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Revista Tcnico-Cientfica |N14| Dezembro de 2014http://www.neutroaterra.blogspot.com
EUTRO TERRAEUTRO TERRAEUTRO TERRAEUTRO TERRA
Instituto Superior de Engenharia do Porto Engenharia Electrotcnica rea de Mquinas e Instalaes Elctricas
Ao terminar um ano que foi particularmente difcil, que abalou os alicerces e
os valores que julgvamos adquiridos na nossa sociedade, a industria
eletrotcnica que no esteve imune s dificuldades que todos sentiram,
manteve apesar de tudo uma dinmica muito aprecivel. No mbito da nossa
revista Neutro Terra, esta dinmica fez-se sentir fundamentalmente no
interesse que algumas empresas do setor eletrotcnico manifestaram pelas
nossas publicaes, demonstrando vontade em colaborar com uma revista
especializada que alia publicaes de natureza mais cientfica com outras de
natureza mais tcnica e prtica.
Professor Doutor Jos Beleza Carvalho
Mquinas EltricasPg.05
EnergiasRenovveis
Pg. 21
InstalaesEltricasPg. 29
Telecomunicaes
Pg. 35
Segurana
Pg. 39
EficinciaEnergtica
Pg.49
AutomaoDomtica
Pg. 57
N14 2 semestre de 2014 ano 7 ISSN: 1647-5496
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FICHA TCNICA DIRETOR: Doutor Jos Antnio Beleza Carvalho
SUBDIRETORES: Eng. Antnio Augusto Arajo GomesDoutor Roque Filipe Mesquita BrandoEng. Srgio Filipe Carvalho Ramos
PROPRIEDADE: rea de Mquinas e Instalaes EltricasDepartamento de Engenharia ElectrotcnicaInstituto Superior de Engenharia do Porto
CONTATOS: [email protected] ; [email protected]
ndice
03| Editorial
05| Mquinas Eltricas
Regulao de velocidade em motores assncronos de corrente alternada.
Jos Antnio Beleza Carvalho, Instituto Superior de Engenharia do Porto
Motores de mans permanentes para aplicaes de alta eficincia.
Carlos Eduardo G. Martins, Sebastio Lauro Nau, WEG Equipamentos Eltricos S.A.
21| Energias Renovveis
Micro produo fotovoltaca. Venda rede vs autoconsumo.
Rute Rafaela S. Moreira, Roque Filipe M. Brando, Instituto Superior Engenharia Porto.
29| Instalaes Eltricas
Aparelhagem de proteo, comando e seccionamento de baixa tenso. Principais documentos
normativos.
Antnio Augusto Arajo Gomes, Instituto Superior Engenharia Porto.
35| Telecomunicaes
Tecnologia Par de Cobre ITED 3. Para alm da transmisso de voz e dados.
Joo Alexandre, Brand-Rex - Network Infrastructure Cabling Systems.
Srgio Filipe Carvalho Ramos, Instituto Superior Engenharia Porto.
39| Segurana
Deteo e extino de incndios em Data Centers.
Rui Miguel Barbosa Neto, Siemens S.A.
Antnio Augusto Arajo Gomes, Instituto Superior de Engenharia do Porto.
49| Eficincia Energtica
Eficincia energtica na iluminao pblica. Estudo de casos prticos.
Joo Magalhes, Luis Castanheira, Roque Brando, Instituto Superior Engenharia Porto.
57| Automao e Domtica
Aplicao de automao e microeletrnica na melhoria da eficincia energtica em prdios
pblicos.
Paulo D. Garcez da Luz, Roberto R. Neli, Universidade Tecnolgica Federal do Paran, Brasil.
Schneider Electric. Estratgia SCADA para os prximos trs anos.
Schneider Electric.
65| Autores
PUBLICAO SEMESTRAL: ISSN: 1647-5496
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EDITORIAL
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Estimados leitores
Ao terminar um ano que foi particularmente difcil, que abalou os alicerces e os valores que julgvamos adquiridos na nossa
sociedade, a industria eletrotcnica que no esteve imune s dificuldades que todos sentiram, manteve apesar de tudo uma
dinmica muito aprecivel. No mbito da nossa revista Neutro Terra, esta dinmica fez-se sentir fundamentalmente no
interesse que algumas empresas do setor eletrotcnico manifestaram pelas nossas publicaes, demonstrando vontade em
colaborar com uma revista especializada que alia publicaes de natureza mais cientfica com outras de natureza mais tcnica e
prtica.
Um facto importante que decorreu tambm este ano, foi a discusso e aprovao da Proposta de Lei 101/2014, de 27 de
maro, relativa ao Estatuto dos Tcnicos Responsveis por Instalaes Eltricas de Servio Particular. Este documento, bastante
polmico, que nos deixa com algumas dvidas, vai ser determinante no exerccio da profisso de engenheiro eletrotcnico,
particularmente para os que exercem a profisso na rea das instalaes eltricas. Contamos na prxima edio da nossa revista
Neutro Terra apresentar um artigo sobre este assunto.
Nesta edio da revista merece particular destaque a colaborao da Schneider Electric com um artigo sobre a Estratgia Scada
Para os Prximos Trs Anos, e da WEG Equipamentos Eltricos S.A., com um importante artigo sobre Motores de manes
Permanentes para Aplicaes de Alta Eficincia. No mbito da colaborao que mantemos com a Universidade Tecnolgica
Federal do Paran, Brasil, apresenta-se um artigo sobre Aplicaes de Automao e Microeletrnica na Melhoria da Eficincia
Energtica em Prdios Pblicos. A colaborao com esta Universidade Brasileira permite constatar o interesse crescente pela
nossa revista Neutro Terra, que vai muito para alm do nosso pas.
Nesta edio da revista merecem ainda particular destaque os temas relacionados com as mquinas eltricas, com um artigo
sobre a regulao de velocidade em motores assncronos de corrente alternada, as energias renovveis, com um artigo sobre
micro produo fotovoltaica, a eficincia energtica, com um caso de estudo na iluminao pblica, as instalaes eltricas, com
um importante artigo sobre aparelhagem de proteo, comando e seccionamento de baixa tenso, os sistemas de segurana,
com um artigo sobre deteo e extino de incndios em Data Centers, e as telecomunicaes, com um importante artigo no
mbito do novo Regulamento ITED 3 sobre a tecnologia par de cobre na transmisso de informao de voz e dados.
Estando certo que esta edio da revista Neutro Terra apresenta novamente artigos de elevado interesse para todos os
profissionais do setor eletrotcnico, satisfazendo as expectativas dos nossos leitores, apresento os meus cordiais cumprimentos
e desejo a todos um Bom Ano de 2015.
Porto, dezembro de 2014
Jos Antnio Beleza Carvalho
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4www.neutroaterra.blogspot.com
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ARTIGO TCNICO
5
1. Introduo
O motor assncrono de induo uma mquina
essencialmente de velocidade constante, alimentado por
uma fonte de energia eltrica de tenso e frequncia
constantes.
A velocidade de funcionamento em regime nominal muito
prxima da velocidade sncrona. Se o binrio da carga
aumenta, a velocidade do motor decresce ligeiramente. ,
como tal, uma mquina orientada para aplicaes que
requerem velocidade constante. Entretanto, muitas
aplicaes necessitam de vrios escales ou ajuste contnuo
de velocidade.
Tradicionalmente, estas tarefas que necessitavam de
variao de velocidade eram efetuadas por motores de
corrente contnua (motores DC).
Estes motores so dispendiosos, requerem manuteno
frequente das escovas e coletor e so proibitivos em
atmosferas perigosas.
Os motores de induo de rtor em gaiola-de-esquilo, por
outro lado, so robustos, baratos, no tem escovas nem
coletor e podem ser utilizados em aplicaes que requerem
elevadas velocidades.
Atualmente, existem conversores eletrnicos, muito mais
complexos que os utilizados em motores DC, que permitem
utilizar os motores de induo em sistemas que necessitam
de variao de velocidade. A variao de velocidade destes
motores baseia-se na relao entre a rotao sncrona, ou do
campo girante, da rotao do rotor e do deslizamento:
em que:
e assenta fundamentalmente nos seguintes mtodos (n=(1-
s)ns):
Variao do nmero pares de plos (p);
Variao do deslizamento (s);
Variao da frequncia da tenso de alimentao (f).
Neste artigo, so analisados estes mtodos de controlo e
regulao de velocidade do motor assncrono de induo.
Figura 1. Motor assncrono de induo
2. Variao do nmero pares de plos
Como a velocidade de funcionamento da mquina prxima
da velocidade de sincronismo, pode-se variar a velocidade
do motor de induo pela alterao do nmero de plos da
mquina:
Isto pode ser conseguido alterando as ligaes da
bobinagem do estator. Normalmente os plos so alterados
na razo de 2 para 1.
Este mtodo permite obter duas velocidades de
sincronismo. Se dois conjuntos independentes de
bobinagem forem utilizados, poder conseguir-se quatro
velocidades sncronas para o motor de induo.
Jos Antnio Beleza CarvalhoInstituto Superior de Engenharia do Porto
s
s
n
nns
=
pf
ns =
pf
ns =
REGULAO DE VELOCIDADE
EM MOTORES ASSNCRONOS DE CORRENTE ALTERNADA.
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ARTIGO TCNICO
6
No motor de rtor em gaiola-de-esquilo este mtodo
bastante utilizado, pois o rtor pode operar com qualquer
nmero de plos do estator.
Obviamente que este mtodo apenas permite variar a
velocidade em escales e, dada a complexidade da
bobinagem do estator, este ser sempre um motor com
custo mais elevado.
A figura seguinte apresenta a configurao da bobinagem de
um motor Dahalander, que permite 2 escales de rotao
por alterao do nmero de pares de plos.
Figura 2. Motor assncrono de induo Dahalander
Este motor ter sempre alguns inconvenientes, como m
utilizao do circuito magntico e a manifestao de
componentes harmnicas, devido a uma distribuio
espacial do campo magntico no sinusoidal.
3. Variao do deslizamento
3.1 Variao da tenso de alimentao
Sabemos que o binrio desenvolvido pelo motor de induo
proporcional ao quadrado da tenso de alimentao.
Um conjunto de caractersticas T-n para vrias tenses aos
terminais apresentado na figura 3.
Se o rtor acionar uma carga do tipo ventoinha, a velocidade
pode variar entre s1 e s5 por variao da tenso de
alimentao.
Figura 3. Caratersticas binrio-velocidade do motor
assncrono de induo
A tenso aos terminais V1 pode ser variada pela utilizao de
um auto transformador trifsico, ou por um conversor
eletrnico de estado slido, como se apresenta na figura 4.
O auto transformador permite obter uma tenso
perfeitamente sinusoidal para alimentar o motor induo,
enquanto no conversor de estado slido a tenso aos
terminais no sinusoidal.
