CENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS UNILESTEMGDEPARTAMENTO DE CINCIAS EXATASCurso de Engenharia Eltrica

FABIANA ALVESHELDER NEIVERSONREGINELLI GIARDINI BRANGIONIRENACIO CASTRO

PROJETO DE INSTALAO ELTRICA

Coronel Fabriciano MG20131- A PLANTA

Especificaes do Projeto:Tenso secundria: 380 Y / 220 V;Frequncia: 60 Hz;Temperatura ambiente para os motores M3 e M4: 40C;Os cabos dos circuitos terminais so de cobre com isolao de PVC/70C 0,6/1kV;Os cabos dos circuitos de distribuio do de XLPE/90C 0,6/1kV;Todos os motores so trifsicos, IV plos, 1800 rpm;Tempo de partida dos motores M3 e M4: 8 s;Tempo de atuao das protees em todos circuitos considerado igual a 500ms.

O QDL1 alimenta a carga de iluminao do galpo que tem fator de potncia igual a 0,95 e opera durante 24 horas. A carga possui o seguinte valor:

Carga entre A-N: 15 kVA;Carga entre B-N: 16 kVA;Carga entre C-N: 17 kVA;Total:48 kV.

O fator de potncia mdio da carga do QDL2 0,8.

2- DEMANDA DA PLANTA

2.1- TRANSFORMADOR

O transformador o equipamento responsvel pela adequao do nvel de tenso. Aps a gerao de energia os transformadores trifsicos so utilizados para elevar a tenso nos pontos iniciais das linhas de transmisso com a subsequente utilizao para a reduo das tenses para distribuio e utilizao final da energia eltrica trifsica.Com base nos valores dos fatores de projeto e do clculo da demanda do motor (Dm), valores do QDL1 e QDL2, e posteriormente do QGF, possvel identificar a potncia do transformador para atender a demanda da instalao.A potncia demandada em circuitos de motores eltricos:

Onde: = demanda solicitada de rede de energia em [kVA] potncia nominal do motor, em [cv]; fator de utilizao do motor;fator de servio;rendimento do motor; = fator de potncia.

Para realizao dos clculos da demanda em circuitos de motores eltricos foram utilizadas tabelas para determinar o fator de utilizao do motor, fator de servio, rendimento do motor e fator de potncia.

Tabela 01: Fator de utilizao

Tabela 02: Caractersticas eltricas de motores assncronos com rotor em curto 4 plos

A partir da tabela 02 foi possvel obter os valores do rendimento, fator de servio, fator de potncia dos motores M1, M2, M3 e M4. A tabela 03 demonstra os resultados da demanda de cada motor aps a realizao dos clculos.

Motor 01: 30 cv

Motor 02: 60 cv

Motor 03 e 04: 150 cv

Tabela 03: Demanda dos motoresMotoresPn (CV)FumFSFPDM (kVA)

M1300,8501,1500,9300,8427,628

M2600,8701,1500,9390,8654,712

M31500,8701,1500,9510,86135,054

M41500,8701,1500,9510,86135,054

A demanda do CCM obtida a partir do somatrio da demanda dos motores, conforme frmula abaixo:

Tabela 04: Valor total do CCM:

MotoresS (kVA)P (kW)Q(kVAr)

M127,62823,20814,991

M254,71247,05227,919

M3135,054116,14668,917

M4135,054186,40668,917

Total217,377186,406111,827

O valor total da potncia aparente dada por: , onde, P a potncia ativa e Q reativa.De acordo com as especificaes do projeto o motor M4 reserva do motor M4, ou seja, M4 entra em operao apenas quando M3 parar de funcionar.

Demanda do QDL1:

O QDL1 referente a carga de iluminao do galpo industrial e tem o fator de potncia igual a 0,95 e constituda por lmpadas de descarga com reator eletrnico e opera 24horas por dia.

Tabela 05: Potncia total do QDL1CargasS (kVA)P (kW)Q (kVAr)FP

A15,00014,2504,6840,95

B16,00015,2004,9960,95

C17,00016,1505,3080,95

Total48,00045,60014,9880,95

Demanda do QDL2:

O QDL2 referente s dependncias administrativas e o fator de potncia mdio da carga dos aparelhos, de acordo com especificaes do projeto, de 0,8.

Tabela 06: Potncia total do QDL2CargasS (kVA)P (kW)Q (kVAr)FP

A21,62517,3012,9750,80

B16,00012,809,6000,80

C18,62514,9011,1750,80

Total56,25045,0033,7500,80

Demanda do QGF:

O valor do QGF calculado calculado com base no somatrio dos .

