Instalações Prediais 1

Professor: Jeferson Inácio Lopes

Introdução

• No final do século XIX a energia elétrica começou a ser introduzida no dia a dia das pessoas.

• Novos desenvolvimentos de produtos.

• Elevado grau de dependência por energia elétrica.

• Aumento da demanda e consumo de energia elétrica.

• Na primeira fase dos sistemas de potência a energia era produzida muito próximo ao centro de consumo.

• Com o aumento da demanda, houve a necessidade de construir grandes usinas de geração.

• A localização destes aproveitamentos na maioria das vezes estava longe dos centros de consumo.

Tensões de geração

• Valores entre 6,5 kV a 18 kV

Tensões de Transmissão CA

• 69 kV

• 138 kV

• 230 kV

• 345 kV

• 500 kV

• 750 kV

Tensões padronizadas de Distribuição em CA são:

•13,8 KV; 23,1 KV e 34,5 KV

Tipos de Fontes de Eletricidade

Fonte: Professor Luiz F. Gonçalves.

A corrente elétrica fornecida a um circuito consumidor pode ser contínua (C.C.)

ou alternada (C.A.). Sendo que a alternada poderá ser monofásica ou trifásica.

Fonte: redeinteligente.com

Características do sistema Distribuição Cemig em média tensão (MT)

• As redes de distribuição trifásicas e monofásicas de MT possuem neutro comum, contínuo, multi e solidamente aterrado.

• O sistema de distribuição de média tensão deriva do secundário dos transformadores trifásicos das subestações, conectados em estrela aterrada.

• A configuração do sistema de média tensão é sempre radial, admitindo-se a transferência quando possível.

• As tensões padronizadas para a média tensão são: 13,8 kV; 23,1 kV; 34,5 kV.

• A tensão de 13,8 kV é a mais difundida em todo o estado de Minas Gerais.

• A tensão de 23,1 kV é utilizada na região de Juiz de Fora e a tensão de 34,5 kV inicialmente foi implantada na região Noroeste do estado, com possibilidade de expansão para outras regiões, principalmente Norte, Triângulo e Leste.

• A resolução 414 da ANEEL define que para demandas de unidades consumidoras entre 75 kW e 2.500 kW a tensão de fornecimento deve ser inferior a 69 kV.

• Para demanda superiores a 2.500 kW a tensão de fornecimento deve ser superior a 69 kV.

• ABNT classifica em Média Tensão a faixa de tensão compreendida entre 1 kV a 36,2 kV.

• NR-10 classifica como Alta Tensão qualquer valor de tensão superior a 1 kV.

Conceito de Subestação

• Uma subestação é uma instalação elétrica de alta potência, contendo equipamentos para transmissão e distribuição de energia elétrica, além de equipamentos de proteção e controle

Subestação abrigada

Subestação blindada

Subestação simplificada

Fonte: Carvalho Júnior, 2011, p. 20

Concessionária

Diretrizes e Normas Técnicas

Ponto de Entrega

NBR 5410 – Instalações Elétricas de BT.

Fonte: Carvalho Júnior, 2011, p. 18

Limites para Fornecimento

• As Edificações são enquadradas em função da carga instalada e demanda calculada. Podem ser Monofásica, Bifásica ou Trifásica de acordo com a necessidade.

• Carga Total instalada = Soma em watts (W) de todos os aparelhos, equipamentos e lâmpadas utilizados na edificação.

