura (caso ideal, desejável) y/2 x

x/2

y Obs.: Verificar a relação máx. espaçamento / altura

\ 3.7.3-Definir a Instalação; - Instalação aparente ( flexibilidade da instalação )

3.7.4-Cálculo do QDL; - Quadro de distribuição somente para iluminação; - Alimentação trifásica (elimina do defeito estroboscópico); - Acendimento direto no disjuntor? - Potência máxima dos circuitos 2.500 W

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3.7.5-Verificação de Interferências; - Ponte Rolantes e outros;

3.7.6-Verificação da Manutenção.

3.8 Exemplo de Cálculo – Método das Cavidades Zonais Projetar a iluminação de um galpão com as seguintes características: - Telha de cimento amianto (eternit) - Parade em bloco de cimento - Indústria de beneficiamento de grãos

1,2

h CT variável

6,0

h C =5,2 R

6,0

6,0

12,0

6,0 h C =0,8 C

6,0 cotas em metro ( m )

1- fonte de luz ; - luminária: aparelho T-13 - lâmpada: vapor de mercúrio 250 W 2-Cálculo do número de luminárias (método das cavidades zonais); Nível de Iluminamento - E (tabela 01): E = 200 lux Fator de depreciação - Fd ( tabela 05); Categoria IV Atmosfera : médio 24 meses Fd=0,70

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Fator de utilização - Fu (tabela 03);

ΦT =

n=

ExS 200 x ( 24 x12) = = 149.610 (lux ) Fd xFu 0,55 x 0,7

ΦT

ϕ

=

149.610 = 11,5 ≅ 12 luminárias 13,000

3-Distribuição das luminárias; 6

4

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3.9- Tabelas para Dimensionamento, Catálogos de Lâmpadas, Luminárias, Projetores e Acessórios

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3.10- Exemplo de Projeto de Iluminação

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UNIDADE 4 SUBESTAÇÕES EXTERNAS E ABRIGADAS ATÉ 15 KV 4.1 Introdução: As subestações externas e abrigadas até 15 kV pertencem à categoria IV na classificação das instalações consumidoras da ESCELSA, conforme pode ser verificado na tabela abaixo. Esta categoria será objeto de estudo deste capítulo, tendo como base as Norma de Fornecimento de Energia Elétrica da ESCELSA, portanto utilizaremos as tabelas e desenhos da referida norma. Categoria Denominação Características I Ligação Monofásica Carga total instalada até 9.000W e não conste: • Motor maior que 2CV; • Máquina de solda maior que 2 kVA; II Ligação Bifásica Carga total instalada entre 9.001W e 15.000W, e não conste: • Motor 1φ maior que 2CV, motor 2φ maior que 3CV; • Máquina de solda 1φ maior que 2kVA, máquina de solda 2φ maior que 8kVA ; III Ligação Trifásica Carga total instalada entre 15.001W e 75.000W, e não conste: • Motor 1φ maior que 2CV, motor 2φ maior que 3CV ou motor 3φ maior que 40CV ; • Máquina de solda 1φ maior que 2kVA, máquina de solda 2φ maior que 8kVA ou máquina de solda 3φ maior que 15kVA; IV Subestação Carga total instalada superior a 75.000W e demanda Particular de potência até 2.500kW, ou carga menor com os equipamentos vetados na categoria III. V Ligação Direta da Quando houver mais de uma unidade consumidora Rede Secundária sendo que: Residencial: até 600 kW e 7.000 m2 Comercial: até 250 kW e 3.000 m2 obs:. A carga instalada em qualquer unidade não pode ultrapassar 75kW, nem conter equipamentos vetados na categoria III. VI Ligação através de Quando houver mais de uma unidade consumidora Câmara de com cargas e áreas maiores que as estipuladas pela Transformação ou categoria V, até 750 kW e 10.000 m2 Cabina obs:. A carga instalada em qualquer unidade não pode ultrapassar 75kW, nem conter equipamentos vetados na categoria III. VII Ligação através de Quando houver mais de uma unidade consumidora Câmara de com cargas e áreas maiores que as estipuladas pela Transformação ou categoria VI. Cabina e Consulta Prévia

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4.2 Dimensionamento ( Categoria IV – Subestação Particular): Os equipamentos, dispositivos e materiais das unidades consumidoras da Categoria IV, são dimensionadas pela Tabela 2, em função da potência(s) do(s) transformador(es). A(s) potência(s) do(s) transformadore(s) deve(m) ser determinadas pela demanda provável da carga instalada e/ou prevista para o futuro. Esta demanda deverá ser calculada pelo interessado em função das características de carga e regime de sua instalação. Pode-se observar através da Tabela 2 que a subestação particular pode ter o sistema de medição no lado de baixa tensão (B.T) ou no lado de alta tensão (A.T), sendo o limite a potência de 225 kVA. Este mesmo limite definirá se a subestação é externa ( até 225 kVA) ou abrigada (maior que 225 kVA) . As subestações externas podem ser construídas em poste único (tipo T), conforme desenhos 33 a 35, para potências até 75 kVA e 112,5 kVA, ou em 2 postes (tipo H), conforme desenho 36, para potências 112,5 kVA, 150 kVA e 225 kVA. As subestações abrigadas podem ter diversas configurações, conforme desenhos 39 a 43 e detalhes nos desenhos 44 a 47, 58 e 59, 30 a 32 dependendo da estrutura de cada unidade consumidora.

4.3 Localização das Subestações A subestação deve estar localizada junto ao alinhamento da propriedade com a via pública. Poderá ser aceita localização diferente até o limite de 50m. Caso seja ultrapassado este limite, deverá ser construído um “cubículo de medição” para instalar os dispositivos de proteção e medição. Esta solução é geralmente empregada em áreas extensas, onde a carga encontra-se distribuída, existindo uma rede interna de A.T. com mais de uma unidade transformadora, ou ainda quando houver uma concentração de cargas muito afastada do limite do terreno.

