Instalações Elétricas Industriais - Planejamento da Disciplina e Ementa

AULA 10 AULA 11 Prof Rafael Cosmo rpcosmogmailcom 27 998171571 Prof Rafael Cosmo rpcosmogmailcom 27 998171571 Prof Rafael Cosmo rpcosmogmailcom 27 998171571 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS 2 PLANEJAMENTO DA DISCIPLINA SEMESTRE 21022022 a 20062022 HORÁRIO 18h20 às 19h50 21022022 Aula 1 04042022 Aula 6 16052022 Aula 11 28022022 feriado 11042022 Aula 7 23052022 feriado 07032022 Aula 2 18042022 Aula 8 30052022 Aula 12 14032022 Aula 3 25042022 feriado 06062022 Aula 13 21032022 Aula 4 02052022 Aula 9 13062022 Aula 14 28032022 Aula 5 09052022 Aula 10 20062022 Aula 15 10052022 Trabalho 1 Bimestre 100 pontos 06062022 1º Trabalho 2 Bimestre 50 pontos 03072022 2º Trabalho 2 Bimestre 50 pontos Grupo de WhatsApp para discussão e tira dúvidas httpschatwhatsappcomLPtTbrkSD5VJAzdFDAK9R3 DISCIPLINA INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS EMENTA Dimensionamento de condutores em BT e MT Aterramento de sistemas industriais Instalações de força em complexos industriais SPDA proteção contra descarga atmosférica Normas e Projetos BIBLIOGRAFIA BÁSICA MAMEDE FILHO JOÃO Instalações Elétricas Industriais Rio de Janeiro RJ Livros Técnicos e Científicos Editora AS 6ª Edição 2001 COTRIM Ademaro AMB Instalações elétricas São Paulo PrenticeHall 2003 CREDER Hélio Instalações elétricas 14ª Edição Rio de Janeiro LTC 2002 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR WALENIA Paulo Sergio Projetos Elétricos Industriais Curitiba Base Didáticos 2008 KINDERMANN Geraldo Curto circuito Porto AlegreRS Editora Sagra DC Luzzatto 1992 NBR 54102004 ABNT Instalações Elétricas em Baixa Tensão Norma BrasileiraDAMORE Roberto VHDL descrição e síntese de circuitos digitais 1ª ed LTC Editora 2005 JORDÃO Dácio de Miranda Manual de instalações elétricas em indústrias químicas petroquímicas e de petróleo atmosferas explosivas 2 ed Rio de Janeiro Qualitymark 1997 1998 515p ISBN 857303078X broch MAMEDE FILHO João Manual de equipamentos elétricos 4ed Rio de Janeiro RJ LTC 2013 xiv 669 p ISBN 978852161422116 3 EMENTA SISTEMAS DE ATERRAMENTO SISTEMAS DE ATERRAMENTO NORMAS NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 5410 Segunda edição 30092004 Válida a partir de 31032005 Versão Corrigida 17032006 Instalações elétricas de baixa tensão Electrical installations of buildings Low voltage NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 71171 Primeira edição 27112020 Versão corrigida 03112021 Parâmetros do solo para projetos de aterramentos elétricos Parte 1 Medição da resistividade e modelagem geoelétrica Soil parameters for electrical grounding design Part 1 resistivity surveys and geoelectric modeling NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 16527 Primeira edição 06102016 Aterramento para sistemas de distribuição Grounding for distribution systems NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 15749 Primeira edição 13082009 Válida a partir de 13092009 Medição de resistência de aterramento e de potenciais na superfície do solo em sistemas de aterramento Ground resistance and soil surface voltages measurements in earthing systems NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 15751 Segunda edição 01072013 Válida a partir de 01082013 Sistemas de aterramento de subestações Requisitos Substation earthing systems Requirements NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 162541 Primeira edição 08012014 Válida a partir de 08022014 Materiais para sistema de aterramento Parte 1 Requisitos gerais Grounding systems materials Part 1 General requirements 6 SISTEMAS DE ATERRAMENTO Um sistema de aterramento visa à 7 SISTEMAS DE ATERRAMENTO Um sistema de aterramento visa à segurança de atuação da proteção 8 SISTEMAS DE ATERRAMENTO Um sistema de aterramento visa à segurança de atuação da proteção proteção das instalações contra descargas atmosféricas 9 SISTEMAS DE ATERRAMENTO Um sistema de aterramento visa à segurança de atuação da proteção proteção das instalações contra descargas atmosféricas proteção do indivíduo contra contatos com partes metálicas da instalação energizadas acidentalmente 10 SISTEMAS DE ATERRAMENTO Um sistema de aterramento visa à segurança de atuação da proteção proteção das instalações contra descargas atmosféricas proteção do indivíduo contra contatos com partes metálicas da instalação energizadas acidentalmente uniformização do potencial em toda área do projeto prevenindo contra lesões perigosas que possam surgir durante uma falta fase e terra 11 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS Contato indireto é aquele que um indivíduo mantém com determinada massa do sistema elétrico que por falha perdeu sua isolação e permitiu que esse indivíduo ficasse submetido a determinado potencial elétrico QUADRO SINÓTICO DOS EFEITOS DO CHOQUE