A variao de velocidade com conversor de estado slido
muito comum em motores de gaiola-de-esquilo que acionam
cargas centrifugas (ventoinhas).
Figura 3. Sistema Ward-Leonard. Regulao mista
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ARTIGO TCNICO
7
O funcionamento em malha aberta no satisfatrio se,
para determinada aplicao, for necessrio um controlo
preciso da velocidade. Na maioria dos casos necessrio o
controlo em malha fechada.
A figura 4 apresenta um diagrama simples de um sistema
eletrnico de funcionamento em malha fechada.
Se a velocidade do motor decresce devido a qualquer
perturbao, como flutuao da tenso de alimentao, a
diferena entre a velocidade especificada para o motor e a
verdadeira velocidade deste aumentada. Este facto altera o
ngulo de disparo do tirstor de maneira a incrementar a
tenso aos terminais, a qual por sua vez permitir que o
motor desenvolva um binrio superior.
Os dispositivos reguladores de tenso so simples e, embora
ineficientes, so orientados para aplicaes como
ventoinhas, bombas e, de uma maneira geral para cargas
centrfugas.
Em aplicaes de maior potncia, torna-se necessrio utilizar
um filtro, para eliminar as elevadas componentes
harmnicas de corrente injetadas nas linhas de alimentao.
O conversor eletrnico de tenso a tirstores apresentado na
figura 4 simples de entender mas complicado de analisar.
Um sinal de comando para uma determinada velocidade
dispara os tirstores, com um determinado ngulo de disparo
(), para providenciar uma determinada tenso aos
terminais do motor. Se o sinal de comando de velocidade
alterado, o ngulo de disparo dos tirstores tambm
alterado, o qual resulta uma nova tenso aos terminais do
motor e, como tal, uma nova velocidade de funcionamento.
Figura 4. Variao de velocidade do motor por variao de
tenso de alimentao
O incremento do binrio tende a
restabelecer a velocidade para o valor
anterior perturbao.
Reparar que neste mtodo de controlo de
velocidade, o deslizamento aumenta para
as velocidades mais baixas (Figura 3),
tornando a operao ineficiente. De
qualquer maneira, para ventoinhas, ou de
uma maneira geral cargas centrfugas, nas
quais o binrio varia aproximadamente com
o quadrado da velocidade, a potncia
decresce significativamente com o
decrscimo da velocidade.
Assim, embora as perdas no circuito
rotrico (=sPag) possam ser uma parte
significativa da potncia do entreferro, a
potncia no entreferro ela prpria
reduzida e, como tal, o rtor no entrar
em sobreaquecimento.
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ARTIGO TCNICO
8
3.2 Variao da resistncia rotrica
As caractersticas binrio-velocidade para este caso so
apresentadas na figura 5.
A caracterstica T-n da carga apresentada em tracejado.
Variando a resistncia exterior entre 0
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ARTIGO TCNICO
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Se a potncia de perdas na bobinagem do rtor for
desprezada, a potncia P2 ser a potncia DC sada do
retificador. Assim:
Pelas equaes anteriores obtm-se:
Esta relao linear entre a potncia desenvolvida e a
corrente retificada, uma vantagem sob o ponto de vista do
controlo de velocidade de sistemas em malha fechada.
Um diagrama de blocos deste modo de controlo em malha
fechada apresentado na figura 5.
A velocidade atual n comparada com a velocidade desejada
n*, e o sinal de erro representa o comando do binrio, ou a
corrente de referncia Id*. Esta corrente Id* comparada
com a corrente atual Id, e o sinal de erro altera a razo de
comutao do chopper , de maneira que a corrente Id se
aproxime do valor Id*.
A maior desvantagem deste mtodo de controlo pela
resistncia rotrica o baixo rendimento s menores
velocidades devido aos elevados deslizamentos.
Mesmo assim, este mtodo de controlo bastante utilizado
devido sua simplicidade. Em aplicaes onde o
funcionamento a baixa velocidade apenas uma pequena
parte do trabalho da mquina, o baixo rendimento neste
caso aceitvel.
Este mtodo ser orientado para controlo de velocidade de
motores que atuam cargas centrfugas, numa gama de
velocidades prxima do seu mximo valor.
O esquema da figura 5 requer um banco de resistncias
trifsico, de maneira que para um modo de funcionamento
equilibrado, as trs resistncias apresentem o mesmo valor
em qualquer posio.
O ajuste manual das resistncias no satisfatrio em
algumas aplicaes, particularmente em sistemas de
controlo em malha fechada.
Um controlo eletrnico da resistncia externa pode
melhorar a operao. Um diagrama de blocos de um sistema
de controlo deste tipo apresentado na figura 5.
A potncia do rtor trifsico retificada na ponte de dodos.
O efetivo valor R*ex da resistncia externa Rex, pode ser
alterado por variao do tempo-on (tambm chamado
razo de comutao =Ton/T) do chopper conectado aos
terminais de Rex. Prova-se que Rex = (1- )Rex .
Quando = 0, isto , o chopper fora de servio, R*ex = Rex.
Quando =1, isto , o chopper sempre em on, Rex curto-
circuitada pelo chopper e como tal R*ex = 0. Neste caso, a
resistncia do circuito rotrico apenas a resistncia da
prpria bobinagem. Assim, por variao de na gama de
1>>0, a resistncia efetiva variada na gama 0
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ARTIGO TCNICO
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3.3 Recuperao de energia de deslizamento do rtor
No mtodo apresentado, se for possvel recuperar para a
fonte AC a energia de deslizamento dissipada na resistncia,
o rendimento global do sistema ser bastante melhor.
Um mtodo para recuperar a energia de deslizamento
apresentado na figura 6.
A potncia do rotor retificada na ponte de dodos. O ripple
da corrente retificada atenuado na indutncia. A sada DC
do retificador ligada aos terminais do inversor, o qual
inverte a potncia DC em AC e realimenta-a para a fonte AC.
O inversor um conversor retificador controlado, que
funciona no modo ondulador (ou inversor).
Em vazio o binrio necessrio reduzido, ento Id ~ 0. Pela
figura 6, Vd = Vi. Se o deslizamento em vazio so, ento a
tenso mdia na sada dos conversores trifsicos
controlados,
vem:
Figura 6. Variao de velocidade do motor por variao da resistncia rotrica
pi
cos..6.3
max0 VV =
pipi
cos.
cos..6.3
.
6.3.
2
10
120
EV
s
ou
VEs
=
=
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ARTIGO TCNICO
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A figura 7 apresenta em diagrama de blocos um sistema de
controlo de velocidade em malha aberta, no qual se pode
alterar a frequncia da tenso de alimentao do motor.
O fluxo por plo do motor de induo :
Se a queda de tenso na impedncia estatrica (R1 e X1) for
reduzida, comparativamente com a tenso aos terminais V1,
uma vez que V1 ~ E1, ento:
Para evitar uma elevada saturao do circuito magntico, a
tenso aos terminais do motor deve ser variada
proporcionalmente com a frequncia.
Este tipo de controlo de velocidade conhecido como Volts
por Hertz Constante (Tenso por Frequncia constante).
s baixas frequncias, a queda de tenso na impedncia
estatrica comparvel tenso aos terminais V1 e, como
tal, a equao apresentada deixa de ser vlida. Para manter a
mesma densidade de fluxo no entreferro, a razo V/f deve
ser incrementada para as mais baixas frequncias.
O ngulo de disparo do inversor deve ser ajustado para a
velocidade em vazio. Se for aplicada carga, a velocidade
decresce.
As caractersticas binrio-velocidade para diferentes ngulos
de disparo so apresentadas na figura 6. Estas caractersticas
so idnticas do motor DC de excitao separada, para
vrias tenses aplicadas na armadura. O binrio
desenvolvido pela mquina proporcional corrente DC Id.
Um sistema de controlo em malha fechada, utilizando a
tcnica da recuperao da energia de deslizamento
apresentado na figura 6.
Este mtodo de controlo de velocidade largamente
utilizado em aplicaes de potncia, onde a variao numa
larga gama de velocidades envolve elevadas energias de
deslizamento.
4. Variao da frequncia da tenso de alimentao
A velocidade sncrona e, como tal, a velocidade do motor,
pode ser variada pela alterao da frequncia da tenso de
alimentao. A aplicao deste mtodo de controlo de
velocidade requer um variador de frequncia.
fE
p
fV
p
Figura 7. Variao da frequncia da tenso de alimentao
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ARTIGO TCNICO
12
A necessria variao tenso - frequncia apresentada na
figura 8b.
Na figura 9, a tenso aos terminais da mquina ir variar se a
tenso aos terminais do inversor for alterada; Esta tenso
pode ser alterada pela variao do ngulo de disparo dos
semicondutores do retificador controlado.
Se a tenso sada do inversor puder ser variada no prprio
inversor (inversores de Modulao Largura de Impulso), o
retificador deixar de ser controlado e constitudo apenas
por dodos, tornando Vi constante, como se pode ver na
figura 9.
As caractersticas binrio-velocidade para este sistema de
variao de velocidade so apresentadas na figura 8.
At frequncia base fbase a tenso aos terminais da
mquina pode ser obtida a partir do inversor. Abaixo desta
frequncia, o fluxo no entreferro mantido constante por
variao da tenso com a frequncia; por esta razo, o
binrio mantido constante e no seu valor mximo. Acima
de fbase, a tenso no pode voltar a ser incrementada com a
frequncia, neste caso o fluxo no entreferro decresce assim
como o binrio mximo disponvel.
Figura 9. Controlo de velocidade por variao da frequncia da tenso de alimentao
Figura 8. Variao da frequncia da tenso de alimentao
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ARTIGO TCNICO
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Um gerador de funes providencia um sinal para controlo o
do retificador, de maneira que a operao da mquina se
efetue a Tenso - Frequncia constante (Volt/Hertz -
constante).
Um sistema simplificado de controlo de velocidade
utilizando um inversor de corrente, apresentado na figura
11.
A frequncia de deslizamento mantida constante e a
velocidade controlada pela regulao da corrente contnua
Id e como tal, pela amplitude da corrente da mquina. Em
aplicaes de trao eltrica, como os metropolitanos e
outros veculos de trnsito, o binrio diretamente
controlado.
Um sistema tpico de controlo de um veculo de trnsito
apresentado na figura 12.
Como a tenso disponvel nos sistemas de trnsito
contnua e constante, utilizado um inversor de tenso
controlado por Modulao de Largura de Impulso (PWM), de
maneira a que se possa variar a tenso AC na sada.
4.1 Controlo em malha fechada
Em aplicaes onde se requer um rigoroso controlo da
velocidade, torna-se necessrio utilizar sistemas de controlo
realimentados em malha fechada.