4.4 Ramal de Ligação O ramal de ligação é o conjunto de condutores e acessórios instalados entre o poste da rede aérea de distribuição e o ponto de entrega, sendo este último o limite de responsabilidade técnica, financeira e jurídica entre a concessionária e o consumidor. O ramal de ligação poderá ser: - aéreo - subterrâneo (no caso de câmara de transformação ou cabina) 4.4.1 Condições Gerais para Instalação a) partir de um poste de rede de distribuição aérea da ESCELSA; b) não cortar terreno de terceiros; c) preferencialmente, entrar pela frente principal da edificação; d) respeitar as posturas municipais e demais órgãos, especialmente quando atravessar vias públicas, ferrovias e rodovias.

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4.4.2 Ramal de Ligação Aéreo a) será fornecido e instalado pela ESCELSA, inclusive em ligações provisórias com medição; b) não deve ser acessível de janelas, sacadas, telhados, escadas, áreas, etc., adjacentes, devendo, para isto, qualquer dos seus fios afastar-se dos mesmos, pelo menos, 1,20m quando em tensão secundária e 1,50m, quando em tensão primária 15 kV; c) em tensão secundária, seguir orientação determinada no desenho 2, para cabos multiplexados; d) não ultrapassar 30,0m de comprimento, quando em tensão secundária e 50,0m quando em 15 KV. Mesmo dentro destes limites, poderão ocorrer casos em que seja necessária extensão de rede de distribuição. e) não passar sobre área construída; f) em tensão secundária, ter no mínimo 5,50m de altura com relação ao solo ou piso com trânsito de veículos e 4,00m em áreas com trânsito leve de veículos e pedestres, tanto em área privativa como pública. g) quando em 15 KV, estas alturas deverão ser de 7,00m e 6,00m, respectivamente; h) o ramal derivará da rede em tensão primária 15 KV, através de 3 (três) chaves fusíveis, classe 15kV, sendo os elos fusíveis dimensionados pela tabela 8. Quando não houver coordenação dos elos fusíveis com a proteção da ESCELSA, derivar através de 3 (três) chaves seccionadora unipolares, classe 15 kV. 4.4.3 Ramal de Ligação Subterrâneo a) serão fornecidos e instalados pela ESCELSA para as Categorias VI e VII (câmara de transformação ou cabina) dentro dos limites de responsabilidade de ônus estabelecidos; b) seguir orientação do desenho 12; c) ser de cabo próprio para instalação subterrânea, com isolamento para 15 kV; d) é obrigatório o emprego de quatro cabos unipolares, onde um deles, será reserva; e) no tubo de aço galvanizado de descida do ramal de ligação, deverá ser identificado o nome do edifício e a numeração do mesmo com tinta esmalte preta. f) ter o invólucro metálico do cabo e as muflas terminais (quando metálicas) ligadas à malha de terra; g) dispor de uma caixa de passagem no limite da propriedade com a via pública e/ou em curvas acentuadas do cabo, com dimensões mínimas de 0,80x0,80x0,80m, com tampa de aço e/ou concreto armado, para Categorias VI e VII, dispensado nos casos em que o poste de derivação da ESCELSA estiver frontal e do mesmo lado da rua em relação à edificação, e não havendo curvas acentuadas; h) não fazer curvas de raio inferior a 10 vezes o diâmetro do cabo, salvo indicação contrária do fabricante; i) ser instalado dentro dos dutos de aço galvanizado, de diâmetro externo mínimo de 107 mm, a uma profundidade mínima de 0,60m. A sua instalação em kanaflex ou PVC rígido será possível desde que o mesmo seja envelopado por uma camada de concreto de espessura mínima de 10 cm, devendo ser inspecionados pela ESCELSA antes de serem cobertos; j) dentro desses dutos deverá passar o condutor neutro que será de cabo de cobre nu, seção mínima 25mm2; l) dispor de pára-raios, instalados pela ESCELSA, na estrutura de derivação de ramal;

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m) derivar da rede através de três chaves fusíveis, de classe 15 kV, sendo os elos fusíveis dimensionados pela tabela 8, ou três chaves seccionadoras unipolares, quando não houver coordenação do fusível com a proteção da ESCELSA; n) não serão permitidas emendas nos condutores do ramal subterrâneo, salvo quando em manutenção, nos casos devidamente autorizados pela ESCELSA. A conexão deve ser feita com luva de compressão e emenda com material apropriado, devendo a mesma ser feita somente em caixa de passagem. 4.5 Ramal de Entrada É o conjunto de eletrodutos, condutores elétricos e acessórios a partir do ponto de entrega até o conjunto de medição. O ramal de entrada deverá ser instalado em eletroduto aparente ou subterrâneo. O eletroduto deverá ficar totalmente aparente até a entrada da caixa do medidor ou do transformador de corrente. As seguintes condições gerais para instalação devem ser obedecidas: a) será fornecido e instalado pelo interessado; b) partir do ponto de entrega; c) não cortar terreno de terceiros; d) preferencialmente, entrar pela frente da edificação; e) respeitar as posturas municipais, especialmente quando atravessar vias públicas; f) Seguir o disposto nas letras b, c, d, e, f, g, h, i, j, l, m do item 4.2.3; g) os condutores deverão ser unipolares (camada dupla), se instalados em locais sujeitos a inundações e sempre que o ramal de entrada for subterrâneo; h) para bitolas acima de 10 mm2 os condutores deverão ser em forma de cabos; i) dispor no limite da propriedade com a via pública e em curvas do cabo, de caixas de passagem com dimensões mínimas 0,50 x 0,50 x 0,50m, com tampa de concreto. j) em tensão secundária, os cabos devem ser instalados dentro de dutos de PVC rígido pesado, kanaflex ou aço galvanizado, de diâmetro nominal adequado, a uma profundidade mínima de 0,50m, ou, ainda em canaleta, com seção transversal mínima de 100 cm2, dotados de tampa de concreto com dispositivo para lacre; l) dentro desses dutos ou canaletas, deverá passar também o condutor neutro, na bitola # 25 mm2. Nos trechos subterrâneos os dutos deverão ser de aço galvanizado, PVC rígido ou kanaflex, envelopados por uma camada de concreto de, no mínimo, 10 cm de espessura; m) não serão permitidas emendas nos condutores do ramal subterrâneo, salvo quando em manutenção, nos casos devidamente autorizados pela ESCELSA. A conexão deve ser feita com luva de compressão e emenda com material apropriado, devendo a mesma ser feita somente em caixa de passagem.