Tabela 07: Potncia total do QGFS (kVA)P (kW)Q (kVAr)FP

CCM217,377186,406111,8270,858

QDL148,00045,6014,9880,95

QDL256,25045,0033,7500,80

Total320,178277,006160,5650,865

A potncia do transformador deve ser maior que a potncia total demandada pelo planta industrial. Portanto, se a potncia total foi de 320,178 kVA, o transformador dever ter uma potncia de 500kVA, de acordo com valores comerciais.

TRANSFORMADOR = 500kVA

3- BANCO DE CAPACITOR

Bancos de capacitores so conjuntos de capacitores, que tm como principal funo a compensao reativa capacitiva, compensando o fator de potncia, e melhorando alguns aspectos no sistema, como aumentar a tenso nos terminais da carga, reduzir as perdas na transmisso, entre outros.Para calcular a potncia do banco de capacitor foi necessrio encontrar o valor do fator de potncia.

Porm, se faz necessrio a correo do fator de potncia para 0,92 que um valor aceitvel pela concessionria de energia eltrica. Os clculos abaixo foram realizados para determinao do banco de capacitor.

Tabela 08: Novos valores das potncias e do banco de capacitoresNovo FPNova Potncia aparente SNova Potncia reativaQPotncia do Banco de Capacitor - Qc

0,92301,93 (kVA)118,002 (kVar)42,685 (kVar)

Sendo assim, o valor da potncia do banco de capacitores escolhido para o projeto foi de 50kVA, de acordo com valores comerciais.

BANCO DE CAPACITOR = 50kVA

4- SEES DOS CONDUTORES

Para dimensionar os condutores foram utilizados trs critrio, sendo eles: Ampacidade, Queda de tenso e de Curto-circuito.

Critrio de Ampacidade:

Onde: = corrente corrigida; = corrente nominal em plena carga; = fator de agrupamento; = fator de correo de temperatura.De acordo com de cobre com isolao especificaes do projeto, os cabos dos circuitos terminais so de PVC/70 - 0,6/1kV e os cabos dos circuitos de distribuio so de XLPE/90 - 0,6/1kV.

Motor 01: 30cv Critrio de Ampacidade

= 41,976 A = 1 = 1

A partir da tabela 09 possvel determinar a seo correspondente do condutor:

Seo correspondente = 10mm2

Critrio de Queda de Tenso: permitida uma queda de tenso de 2%

Onde: = queda de tenso durante operao normal em %; = para cargas AC trifsicos; = corrente nominal; = comprimento do circuito; = Resistncia do cabo selecionado; = Reatncia do cabo selecionado; = nmero de condutores por fase; = tenso nominal.

O valor da queda de tenso durante operao normal deve ser inferior 2%. Portanto o valor de est dentro do limite estabelecido.

Onde: = queda de tenso durante a partida em %;na partida = 0,35

O valor da queda de tenso durante a partida deve ser inferior 10%. Portanto o valor de est dentro do limite estabelecido.Os valores da resistncia e da reatncia foram retirados da tabela 10 e o valor da corrente de partida foi retirado da tabela 02 da relao de corrente nominal pela corrente de partida.

Tabela 10: Valores de R e X para os cabos de PVC

Seo correspondente = 10mm2

Critrio de curto-circuito:

Onde: = tempo de eliminao do defeito (curto-circuito); = Corrente simtrica de curto-circuito;

Sendo: = 115 para condutores com isolao de PVC = 143 para condutores com isolao de EPR/XLPE

(condutor unipolar, isolao PVC/70 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia D: cabos unipolares em eletroduto enterrado ou em canaleta no ventilada.

Motor 02: 60cv

Critrio de Ampacidade

= 83,126 A = 1 = 1

Critrio de Queda de Tenso: permitida uma queda de tenso de 2%

A queda de tenso permitida na partida dos motores de 10%.

Critrio de curto-circuito:

(condutor unipolar, isolao PVC/70 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia B1: condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta fechada embutida no piso.

Os motores de 150cv esto em um setor onde a temperatura de 40C, portanto deve-se corrigir a temperatura com base na tabela abaixo:

Tabela 11: Fatores de correo para temperaturas ambientes diferentes de 30C para linhas no-subterrneas e de 20C (temperatura do solo) para linhas subterrneas.

Motor 03: 150cv

Critrio de Ampacidade

= 205,193 A = 1 = 0,87

Critrio de Queda de Tenso: permitida uma queda de tenso de 2%

A queda de tenso permitida na partida dos motores de 10%.

