Instalações Elétricas Industriais

• P: Potência Ativa (W -> Luz, calor, som, movimento)
• QL: Potência Reativa Indutiva (VarL) (Campo Magnético). Não dá pra ver nessa imagem, mas essa pot. acontece no eixo reativo no sentido para cima
• QC: Potência Reativa Capacitiva (VarC) (Carga/Descarga de capacitores). Não dá pra ver nessa imagem, mas essa pot. acontece no eixo reativo no sentido para baixo
• S: Potência Aparente (VA). Essa é a potência mais importante, pois usaremos para dimensionamento

\[S=\sqrt{P^2+Q^2}\] \[I=\frac{S}{V}\]

• Estator (fixa): Ligada à rede de energia elétrica
• Rotor (móvel): Ligada à carga a ser movimentada

• Potência Mecânica de saída ao ser aplicada uma tensão nominal, com frequência nominal e corrente nominal
• Potência de entrada (elétrica)
• Perdas: Calor, magnetimo, mecânicas (W)

• Relação entre a potência de saída e a entrada

\[\eta(%)=\frac{Po}{Pt}\cdot 100%\]

\[Pi=Po+\Sigma perdas\]

1. Exemplo 1: Um motor de 4cv possui rendimento de 85%. Calcule:
   1. Potência de saída (W) \[Po=4cv=2944W\]
   2. Potência de entrada (W) \[\eta(%)=85%=\frac{2944}{Pi}\cdot 100%\] \[Pi=2944\cdot \frac{100}{85}=3463,52W\]
   3. Perdas associadas (W) \[Perdas=3463,52-2944=519,53W\]
2. Potência Reativa \[VA_{rL}\] -> Responsável pela criação do magnetismo
3. Potência Aparente \[VA\] -> Soma vetorial das potências ativa e reativa
4. Fator de potência -> Relação entre as potências ativa e aparente \[F.P. = \frac{P}{S}=cos\theta\]

• f: Frequência da tensão da rede (Hz)
• p: Número de polos do motor

\[ns=\frac{120.f}{p}\]

• É a velocidade do campo eletromagnético girante produzido pelo estator

• É a diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade no eixo do motor (unidade em rpm) \[s=n_s-n\]

\[s(\%)=\frac{(n_s-n)}{n_s}\cdot 100\%\ \[s=\frac{n_s-n}{n}\]

• Necessária para iniciar o movimento do eixo do motor
• Em alguns casos é apresentada a relação \[\frac{Ip}{In}\], onde \[In\] é a corrente nominal do motor.
• Ex: A corrente de partida é 5 vezes maior que a nominal \[\frac{Ip}{In}=5\]
• A corrente de partida é utilizada para os dimensionamentos de dispositivos de acionamentos e proteções de motores
• A corrente de partida pode durar

• Proteção de equipamentos elétricos (seus invólucros) contra a entrada de materiais sólidos e umidade.
• São utilizados 2 algarismos: o primeiro representa a proteção contra objetos sólidos e o segundo contra água.

• É um número que pode ser multiplicado pela potência nominal do motor, a fim de se obter a carga permissível que o mesmo pode acionar, em regime contínuo, dentro de condições estabelecidos pela norma.

1. Um motor de indução trifásico, 220V, F.P. = 0.85; 10 cv; \[\eta=84\%\]; 4 polos; 60Hz, possui F.S. = 1,15 e \[\frac{Ip}{In}=10\]. Calcule:
   1. Velocidade síncrona; \[ns=\frac{120\cdot 60}{4} = 1800 RPM\]
   2. Velocidade nominal para escorregamento de 3%; \[100\% - 3\% = 97\%\cdot ns = 1746\]
   3. Corrente de partida; \[Po=10\cdot 736 = 7360W\] \[Inm=\frac{7360}{0,85\cdot 0,84\cdot 220\cdot \sqrt{3}} = 27,05A\] \[frac{Ip}{In}=10 = 270,5A\]
   4. Potência de saída máxima permitida. \[Po_{max}=10\cdot 736\cdot 1,15 = 8464W\]
   5. Potência de entrada máxima quando a potência de saída máxima é utilizada \[\frac{Po_{max}}{0,84}= 10076,19W\]

• Radiação luminosa emitida por uma fonte
• Unidade: Lúmen (lm)

• Relação entre o fluxo luminoso pela área de incidência
• Unidade: Lux
• Norma da ABNT que indica os níveis de iluminamento de acordo com a atividade a ser realizada no ambiente
• ISO/CIE-8995-1 (Iluminação de ambiente de trabalho. Parte 1: Interior)

• Escala de 1 a 10 (ou 100%) que indica as características mais precisas possível das cores de um corpo.