4.6 Condutores e Transformadores 4.6.1 Cabo Subterrâneo 15 kV: Os cabos para 15 kV serão unipolares próprios para instalação em locais não abrigados e sujeitos a umidade. Para seu dimensionamento ver tabela 2. Não é permitida a instalação de cabos com isolamento de papel impregnado. A identificação dos cabos de 15 KV deverá ser feita pelos números 1, 2, 3 e 4, gravados em placa de alumínio (30 x 20 mm), em baixo relevo ou tinta de esmalte

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preta, presas aos respectivos cabos nas suas extremidades, junto as muflas internas e externas. A fixação da placa deverá ser feita com arame galvanizado no 12 BWG. 4.6.2 Muflas ou terminais: Em tensão primária de 15 kV, é obrigatório o uso de muflas ou terminais adequados, tanto na estrutura de derivação do ramal, como dentro da câmara, subestação particular ou cabina. Para instalação da mufla terminal externa em cabo unipolar, ver desenho 12.

4.6.3 Barramento: O barramento em 15 kV, das subestações abrigadas, deverá ser feito em cobre nu, com fio, tubo oco, vergalhão ou barra, não sendo permitido o uso de cabos. No caso de ser pintado, suas cores deverão ser as seguintes: Fase A – vermelha Fase B – azul Fase C- branca Para o seu dimensionamento ver Tabela 11. Nas emendas, derivações ligações de aparelhos, deverão ser previstos conectores apropriados. 4.6.4 Transformadores: Os transformadores de particulares deverão respeitar as especificações da ESCELSA, sendo a determinação da potência total, feita após avaliação da demanda provável da instalação. Para cálculo de demanda, deverão ser utilizados fatores ou métodos adequados para cada caso. Deverão ser utilizados transformadores trifásicos com ligação triângulo/ estrela aterrado, ou monofásico (fase-neutro) até 37,5 kVA: a) no caso de utilização simultânea de transformadores trifásicos e monofásicos, a medição em tensão primária 15 kV será a 3 (três) elementos; b) os transformadores deverão conter as seguintes derivações (tapes) no primário: trifásico (13.800/13.200/12.600/12.000/11.400/10.800 Volts) monofásico (7.980/7.630/7.280/6.930/6.580/6.230 Volts)

4.7 Proteção 4.7.1 Proteção Geral contra Sobrecorrente em Alta Tensão: a) Fornecimento até 300kVA Para fornecimento até 300kVA, a proteção contra curto-circuito será feita pela instalação de 3 chaves fusíveis classe 15kV, corrente nominal mínima 100A, capacidade de interrupção assimétrica de 10 kA, instaladas na estrutura de derivação do ramal de ligação. Os elos fusíveis deverão ser escolhidos de acordo com a tabela 8. b) Fornecimento superior a 300kVA Para fornecimento superior a 300kVA, é obrigatório o uso de disjuntor de acionamento automático, classe 15kV, para proteção contra curto-circuito, corrente nominal mínima de 350A e capacidade de interrupção igual ou superior a 250MVA em 13,8kV.

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O desenho no 49 mostra detalhes de ligações das buchas do disjuntor. No caso de disjuntor com relés de ação direta (primários), estes devem ser ajustados de acordo com a tabela 13, em função da potência instalada em transformadores, devendo possuir unidades instantânea e temporizada, podendo a unidade temporizada ser dispensada para potência instalada em transformadores inferior a 1.000 kVA. Os relés de sobrecorrente poderão ser secundários ligados a três transformadores de corrente intercalados no barramento de 15kV. A utilização do relé de terra é recomendável quando após a subestação e/ou medição, existirem alimentadores primários, permitindo-se, com o emprego deste relé, segurança mais completa. O desenho no 51 apresenta diagramas de ligação do relé de terra. O consumidor deverá preparar, não somente a instalação elétrica do sistema de desligamento do disjuntor, quando por meio de transformadores de corrente, como apresentar seus esquemas elétricos, quando da apresentação do projeto e quando solicitado nas ocasiões de inspeção na subestação. Nos aumentos de carga deverão ser feitos novos ajustes ou troca de relés e redimensionamento dos transformadores de corrente. 4.7.2 Proteção contra Sobretensões Para proteção dos equipamentos elétricos contra descargas atmosféricas, exige-se o uso de pára-raios adequados. Quando o transformador for instalado ao tempo, os pára-raios ficarão colocados em sua estrutura. Sendo a subestação abrigada, e sua alimentação feita por um ramal ou rede aérea, os pára-raios ficarão instalados em sua entrada. Quando houver alimentação com cabos subterrâneos, os pára-raios serão instalados na estrutura de derivação do ramal. Existindo linha aérea de alta tensão com mais de 100m após a subestação, colocar pára-raios na saída da mesma. 4.7.3 Proteção Geral em Tensão Secundária contra Sobrecorrente No secundário de cada transformador deverá existir proteção geral, feita através de chave blindada tripolar (transformador trifásico) ou bipolar (transformador monofásico) de desligamento brusco com fusíveis de alta capacidade de interrupção (NH) ou ainda, disjuntor termomagnético. Para dimensionamento, ver tabela 2. 4.7.4 Proteção Contra Falta de Tensão e Subtensão A proteção contra falta de tensão e subtensão deverá ser feita no circuito secundário, e especialmente junto dos motores elétricos ou outras cargas, não se permitindo que o disjuntor seja equipado com bobina de mínima tensão. Excetuam-se os casos em que forem usados relés secundários que exijam bobina de mínima tensão para o desligamento do disjuntor. Para este caso, será permitido, também, o uso de um transformador de potencial, ligado antes do disjuntor e destinado à alimentação de bobina.

