Relatório de instalações elétricas industriais

Projeto Indústria de vidro

Engenharia Mecânica industrial

INTRODUÇÃO

O presente trabalho tem por finalidade ampliar o conhecimento não só de nós estudantes do curso de engenharia mecânica, mas como também de outros envolvidos na área de elétrica. O objetivo deste trabalho é apresentar conteúdos mais relevantes e de uso mais frequente na área de instalações e manutenções elétricas industriais.

As instalações elétricas industriais, se denominam como um dos campos mais importantes de uma indústria, pois a mesma desempenha um papel fundamental de fornecer energia para o seu funcionamento. A maioria das grandes indústrias, principalmente as de fabricação de produtos, necessita de

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grande quantidade de energia para realizar o seu trabalho. Para receber estas elevadas quantidades de energia, é necessário que se faça uma preparação e adequação do ambiente o qual receberá a mesma. Contudo, existem recomendações e normas técnicas NBR 5410, NBR 5419; NBR 10 que estabelecem padrões para a utilização e consumo de pequenas e grandes quantidades de energia, trazendo para os consumidores mais segurança e qualidade no serviço.

O trabalho a seguir apresenta a instalação elétrica de uma indústria de vidro.

DESENVOLVIMENTO

1. CÁLCULO DE ILUMINAÇÃO PELO MÉTODO DOS LUMENS

QUADRO DE CARGA.

Grupo 1 - Indústria de vidro

Setor Processo

Quadro

elétrico

Nº de motore

s

Potência

unitária (cv)

Corrente

Nominal (A)

Fator de

Potência

Ip/In ɳ

Potência total (cv)

Demanda

(kVa)

1 A Trabalho de precisão 14 25 37,33 0,81 6,5 0,92

6 350 178,06

2 BPolimento de vidro

ótico 13 20 30,75 0,8 6,7 0,924 260 136,46

3 CPolimento, moagem, gravação 13 30 42,64 0,84 7 0,93 390 193,6

4 D

Esmaltagem,

laminação, compressão

...

6 15 21,64 0,84 8,8 0,917 90 53,55

5 E

Preparação, trabalho de máquinas em geral

2 3 4,77 0,82 7 0,851 6 4,47

6 FTrabalho

decorativo 13 10 15,23 0,82 7,8 0,91 130 71,33

7 G

Preparação, trabalho de máquinas em geral

11 7,5 11,54 0,8 8 0,9 82,5 48,27

8 H Secagem 10 5 7,96 0,8 8 0,88 50 30,38

9 IFabricação de pedras preciosas 3 250 341,01 0,86 8 0,95

5 750 497

1.1.Iluminação :

A)Para a área admininstrativa utilizamos paredes claras e piso escuro.O cálculo da iluminação foi feito pelas seguintes equações utilizadas no excel:

Nlu= ψtNu x ψ

Onde :

ψt=ExA

Fu x Fdl ;

Fu ,Fdl e ψ são tabelados e Nu é o número de lâmpadas por luminária.

AmbientesA B AxB A+B Hl

p K Fu Fdl Ψt NluNlu

Utilizado

Tomadas

Circulação1 30 2 60 32 3 0,6 0,4 0,75 20000,00 4 6 11

Circulação2 10 10 100 20 6,2 0,8 0,4 0,75 33333,33 6 9 14

Recepção 10 10 100 20 3 1,7 0,4 0,75 33333,33 6 9 14

Sala de reunião 15 8 120 23 3 2,0 0,6

70,75 59701,49 10 12 17

Diretoria 10 8 80 18 3 1,5 0,62

0,75 51612,90 9 9 14

Banheiro1 2,5 8 20 10,5 3 0,6 0,4 0,7

5 13333,33 3 3 5

Banheiro2 2,5 8 20 10,5 4 0,5 0,4 0,7

5 13333,33 3 3 5

Almox arifado 30 10 300 40 6,2 1,2 0,5

80,75 68965,52 12 12 17

Galpão de produção 40 40 160

0 80 6,2 3,0 0,72

0,44

1515151,52 44 49 20

O Nlu utilizado foi escolhido da forma em que as luminárias melhor se adequassem à área de cada ambiente. A planta anexada a seguir mostra essa distribuição.

Para o cálculo de Demanda dos Motores utilizamos a fórmula:

Dm=(Peim x0,736 )

ƞ x Fp e depois :Dt=ƞx Pm x Fs onde,

Peim=Pn x Fu

Obs: Os fatores de utilização (Fu) e os fatores de simutaneidade (Fs) foram tirados da Tabela.