Critrio de curto-circuito:

(condutor unipolar, isolao PVC/70 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia B1: condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta fechada embutida no piso.

Motor 04: 150cv

Critrio de Ampacidade

= 205,193 A = 1 = 0,87

Critrio de Queda de Tenso: : permitida uma queda de tenso de 2%

A queda de tenso permitida na partida dos motores de 10%:

Critrio de curto-circuito:

(condutor unipolar, isolao PVC/70 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia B1: condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta fechada embutida no piso.

CCM (Centro de Controle de Motores): 217,377 kVA

Critrio de Ampacidade

= A = 0,8 = 1

Critrio de Queda de Tenso: permitido uma queda de tenso de at 3%.

A corrente nominal deve ser considerado a relao Ip/In do motor mais potente de acordo com a Tabela 02, multiplicada pela corrente nominal do motor. Considera-se tambm a soma das correntes nominais dos demais motores.

A queda de tenso permitida na partida dos motores de 10%.

Critrio de curto-circuito:

(condutor unipolar, isolao XLPE/90 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia D: cabos unipolares em eletroduto enterrado ou em canaleta no ventilada.

QDL1: 48kVA

Critrio de Ampacidade:

Como o QDL1 possui cargas diferentes para cada fase, no clculo da corrente nominal usa-se a fase mais carregada que : C-N = 17 kVA.

= 0,8 = 1

Critrio de Queda de tenso: permitida uma queda de tenso de 3%.

Critrio de curto-circuito:Tempo de atuao da proteo: 100ms

(condutor unipolar, isolao XLPE/90 - 0,6/kV).S = 1#25 Condutor Neutro (condutor de proteo)Referncia D: cabos unipolares em eletroduto enterrado ou em canaleta no ventilada.

QDL2: 56,250 kVA

Critrio de Ampacidade:

Como o QDL2 tambm possui cargas diferentes para cada fase, no clculo da corrente nominal usa-se a fase mais carregada que a fase A 17,3 kW.

= 1 = 1

Critrio de Queda de tenso: permitida uma queda de tenso 3%.

Critrio de curto-circuito:Tempo de atuao da proteo: 100ms

(condutor unipolar, isolao XLPE/90 - 0,6/kV).S = 1#25 Condutor Neutro (condutor de proteo)Referncia B1: condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta fechada embutida no piso.

Banco de Capacitores: 42,685 kVA

A corrente nominal deve ser multiplicada pela constante 1,35.

Critrio de Ampacidade:

Critrio de queda de tenso:

= 0

Critrio de curto-circuito:Tempo de atuao da proteo: 100ms

(condutor unipolar, isolao XLPE/90 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia D: cabos unipolares em eletroduto enterrado ou em canaleta no ventilada.

QGF: 500kVA

Critrio de queda de tenso: permitida uma queda de 1%

Critrio de curto-circuito:

Tempo de atuao da proteo: 100ms

(condutor unipolar, isolao XLPE/90 - 0,6/kV). (condutor de proteo)Referncia D: cabos unipolares em eletroduto enterrado ou em canaleta no ventilada.

5- DIMENSES DAS CANALETAS E DOS ELETRODUTOS

4.1- Dimensionamento de barramentos 4.1.1- Capacidade de corrente4.1.2- Esforos eletrodinmicos devido a corrente de curto-circuito

4.2- Dimensionamento de eletrodutos

6- DISJUNTORES E FISVEIS DE BAIXA TENSO

Os dispositivos eltricos utilizados normalmente em baixa tenso podem ser classificados como: de seccionamento e de proteo.

Dispositivos de seccionamento: comutadoras, seccionadoras, interruptores e contatores. Dispositivos de proteo: proteo contra sobrecargas (rels trmicos, termistores) e proteo contra curto-circuito (fusvel, rel eletromagntico). Esses dispositivos podem ser aplicados isoladamente ou em conjunto.

5.1- FusveisOs fusveis so dispositivos de proteo mais tradicionais na alimentao de diversas cargas, tendo como principal funo a proteo contra curto-circuito de sistemas eltricos, atuando tambm como limitadores da corrente de curto-circuito.

5.2- DisjuntoresOs disjuntores so dispositivos de proteo de circuito mais comuns em baixa tenso. Na maioria das aplicaes so termomagnticos, equipados com disparo trmico (proteo conta sobrecarga caracterstica de longa durao) e disparo eletromagntico (proteo contra curto-circuito caracterstica instantnea).