4.8 Sistema de Aterramento Os sistemas de aterramento para subestações abrigadas, câmara de transformação ou cabina, deverão ser construídos sob as mesmas, podendo a malha

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se estender fora desta área para atingir os valores adequados ( ver exemplos no desenho no 45). Outras configurações serão admitidas, desde que seja apresentado projeto completo, inclusive cálculos de tensões de passo, toque e transferência. O número mínimo de hastes exigidos na malha de terra, é de 9 (nove) para subestações abrigadas, câmara de transformação ou cabina e 4 (quatro) para subestações externas, instaladas conforme disposição mostrada nos desenhos. As interligações entre as hastes deverão ser feitas com cabo de cobre nu, seção mínima 35mm2. Na construção das malha deverão ser usadas hastes cobreadas diâmetro 16 mm, comprimento 2,40 m. No dimensionamento da malha deverão ser observadas as recomendações da NBR 5410. Recomenda-se ainda que o valor da resistência não ultrapasse 10 Ohms, em qualquer época do ano. A distância entre hastes deve ser no mínimo igual ao seu comprimento. Todas as ligações dos condutores deverão ser feitas com conectores apropriados, sendo permitido o uso de solda exotérmica. Quando o piso da subestação abrigada, câmara de transformação ou cabina estiver assentado diretamente sobre o solo, a malha de terra que interliga os eletrodos deve ser construída antes da concretagem do piso. Deverá haver acesso a esta malha através de caixas de inspeção conforme desenho n.º 45, só podendo ser fechadas após a inspeção e a liberação do sistema pela ESCELSA. Quando a câmara de transformação estiver no 1º piso, a malha de terra, conforme item anterior, deverá estar sob a mesma, devendo a ligação à malha ser protegida por eletroduto de PVC rígido. Todas as ferragens, especialmente os tanques dos transformadores, disjuntores, chaves, postes metálicos, grades de proteção, barramentos, etc., deverão ser ligados ao sistema de terra com condutores de cobre nu seção mínima 25mm2. Outros detalhes do sistema de aterramento são mostrados nos desenhos anexos.

4.9 Medição de Subestação Particular Os padrões apresentados nesta Norma mostram detalhes da medição de energia elétrica, cujos medidores, transformadores de corrente e de potencial e seus condutores serão previstos e instalados pela ESCELSA, por ocasião da ligação da subestação. Ao consumidor competirá a montagem dos acessórios indicados nos desenhos 33 a 43. Toda a parte da medição de energia deverá se lacrada pela ESCELSA, devendo o consumidor manter a sua inviolabilidade. 4.9.1 Medição em Baixa Tensão Os fornecimentos trifásicos para potência até 225kVA, inclusive, e os fornecimentos monofásicos(fase-neutro) para potência até 37,5kVA, serão medidos no lado de baixa tensão do transformador. O dimensionamento dos medidores, proteção geral, condutores, eletrodutos, etc..., deverá ser feito pela tabela 2. 4.9.2 Medição em Alta Tensão Para fornecimento trifásico de potência superior a 225kVA, a medição deverá ser feita em 15 kV e a três elementos.

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4.9.3 Cubículo de Medição Em unidade com mais de um transformador e potência total igual ou inferior a 300kVA e que tenham suas cargas situadas em diversos pontos do terreno, deverá ser construído um cubículo de medição, conforme desenhos 39 e 40. 4.10 Câmaras de Transformação e Cabinas 4.10.1 Condições Gerais O fornecimento ao consumidor com medição única, classificados conforme categoria IV, deverá ser através de câmara de transformação ou cabina. Nas câmaras de transformação ou cabinas, para atendimento à Categoria IV, em consumidores com medição única, o ônus de instalação do(s) transformador(es) e demais acessórios é de responsabilidade do interessado, cabendo ao mesmo sua manutenção. A utilização da câmara de transformação ou cabina deverá ser feita sem ônus para a ESCELSA. A construção civil da câmara de transformação ou cabina será de responsabilidade e ônus do(s) interessado(s) e deverá obedecer aos requisitos do item 4.10.5. É vedado o acesso à câmara ou cabina de pessoas estranhas à ESCELSA. A ESCELSA poderá proceder inspeção periódica nos serviços de construção da câmara de transformação ou cabina, tendo direito de introduzir modificações às expensas do(s) interessado(s), sempre que tais serviços estiverem em desacordo com as plantas apresentadas pela norma da ESCELSA. Na câmara de transformação ou cabina não poderão ser armazenados materiais estranhos à sua finalidade. Não poderão passar pela câmara de transformação ou cabina, tubulações estranhas, tais como de gás, de óleo, d'água, de vapor, de esgotos, de lixo, etc...; Recomenda-se que nas proximidades das câmaras de transformação ou cabina, sejam evitados instalações de caixas d'águas, depósitos de gás, etc...; 4.10.2 Localização 4.10.2.1 Câmara de Transformação Sempre que o compartimento for parte integrante da edificação, deverá ser construída câmara de transformação, localizada no térreo, de preferência na parte frontal da edificação. A escolha da melhor localização será em função das facilidades de acesso, ventilação e outros fatores de projeto. Observação: a) as câmaras de transformação não poderão ser utilizadas em locais passíveis de inundação; b) localização diferente da prevista deverá ser motivo de prévia consulta a ESCELSA. A ESCELSA responsabilizar-se-á pelo fornecimento do cabo classe 15 kV desde que a câmara diste até 10 metros medidos a partir da caixa de inspeção no passeio. O trecho que exceder a 10,0 metros será de responsabilidade do interessado/incorporador ( ver desenho 29). O barramento geral em tensão secundária não deverá distar mais de 2,5 metros medidos a partir do perímetro da câmara de transformação. A ESCELSA responsabilizar-se-á pelo fornecimento e instalação dos condutores em tensão secundária, observado o limite acima. O trecho que exceder a 2,5 metros, será de responsabilidade do interessado/incorporador.