• Relação entre o fluxo luminoso emitido por uma fonte e sua potência (W)
• Unidade: lúmens/watt (lm/m)

• Determinar a quantidade de luminárias para se obter o nível de iluminamento adequado para determinada atividade

1. Dados: E = 600 lux; A = 9x6m^2; Pé direito: 4,5m; Plano de trabalho está a 0,75m do chão; Paredes e teto claros, piso é escuro; Fluxo de cada lâmpada: 2300 lm; Fdl = 0,78

\[Hlp = 4,5 - 0,75 = 3,75 m\]

\[k = \frac{9\times 6}{3,75(9+6)} = 0,96\]

\[Fu = \frac{1-0,8}{1-0,96} = \frac{0,36-0,3}{0,36-Fu}\]

\[Fu = \frac{0,2}{0,04} = \frac{0,06}{0,36-Fu}\]

\[Fu = 0,348\]

\[Phi = \frac{E\times S}{Fu\times Fdl} = \frac{600\times 54}{0,78\times 0,348} = 119 363,39 lux\]

\[\Phi_{LUM} = 4600 lm\]

• Numero de luminárias:

\[\frac{\Phi_{T}}{\Phi_{LUM} \approx 26\]

• Área: 8x6m^2
• Quantidade de luminárias: 12
• Hlp: 2,8m
• 3x + 2x/2 = 8m (x aqui é a distância entre luminária e parede)
• 2y + 2y/2 = 6m
• x = 2m < Hlp
• y = 2m < Hlp

• Quantidade de luminárias: 12 luminárias
• Área: 15 x 20m
• Hlp: 2,8m
• 7x + 2x/2 = 20 = 2,5m
• 5y + 2y/2 = 15 = 2,5m 48 luminárias (Cálculo exagerado)

• Critério da seção mínima - para iluminação 1,5mm^2 e para força 2,5mm^2
• Critério da capacidade de condução - levamos em consideração a corrente pela fórmula \[I=\frac{S}{V}\] e consultamos as tabelas para possivelmente aplicar o fator de correção
• Critério do limite de queda de tensão

• 5 circuitos -> Fa = 0,6
• T = 40C -> Fe= 0,87

• Fórmulas: \[\R=\rho\cdot \frac{l}{A}\]

  \[V = R\cdot I + V_{t}\]

  • Equações para determinar as seções dos condutores:

\[Sc = \frac{200\cdot \rho\cdot l\cdot I_{b}}{\Delta V\cdot V}\] (para circuitos monofásicos e bifásicos)

Onde Sc é a seção do condutor em mm^2, \(\rho\) é a resistividade do material, l é comprimento do circuito em m, \(I_{b}\) corrente de projeto em A e \(\Delta V\) é queda de tensão admissível em %

\[Sc = \frac{173,205\cdot \rho\cdot l\cdot I_{b}}{\Delta V\cdot V}\] (para circuitos trifásicos)

• Exemplo: 1) Um circuito atende a 15 tomadas monofásicas de 100VA. O comprimento total do circuito é 30m. Calcule as seções dos condutores para as seguintes quedas de tensão admissíveis:
• 5,0%

\[Sc = \frac{200\cdot \frac{1}{56}\cdot 11,81\cdot 30}{5\cdot 127} = 1,99 -> 2,5 mm^2\]

1. 3,5%

\[Sc = \frac{200\cdot \frac{1}{56}\cdot 11,81\cdot 30}{3,5\cdot 127} = 2,84 -> 4 mm^2\]

1. 1%

\[Sc = \frac{200\cdot \frac{1}{56}\cdot 11,81\cdot 30}{1\cdot 127} = 9,96 -> 10 mm^2\]

1. Determine a queda de tensão (%) proporcionada por um condutor de 10mm^2 de um circuito trifásico, 220V, que atende uma carga a 180m do quadro de distribuição. Ib = 30A

\[10 = \frac{173,205\cdot \frac{1}{56}\cdot 180\cdot 30}{\Delta V\cdot 220}\] \[\Delta V = 7,6%\]

• 5\% -> Do ponto de entrega da concessionária em Baixa Tensão (BT) até a última carga
• 7\% -> Do secundário do transformador da unidade consumidora até a última carga
• joao.okumoto@ifms.edu.br