A Figura 10 apresenta um diagrama de blocos que utiliza a
regulao pela frequncia de deslizamento e funciona no
modo Volt/Hertz constante.
No primeiro ponto de soma, obtm-se a diferena entre a
velocidade pretendida n* e a velocidade atual n, que
corresponde velocidade de deslizamento ns1 ou seja,
frequncia de deslizamento. Se a frequncia de
deslizamento se aproxima da frequncia de corte, este valor
limitado, restringindo a operao apenas para valores
abaixo da frequncia de corte (limite mximo para a
frequncia).
No segundo ponto de soma, a frequncia de deslizamento
somada frequncia fn (que representa a velocidade do
motor), para assim gerar a frequncia do estator f1.
Figura 10. Sistema de controlo em malha fechada, com operao a V/f constante
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ARTIGO TCNICO
14
Se a frequncia de deslizamento se mantiver constante, o
binrio varia com o quadrado da corrente do estator.
O comando do binrio obtido atravs de uma funo
geradora de raiz quadrada, que gera a corrente de referncia
I*. O sinal que representa a diferena entre I* e a atual
corrente I1, ir alterar a tenso na sada do inversor PWM de
maneira que I1 se aproxime o mais possvel do valor
desejado I*, que representa o comando do binrio.
Na frenagem regenerativa com recuperao de energia dos
veculos de trnsito, o sinal da frequncia de deslizamento f2
negativo. Neste caso, o motor de induo vai funcionar no
modo gerador (fn > f1), e realimentar para a fonte DC a
energia cintica armazenada no sistema.
Figura 12. Sistema tpico de controlo de velocidade em veculos de trnsito
Figura 11: Sistema de controlo em malha fechada, utilizando um inversor de corrente
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ARTIGO TCNICO
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Estes mtodos de variao de velocidade permitem em
qualquer regime adaptar a resposta do motor s
necessidades da carga, originando funcionamentos do motor
com deslizamentos reduzidos e, como tal, com eficincia
muito elevada.
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
- Beleza Carvalho, J. A., Mquinas Assncronas de Induo.
Apontamentos da disciplina de Mquinas Eltricas II.
ISEP, Porto, maro de 2014.
- WEG, Motores de Corrente Alternada. www.weg.net.
Catlogo WEG 2012.
- Sen, P.C., Principles of Electric Machines and Power
Electronics. Editor: John Wiley & Sons.
- Fitgerald, A.E., Charles Kingsley. Electric Machinery.
Editor: McGraw Hill.
- ABB, Low Voltage Industrial Performance Motors.
Catlogo ABB 2009.
5. Concluso
Os motores assncronos de induo, especialmente os de
rtor em gaiola-de-esquilo, so robustos, baratos, no tem
escovas nem coletor e podem ser utilizados em aplicaes
que requerem elevadas velocidades.
A variao de velocidade destes motores assenta
fundamentalmente na variao do nmero de pares de plos
(motor Dahalander), na variao do deslizamento atravs da
variao da tenso aplicada ao estator, ou variao da
resistncia rotrica, no caso dos motores de rotor bobinado,
e na variao da frequncia da tenso aplicada ao motor.
Atualmente, existem conversores eletrnicos, muito mais
complexos que os utilizados em motores DC, que permitem
utilizar os motores de induo em sistemas que necessitam
de variao de velocidade. Os conversores eletrnicos so
fundamentalmente utilizados na variao de velocidade por
variao do deslizamento da mquina e na variao da
frequncia da tenso de alimentao.
Em termos tcnicos, as solues mais evoludas
correspondem variao de velocidade por controlo escalar
tenso/frequncia constante, ou, uma soluo ainda mais
evoluda, por controlo vetorial da corrente estatrica.
WEG Equipamentos Eltricos S.A.http://www.weg.net/
-
DIVULGAO
16
CURSOS DE PS-GRADUAES DE CURTA DURAO
O Departamento de Engenharia Eletrotcnica do Instituto Superior de Engenharia do Porto, disponibiliza um conjunto de
cursos de especializao de curta-durao destinados fundamentalmente aos alunos de cursos de engenharia, bacharis,
licenciados e mestres recm-formados na rea da Engenharia Eletrotcnica e/ou Engenharia Eletrnica, assim como quadros
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Eletrotcnica.
Os cursos tero uma durao varivel entre as 8 e as 16 horas, funcionaro sexta-feira em horrio ps-laboral, ou
preferencialmente ao sbado de manh. O requisito mnimo para frequentar estes cursos ser o 12 ano completo, sendo
recomendada a frequncia de uma licenciatura ou mestrado em Engenharia Eletrotcnica e/ou Engenharia Eletrnica.
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- Dispositivos Lgicos Programveis (FPGAs) - Mquinas Eltricas Assncronas de Induo
- Eficincia Energtica na Iluminao Pblica - Mquinas Eltricas Sncronas de Corrente Alternada
- Instrumentao e Medidas Eltricas - Projeto ITED de uma Moradia Unifamiliar
- Mquinas Eltricas - Transformadores - Projeto de Redes de Terra em Instalaes de Baixa Tenso
- Mquinas Eltricas de Corrente Contnua - Verificao, Manuteno e Explorao Instalaes Eltricas de Baixa Tenso
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ARTIGO TCNICO
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Resumo
Motores de mans permanentes (motores PM) podem ser
utilizados em praticamente todas as aplicaes, tais como
bombas, elevadores, compressores, ventiladores, extrusoras,
geradores, veculos eltricos, servoacionamentos, torres de
refrigerao, eletrodomsticos, etc. Este artigo apresenta
algumas aplicaes para evidenciar que o uso de motores
PM traz melhorias em eficincia energtica e qualidade do
processo.
1. Introduo
De acordo com estudos recentes [1], sistemas acionados por
motores eltricos representam de 43% a 46% de todo o
consumo global de energia eltrica. Os motores de induo
tm sido o tipo de acionamento mais usado na indstria,
devido robustez, fiabilidade e facilidade de operao
(ligao direta rede de energia, sem necessidade de
controlo eletrnico), embora em muitas aplicaes os
acionamentos de velocidade varivel oferecem um grande
potencial de economia de energia [2]. Neste cenrio os
motores PM so competitivos face aos motores de induo,
pois tm um maior rendimento e no necessitam de
ventilao forada nem sobredimensionamento para
funcionamento com binrio constante.
2. Motores de imans permanentes (PM)
Os motores PM tm um maior rendimento
comparativamente com outros motores, devido ausncia
de perdas joule no rotor, e ao elevado fator de potncia
devido ao fluxo magntico de excitao fornecido pelos
mans permanentes. Como os motores PM no tm perdas
joule no rotor, a temperatura dos rolamentos mais baixa, e
o tempo de vida maior. Apresentam tambm um
rendimento significativamente maior nas baixas velocidades
comparativamente com os restantes motores de induo,
como mostrado na figura 1.
Figura 1. Rendimentos numa faixa de velocidade de 4:1 com binrio
constante para trs motores: um motor sncrono de mans
permanentes e dois motores de induo categoria IE2 e IE3
segundo IEC.
3. Caratersticas construtivas
Motores PM podem ter diferentes caractersticas
construtivas. Os mans podem ser colocados na superfcie ou
dentro do rotor, o rotor pode ser externo ou interno, os
enrolamentos podem ser do tipo distribudo (como nos
motores de induo) ou do tipo bobinado sobre o plo
(como nos motores universais). Eles podem usar mans de
ferrite (baixa energia e baixo custo) ou mans de terras-raras
(alta energia, alto custo), estes ltimos permitindo motores
mais compactos e com maior relao binrio/volume. Alm
disso, eles podem ser classificados como BLAC (Brushless
Alternating Current) ou BLDC (Brushless Direct Current). Os
primeiros usam um acionamento com corrente sinusoidal (a
sua fora contraelectromotriz sinusoidal), e os ltimos
usam um acionamento do tipo onda quadrada (sua fora
contraelectromotriz mais trapezoidal). Tipicamente os
motores BLDC tm enrolamentos bobinados sobre o plo, e
os motores BLAC tm enrolamentos distribudos. Mas
motores BLAC tambm podem ter enrolamentos sobre o
plo, principalmente para aplicaes de baixa potncia.
Carlos Eduardo G. MartinsSebastio Lauro Nau
WEG Equipamentos Eltricos S.A.
MOTORES DE MANS PERMANENTES
PARA APLICAES DE ALTA EFICINCIA.
-
ARTIGO TCNICO
18
Motores sncronos de mans
internos geralmente usam mans
de terras-raras no interior do rotor
(figura 2) e podem ter um
tamanho de carcaa abaixo dos
motores de induo (at 43% de
reduo no volume e 35% de
reduo no peso), alm de
apresentarem rendimentos
superiores aos mnimos exigidos
pela norma.
Existem diversas tipologias, e a aplicabilidade de cada uma
depende dos requisitos de cada aplicao, como mostrado
na tabela 1.
4. Aplicaes para motores PM
4.1. Motores PM Industriais
i. Motores de mans internos
Como eles esto em uma carcaa reduzida, eles apresentam
menores nveis de rudo do que os motores de induo de
mesma potncia.
As principais aplicaes so bombas, sistemas de ventilao,
compressores, extrusoras e e tapetes transportadores.
apetes transportadores.
Figura 2. Motor de mans internos de terras-raras e carcaa
reduzida.
Tipologia Caractersticas/Aplicao Exemplo
Rotor
externo
Aplicaes de alto binrio em baixa velocidade (ex. mquinas de
lavar roupa, elevadores), aplicaes em ventilao.
mans
superficiais
Aplicaes de baixa e mdia velocidade (ex. ventilao, exausto,
bombas residenciais, elevadores).
mans
internos
Aplicaes de baixa e alta velocidade (ex. Ventiladores,
compressores, bombas, elevadores, veculos eltricos).
Arranque
direto
Aplicaes de baixa velocidade e baixa inrcia, arranque direto
da rede (ventiladores, bombas).
Tabela 1. Caractersticas das diferentes topologias
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ARTIGO TCNICO
19
ii. Motor PM com arranque direto da rede
Estes motores so hbridos, pois possuem mans de terras-
raras abaixo da gaiola de alumnio do rotor [4]. Eles tm
enrolamentos similares aos dos motores de induo e a
particularidade de arrancar diretamente ligados rede, sem
necessidade de controlo eletrnico, como o caso dos
motores PM convencionais. Eles arrancam e aceleram como
os motores de induo, at atingirem o sincronismo,
mantendo velocidade constante mesmo com variao da
carga. Se for necessrio variar a velocidade, eles podem ser
acionados por conversores de frequncia convencionais, em
modo escalar. Isto permite que vrios motores sejam
acionados pelo mesmo inversor, na mesma velocidade. A
figura 3 mostra os nveis de rendimento dos motores com
mans e arranque da rede em comparao com os nveis de
rendimento da norma e em relao aos motores de induo
W22 e aos motores de induo W22 Premium (que cumprem
aos rendimentos IE3 da IEC). Os motores com mans e
arranque na rede atingem os nveis de rendimento IE4 da
IEC.