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4.10.2.2 Cabina Sempre que o compartimento for isolado da edificação, deverá ser construída cabina, que deverá ser localizada no recuo da edificação, no máximo a 6 m da via pública de construção normal sobre o solo, não devendo ser utilizada em locais passíveis de inundação. Se o limite da edificação onde está localizada a cabina, estiver a mais de 6 metros da via pública, deverá ser construída uma caixa de passagem, com dimensões de 80 x 80 x 100cm, até 6m da via pública. 4.10.3 Dimensões A câmara de transformação ou cabina deverá ser dimensionada de acordo com o(s) equipamento(s) a ser instalado, de modo a oferecer facilidade de operação e circulação, bem como as necessárias condições mínimas de segurança. Deverá obedecer as seguintes dimensões mínimas, livres de obstáculos, tais como, colunas, vigas, rebaixos, etc... a) câmara de transformação ou cabina com transformador único de até 300 kVA, dimensões mínimas: 3,00m x 3,90m x 2,80m (pé direito); b) câmara de transformação ou cabina com dois transformadores de até 300 kVA, dimensões mínimas 6,60m x 3,90m e 2,80m (pé direito); 4.10.4 Acesso A câmara de transformação ou cabina, deverá permitir fácil acesso a partir da via pública, para os funcionários da ESCELSA ou pessoas autorizadas e para circular equipamentos com dimensões mínimas de 1,20m x 1,80m x 2,00m e 2.500Kgf de peso, a qualquer hora do dia ou da noite, em que isto se torne necessário. 4.10.5 Construção Civil 4.10.5.1 Porta de Acesso A câmara de transformação deverá ser provida de uma porta exterior, com duas folhas abrindo para fora, com dimensões mínimas 2,00 x 0,90m por folha e possuir dispositivo para fechamento à cadeado, devendo a chave ficar em poder da ESCELSA, quando nela estiverem instalados equipamentos de sua propriedade. Sua construção será de modo a resistir a fogo interno durante um mínimo de 3 (três) horas, sendo para tal constituída de chapas duplas e alma de amianto (porta corta-fogo) e construída de acordo com a Norma EB-132 da ABNT. A cabina deverá ser provida de uma porta exterior, com as mesmas características da câmara de transformação, sendo o material utilizado para sua construção, chapa metálica n.º 14 USG mínima. Caso a cabina esteja a menos de 3 (três) metros da edificação principal, a sua construção deverá obedecer as recomendações para câmara de transformação. Deverá ser instalada ao lado da porta da cabina ou câmara de transformação pelo lado externo, sistema de proteção contra incêndio (extintor CO2-6Kg) ou em outro ponto próximo conveniente. Deverá existir em local bem visível, uma tabuleta com os dizeres "PERIGO ALTA TENSÃO" e com os símbolos usuais indicadores de tal perigo, conforme desenho no 58. 4.10.5.2 Ventilação As câmaras de transformação ou cabinas, deverão ter pelo menos duas aberturas para claridade e circulação de ar e sua instalação deve obedecer os critérios abaixo indicados: a) as aberturas para entrada e saída de ar deverão ter uma área livre de no mínimo 0,07m2 por m3 de volume da câmara de transformação ou cabina, e possuir grade de

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proteção com malha mínima de 30mm e veneziana do tipo chicana, no caso das aberturas estarem ao alcance de pessoas; b) as aberturas destinadas à entrada e saída de ar deverão ser localizadas preferencialmente com acesso direto para o ar livre. Quando não tiver acesso direto ao ar livre, torna-se necessária a instalação de dutos de ventilação de modo a obter ventilação natural e adequada, inclusive com ventiladores comandados por relé térmico, se necessário; c) no caso de câmara de transformação, será permitida a abertura para o interior da edificação desde que seja área de garagem ou outra área ampla e atendido o item 4.10.5.4. Neste caso, as aberturas deverão ter abafadores com fechamento automático em caso de fogo no seu interior. 4.10.5.3 Piso e Drenagem O piso deverá ser de concreto armado com espessura mínima de 0,20m, de tal maneira a resistir ao peso dos equipamentos a serem instalados. Deverá ser construído dreno para coleta de óleo do transformador em caso de troca ou vazamento de acordo com os desenhos básicos de 31 e 32, evitando-se a sua passagem para outros recintos da edificação. 4.10.5.3.1 Soleira Deverá ser construída, na parte inferior interna da porta, uma soleira de 102mm de concreto, com a finalidade de não se permitir o vazamento de óleo para área externa da câmara de transformação ou cabina. 4.10.5.4 Paredes e Tetos 4.10.5.4.1 Câmara de Transformação As paredes externas e o teto deverão ser construídos em concreto armado com espessura mínima de 20cm, de forma a suportar pressões de até 6kPa, para qualquer potência de transformador até o limite previsto por esta Norma, permitindo-se para as paredes internas (divisórias), o uso de tijolos maciços na espessura de 15cm. A câmara de transformação não deverá ser construída junto aos pilares (colunas) de edificação. Caso isto não possa ser evitado, o mesmo deverá ser recalculado. 4.10.5.4.2 Cabina As paredes deverão ser construídas em alvenaria, com espessura mínima de 0,20m e teto de concreto armado (impermeabilizado), com espessura mínima de 0,10m e ter inclinação suficiente para impedir escoamento de água sobre os cabos, equipamentos e acessórios. 4.10.5.5 - Iluminação Artificial Deverá ser prevista iluminação artificial, a prova de explosão, alimentada com energia medida com comando externo próximo à porta da câmara de transformação ou cabina. Os pontos de luz, deverão ser colocados a uma distância mínima de 1,5m das partes energizadas,preferencialmente na parede lateral, de livre acesso da câmara de transformação ou cabina. 4.10.5.6 - Caixa de Derivação e Dutos a) a caixa de derivação será ligada à câmara de transformação através de dois eletrodutos; b) a construção civil da caixa de derivação e dos dutos será de responsabilidade e ônus do consumidor;

