Relatório de instalações
elétricas industriais
Projeto
Indústria de vidro
Allan Rafael da Silva Santana
Hiago de Almeida S...
INTRODUÇÃO
O presente trabalho tem por finalidade ampliar o conhecimento não só de
nós estudantes do curso de engenharia m...
DESENVOLVIMENTO
1. CÁULCULO DE ILUMINAÇÃO PELO MÉTODO DOS LUMENS
QUADRO DE CARGA
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Grupo 1 - Indústria de vidro
Setor Proc...
1.1.Iluminação :
A)Para a área admininstrativa utilizamos paredes claras e piso escuro.
O cálculo da iluminação foi feito ...
SETOR A
Nº de Motores: 14
P = 25 cv Fp = 0,81
𝐼𝑝
𝐼𝑁
= 6,5 Fs = 0,61
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𝑃𝑒𝑖𝑚 = 30 𝑥 0,85 𝑫𝒎 = 𝟐𝟒, 𝟎𝟐 𝑲𝑽𝑨 𝑫𝒕 = 𝟏𝟗𝟑, 𝟔 𝑲𝑽𝑨
𝑷𝒆𝒊𝒎 = 𝟐𝟓, 𝟓 𝒄𝒗
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SETOR G
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Nós dividimos os grupos de motores em três CCMs, onde:
CCM1, abriga o grupo de motores I, com uma demanda total de 497 KVA...
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Para a quantidade de tomadas da indústria, utilizamos o seguinte critério:
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Onde: Ptr = Potência reativa total
Pta = Potência ativa tota
Para sabermos o Ptr e o Pta nós calculamos a Potência ativa (...
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Opções de transformadores analisadas
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  1. 1. Relatório de instalações elétricas industriais Projeto Indústria de vidro Allan Rafael da Silva Santana Hiago de Almeida Silva Marcelo de Paiva Bouçanova Matheus Santiago de Lima Matias de Almeida Correia Engenharia Mecânica industrial 29 de maio de 2015 Prof(º).: José Raimundo Lima Júnior Escola Politécnica de Pernambuco Universidade de Pernambuco
  2. 2. 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 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.
  3. 3. DESENVOLVIMENTO 1. CÁULCULO DE ILUMINAÇÃO PELO MÉTODO DOS LUMENS QUADRO DE CARGA . Grupo 1 - Indústria de vidro Setor Processo Quadro elétrico Nº de motores 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 0,926 350 178,06 2 B Polimento de vidro ótico 13 20 30,75 0,8 6,7 0,924 260 136,46 3 C Polimento, 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 F Trabalho 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 I Fabricação de pedras preciosas 3 250 341,01 0,86 8 0,955 750 497
  4. 4. 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 = ψt Nu x ψ Onde : ψt = ExA Fu x Fdl ; Fu ,Fdl e ψ são tabelados e Nu é o número de lâmpadas por luminária. Ambientes A B AxB A+B Hlp K Fu Fdl Ψt Nlu Nlu 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 0,67 0,75 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 0,75 13333,33 3 3 5 Banheiro2 2,5 8 20 10,5 4 0,5 0,4 0,75 13333,33 3 3 5 Almox arifado 30 10 300 40 6,2 1,2 0,58 0,75 68965,52 12 12 17 Galpão de produção 40 40 1600 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 𝑥 0,736) ƞ 𝑥 𝐹𝑝 e depois : 𝐷𝑡 = ƞ 𝑥 𝑃𝑚 𝑥 𝐹𝑠 onde, 𝑃𝑒𝑖𝑚 = 𝑃𝑛 𝑥 𝐹𝑢 Obs: Os fatores de utilização (Fu) e os fatores de simutaneidade (Fs) foram tirados da Tabela.