Figura 3. Comparao de rendimento entre motores PM com
arranque da rede e motores de induo.
As principais aplicaes so cargas de baixa inrcia, e
aplicaes multimotor com variao de velocidade, com um
nico conversor.
- Aplicao em compressor
A figura 4 mostra um motor de mans aplicado num
compressor de parafuso de 200 HP. A figura 5 mostra a
comparao de rendimento do compressor ao longo da sua
faixa de operao quando acionado pelo motor PM e por um
motor de induo.
O motor de induo antes utilizado tinha 150 kW, 2 plos,
carcaa IEC 280 S/M. O motor PM que o substituiu tem 150
kW, 3600 rpm, carcaa IEC 250 S/M. Houve um significativo
aumento no rendimento pelo uso do motor PM, alm deste
estar numa carcaa menor e com 52% do peso do motor de
induo previamente utilizado.
Figura 4. Compressor com motor PM
Figura 5. Rendimento do compressor com motor PM e com motor
de induo
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ARTIGO TCNICO
20
- Aplicao na indstria txtil
O motor original da mquina de engomar fios da figura 6 era
um motor de rotor bobinado, que tinha escovas que
necessitavam de ser trocadas regularmente e precisava de
manuteno constante. Quando este motor queimou e
necessitou de ser reparado, a deciso de procurar uma
alternativa mais eficiente levou escolha de um motor PM.
O custo para reparar o motor de rotor bobinado seria de
115% do valor de aquisio de um motor PM novo e mais
eficiente. Assim, o novo motor escolhido foi um motor PM
de 15 kW. A substituio reduziu os custos de manuteno
para praticamente zero, bem como o nmero de horas de
mquina parada, e aumentou a eficincia do processo pela
variao de velocidade com binrio constante (economia de
energia) e mais potncia na operao da mquina. O motor
PM 50% menor em tamanho do que o motor original,
ocupando menos espao e facilitando eventuais
manutenes.
Figura 6. Mquina de engomar fios
- Aplicao em torre de refrigerao
Motores PM para torres de refrigerao usam mans de
terras-raras e tm um grande nmero de plos, produzindo
elevado binrio em baixas rotaes, para acoplamento
direto. Isso elimina as caixas de reduo, diminuindo a
necessidade de manuteno e eliminando perdas devido ao
acoplamento, que juntamente com a menor perda eltrica
do motor PM, eleva o rendimento global do sistema de
acionamento.
5. Concluses
Os motores PM podem ter caractersticas construtivas
bastante diversas, para atender diferentes aplicaes.
Devido ao seu alto rendimento, permitem uma significativa
reduo no consumo de energia em todas as aplicaes
apresentadas no artigo. Em aplicaes de velocidade
varivel, os motores PM so ainda mais vantajosos, pois eles
no necessitam de ventilao forada nem
sobredimensionamento para funcionamento com binrio
constante. Alm disso, medida que a velocidade
reduzida, o rendimento menos prejudicado do que no caso
dos motores de induo.
Deve ser enfatizado ainda que para aplicaes industriais os
motores de mans de terras-raras podem ser fabricados
numa carcaa abaixo do tamanho de carcaa necessrio para
o motor de induo de mesma potncia. Isto leva a uma
reduo de volume e peso, e tambm reduo nos nveis de
rudo e vibrao. Uma vez que o motor PM funciona mais
frio porque no tem perdas joule no rotor, a temperatura
dos rolamentos menor, aumentando a vida til.
Referncias
[1] P. Waide, C. U. Brunner, Energy-Efficiency Policy
Opportunities for Electric Motor-Driven Systems,
International Energy Agency (IEA), 2011.
[2] A. T. de Almeida, F. J. T. E. Ferreira, D. Both, Technical
and Economical Considerations in the Application of
Variable-Speed Drives With Electric Motor Systems,
IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 41, No. 1,
Jan/Feb 2005.
[3] Catlogo Wmagnet Drive System,
http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-wmagnet-
drive-system-50015189-catalogo-portugues-br.pdf
[4] Catlogo WQuattro,
http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-wquattro-
50025714-catalogo-portugues-br.pdf
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ARTIGO TCNICO
21
1. Introduo
A miniproduo consiste numa atividade de pequena escala
de produo descentralizada de eletricidade que recorre a
recursos renovveis com base em apenas uma s tecnologia,
e entrega rede pblica eletricidade que ser remunerada,
na condio de que exista um consumo efetivo no local da
instalao e a potncia de ligao rede tenha valor igual ou
inferior a 250 kW. Esta adequa-se principalmente a empresas
que responsveis por consumos de energia eltrica elevados.
A remunerao desta atividade engloba dois regimes
escolha, o regime geral e o regime bonificado, sendo as
condies para cada um destes casos as seguintes:
Regime Geral: A potncia de ligao limitada a 50% da
potncia contratada com um mximo de 250 kW, sendo
ainda necessrio que a energia consumida na instalao seja
igual ou superior a 50% da energia produzida pela unidade
de miniproduo. A venda de eletricidade neste regime
rege-se pelo regime ordinrio segundo as condies de
mercado.
Regime Bonificado: Seguindo as condies anteriormente
descritas relativamente ao regime geral, tambm
obrigatrio ter em ateno outras condies:
Previa comprovao, data do pedido de inspeo, da
realizao de auditoria energtica que determine a
implementao de medidas de eficincia energtica, com
o seguinte perodo de retorno:
a) Escalo I (at 20 kW): 2 anos;
b) Escalo II (de 20 kW at 100 kW): 3 anos;
c) Escalo III (de 100 kW at 250 kW): 4 anos.
A dinmica legislativa que se tem vindo a fazer sentir nos
ltimos tempos com a possibilidade de se fazer auto-
consumo, faz com que comece a fazer sentido estudar as
diversas alternativas ao dispor dos
produtores/consumidores.
O aumento dos preos da energia eltrica que todos os anos
se fazem sentir e a reduo do preo da venda da energia faz
com que o autoconsumo possa ser uma alternativa mais
interessante do que a venda da energia rede eltrica de
servio pblico.
2. Legislao Associada
De acordo com a portaria n 285/2011 de 28 de Outubro, a
atualizao do valor da percentagem de reduo anual da
tarifa de referncia aplicvel no mbito do regime
remuneratrio bonificado da atividade de miniproduo,
bem como da quota anual de potncia disponvel para
alocao, a partir de 2012, inclusive.
Mais recentemente, a Portaria n. 430/2012, de 31
dezembro veio fixar em 30 %, com efeitos a partir de 2013,
inclusive, o valor da reduo anual da tarifa de referncia
aplicvel no mbito do regime remuneratrio bonificado da
atividade de miniproduo de fonte solar com tecnologia
fotovoltaica.
Consequentemente, a tarifa de referncia aplicvel em 2014
no mbito do regime remuneratrio bonificado da atividade
de miniproduo com tecnologia solar fotovoltaica ficou
estabelecida em 106/MWh e para as demais tecnologias
em 159/MWh. Neste contexto, cabe ao diretor-geral de
Energia e Geologia, mediante despacho, divulgar o valor da
tarifa de referncia e a quota de potncia de ligao a alocar,
bem como estabelecer a programao temporal da referida
alocao.
Com a recente publicao do Decreto-Lei 153/2014
estabeleceu-se o regime jurdico aplicvel produo de
eletricidade, por intermdio de instalaes de pequena
potncia, a partir de recursos renovveis, destinada ao auto-
consumo na instalao de utilizao associada respetiva
unidade produtora, sendo possvel tambm fazer a ligao
rede eltrica pblica.
Rute Rafaela Silva MoreiraRoque Filipe Mesquita Brando
Instituto Superior de Engenharia do Porto
MINIPRODUO FOTOVOLTAICA.
VENDA REDE VS AUTOCONSUMO.
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ARTIGO TCNICO
22
Ou seja, com a publicao deste Decreto-Lei passa a ser
possvel a atividade de produo de energia eltrica para
satisfao das prprias necessidades da instalao, sem
prejuzo do excedente, a existir, poder ser injetado na rede
eltrica de servio pblico.
3. Softwares de apoio
Existem algumas ferramentas informticas que so teis
para desenvolvimento de estudos no mbito da tecnologia
fotovoltaica. O software PVGIS uma ferramenta que
funciona online e que gera uma estimativa dos valores de
energia produzida atravs de um sistema fotovoltaico. Este
tipo de softwares muito til pois permite obter dados de
produo necessrios para efetuar os sempre importantes
estudos econmicos de uma instalao.
Esta aplicao necessita da insero de alguns dados, tais
como, a quantidade de mdulos fotovoltaicos do sistema em
clculo, a inclinao dos painis e a orientao dos mesmos.
O programa, por sua vez, efetua o clculo da energia eltrica
gerada, diria ou mensal, para cada um dos respetivos meses
do ano.
Paralelamente, poder-se- utilizar o software Sunny Design
da SMA, que um auxlio ao projeto da instalao e permite
tambm verificar a coerncia dos dados obtidos. Nesta
ferramenta inserem-se os parmetros bsicos do sistema,
tais como a localizao da central fotovoltaica, a quantidade
de mdulos e o respetivo fabricante, a inclinao e
orientao dos painis fotovoltaicos e a escolha do inversor a
utilizar. Este software gera grficos com a configurao das
ligaes necessrias, o dimensionamento da cablagem,
juntamente com uma anlise tcnica e econmica do
projeto, gerando um documento com todas estas indicaes.
Existem ao dispor dos projetistas inmeras ferramentas de
apoio ao dimensionamento de sistemas fotovoltaicos,
evitando-se cometer erros graves de dimensionamento e
permitindo trabalhar com dados muito fidedignos sobre o
potencial fotovoltaico do local da instalao de produo.
4. Autoconsumo Vs venda rede
Ao utilizar-se sistemas fotovoltaicos com o intuito de se fazer
100% de venda da energia rede, toda a produo de
energia da central fotovoltaica ser remunerada com uma
tarifa constante durante 15 anos. Dado que o tempo de vida
mdio dos painis ronda os 20 anos, terminando o prazo da
bonificao, podem sempre ser usados para autoconsumo.