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c) a caixa de derivação e os dutos serão de uso exclusivo da ESCELSA e tem por finalidade a instalação de equipamentos elétricos necessários ao fornecimento de energia à edificação. 4.10.5.7 Construção de Caixa de Derivação a) a caixa de derivação, com dimensões mínimas de 0,80m x 0,80m x 0,80m, poderá ser construída de alvenaria com tampa de concreto armado ou ferro antiderrapante, devendo ser apropriada para perfeita drenagem; b) se a caixa de derivação for construída em locais irregulares ou mesmo inclinados, o consumidor deverá assegurar que o piso da mesma fique no nível, e as alturas das paredes, de acordo com essas condições locais; c) as janelas de entrada dos dutos deverão ter acabamento com massa de cimento em concordância com a parede da caixa. 4.10.5.8 Construção dos Dutos a) os dutos poderão ser de eletrodutos de PVC rígido ou de aço galvanizado, com curvas adequadas; b) os dutos serão constituídos de 2 eletrodutos com diâmetro interno de 102mm e espessura da parede de 5mm (mínimo), conforme desenho no 32; c) as seções dos eletrodutos retos e curvas deverão ser compatíveis, a fim de que proporcionem funções perfeitas; d) os eletrodutos deverão ser cuidadosamente alinhados e colocados com uma inclinação uniforme mínima de 0,25% , a fim de proporcionar drenagem adequada da câmara de transformação ou da cabina à caixa de passagem; e) os eletrodutos serão colocados em espaçadores de concreto, dispostos em intervalos mínimos de 2,00m, a fim de mantê-los separados; f) não será permitido o uso de eletroduto rachado, danificado ou com qualquer irregularidade que possa danificar a capa do cabo. 4.10.6 Localização do Barramento Geral O barramento geral em tensão secundária não deverá distar mais de 2,5 metros, medidos a partir do perímetro da câmara de transformação. A ESCELSA responsabilizar-se-á pelo fornecimento e instalação dos condutores em tensão secundária. O trecho que exceder a 2,5 metros, será de responsabilidade do interessado / incorporador.

4.11 Subestações Particulares O fornecimento de energia elétrica às unidades consumidoras da categoria IV deverá ser feito através de subestações particulares. As considerações citadas neste item são as mínimas exigidas. Sua localização, deverá ser junto ao alinhamento da propriedade particular com a via pública. Poderá ser aceita localização diferente do conjunto proteção/medição/ transformação, até o limite de 50 metros. Caso seja ultrapassado este limite, deverá ser construído "cubículo de medição", intermediário, para instalação de proteção e medição e no máximo de 5 (cinco) metros da propriedade. Conforme a potência instalada em transformadores, a subestação poderá seguir uma das seguintes orientações: a) subestação externa, monofásica, de até 37,5kVA, conforme desenho 33; b) subestação externa, trifásica, de até 45kVA, conforme desenho 34;

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c) subestação externa, trifásica de 75kVA e até 112,5kVA, conforme desenho 35; d) subestação externa, trifásica, superior a 112,5KVA e até 225KVA, conforme desenho 36. O desenho 38 mostra o sistema de fixação das cruzetas para transformadores de 150 e 225kVA. Subestações abrigadas trifásicas, até 1.000kVA, conforme desenhos de números 41 a 43. Os anexos dos desenhos apresentam as listas de materiais para as subestações. Detalhes da fachada são mostrados no desenho 44. Para potência superior a 1.000 kVA, o interessado deverá consultar a ESCELSA. 4.11.1 Subestação abrigada, tipo cabina (não parte integrante da edificação) Quando a subestação for abrigada, tipo cabina, e não for parte integrante da edificação, deverá respeitar as seguintes condições: a) ser construída com paredes de alvenaria, com teto e piso em concreto armado, para qualquer potência de transformador, até o limite previsto nesta Norma e apresentar características definitivas de construção, conforme desenhos 41 a 43; b) ter porta metálica e abrir para fora, conforme desenhos de subestações abrigadas; c) ter o teto impermeabilizado e inclinação mínima de 2% de modo a evitar o escoamento de água sobre os condutores de 15 KV. d) possuir sistema de iluminação artificial; e) como medida de segurança, recomenda-se prever sistema de proteção contra incêndio; f) havendo na subestação mais de um transformador, deverá existir no lado da alta tensão, chave seccionadora basculante tripolar, classe 15 kV, corrente mínima 200 A, comando simultâneo ou chave fusível classe 15kV em cada unidade, monopolar ou tripolar; g) os elos fusíveis para transformadores de potência acima de 225kVA deverão ser dimensionados pelo fabricante ou pela tabela 8; h) é permitido também o uso de subestação blindada em recinto fechado, localizada no térreo, quando em edifício de uso coletivo. A sua construção deverá obedecer o item 4.10 - Câmara de Transformação ou Cabina. Quando a localização for em piso intermediário da edificação o transformador deverá ser a seco ou a silicone. (ver desenhos números 48 a 50). Recomenda-se que todas as SE's que inicialmente não exigem proteção por disjuntor do lado de 15 kV, tenham espaço disponível para instalação do mesmo no futuro. Recomenda-se que todas as SE's que inicialmente não necessitem de medição em 15 kV, tenham espaço para futura instalação da mesma. 4.11.2 Subestação abrigada, tipo cabina (parte integrante da edificação) Quando a subestação for abrigada, tipo cabina, e for parte integrante da edificação, deverá prevalecer as mesmas condições citadas no item 4.10 - Câmara de Transformação ou Cabina.