  5. 5. SETOR A Nº de Motores: 14 P = 25 cv Fp = 0,81 𝐼𝑝 𝐼𝑁 = 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 𝑥 0,7360 0,926 𝑥 0,81 𝐷𝑡 = 14 𝑥 20,85 𝑥 0,61 𝑷𝒆𝒊𝒎 = 𝟐𝟏, 𝟐𝟓 𝒄𝒗 𝑫𝒎 = 𝟐𝟎, 𝟖𝟓 𝑲𝑽𝑨 𝑫𝒕 = 𝟏𝟕𝟖, 𝟎𝟔 𝑲𝑽𝑨 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 𝑥 0,736) ƞ x Fp 𝐷𝑡 = 13 𝑥 16,93 𝑥 0,62 𝑃𝑒𝑖𝑚 = 20 𝑥 0,85 𝑷𝒆𝒊𝒎 = 𝟏𝟕 𝒄𝒗 𝐷𝑚 = 17 𝑥 0,736 0,924 𝑥 0,8 𝑫𝒕 = 𝟏𝟑𝟔, 𝟒𝟔 𝑲𝑽𝑨 𝑫𝒎 = 𝟏𝟗, 𝟗𝟑 𝑲𝑽𝑨 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 𝑥 0,736 0,93 𝑥 0,84 𝐷𝑡 = 13 𝑥 24,02 𝑥 0,62
  6. 6. 𝑃𝑒𝑖𝑚 = 30 𝑥 0,85 𝑫𝒎 = 𝟐𝟒, 𝟎𝟐 𝑲𝑽𝑨 𝑫𝒕 = 𝟏𝟗𝟑, 𝟔 𝑲𝑽𝑨 𝑷𝒆𝒊𝒎 = 𝟐𝟓, 𝟓 𝒄𝒗 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 𝑥 0,736 0,917 𝑥 0,84 𝐷𝑡 = 6 𝑥 11,9 𝑥 0,75 𝑃𝑒𝑖𝑚 = 15 𝑥 0,83 𝑫𝒎 = 𝟐𝟒, 𝟎𝟐 𝑲𝑽𝑨 𝑫𝒕 = 𝟓𝟑, 𝟓𝟓 𝑲𝑽𝑨 𝑷𝒆𝒊𝒎 = 𝟏𝟐, 𝟒𝟓 𝒄𝒗 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 𝑥 0,736 0,851 𝑥 0,82 𝐷𝑡 = 2 𝑥 2,63 𝑥 0,85 𝑃𝑒𝑖𝑚 = 3 𝑥 0,83 𝑫𝒎 = 𝟐, 𝟔𝟑 𝑲𝑽𝑨 𝑫𝒕 = 𝟒, 𝟒𝟕 𝑲𝑽𝑨 𝑷𝒆𝒊𝒎 = 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 0,736 0,91 𝑥 0,82 𝐷𝑡 = 8,19 𝑥 13 𝑥 0,67 𝑃𝑒𝑖𝑚 = 10 𝑥 0,83 𝑫𝒎 = 𝟖, 𝟏𝟗 𝑲𝑽𝑨 𝑫𝒕 = 𝟕𝟏, 𝟑𝟑 𝑲𝑽𝑨 𝑷𝒆𝒊𝒎 = 𝟖, 𝟑 𝒄𝒗
  7. 7. 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 𝑥 0,736 0,9 𝑥 0,8 𝐷𝑡 = 6,36 𝑥 11 𝑥 0,69 𝑃𝑒𝑖𝑚 = 7,5 𝑥 0,83 𝑫𝒎 = 𝟔, 𝟑𝟔 𝑲𝑽𝑨 𝑫𝒕 = 𝟒𝟖, 𝟐𝟕 𝑲𝑽𝑨 𝑷𝒆𝒊𝒎 = 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 0,736 0,88 𝑥 0,8 𝐷𝑡 = 10 𝑥 4,34 𝑥 0,7 𝑃𝑒𝑖𝑚 = 5 𝑥 0,83 𝑫𝒎 = 𝟒, 𝟑𝟒 𝑲𝑽𝑨 𝑫𝒕 = 𝟑𝟎, 𝟑𝟖 𝑲𝑽𝑨 𝑷𝒆𝒊𝒎 = 𝟒, 𝟏𝟓 𝒄𝒗 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 𝑥 0,736 0,955 𝑥 0,86 𝐷𝑡 = 194,9 𝑥 3 𝑥 0,85 𝑃𝑒𝑖𝑚 = 250 𝑥 0,87 𝑫𝒎 = 𝟏𝟗𝟒, 𝟗 𝑲𝑽𝑨 𝑫𝒕 = 𝟒𝟗𝟕 𝑲𝑽𝑨 𝑷𝒆𝒊𝒎 = 𝟐𝟏𝟕, 𝟓 𝒄𝒗
  8. 8. 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 = 𝐷𝑚á𝑥 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡 , onde Dmáx é a demanda máxima e Pinst é a potência instalada. 𝐹𝑑 = 1296,5 1705,44 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 𝑥 𝑃𝑛 + ( 𝑃𝑟 𝐹𝑝 ) 1000 ) + 𝑁𝑙 𝑥 𝑃𝑛 1000 Onde:  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 𝑥 126 𝑥 40 + ( 24,1 0,9 ) 1000 ) + 49 𝑥 700 1000
  9. 9. 𝑫𝒊𝒍 = 𝟒𝟗, 𝟒 𝑲𝑽𝑨 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 = 62,5 𝑥 0,9 𝑷 = 𝟓𝟔, 𝟏𝟔 𝑲𝑾 Fazendo 100% para os primeiros 20 KW e 70% para o excedente: 𝑃𝑡 = 20 + (56,16 − 20) 𝑥 0,7 𝑷𝒕 = 𝟒𝟓, 𝟑 𝑲𝑾 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 ( 𝑃𝑡𝑟 𝑃𝑡𝑎 )) Demanda total (KVA) CCM1 497 CCM2 318,48 CCM3 397,64 QDL 62,4 QGF 1257,52
  10. 10. Onde: Ptr = Potência reativa total Pta = Potência ativa tota Para 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 KVAr Pta = 1597,16 KW 𝐹𝑝 = cos(𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 ( 1050,64 1597,16 )) 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 = 351,3 50 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 = 𝟒𝟎𝟎 𝑲𝑽𝑨𝒓
  11. 11. Para os tranformadores, foi posto em pauta três opções, expostas a seguir: Opções de transformadores analisadas 1 2 transformadores de 750KVa operando em paralelo Opção 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

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