Por outro lado, usando-se sistemas fotovoltaicos com o
intuito de se fazer 100% de autoconsumo, toda a energia
produzida pela central fotovoltaica ser consumida pelo
prprio produtor onde esta se encontra instalada. Estes
sistemas so as instalaes do futuro, uma vez que a sua
produo serve para assegurar uma parte dos consumos
duma instalao, durante o perodo em que o preo da
energia eltrica o menos favorvel para o consumidor.
possvel tambm, caso haja excedente de produo, injetar a
energia rede eltrica, obviamente a um preo que no
pode ser bonificado. De referir tambm que se a unidade de
produo renovvel for da tecnologia fotovoltaica, se est a
produzir energia nas horas em que o preo da energia mais
penalizador para o consumidor, estando tambm a reduzir-
se a potncia nas horas de ponta da instalao, fazendo com
que a reduo na tarifa seja ainda maior.
5. Caso Prtico
Para a implementao de uma central de miniproduo
fotovoltaica, analisaram-se os consumos de um
estabelecimento comercial, assim como a quantidade de
mdulos a instalar e a potncia de cada um destes com o fim
de se obter a potncia de ligao do sistema.
O sistema ser composto por 700 painis de 250 Wp,
instalados no telhado da instalao, com um ngulo de
inclinao de 350 e o azimute de 00.
Utilizando-se o software PVGIS, com a insero dos dados
necessrios, foi possvel obter-se dados acerca da produo
de eletricidade mdia diria e mensal do sistema
fotovoltaico em estudo, assim como a soma mdia diria de
irradiao global por metro quadrado recebida pelos
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ARTIGO TCNICO
23
Na figura 1 apresentada a forma como se introduzem os
dados do projeto no software PVGYS.
Foram feitas as simulaes de produo do sistema
fotovoltaico para os diversos meses do ano, que se
encontram apresentadas na tabela 1.
mdulos, tambm diria e mensal. Todas estas variveis
motor e, como tal, uma nova velocidade de funcionamento.
Verificando-se que a instalao se rege por ciclo semanal, e
uma vez que os painis fotovoltaicos s produzem energia
na presena radiao solar, contabilizou-se o nmero de
horas de ponta e cheias para o horrio legal de Inverno e
Vero. Desta forma, obteve-se a energia diria em horas de
ponta e em horas de cheias.
Para inicializar o estudo, efetuou-se uma anlise total
faturao do estabelecimento comercial, para
posteriormente se verificar qual a poupana obtida com a
implementao do sistema fotovoltaico.
Para se elaborar uma anlise mais aprofundada, decidiu-se
visualizar os consumos mensais representados num
diagrama de carga, prevendo que todos os dias pertencentes
ao mesmo ms se comportam de igual forma.
Sendo os consumos regidos por um ciclo semanal, efetuou-
se a diviso das 24h do dia em horas de ponta, cheias, vazio
e super vazio. Esta diviso foi feita de diferente forma para
os dias de semana, sbados e domingos, assim como para
Inverno e Vero.
Figura 1. Exemplo dos dados do projeto a introduzir no PVGYS
En. Diria
(kWh)En. Mensal
(kWh)Fevereiro 561 15700
Maro 661 20500
Abril 695 20900
Maio 746 23100
Junho 804 24100
Julho 848 26300
Agosto 838 26000
Setembro 772 23200
Outubro 579 17900
Novembro 430 12900
Dezembro 413 12800
Mdia Anual 647 19700
Tabela 1. Produo do sistema fotovoltaico
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ARTIGO TCNICO
24
Calculou-se, assim, a potncia mdia diria em horas de
ponta, cheias, vazio e super vazio e a potncia mdia diria
em horas de ponta e cheias relativamente produo do
sistema fotovoltaico. Para a anlise grfica mensal dos
diagramas de carga fez-se a associao das potncias mdias
dirias s respetivas horas do dia, tanto para visualizar o
consumo do estabelecimento assim como a produo do
sistema fotovoltaico.
As figuras 2 e 3 traduzem diagramas de carga mensais
aproximados, assumindo a existncia de erros pois na
realidade os diagramas no so lineares. Analisando os
diagramas de carga, verificou-se que a produo do sistema
fotovoltaico nunca ultrapassa o consumo de energia da
instalao, favorecendo o autoconsumo. Caso a produo da
central fotovoltaica ultrapassa-se o consumo da instalao, o
excedente de energia seria vendido rede.
Figura 2. Diagrama de carga referente a um ms de Inverno
Figura 3. Diagrama de carga referente a um ms de Vero.
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ARTIGO TCNICO
25
Comparando estes dois cenrios em estudo, verificou-se que
seria mais vantajoso para o cliente o sistema de
autoconsumo face ao de venda rede. De facto, a poupana
maior em autoconsumo, pois as tarifas aplicadas so
elevadas e com tendncia a aumentar ao longo dos anos,
para alm de se efetuar uma grande reduo de custos com
a diminuio da potncia em horas de ponta. A venda rede
apresenta menor poupana, pois a tarifa aplicada acarreta
um valor pequeno, com tendncia a decrescer no futuro.
Devido crescente subida de preo da energia, analisaram-
se dois cenrios de aumento dos preos da energia: um de
aumento de 1,5% e outro de 3% ao ano, com o fim de
comparar a venda rede e o autoconsumo, verificando qual
a soluo mais vantajosa a longo prazo.
A tabela 4 apresenta o resultado da comparao entre os
ganhos obtidos com um sistema fotovoltaico utilizado para
venda da totalidade da energia rede e com o autoconsumo
total da energia, considerando que o preo da energia
eltrica aumenta 1,5% anualmente.
A tabela 5 apresenta a mesma simulao dos dois sistemas
mas considerando um aumento do preo da energia de 3%
anualmente.
Um dos cenrios em estudo foi o da instalao de um
sistema fotovoltaico com 100% da sua produo de energia
utilizada para venda rede.
Uma vez que os painis fotovoltaicos produzem somente
energia nas horas de ponta e cheias, atravs dos dados
relativos produo gerada pelo software PVGIS, obteve-se
o retorno monetrio dos termos de energia varivel em
horas de ponta e cheias com a venda rede.
Outro cenrio em estudo foi o de 100% autoconsumo, ou
seja, toda a produo de energia gerada pela miniproduo
ser consumida pela prpria indstria, de modo a obter-se
uma reduo de consumos em horas de ponta e cheias.
Neste cenrio, teve-se em conta a reduo do consumo de
potncia em horas de ponta.
Tabela 2. Lucro no cenrio 100% venda da energia rede.
Tabela 3. Lucro no cenrio 100% autoconsumo.
Tabela 4. Simulao para aumento de 1,5% do preo da energia.
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ARTIGO TCNICO
26
Uma vez que a tarifa de venda rede se mantm constante
durante 15 anos, os clculos elaboraram-se apenas para esse
perodo. Findo este prazo, a tarifa para a venda de energia
ir diminuir, o que far com que o lucro seja cada vez menor
com a venda rede. Com estes aumentos hipotticos do
preo de energia em 1,5 e 3%, mesmo para o caso de menor
aumento, torna-se claro que o autoconsumo uma opo
economicamente mais interessante. Assim, quanto maior for
o preo da energia, mais lucro gerar o autoconsumo.
Para o clculo dos ganhos com o autoconsumo considera-se
que para alm dos ganhos com a produo da energia
atravs do sistema fotovoltaico, tambm se reduz uma
componente da tarifa de energia que a potncia nas horas
de ponta. Como o sistema fotovoltaico produz grande parte
da energia no perodo das horas de ponta, o valor da
potncia das horas de ponta reduzido, conseguindo-se
assim ganhos na componente tarifria da energia eltrica
ativa e na componente da potncia das horas de ponta.
Outro dado muito relevante para o cliente para alm da
poupana o tempo de retorno do investimento. Como tal,
calculou-se um valor de recuperao anual de modo a obter-
se em que momento o valor do investimento recuperado
pelo cliente.
A figura 4 apresenta o resultado do estudo de clculo do
retorno do investimento.
Tabela 5. Simulao para aumento de 3% do preo da energia.
Figura 4. Anlise do payback com venda rede e autoconsumo.
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ARTIGO TCNICO
27
Com o consumo da instalao e produo do sistema
fotovoltaico, verificou-se que no existiam momentos nos
quais a produo da instalao superava o consumo, logo
no eram gerados excedentes de energia, concluindo-se que
o autoconsumo seria mais vantajoso e em nenhum
momento se utilizaria a venda rede.
Todos os cenrios em estudo apresentavam, de facto, uma
reduo econmica, comprovando-se que o mais vantajoso
seria o de 100% autoconsumo, seguindo-se o sistema de
100% venda rede .
Com a constante subida de preos de energia e o aumento
de preo da tarifa de compra rede, o autoconsumo revela
uma maior poupana, aumentando gradualmente ao longo
dos anos, tornando menor o tempo de amortizao do
investimento na implementao desta soluo.
O aumento do preo da eletricidade e a descida de custos
dos sistemas fotovoltaicos, potencializam a necessidade de
usufruir, nos anos futuros, da verdadeira democratizao da
energia introduzindo conceitos de autoconsumo.
6. Concluso
Sendo a energia solar um meio renovvel e facilmente
reabastecido, o recurso a sistemas fotovoltaicos ser sem
dvida um item do futuro com viso na reduo de custos
com eletricidade.
Com a anlise dos consumos de uma indstria consegue-se
criar um leque de cenrios capazes de reduzir a faturao
associada aos mesmos.
De modo a verificar qual a opo mais vantajosa para
determinada miniproduo, efetuou-se um estudo
assumindo que toda a energia produzida seria vendida
rede (100% venda rede), paralelamente a outro, em que a
energia produzida pelo sistema seria somente para prprio
consumo (100% autoconsumo).
Para melhor se conhecer o perfil do consumidor,
elaboraram-se diagramas de carga referentes a cada um dos
meses do respetivo ano.
Curiosidade
-
DIVULGAO
n|
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ARTIGO TCNICO
29
.
1. Introduo
O termo aparelhagem pode ser definido como os
equipamentos destinados a serem ligados a um circuito
eltrico com vista a garantir uma ou mais das funes de
proteo, de comando, de seccionamento ou de conexo.
Como aparelhagem de baixa tenso entende-se a
aparelhagem com tenses estipuladas que no excedam os
1000 V em corrente alternada ou 1500 V em corrente
contnua.
Um aparelho de proteo definido como um aparelho
destinado a impedir ou limitar os efeitos perigosos ou
prejudiciais da energia eltrica a que possam estar sujeitas
pessoas, coisas ou instalaes.
Um aparelho de comando definido como um aparelho
destinado a modificar o regime de funcionamento de uma
instalao ou de um aparelho de utilizao.
Um aparelho de seccionamento definido como um
aparelho destinado a garantir a colocao fora de tenso de
toda ou de parte de uma instalao, separando-a, por razes
de segurana, das fontes de energia eltrica de modo visvel.
Resumo
A atividade de tcnico responsvel das instalaes eltricas
, e ser sempre, cada vez mais, uma atividade estimulante e
com constante necessidade de atualizao e evoluo.