4.11.3 Barramento das Subestações Abrigadas O barramento em 15kV, das subestações abrigadas, deverá ser feito em cobre nu, com fio, tubo oco, vergalhão ou barra, não sendo permitido o uso de cabos.

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No caso de ser pintado, suas cores deverão ser as seguintes: . Fase A - vermelha . Fase B - azul . Fase C - branca Para dimensionamento do barramento ver tabela 11. Acréscimos de potência implicarão em redimensionamento do barramento. Nas emendas, derivações e ligações de aparelhos deverão ser previstos conectoresapropriados. Nas subestações abrigadas com entrada aérea deverá ser instalado no teto um olhal,com capacidade para 200Kgf, com a finalidade de içar os transformadores de medição.

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4.12 LISTA DE TABELAS, DESENHOS EXTRAÍDOS DA NORMA DE FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA DA ESCELSA No. Conforme Norma ESCELSA Tabela 2 Tabela 8 Tabela 11 Tabela 13 Tabela 15 Tabela 16 Desenho 11 Desenho 12 Desenho 30 Desenho 31 e 32 Desenho 33 Desenho 34 Desenho 35 Desenho 36 Anexo 33-36 Desenho 37 Desenho 38 Desenho 39 Desenho 40 Desenho 41 Desenho 42 Desenho 43 Anexos 39-43 Desenho 44 Desenho 45 Desenho 47 Desenho 51 Desenho 58 Desenho 59

Título

Página apostila

Dimensionamento para categoria IV 220-127 V Elos fusíveis primários Dimensionamento de Barramento em 15 kV de SE’s abrigadas Corrente de ajuste de relés primários Equivalência prática AWG/MCM x série métrica Dimensões médias de equipamentos Ramal de ligação aérea em alta tensão e respectiva lista de material Derivação de ramal de entrada subterrânea em alta tensão e respectiva lista de material Câmara de Transformação – janelas de ventilação, claridade, abafador Câmara de Transformação – sugestão de sistema de drenagem de óleo Subestação monofásica até 37,5 kVA Subestação externa trifásica até 45 kVA Subestação externa trifásica de 75 a 112,5 kVA Subestação externa trifásica maior que 112,5 kVA até 225 kVA Anexo dos desenhos de 33 a 36 e notas complementares Abrigo para Sistema de Medição Horo-Sazonal Fixação das cruzetas para subestações externas de 150 a 225kVA Cubículo de medição para potência de até 300 kVA Cubículo de medição para potência superior a 300 kVA Subestação abrigada tipo II Subestação abrigada tipo III Subestação abrigada tipo IV Lista de material dos desenhos de números 39 a 43 Subestação abrigada particular - fachada Malha de aterramento Ligação das buchas em disjuntor e saídas subterrâneas classe 15 kV Diagramas de Ligações – Relés Secundários Placa de advertência Caixa para abrigo de medidor

93 94 94 95 125 126 98 99 122 123 101 102 103 104 105 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 119 127 120 121

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4.13 Catálogos de Materiais Empregados nas Subestações

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4.14 Exercício de Dimensionamento e Especificação

Ifes – Campus Vitória – Coordenadoria de Eletrotécnica 156 Projetos Elétricos industriais Item 01 02

03 04

05 06 07 08

09

10A

10B

11

12

13

14

Descrição Cabo aéreo alumio #4AWG Chave fusível unipolar - Corrente nominal: 100 (A) - Tensão máxima operação: 15 KV - Capacidade de interrupção: 8 KA - NBI: 95 KV - Elo fusível: 40 K Pára-raio tipo distribuição a resistor não linear (SiC) com desligador automático - Tensão nominal: 9 KV Bucha de passagem equipada com flange para fixação em chapa de aço - Uso externo-interno - Tensão nominal: 15 KV - Corrente nominal: 200(A) - NBI: 95 KV TP (fornecido pela ESCELSA) TC (fornecido pela ESCELSA) Vergalhão de cobre eletrolítico # 5/16” Bucha de passagem equipada com flange para fixação em chapa de aço - Uso interno-interno - Tensão nominal: 15 KV - Corrente nominal: 200(A) - NBI: 95 KV Chave seccionadora tripolar - Comando simultâneo - Uso interno - Acionamento manual através de alavanca de manobra - Corrente nominal: 400 (A) - Tensão nominal: 17,5 KV - NBI: 95 KV Disjuntor a pequeno volume de óleo - Corrente nominal: 400 (A) - Tensão nominal: 11,4 KV - Poder de ruptura 250MVA - NBI: 125 KV Relé primário de sobrecorrente - I ajuste: 44,5 (A) - I nominal: 75 (A) - Ajuste: 0,6 Inominal Chave seccionadora tripolar - Comando simultâneo - Uso interno - Acionamento manual atravéz de alavanca de manobra - Corrente nominal: 400 (A) - Tensão nominal: 17,5 KV Mufla unipolar - Uso interno - Tipo de material: termocontrátil - Isolamento EPR - Tensão nominal: 15 KV - # 25 mm² Cabo isolado #25mm² - Tensão nominal: 15KV - Material isolante: XLPE Mufla unipolar - Uso interno - Tipo de material: termocontrátil - Isolamento EPR - Tensão nominal: 15 KV