SETOR A

Nº de Motores: 14 P = 25 cv Fp = 0,81 Ip¿ =6,5 Fs = 0,61

ƞ = 0,926 Pt = 350 cv CN= 37,33 A Fu = 0,85

Peim=25 x 0,85 Dm=21,25 x0,73600,926 x 0,81 Dt=14 x20,85 x0,61

Peim=21 ,25 cv Dm=20 ,85KVA Dt=178 ,06KVA

SETOR B

Nº de Motores: 13

P = 20 cv Fp = 0,80 Fs = 0,62

ƞ = 0,924 Pt = 350 cv Fu = 0,85

Peim=Pn x Fu Dm=(Peim x0,736 )

ƞ x Fp Dt=13 x 16,93 x 0,62

Peim=20 x 0,85

Peim=17cv Dm= 17 x 0,7360,924 x 0,8 Dt=136,46 KVA

Dm=19 ,93KVA

SETOR C

Nº de Motores: 13

P = 30 cv Fp = 0,84 Fs = 0,62

ƞ = 0,923 Pt = 350 cv Fu = 0,85

Peim=Pn x Fu Dm=25,5 x0,7360,93 x0,84 Dt=13 x 24,02 x 0,62

Peim=30 x 0,85 Dm=24,02KVA Dt=193,6KVAPeim=25 ,5cv

SETOR D

Nº de Motores: 06

P = 15 cv Fp = 0,84 Fs = 0,75

ƞ = 0,917 Pt = 350 cv Fu = 0,83

Peim=Pn x Fu Dm=12,45 x0,7360,917 x0,84 Dt=6x 11,9 x0,75

Peim=15 x 0,83 Dm=24,02KVA Dt=53,55 KVAPeim=12 ,45cv

SETOR E

Nº de Motores: 02

P = 3 cv Fp = 0,82 Fs = 0,85

ƞ = 0,851 Pt = 350 cv Fu = 0,83

Peim=Pn x Fu Dm=2,49 x0,7360,851 x 0,82 Dt=2x 2,63x 0,85

Peim=3 x 0,83 Dm=2,63KVA Dt=4,47KVAPeim=2 ,49 cv

SETOR F

Nº de Motores: 13

P = 10 cv Fp = 0,82 Fs = 0,67

ƞ = 0,91 Pt = 350 cv Fu = 0,83

Peim=Pn x Fu Dm=8,3 x 0,7360,91 x 0,82 Dt=8,19 x 13x 0,67

Peim=10 x 0,83 Dm=8,19KVA Dt=71,33 KVAPeim=8 ,3cv

SETOR G

Nº de Motores: 11

P = 7,5 cv Fp = 0,8 Fs = 0,69

ƞ = 0,9 Pt = 350 cv Fu = 0,83

Peim=Pn x Fu Dm=6,225 x0,7360,9 x 0,8 Dt=6,36x 11 x0,69

Peim=7,5 x0,83 Dm=6,36KVA Dt=48,27 KVAPeim=6 ,225 cv

SETOR H

Nº de Motores: 10

P = 5 cv Fp = 0,8 Fs = 0,7

ƞ = 0,88 Pt = 350 cv Fu = 0,83

Peim=Pn x Fu Dm=4,15 x 0,7360,88x 0,8 Dt=10 x 4,34 x 0,7

Peim=5 x 0,83 Dm=4,34KVA Dt=30,38 KVAPeim=4 ,15cv

SETOR I

Nº de Motores: 3

P = 250 cv Fp = 0,86 Fs = 0,85

ƞ = 0,955 Pt = 350 cv Fu = 0,87

Peim=Pn x Fu Dm=217,5 x0,7360,955 x 0,86 Dt=194,9 x 3x 0,85

Peim=250 x 0,87 Dm=194,9KVA Dt=497KVAPeim=217 ,5 cv

Nós dividimos os grupos de motores em três CCMs, onde:

CCM1, abriga o grupo de motores I, com uma demanda total de 497 KVA.

CCM2, abriga os grupos de motores C, D, F, com uma demanda total de 318,48 KVA.

CCM3, abriga os grupos de motores A, B, E, G, H, com uma demanda total de 397,64 KVA.

Para o cálculo do Fator de Demanda (Fd) utilizamos a fórmula:

Fd=DmáxPinst , onde Dmáx é a demanda máxima e Pinst é a potência instalada.

Fd= 1296,51705,44

Fd=0,76

Para a nossa indústria escolhemos utilizar um QDL.

Para o cálculo da Demanda da Iluminação utilizamos um reator duplo para as lâmpadas fluorescentes (de descarga), e para as lâmpadas de vapor de mercúrio, como não são de descarga não foram necessário o uso de reatores.

Dil=(Fm x Nl xPn+( PrFp )1000 )+ Nl x Pn

1000Onde:

Fm = Fator de multiplicação Nl = N° de Lâmpadas Pn = Potência Nominal da Lâmpada Pr = Perda do Reator Fp = Fator de Potência

Obs: Utilizamos um valor médio para o Fp de 0,9

Dil=(1,8 x126 x 40+( 24,10,9 )1000 )+ 49 x7001000

Dil=49,4KVA

Para a quantidade de tomadas da indústria, utilizamos o seguinte critério:- Para os primeiros 37m² de área foram utilizadas 8 tomadas e 3 tomadas para 37m² ou fração adicional.