Trata-se de uma atividade extremamente vasta e
diferenciada, requerendo, por um lado, um profundo
conhecimento, relativamente a normas, regulamentos,
materiais, equipamentos, solues tcnicas e tecnologias e,
por outro lado, a interveno numa diversificada rea de
instalaes.
A constante e acelerada evoluo tcnica, tecnolgica e
conceptual de equipamentos e das instalaes eltricas, faz
com que o corpo normativo no possa ser esttico, mas
antes que possa evoluir de forma a poder contemplar e dar
resposta a essas novas realidades.
Para se poder ser, de uma forma cabal, responsvel pelo
projeto, execuo e explorao de instalaes eltricas
imprescindvel o conhecimento exato dos diversos diplomas
legais, em vigor, que enquadram a instalao e a atividade
em questo.
O presente artigo tem como objetivo principal, sistematizar
e apresentar o corpo normativo relativo aparelhagem de
proteo, comando e seccionamento de baixa tenso.
Antnio Augusto Arajo GomesInstituto Superior de Engenharia do Porto
www.hager.pt
APARELHAGEM DE PROTEO, COMANDO E SECCIONAMENTO DE BAIXA TENSO.
PRINCIPAIS DOCUMENTOS NORMATIVOS.
-
ARTIGO TCNICO
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2. Seccionador
i) Definio
Um seccionador um aparelho mecnico de conexo que
satisfaz, na posio de aberto, as regras especificadas para a
funo seccionamento. um aparelho que, sem poder de
corte garantido, no deve ser manobrado em carga.
ii) Enquadramento normativo
Norma EN 60947 - Aparelhagem de baixa tenso.
Parte 1: 2007/A 1:2011 - Regras gerais.
Parte 3:2009/A 1:2012 (Edio 3) - Interruptores,
seccionadores, interruptores-seccionadores e combinados
fusveis.
A parte 3 da norma EN 60947 aplica-se a interruptores,
seccionadores, interruptores-seccionadores e combinaes
fusvel para utilizao em circuitos de distribuio e circuitos
motor nos quais a tenso estipulada no exceda 1000 V em
corrente alternada ou 1500 V em corrente contnua.
3. Interruptor (mecnico)
i) Definio
Um interruptor (mecnico) definido como um aparelho
mecnico de conexo capaz de estabelecer, de suportar e de
interromper correntes nas condies normais do circuito,
incluindo, eventualmente, as condies especificadas de
sobrecarga em servio.
um aparelho que ainda capaz de suportar, num tempo
especificado, correntes nas condies anormais
especificadas para o circuito, tais como as resultantes de um
curto-circuito.
Pode ser capaz de estabelecer correntes de curto-circuito
mas no de as interromper.
ii) Enquadramento normativo
- Interruptores para instalaes eltricas fixas,
domsticas e anlogas
Norma NP EN 60669 - Interruptores para instalaes eltricas
fixas, domsticas e anlogas.
Parte 1:2011 (Ed. 1) - Requisitos gerais.
Parte 2-1:2012 (Ed. 2) - Requisitos particulares -
Interruptores eletrnicos.
Parte 2-2: 2013 (Ed. 2) - Requisitos particulares -
Interruptores de comando eletromagntico distncia
(telerrutores).
Parte 2-3: 2013 (Ed. 2) - Requisitos particulares -
Interruptores temporizados.
Parte 2-4: 2013 (Ed. 1) - Requisitos particulares -
Interruptores-seccionadores.
Parte 2-6: 2012 (Ed. 1) - Interruptores de bombeiros para
anncios luminosos e luminrias, interiores e exteriores.
A Norma EN 60669 aplica-se a interruptores de comando
manual de uso comum para corrente alternada, de tenso
estipulada igual ou inferior a 440 V e de corrente estipulada
igual ou inferior a 63 A, destinados a instalaes eltricas
fixas, domsticas e anlogas, interiores ou exteriores.
- Interruptores de uso industrial
Norma EN 60947 Aparelhagem de baixa tenso.
Parte 1: 2007/A 1:2011 Regras gerais.
Parte 3:2009/A 1:2012 (Edio 3) Interruptores,
seccionadores, interruptores-seccionadores e combinados
fusveis.
-
ARTIGO TCNICO
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4. Interruptor-seccionador
i) Definio
Um interruptor-seccionador um interruptor que satisfaz na
posio de aberto, as regras de isolamento requeridas para
um seccionador.
ii) Enquadramento normativo
Norma EN 60947 - Aparelhagem de baixa tenso.
Parte 1: 2007/A 1:2011 - Regras gerais.
Parte 3:2009/A 1:2012 (Edio 3) - Interruptores,
seccionadores, interruptores-seccionadores e combinados
fusveis.
5. Fusvel
i) Definio
Um fusvel um aparelho cuja funo a de interromper,
por fuso de um ou mais dos seus elementos concebidos e
calibrados para esse efeito, o circuito no qual est inserido,
cortando a corrente quando esta ultrapassar, num tempo
suficiente, um dado valor.
ii) Enquadramento normativo
- Fusveis para uso por pessoas no qualificadas
Trata-se de fusveis gG destinados a serem utilizados por
pessoas no qualificadas em aplicaes domsticas ou
anlogas de correntes estipuladas inferiores ou iguais a 100
A e tenses estipuladas inferiores ou iguais a 500 V em
corrente alternada ou 500 V em corrente contnua. So
fusveis destinados a serem utilizados em instalaes onde
os elementos de substituio esto acessveis e podem ser
substitudos por pessoas no qualificadas.
Norma NP EN 60269 - Fusveis de baixa tenso.
Parte 1:2012 - Requisitos gerais.
NP HD 60269-3:2011 - Fusveis de baixa tenso. Parte 3:
Requisitos suplementares para os fusveis destinados a
serem utilizados por pessoas no habilitadas (fusveis para
usos essencialmente domsticos e anlogos). Exemplos de
sistemas de fusveis normalizados de A a F.
- Fusveis para utilizao por pessoas habilitadas
Trata-se de fusveis destinados a serem utilizados em
instalaes onde os elementos de substituio esto
acessveis e destinados a serem substitudos, apenas por
pessoas devidamente habilitadas.
Norma NP EN 60269 - Fusveis de baixa tenso.
Parte 1:2012 - Requisitos gerais.
NP HD 60269-2:2012 - Fusveis de baixa tenso. Parte 2:
Requisitos suplementares para os fusveis destinados a
serem utilizados por pessoas habilitadas (fusveis para usos
essencialmente industriais). Exemplos de sistemas de
fusveis normalizados de A a J.
- Fusveis miniatura
Norma EN 60127: Corta-circuitos fusveis miniatura.
Parte 1:2006/A 1:2011 (Edio2) Definies para corta-
circuitos fusveis miniatura e regras gerais para elementos de
substituio miniatura.
Parte 2:2003/A2:2010 (Edio 2) Cartuchos de corta-
circuitos.
Parte 3:1996/A2:2003 (Edio 1) Elementos de substituio
sub-miniatura.
Parte 4:2005/A2:2013 (Edio 2) Mdulos universais de
elementos de substituio (UMF) Tipos de montagem em
superfcie e montagem por meio de orifcios transversais.
Parte 5:1991 (Edio 1) Guia para avaliao da qualidade
dos elementos de substituio miniatura.
-
ARTIGO TCNICO
32
Parte 6:1994/A2:2003 (Edio 1) Suportes para cartuchos
de corta-circuitos miniatura.
Parte 7:2013 (Edio 1) Miniatura de elo de fusvel para
aplicaes especiais.
Parte 10:2002 (Edio 1) Guia de utilizao para corta-
circuitos fusveis miniatura.
6. Seccionador-fusvel
i) Definio
Um seccionador-fusvel um aparelho mecnico de conexo
que satisfaz, na posio de aberto, s regras especificadas
para a funo seccionamento, que agrupa a funo fusvel.
ii) Enquadramento normativo
EN 60947 - Aparelhagem de baixa tenso.
Parte 1: 2007/A 1:2011 - Regras gerais.
Parte 3:2009/A 1:2012 (Edio 3) - Interruptores,
seccionadores, interruptores-seccionadores e combinados
fusveis.
7. Interruptor-fusvel
i) Definio
Um interruptor-fusvel um interruptor dotado de corta-
circuitos fusveis e eventualmente de rels que lhe conferem
a funo de aparelho de proteo contra sobreintensidades.
ii) Enquadramento normativo
EN 60947 - Aparelhagem de baixa tenso.
Parte 1: 2007/A 1:2011 - Regras gerais.
Parte 3:2009/A 1:2012 (Edio 3) - Interruptores,
seccionadores, interruptores-seccionadores e combinados
fusveis.
8. Interruptor-seccionador-fusvel
i) Definio
Um interruptor-seccionador-fusvel um Interruptor-
seccionador, eventualmente com relais, conjugado com
corta-circuitos fusveis em que o elemento fusvel est
fechado, de modo que a sua fuso no pode provocar
qualquer ao exterior prejudicial segurana das pessoas
ou conservao dos objetos prximos. O interruptor-
seccionador destina-se a permitir a manobra em carga, os
fusveis a atuar em caso de curto-circuito e os relais, se
houver, a provocar a abertura automtica somente no caso
de sobrecarga.
ii) Enquadramento normativo
EN 60947 - Aparelhagem de baixa tenso.
Parte 1: 2007/A 1:2011 - Regras gerais.
Parte 3:2009/A 1:2012 (Edio 3) - Interruptores,
seccionadores, interruptores-seccionadores e combinados
fusveis.
9. Disjuntor
i) Definio
Um disjuntor um aparelho mecnico de conexo capaz de
estabelecer, de suportar e de interromper correntes nas
condies normais do circuito.
O disjuntor ainda capaz de estabelecer, de suportar num
tempo especificado, e de interromper correntes em
condies anormais especificadas para o circuito, tais como
as correntes de curto-circuito.
ii) Enquadramento normativo
- Disjuntores para instalaes domsticas e anlogas
Norma EN 60898 - Aparelhagem eltrica - Disjuntores para
proteo contra sobreintensidades para instalaes
domsticas e anlogas.
-
ARTIGO TCNICO
33
Parte 1:2003 / A1:2004/CORRIGENDUM Fev:2004 /A
11:2005/A 12:2008/A 13:2012 - Disjuntores para
funcionamento em corrente alternada.
Parte 2:2006 - Disjuntores para o funcionamento em
corrente contnua e corrente alternada.
- Disjuntores de uso industrial
Norma EN 60947 - Aparelhagem de baixa tenso.
Parte 1: 2007/A 1:2011 - Regras gerais.
Parte 2: 2006/A 1:2009/A 2:2013 - Disjuntores.
- Disjuntores para equipamento (DPE)
Norma NP EN 60934:2003/A 1:2012 (Ed. 1) - Disjuntores
para equipamento (DPE) (IEC 60934:2000/A1:2007).