Unid Quant m V pç 03

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16 17

18

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20

Chave seccionadora tripolar - Comando simultâneo - Uso interno - Acionamento manual atravéz de alavanca de manobra - Corrente nominal: 400 (A) - Tensão nominal: 17,5 KV Vergalhão de cobre eletrolítico # 5/16” Chave seccionadora tripolar - Comando simultâneo - Uso interno - Acionamento manual atravéz de alavanca de manobra - Corrente nominal: 400 (A) - Tensão nominal: 17,5 KV Chave seccionadora tripolar - Comando simultâneo - Uso interno - Acionamento manual atravéz de alavanca de manobra - Corrente nominal: 400 (A) - Tensão nominal: 17,5 KV Transformador de potência - Potência aparente: 500 KVA - Tensão nominal: 11,4 KV - Relação de ligação: primário ∆ / secundário Υ aterrado - Tap’s primários: 10,8/11,4/12/12,6/13,2/13,8 KV - Tap’s secundários: 380/220 V Transformador de potência - Potência aparente: 300 KVA - Tensão nominal: 11,4 KV - Relação de ligação: primário ∆ / secundário Υ aterrado - Tap’s primários: 10,8/11,4/12/12,6/13,2/13,8 KV - Tap’s secundários: 220/127 V

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01

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V 01

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UNIDADE 05 DIMENSIONAMENTO DE CIRCUITOS DE BAIXA TENSÃO ( ALIMENTADORES) 5.1 Introdução Chamamos de circuitos alimentadores os circuitos destinados alimentar cargas diversificadas que podem ser constituídas por: a)Quadros de distribuição compostos de tomadas, eletrodomésticos, pequenas máquinas operatrizes; b)Quadros de distribuição de luz e força; c)Motores de aplicações industriais; d)Outras cargas industriais.

pequenos

aparelhos

5.2 Dimensionamento de Alimentadores (QDF, QDL , motores e outras cargas) O dimensionamento de um circuito de baixa tensão implica na determinação da seção dos condutores e na escolha da proteção contra correntes de sobrecargas e de curto circuito. Listamos a seguir a sequência de procedimentos necessária para o dimensionamento correto de um circuito: 1)Escolha do tipo de linha elétrica; maneira de instalar, tipo de conduto, e tipo de condutor (tabela 33 , NBR 5410/2004); 2)Determinação da seção mínima (tabela 47 , NBR 5410/2004); 3)Determinação da corrente de Projeto IB; 4)Determinação da seção dos condutores pelo critério da capacidade de condução de corrente (6.2.5 , NBR 5410/2004) ; 5)Determinação da seção dos condutores pelo critério da máxima queda de tensão admissível (6.2.7 , NBR 5410/2004); 6)Escolha do dispositivo de proteção contra correntes de sobrecarga e determinação da seção dos condutores que atenda ao critério de coordenação entre condutores e dispositivo de proteção contra sobrecarga (5.3.4 , NBR 5410/2004); 7)Escolha do dispositivo de proteção contra correntes de curto circuito e determinação da seção dos condutores que atenda ao critério de coordenação entre e condutores e dispositivo de proteção contra curto-circuito (5.3.5 , NBR 5410/2004);

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5.2.1 Tipos de Linhas Elétricas Entende-se como linha elétrica os condutores, os elementos de fixação, suporte e proteção mecânica utilizados como meio de acomodação de circuitos elétricos. Os tipos de linhas elétricas definidos pela NBR 5410/estão relacionados na tabela a seguir: Tabela 5.1 Tipos de Linhas Elétricas Método de instalação número

1 2 3 4 5 6 7 8 11 11A 11B 12 13 14 15 16 17

18

Descrição

Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante(2) Cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante(2) Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede ou espaçado da mesma(3) Cabo multipolares em eletroduto aparente de seção circular sobre parede ou espaçado da mesma(3) Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto aparente de seção não circular sobre parede Cabos multipolares em eletroduto aparente de seção não circular sobre parede Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em alvenaria Cabo Multipolares em eletroduto de seção circular embutido em alvenaria Cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede ou afastado da mesma(4) Cabos unipolares ou cabo multipolar no teto(4) Cabos unipolares ou cabo multipolar afastado do teto(4) Cabos unipolares ou cabo multipolar em bandeja não perfurada ou prateleira Cabos unipolares ou cabo multipolar em bandeja perfurada, horizontal ou vertical Cabos unipolares ou cabo multipolar sobre suportes horizontais ou tela

Método de referência a utilizar para capacidade de condução de corrente(1) A1 A2 B1 B2 B1 B2 B1 B2 C C C C

E (multipolar) F (Unipolar) E (multipolar) F (Unipolar) E (multipolar) Cabos unipolares ou cabo multipolar afastados da parede(5) F (Unipolar) E (multipolar) Cabos unipolares ou cabo multipolar em leito F (Unipolar) Cabos unipolares ou cabo multipolar supenso(s) por cabo de E (multipolar) suporte, incorporado ou não F (Unipolar)

Condutores nus ou isolados sobre isoladores

G

Ifes – Campus Vitória – Coordenadoria de Eletrotécnica 160 Projetos Elétricos industriais Método de instalação número

Descrição

ou

cabo

multipolar

em

espaço

Método de referência a utilizar para capacidade de condução de corrente(1) 1,5De