1000 W = 1 kW

• Dois fios (Fase e Neutro)

Carga até 12 kW para tensões de 127 / 220 V

Carga até 15 kW para tensões de 220 / 380 V

Fonte: Carvalho Júnior, 2011, p. 21

Ligação Monofásica

• Três fios (Duas Fases e um Neutro)

Carga de 12 kW até 25 kW para tensões de 127 / 220 V

Carga de 15 kW até 25 kW para tensões de 220 / 380 V

Fonte: Carvalho Júnior, 2011, p. 22

Ligação Bifásica

• Quatro fios (Trs Fases e um Neutro)

Carga de 25 kW até 75 kW para tensões de 127 / 220 V ou 220 / 380 V

Fonte: Carvalho Júnior, 2011, p. 22

Ligação Trifásica

• A ligação de aparelhos com carga de flutuação brusca, como solda elétrica, motores com partidas frequentes, aparelhos de raio X, ou outros equipamentos que causam distúrbios de tensão e corrente, são tratados como cargas especiais. Contatar a concessionária para fornecer dados técnicos para análise e orientações.

Ligação de Cargas Parciais

• O FP é a Relação entre P. Ativa (P) e P. Aparente (S);

• A potência ativa é a potência chamada de útil com capacidade de realizar trabalho.

• A potência aparente é uma soma vetorial das potências ativa e reativa.

• O Fator de potência informa a qual o percentual de transformação em trabalho útil em relação a potência total.

Fator de Potência

Potência nominal

• Potência nominal: Potência declarada pelo fabricante para condições de tensão nominal e corrente nominal. Normalmente expresso em W (Watts).

P = CV x 736 = (w)

P = HP x 746 = (w)

P = V x I x cos ɵ = (w)

Motores

Potência Trifásica

S = √3 x V x I

P = √3 x V x I x cos ø

Q = √3 x V x I x sen ø

Triângulo das Potências

Potência Ativa (P)

Potên

cia Reativa (Q

) ɵ

P = VI cos ɵ

Q = VI sen ɵ

S = VI

Triângulo das Potências

Potência Instalada

• Vimos que a potência instalada de uma instalação é a somatória de todos os equipamentos que podem ser utilizados dentro da instalação . Esse uso pode ou não ser simultâneo.

• Na prática o uso simultâneo é restrito a processos ou aplicações específicos.

• Não utilizamos somente a potência instalada para determinar a demanda de energia de uma instalação.

Demanda de Potência

• Demanda de potência é a máxima potência que uma instalação atinge durante um intervalo de avaliação.

• O medidor de demanda, da Cemig em uma industria por exemplo, faz uma integração de demanda a cada 15 minutos.

• Demanda de potência é a requisição de real potência solicitada ao sistema de alimentação da industria, do shopping ou das residências.

Energia

• O conceito de energia é a integral da potência:

• Energia E = P x t, ou seja a energia consumida depende da potência do equipamento multiplicado pelo tempo de utilização.

Gráfico de Demanda Prédio Comercial

Demanda máx 280 kW

Dia 1 - 14h 18h 23h 17h 05h 12h Dia 2 -20h 14h

Fator de Demanda

• É a relação entre a demanda máxima e a potência instalada.

• O fator de demanda é usualmente menor que a unidade.

• Informa o percentual de utilização da máxima requisição de potência em relação a carga total possível de ser conectada ao sistema.

Livro de Instalações Elétricas Industriais – 8º Edição João Mamede Filho - Página 11

Livro de Instalações Elétricas Industriais – 8º Edição João Mamede Filho - Página 16

Fator de Carga

• Mede o grau no qual a demanda máxima foi mantida durante o intervalo de tempo considerado.

• Mostra se a energia está sendo utilizada de forma racional por parte de uma determinada instalação.

• Manter um valor de fator de carga elevado significa otimização dos investimentos da instalação elétrica.

Fator de Simultaneidade

• É a relação entre a demanda máxima do grupo de aparelhos pela soma das demandas individuais dos aparelhos do mesmo grupo.

• O fator de simultaneidade resulta da coincidência ou não de um grupo de aparelhos.

• O fator de simultaneidade é sempre menor que a unidade.

Livro de Instalações Elétricas Industriais – 8º Edição João Mamede Filho - Página 12

Fator de Utilização

• É o fator pelo qual deve ser multiplicada a potência nominal do aparelho para se obter a média de potência absorvida pelo mesmo nas condições de utilização.