10. Dispositivo sensvel corrente diferencial-residual
(dispositivo diferencial)
i) Definio
Um dispositivo sensvel corrente diferencial-residual
(dispositivo diferencial) um aparelho mecnico, ou
associao de aparelhos, destinados a provocar a abertura
dos contactos quando a corrente diferencial-residual atingir,
em condies especificadas, um dado valor.
Os dispositivos diferenciais podem ser interruptores
diferenciais, disjuntores diferenciais, ou uma combinao de
diversos elementos separados, concebidos para detetar e
medir a corrente diferencial-residual e para estabelecer ou
interromper a corrente.
ii) Enquadramento normativo
- Interruptor diferencial sem proteo incorporada
contra sobreintensidades
Norma EN 61008 - Interruptores diferenciais, sem proteo
contra sobreintensidades incorporada, para usos domsticos
e anlogos (RCCBs).
Parte 1: 2012 (Ed. 3) - Requisitos gerais.
Parte 2-1: 1994/A 11:1998/CORRIGENDUM Mar:1999 -
Norma particular para interruptores funcionalmente
independente da tenso de alimentao.
- Disjuntor diferencial com proteo incorporada contra
sobreintensidades
Norma EN 61009-1:2012 (Ed. 3) - Interruptores diferenciais,
com proteo contra sobreintensidades incorporada, para
usos domsticos e anlogos (RCBO's). Parte 1:Requisitos
gerais.
11. Contactor (mecnico)
i) Definio
Um contactor mecnico um aparelho mecnico de conexo
com uma nica posio de repouso, comandado de outra
forma do que amo, capaz de estabelecer, de suportar e de
interromper as correntes nas condies normais de
funcionamento do circuito, incluindo as condies de
funcionamento em sobrecarga.
ii) Enquadramento normativo
- Contactores eletromecnicos para uso domstico e
anlogo
Norma NP EN 61095:2013 (Ed. 1) - Contactores
eletromecnicos para uso domstico e anlogo.
A norma aplicvel aos contactores eletromecnicos de
corte no ar para utilizao domstica e anloga, cujos
contactos principais se destinam a serem conectados a
circuitos de tenso estipulada que no ultrapasse os 440 V
corrente alternada (entre fases) com uma corrente de
funcionamento estipulada inferior ou igual a 63 A para a
categoria de utilizao AC-7a e 32 A para as categorias de
utilizao AC-7b e AC-7c, e com uma corrente de curto-
circuito condicional inferior ou igual a 6 kA.
-
ARTIGO TCNICO
34
- Contactores de uso industrial
Norma EN 60947 - Aparelhagem de baixa tenso.
Parte 1: 2007/A 1:2011 - Regras gerais.
Parte 4-1:2010 (Ed. 3)/A1:2012 (Ed. 1) - Contactores e
arrancadores de motores - Contactores e arrancadores de
motores eletromecnicos.
Parte-4-2:2000 (Ed. 2)/A1:2002 (Ed. 2)/A2:2006 (Ed. 2.0):
Contactores e arrancadores de motores - Graduadores e
arrancadores com semicondutores para motores de corrente
alternada.
Parte 4-3: 2000/A1:2006 (Ed. 1)/A2:2011 (Ed. 1) -
Contactores e arrancadores de motores - Graduadores e
contactores com semicondutores para cargas, exceo de
motores, de corrente alternada.
NP 2894:1985 (Ed. 1) - Aparelhos de baixa tenso. Aparelhos
de uso industrial. Rels de contactores. Marcao de
terminais, nmero e letra de identificao.
12. Consideraes Finais
A necessidade de constante atualizao de conhecimentos,
imposta quer pela evoluo tcnica, tecnolgica e
concecional das instalaes, materiais e equipamentos, quer
pela evoluo regulamentar e normativa um desafio para
os diversos agentes da rea eletrotcnica.
No presente artigo pretendeu-se sistematizar o atual
enquadramento normativo relativo aparelhagem de
proteo, comando e seccionamento de baixa tenso.
www.hager.pt
-
ARTIGO TCNICO
35
1. Prembulo
A Autoridade Nacional de Comunicaes (ANACOM) aprovou
em 5 de setembro de 2014, a 3. edio do Manual ITED
Prescries e Especificaes Tcnicas das Infraestruturas de
Telecomunicaes em Edifcios, bem como a sua entrada em
vigor a 8 de setembro do mesmo ano. At ao final do ano de
2014 ocorre um perodo transitrio sendo considerados
vlidos os projetos efetuados de acordo com as anteriores
prescries e especificaes tcnicas, a 2. edio do Manual
ITED. Este novo Manual, longe de ser uma rutura com a
anterior edio, possui um carcter mais ajustado
realidade socioeconmica atual em Portugal. Com efeito, h
uma clara preocupao para reduo de gastos mantendo,
ainda assim, indicadores mnimos para o edificado novo ou a
reconstruir.
H uns anos que Portugal abrandou o ritmo de construo,
um dos anteriores pilares aceleradores da nossa economia.
Com o abrandamento da construo abrem-se, porm,
novas oportunidades e desafio como o caso da
reestruturao. As cidades tm vindo a assumir uma
importncia cada vez maior nos pases e prpria
humanidade. Num artigo publicado pelo Eng. Antnio Vidigal
na Revista Energia e Futuro n.1 em Fevereiro de 2011,
Smart Grids As redes de distribuio de energia do
futuro, sustenta que em 2030, duas em cada trs pessoas
habitem no espao urbano e que se em 1950 existiam 83
cidades com mais de 1 milho de habitantes, nos nossos dias
existem 468, sendo j 25 o nmero de cidades mundiais com
mais de 10 milhes de pessoas.
Assim, a reconstruo, em particular a requalificao do
edificado e das suas respetivas infraestruturas sero de
extrema importncia para a economia das empresas de
construo, telecomunicaes e instalaes eltricas e,
consequentemente, para Portugal.
Este artigo aborda de uma forma sucinta, mas objetiva a
problemtica da utilizao de cabos de par de cobre nas
infraestruturas de telecomunicaes. Problemtica pelas
fragilidades que podem representar no s para a qualidade
da transmisso de dados, como tambm para o prprio
patrimnio. H claramente, uma diferena entre cabos em
cobre e cabos com banho de cobre. Estas diferenas
estendem-se muito alm do fator econmico, sempre alvo
de preocupao e ponderao. Os profissionais deste setor,
projetistas, instaladores, fabricantes e fornecedores tm o
dever e obrigao de estarem devidamente informados
acerca das vantagens, desvantagens, convenientes e
inconvenientes da utilizao das solues tecnologicamente
disponveis. Convm realar que o que permitido, em
termos legais, estabelece um conjunto de requisitos
mnimos. Cabe a todos ns, com o devido enquadramento
regulamentar, zelar pela melhor soluo tcnica que garanta
as pretenses e nveis de conforto do utilizador final mas,
concomitantemente, garanta a segurana de bens e pessoas.
2. Introduo
A seco 3 da 3 edio do Manual ITED estabelece que as
redes de cabos (ou simplesmente cablagem) caracterizam-se
como o elemento das ITED que permite o transporte e
distribuio dos sinais de telecomunicaes nos edifcios nas
trs tecnologias de cabos definidas para o transporte fsico
da informao: cabos de par de cobre, cabo coaxial e fibra
tica. No que respeita tecnologia de par de cobre os seus
requisitos e caratersticas mnimas esto tambm
endereadas nessa terceira seo.
Uma questo importante que se impem : H diferenas
entre cabos par de cobre macios (em cobre) e cabos em
alumnio cobreado? Antes de se responder a essa questo
convm identificar o que so os cabos em alumnio
cobreados.
Joo Alexandre, Brand-Rex - Network Infrastructure Cabling SystemsSrgio Filipe Carvalho Ramos, Instituto Superior de Engenharia do Porto
TECNOLOGIA PAR DE COBRE ITED 3.
PARA ALM DA TRANSMISSO DE VOZ E DADOS.
-
ARTIGO TCNICO
36
O cabos em alumnio cobreado (cabos de alumnio com
banho de cobre), designados por Copper Clad Aluminum
(CCA) um condutor de alumnio com um revestimento de
cobre fino. Este processo e realizado atravs do
revestimento de um fio de alumnio de uma camada de
cobre em toda a sua extenso. O alumnio esticado atravs
de uma srie de rolos a fim de reduzir o seu dimetro, que
pode alcanar os 0,1 milmetros, o mesmo que a espessura
de um cabelo humano. O alumnio um metal abundante na
natureza, barato, mas menos condutor que o cobre. A
utilizao dos cabos do tipo CCA, com a reduz substancial do
teor de cobre reduz claramente o custo de produo do
cabo. Assim, como o prprio nome indica, os condutores
CCA substituem uma grande proporo de cobre no centro
do condutor por alumnio, obtendo um produto mais leve e
mais econmico. Esta alterao nem sempre percetvel
pelo instalador ou pelo cliente final.
Com efeito, o cabo do tipo CCA apresenta menor peso
quando comparado com o cabo de cobre slido,
principalmente. Pelo facto do cabo do tipo CCA ser
significativamente mais leve do que o cobre, em algumas
aplicaes pode oferecer vantagens na conteno dos cabos
e no seu manuseio. O custo do alumnio cerca de um tero
do preo do cobre e, portanto, oferece maiores
contrapartidas financeiras. O roubo tambm menos
provvel com os valores de sucata em grande parte
reduzida.
O Communications Cable and Connectivity Association
(CCCA), com sede em Washington, DC, USA, (disponvel
online em: http://cccassoc.org/), descobriu que certos cabos
de comunicaes de quatro pares no blindados fabricados
em alumnio cobreado esto incorretamente marcados e
etiquetados. Estes cabos esto a ser vendidos como cabos de
categoria e com segurana ao fogo, mas por definio no
cumprem os cdigos e normas previstos para este tipo de
cabos tal como esto etiquetados. Em funo disso, quem
instala ou fabrica estes cabos UTP (Unshielded Twisted Pair
Par Tranado sem Blindagem) de quatro pares de alumnio
cobreados impropriamente etiquetados podem ser expostos
a procedimento jurdico.
O mercado de telecomunicaes de cablagem estruturada
hoje em dia muito competitivo, o que encoraja alguns
utilizadores finais a procurar cabos mais baratos para os seus
requisitos de cablagem estruturada. Uma forma que alguns
fabricantes poderiam utilizar para reduzir o custo deste tipo
de produtos no utilizar cobre macio, mas sim condutores
de alumnio revestidos com cobre (CCA).
Embora em algumas aplicaes no relacionadas com
transmisso de dados os condutores CCA possam ser
utilizados, no sector da cablagem estruturada os cabos de
condutores com cobre macio so essenciais para garantir o
rendimento e a conformidade com as normas.