Consideramos todas as tomadas como do tipo TUG (tomadas de uso geral), e para o cálculo da demanda das tomadas cosideramos um fator de potência de 0,9 e potência de 100 W. O cálculo da demanda das tomadas foi feito multiplicando o número de tomadas (117) pela potência (100 W), e dividindo pelo fator de potência (0,9). Dtomadas = 13 KVA

Para calcular a demanda do QDL (Dqdl), somamos a demanda da iluminação (Dil) e a demanda das tomadas (Dtom):

Dqdl=Dil+Dtom

Dqdl=62,4KVA

Para o cálculo da potência do QDL realizando o fator de demanda para o QDL, conforme tabela do fator de demanda para iluminação e tomadas, temos: 100% para os primeiros 20 KW e 70% para o excedente.

P=62,5x 0,9

P=56,16KW

Fazendo 100% para os primeiros 20 KW e 70% para o excedente:Pt=20+(56,16−20 ) x 0,7

Pt=45,3KW

Demanda total (KVA)CCM1 497

CCM2 318,48CCM3 397,64QDL 62,4

QGF 1257,52

Para fazermos a correção do fator de potência para o desejado (0,92), calculamos o fator de potência médio da carga total. Para esse cálculo nós utilizamos a fórmula:

Fp=cos(arctg ( PtrPta¿))¿

Onde: Ptr = Potência reativa total Pta = Potência ativa totaPara sabermos o Ptr e o Pta nós calculamos a Potência ativa (Pa) e a Potência reativa (Pr) dos CCMs e do QDL e somamos.

CCM1: Pa = 552 KW Pr = 327,5 KVAr

CCM2: Pa = 448,96 KW Pr = 295 KVAr

CCM3: Pa = 550,9 KW Pr = 406,24 KVAr

QDL: Pa = 45,3 KW Pr = 21,9 KVAr, consideramos um fator de potência de 0,9

Somando os valores calculados temos: Ptr = 1050,64 KVArPta = 1597,16 KW

Fp=cos(arctg ( 1050,641597,16 ¿))¿

Fp=0,84

Para saber a potência necessária para corrigir o fator de potência utilizamos a fórmula:

Pc=Pta x( tgϕ1−tgϕ2)

Pc=¿351,3 KVAr Para a corrreção do fator de potência utilizamos um banco de capacitores com potência de 50 KVAr cada capacitor, e para saber quantos capacitores serão necessário, utilizamos a fórmula:

Nac=351,350

Nac=7,03

Como o Nac foi igual a 7,03 utilizamos 8 capacitores, e para sabermos a potência no banco de capacitores (Pbc) multiplicamos o número de capacitores (8) pela potência (50 KVAr).

Pbc=400KVAr

Para os tranformadores, foi posto em pauta três opções, expostas a seguir:

Opções de transformadores analisadas

12 transformadores de 750KVa operando em

paraleloOpção mais barata

2 1 transformador de 750kVA e 2 de 300kVA

Opção que permite continuidade do processo mesmo com a queima de 2 transformadores

3 3 Transformadores de 500 KVA operando em paralelo Igual a 2ª opção, porém com acréscimo de potência

A segunda opção foi escolhida, levando em consideração a segurança da continuidade da produção e custo.

Graduação das proteções

Utilizamos disjuntores de características G, pois são os adequados para a proteção de aparelhos e motores sujeitos a sobrecargas.Como indicado na tabela de fatores de multiplicação de corrente, a corrente convencional de atuação do disjuntor será a corrente nominal multiplicada por 1,35.Com os valores encontrados procuramos encontrar um valor de corrente comercial mais próximo do valor da corrente encontrada.

DISJUNTORES TIPO G

FATOR DE MUTIPLICAÇÃO CORRENTE NOMINAL (A) RESULTADO DISJUNTOR CORRENTE DE ATUAÇÃO (A)

SETOR A 1,35 37,33 50,3955 3VU16 52

SETOR B 1,35 30,75 41,5125 3VU16 52

SETOR C 1,35 42,64 57,564 3VF12 63

SETOR D 1,35 21,64 29,214 HHED6 30

SETOR E 1,35 4,77 6,4395 HHED6 15

SETOR F 1,35 15,33 20,6955 3VU13 25

SETOR G 1,35 11,54 15,579 HHED6 20

SETOR H 1,35 7,96 10,746 HHED6 15

SETOR I 1,35 341,01 460,3635 HLXD 500

CCM 1 1,35 110,72 149,472 3VF32 160

CCM 2 1,35 41,64 56,214 3VF12 63

CCM 3 1,35 360,51 486,6885 HLXD 500