Livro de Instalações Elétricas Industriais – 8º Edição João Mamede Filho - Página 13

Fator de Utilização

Fator de Demanda

Onde:

Dmáx (Demanda máxima) é a máxima demanda de uma instalação em um período considerado (kW ou kVA);

P Inst. (Potência instalada) é a Σ das potência de todos os equipamentos da instalação (kW ou kVA).

Fator de Carga Fator de Carga diário Fator de carga mensal Onde: CkWh – Consumo de energia em um período considerado; Dmáx é a máxima demanda da instalação no período.

Mensal

730 / 24 = 30,4

Importância do Cálculo de Demanda

• O Cálculo de Demanda determina as dimensões dos cabos de entrada Primário (Cabos que vem da Rede da Concessionária) e cabos Secundários (Cabos que alimentam após a medição).

• Este cálculo determina ainda em que categoria a unidade consumidora vai ser atendida, se em Baixa Tensão ou Média Tensão , e ainda se será Monofásico, Bifásico ou Trifásico.

E quando ocorrem erros?

• Nos casos de subdimensionamentos os problemas são: sobrecargas, quedas de tensão, riscos de curto-circuitos e incêndios.

• Nos casos de instalações superdimensionadas os problemas são os altíssimos custos imputados ao cliente e dificuldades de atendimento.

Utilização das Tabelas

• O cálculo de demanda é de responsabilidade do engenheiro ou técnico que elaborou o projeto.

• O engenheiro deverá se inteirar da obra ou impedimento.

• No caso de processos industriais deverá estudar a cadeia produtiva a fim de adquirir sensibilidade quanto a simultaneidade de uso dos equipamentos da instalação.

Relação de Carga Industrial

• 10 Motores de 75 CV alimentados pelo CCM-1 (Centro de Comando de Motores 1).

• 10 Motores de 30CV e 5 Motores de 50CV alimentados pelo CCM-2.

• 150 lâmpadas fluorescentes + 52 lâmpadas incandescentes.

DETERMINAR A DEMANDAS DOS CCM E A POTÊNCIA NECESSÁRIA DO TR DA SE

• 10 Motores de 75 CV alimentados pelo CCM-1 (Centro de Comando de Motores 1)

η = 0,92; FP = 0,86; Fum = 0,87

• 10 Motores de 30CV alimentados pelo CCM-2. η = 0,90; FP = 0,83; Fum = 0,85

• 5 Motores de 50CV alimentados pelo CCM-2. η = 0,92; FP = 0,86; Fum = 0,87

• 150 lâmpadas fluorescentes + 52 lâmpadas incandescentes.

• Lâmpadas Fluorescentes: Perdas 15,3W; FP = 0,40

Dados dos Equipamentos

Método para Cálculo da Demanda do motor

• Calcula-se primeiro a Peim multiplicando-a pelo fator de utilização do motor, depois divide pelo rendimento e por último pelo fator de potência.

• Esses fatores são obtidos nas tabelas levam em consideração a potência do motor.

• Contudo vamos mostrar um fórmula única para calcularmos direto as demandas individuais dos motores:

Demandas Individuais dos Motores

P. Total (KW) = (P. Lâmpada + P. do Reator / F.P) x 1,8 ----------------------------------------------

1.000

Onde: FP = Fator de Potência do Reator; P = Potência 1,8 = Fator de Multiplicação

Obs: Coeficiente para compensar perdas e corrente harmônicas devido o reator.

Potência da Lâmpada com reator

Cálculo de Demanda dos CCM

• Agora para cálculo das demandas dos CCM vamos utilizar a tabela com os fatores de simultaneidade (fsm). Esta tabela leva em consideração a potência e a quantidade de motores.

Livro de Instalações Elétricas Industriais – 8º Edição João Mamede Filho - Página 12

Qual o fator de demanda da instalação?