Como todos os cabos que contm CCA no esto em
conformidade com as normas e possivelmente, poderiam ser
falsificados, podem apresentar graves problemas para o
rendimento da rede.
3. Normas
H trs conjuntos principais genricos de normas de
cablagem estruturada. ISO/IEC 11801 a nvel internacional,
EN 50173-1 na Europa e a ANSI/TIA 568-C na Amrica do
Norte (ver Tabela 1)
Dentro deste conjunto de normas existem normas que
definem em detalhe os requisitos dos cabos. Na Amrica do
Norte, os cabos para utilizao em sistemas de cablagem
estruturada esto definidos na norma ANSI/TIA 568-C.2, na
Europa na norma 50288 e internacionalmente na parte
correspondente da norma IEC 61156.
Todas estas normas especificam que os condutores do cabo
devem ser em cobre macio, inclusive se os condutores
esto tranados para aplicaes flexveis, tais como cordes
de ligao. Os condutores CCA no so permitidos em
nenhuma destas normas.
Qualquer fabricante que utilize CCA e declare conformidade
com estas normas ou diga possuir certificados de
laboratrios independentes para os seus cabos, est
prestando falsas declaraes pelo que deve ser evitado.
-
ARTIGO TCNICO
37
4. Rendimento
Tal como acontece com as normas nacionais e
internacionais, os cabos que contm CCA tambm ficam
curtos no rendimento eltrico e na instalao.
Cr-se, erradamente, que os condutores CCA tm
propriedades eltricas equivalentes aos condutores de cobre
macio. Como os condutores CCA tm uma capa de cobre no
exterior, isto significa que o rendimento nas frequncias
mais altas pode ser similar, mas em frequncias mais baixas
e para os parmetros de corrente DC, o rendimento degrada-
se.
Comparativa ISO 11801 Classe D Ligao Permanente de CCA
e condutores de cobre macio.
O alumnio tem uma resistncia eltrica muito superior ao
cobre. Isto significa que os cabos com condutores CCA
falham o teste de Ligao Permanente, especialmente para
longitudes de mais de 80 metros.
Os condutores CCA tambm tm uma atenuao mais alta
que o cobre, o que ter um efeito notvel em canais de
maior longitude e criar problemas de rede aos utilizadores,
conforme representado na Tabela 2. O alumnio tem um
rendimento mecnico inferior ao cobre, pelo que os
utilizadores podem verificar que os cabos CCA se danificam
mais facilmente que os cabos de cobre macio.
Isto tem um efeito sobre a instalao onde os cabos CCA so
suscetveis a um maior estiramento e em alguns casos os
condutores podem partir-se.
Os cabos de par tranado com CCA tambm tm menos
tolerncia a raios de curvatura. Outros problemas tambm
podem ser verificados durante a terminao dentro do
conector tipo IDC, onde a oxidao do alumnio reduz a
resistncia do condutor e pode conduzir a uma m
terminao e com o tempo o condutor CCA pode quebrar-se
facilmente causando quebra da ligao.
5. Power over Ethernet (PoE)
A aplicao de corrente eltrica num condutor liberta
energia trmica. Em relao aos cabos e componentes
Ethernet, esse efeito de aquecimento motivo de
preocupao devido ao aumento da atenuao, que tem um
efeito limitativo na longitude da ligao.
Esta preocupao intensifica-se para os cabos onde a
resistncia eltrica superior dos cabos normalizados,
como so os cabos CCA.
Com a crescente utilizao de equipamentos que suportam
esta tecnologia a utilizao deste tipo de cabos para
transporte de dados/alimentao necessita de uma
ponderao sria e segura por parte dos projetistas e
instaladores.
Largura de Banda do SistemaInternacional
ISO 11801
Unio Europeia
EN 50173
Amrica do Norte
TIA/EIA 568
100 MHz Classe D Classe D Cat. 5e
250 MHz Classe E Classe E Cat. 6
500 MHz Classe EA Classe EA Cat. 6 Aumentada
600 MHz Classe F Classe F Cat. 7
1000 MHz Classe FA Classe FA Cat. 7 Aumentada
Tabela 1. Algumas normas e respetivos desempenhos especificados
Amostra de CaboMargem Mnima
Perdas Retorno (dB)
Margem Mnima
NEXT (dB)Resistncia (Ohm)
Cabo UTP Cat.5e de um fabricante no mercado 9.7 11.1 3.5
CCA Amostra #1 4.4 10.0 5.9
CCA Amostra #2 -2.2 8.0 5.8
CCA Amostra #3 5.0 8.5 5.5
Tabela 2. Valores de ensaio dos cabos do tipo CCA vs UTP Cat.5e
-
ARTIGO TCNICO
38
6. Concluses
Contrariamente ao que se possa imaginar, e quando
comparado com as tecnologias de cabo coaxial e fibra tica,
a especificao da cablagem de par de cobre no uma
mera e trivial escolha. A deciso sobre o cumprimento de
nveis de qualidade de transmisso, aliados segurana das
instalaes e utilizadores no deve ser relegada para um
plano inferior. A escolha por produtos de qualidade e que
confiram segurana s instalaes deve ser,
necessariamente, alvo de prioridade. A realidade tem dado
mostras que os fabricantes de topo continuaro a utilizar
somente condutores de cobre macio de alta qualidade em
todos os seus sistemas de cablagem.
No se recomenda a utilizao de cabos CCA em nenhum
local de uma rede estruturada ou de telecomunicaes. De
referir, por exemplo, que na industria automvel a utilizao
deste tipo de cablagem nos sistemas de udio trouxeram
grandes dissabores pelos perigos de incndio eminentes.
O Manual ITED 3. Edio faz referncia na sua tabela 3.1.1
norma europeia EN 50288-5-1 no que diz respeito ao fabrico
dos cabos de cobre, esta norma diz claramente que
Construes com copper clad no cumprem os
requisitos, pelo que a ANACOM no poder, em
circunstncia alguma, permitir a utilizao deste tipo de
cabos.
CURIOSIDADE REDE DE DISTRIBUIO MT/BT CHICAGO - EUA
-
ARTIGO TCNICO
39
Rui Miguel Barbosa Neto, Siemens S.A.Antnio Augusto Arajo Gomes, Instituto Superior de Engenharia do Porto
1. Generalidades
Um Data Center um repositrio centralizado, fsico ou
virtual, de armazenamento e gesto de informao, com
grande capacidade e que normalmente est organizado por
reas de conhecimento ou de negcio.
Os Data Centers permitem s instituies ou indivduos,
terem ao seu alcance uma estrutura com grande capacidade,
flexibilidade, fiabilidade e segurana.
Do ponto de vista empresarial, os Data Centers oferecem
vrias vantagens como a reduo de custos, pois permitem
uma reduo significante no custo de aquisio de
equipamentos de armazenamento e processamento e
segurana j que grande parte dos dados/informao podem
ser guardados e processados nestas instalaes.
Qualquer empresa/entidade pode deter o seu Data Center,
podendo este estar localizado nas suas instalaes ou fora
das mesmas. Por razes funcionais, econmicas ou outras,
este servio pode ser tambm contratado a terceiros, isto ,
empresas especializadas neste tipo de infraestruturas e
tratamento de informao que possuem os Data Centers e
comercializam o uso do mesmo.
Tambm para uso pessoal, hoje em dia, cada vez mais
comum o uso das Clouds.
So muitas as organizaes que por todo o mundo possuem
instalaes deste tipo, em Portugal temos o exemplo da
Portugal Telecom que recentemente inaugurou o seu Data
Center na Covilh.
O desenvolvimento de um Data Center exige assim um
projeto muito cuidado, o qual entre outros aspetos dever
garantir a segurana da informao e das prprias
instalaes, nomeadamente no que se refere segurana
contra incndio.
2. Sistemas de segurana num Data Center
Devido ao facto de agregarem um grande nmero de
informaes e equipamentos e em muitos casos o
funcionamento de organizaes estar dependente destas
instalaes, a segurana um fator essencial ao
funcionamento de um Data Center.
A interrupo do funcionamento de um Data Center
bastante prejudicial j que as organizaes que esto
dependentes destes servios podem enfrentar paragem de
servios ou processos de produo, causando prejuzos
enormes.
www.navarra.es (Foto adaptada)
DETEO E EXTINO DE INCNDIOS
EM DATA CENTERS.
-
ARTIGO TCNICO
40
2.1. Segurana contra incndio
i) Sistemas passivos de segurana
A proteo passiva assume um papel de elevada importncia
no mbito da proteo contra incndio de um edifcio e visa
cumprir as seguintes funes: compartimentao,
desenfumagem, proteo de estruturas e melhoria do
comportamento ao fogo dos materiais de construo.
Para isso a proteo passiva compreende todos os materiais,
sistemas e tcnicas que visam impedir ou retardar a
propagao dos incndios.
Segundo a Nota Tcnica n. 9 da Autoridade Nacional de
Proteo Civil, a proteo passiva contra incndio pode
dividir-se em cinco reas:
Os materiais e elementos de construo e de
revestimento, com a adequada reao ao fogo ou a
produtos de tratamento de materiais e elementos de
construo que visam melhorarem o comportamento ao
fogo desses materiais e elementos;
Resistncia ao fogo de elementos estruturais e de
elementos integrados em instalaes tcnicas, que inclui
a manuteno das funes dos mesmos;
As condies de evacuao dos edifcios, incluindo os
locais e as vias de evacuao;
A compartimentao vertical e horizontal dos edifcios,
que inclui as paredes e lajes com caractersticas de
resistncia ao fogo e todos os sistemas complementares;
Sistemas de desenfumagem passiva que compreendem a
aplicao de aberturas de admisso de ar novo e de
escape de fumo, bem como, condutas de desenfumagem
e registos resistentes;
Sistema de sinalizao de segurana, que composto por
conjunto de sinais e outros produtos de marcao com
caractersticas fotoluminescentes.
Nos Data Centers, pela sua importncia, ser necessrio
garantir uma redobrada ateno. A NFPA (National Fire
Protection Association) 75, salienta alguns dos aspetos que
devero ser atendidos na construo dos Data Centers:
Proteo contra danos externos para as salas de
armazenamento, processamento e telecomunicaes;
As salas mencionadas devem ser separadas de outros
compartimentos existentes por construo resistente ao
fogo;
No devem ser instaladas perto reas ou estruturas em
que processos perigosos sejam efetuados;
Tanto o cho falso como o teto falso devem ser
constitudos por materiais no combustveis;
Apenas equipamentos eletrnico e equipamento de
suporte so permitidos nas salas mencionadas, caso
exista equipamento de escritrio este deve ser de metal
ou de material no combustvel;
ii) Sistemas ativos de segurana
O sistema de proteo ativa contra incndio normalmente
constitudo Sistemas