ELÉTRICO EM PESSOAS ADULTAS JOVENS E SÁDIAS Intensidade da corrente alternada 5060 Hz que percorre o corpo Perturbações possíveis durante o choque Estado possível logo após do choque Salvamento Resultado final mais provável 1 Milliampère limiar de sensação Nenhuma Normal Normal 1 a 9 Milliampères Sensação cada vez mais desagradável à medida que a intensidade aumenta Contrações musculares Normal Desnecessário Normal 9 a 20 Milliampères Sensação dolorosa contrações violentas Asfixia 1 Anoxia 2 Anoxemia 3 Perturbações circulatórias Morte aparente Respiração artificial e massagem cardíaca quando houver fibrilação Restabelecimento 20 a 100 Milliampères Sensação insuportável Contrações violentas Anoxia Anoxemia Asfixia Perturbações circulatórias graves inclusive às vezes fibrilação ventricular Morte aparente Respiração artificial e massagem cardíaca quando houver fibrilação Restabelecimento ou morte Muitas vezes não há tempo de salvar em decorrência da gravidade das lesões e a morte ocorre em poucos minutos Acima de 100 Milliampères Asfixia imediata Fibrilação ventricular Alterações musculares Queimaduras Morte aparente ou imediata Idêntico ao anterior Idêntico ao anterior Vários ampères Asfixia imediata Queimaduras graves Morte aparente ou imediata Idêntico ao anterior Idêntico ao anterior 13 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 11 Tensão de contato ou de toque É aquela a que está sujeito o corpo humano quando em contato com partes metálicas massa acidentalmente energizadas 14 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 11 Tensão de contato ou de toque É aquela a que está sujeito o corpo humano quando em contato com partes metálicas massa acidentalmente energizadas 15 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 11 Tensão de contato ou de toque É aquela a que está sujeito o corpo humano quando em contato com partes metálicas massa acidentalmente energizadas 16 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 11 Tensão de contato ou de toque É aquela a que está sujeito o corpo humano quando em contato com partes metálicas massa acidentalmente energizadas 17 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 11 Tensão de contato ou de toque É aquela a que está sujeito o corpo humano quando em contato com partes metálicas massa acidentalmente energizadas O valor máximo de tensão de contato Vcmáx também chamada de tensão de toque máxima Etm que uma pessoa pode suportar sem que ocorra a fibrilação ventricular é dado por Tf tempo máximo de permanência da corrente no corpo Tf 050 s ρs resistividade do material que cobre a malha de terra normalmente brita 18 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 12 Tensão de passo 19 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 12 Tensão de passo A tensão de passo Vp ou ΔVp surge quando uma descarga qualquer seja ela devido a uma falta ou a uma descarga atmosférica percorre a malha de terra 20 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 12 Tensão de passo A tensão de passo Vp ou ΔVp surge quando uma descarga qualquer seja ela devido a uma falta ou a uma descarga atmosférica percorre a malha de terra A descarga se dispersa em forma de arcos Assim quanto mais afastado do ponto de injeção da corrente menor será a tensão de passo 21 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 12 Tensão de passo 22 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 12 Tensão de passo 23 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 12 Tensão de passo O valor máximo de tensão de passo Vpmáx também chamada de tensão de passo admissível Epa que uma pessoa pode suportar sem que ocorra a fibrilação ventricular é dado por Tf tempo máximo de permanência da corrente no corpo Tf 050 s ρs resistividade do material que cobre a malha de terra normalmente brita 24 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 13 Corrente de choque 25 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 13 Corrente de choque O valor máximo admissível da corrente de choque Ich suportada pelo corpo humano é dada por Para Tf 05 s Ich 164 mA Para Tf 01 s Ich 367 mA 26 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 14 Resistência do solo 27 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 1 PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS 14 Resistência do solo Para reduzir as tensões perigosas as subestações são dotadas de uma camada de brita entre 10 e 20 cm melhorando o nível de isolamento do operador aumenta o valor de ρs e assim de Rs 28 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 2 ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTOS 29 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 2 ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTOS Antigamente pararaios baixa tensão alta tensão 30 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 2 ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTOS Atualmente pararaios baixa tensão alta tensão Sistema de aterramento de maior eficiência e segurança 31 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 2 ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTOS Devem ser aterradas as seguintes partes do sistema elétrico Neutro do transformador de potência Pararaios Carcaça metálica dos equipamentos elétricos transformadores de potência de medição de proteção disjuntores capacitores motores etc Suportes metálicos das chaves fusíveis e seccionadoras isoladores de apoio transformadores de medição chapas de passagem telas de proteção portões de ferro etc Estruturas dos quadros de distribuição de luz e força Estruturas metálicas em geral 32 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 2 ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTOS IMPORTANTE 1 Para o caso de a subestação ficar distante das instalações industriais propriamente ditas pode ser conveniente a construção de outra malha de terra para a ligação das partes metálicas das máquinas e equipamentos de produção As malhas devem porém ser interligadas 33 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 2 ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTOS IMPORTANTE 1 Para o caso de a subestação ficar distante das instalações industriais propriamente ditas pode ser conveniente a construção de outra malha de terra para a ligação das partes metálicas das máquinas e equipamentos de produção As malhas devem porém ser interligadas 2 A malha de terra produz maior segurança quando construída sob o local em que foram instalados os equipamentos a ela conectados pois esse procedimento uniformiza o potencial na área em questão 34 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 3 ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA 35 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 3 ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA 31 Eletrodo de terra haste de terra haste vertical Hastes em aço galvanizado são muito susceptíveis à corrosão Preferir hastes cobreadas 36 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 3 ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA 32 Condutor de aterramento Solos ácidos Ø 16 mm² Solos básicos Ø 25 mm² Subestações Ø 25 mm² CONDUTOR DE COBRE NU PARA MALHA DE TERRA 37 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 3 ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA 33 Conexões CONEXÃO EXOTÉRMICA EM I 38 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 3 ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA 34 Condutor de proteção É o cabo PE que vai ligar os equipamentos ao barramento de terra Já foi dimensionado no tópico anterior da disciplina 39 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 4 RESISTÊNCIA DE UM SISTEMA DE ATERRAMENTO 40 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 4 RESISTÊNCIA DE UM SISTEMA DE ATERRAMENTO É composta pelo efeito de três resistências 1 Resistência relativa às conexões existentes entre os eletrodos de terra hastes e cabos Desprezível em relação às outras duas 41 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 4 RESISTÊNCIA DE UM SISTEMA DE ATERRAMENTO É composta pelo efeito de três resistências 1 Resistência relativa às conexões existentes entre os eletrodos de terra hastes e cabos Desprezível em relação às outras duas 2 Resistência relativa ao contato entre os eletrodos de terra e a superfície do terreno em torno dos mesmos É onde se localiza a maior resistência 42 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 4 RESISTÊNCIA DE UM SISTEMA DE ATERRAMENTO É composta pelo efeito de três resistências 1 Resistência relativa às conexões existentes entre os eletrodos de terra hastes e cabos Desprezível em relação às outras duas 2 Resistência relativa ao contato entre os eletrodos de terra e a superfície do terreno em torno dos mesmos É onde se localiza a maior resistência 3 A resistência relativa ao terreno nas imediações dos eletrodos de terra denominada resistência de dispersão A resistência se localiza entre 18 a 30 m do eletrodo 43 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 4 RESISTÊNCIA DE UM SISTEMA DE ATERRAMENTO A distância entre os eletrodos é importante impedância mútua 44 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 4 RESISTÊNCIA DE UM SISTEMA DE ATERRAMENTO A distância entre os eletrodos é importante impedância mútua 14 23 45 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 4 RESISTÊNCIA DE UM SISTEMA DE ATERRAMENTO A distância entre os eletrodos é importante impedância mútua 14 23 26 40 46 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 5 RESISTIVIDADE DO SOLO 47 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 5 RESISTIVIDADE DO SOLO 48 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 5 RESISTIVIDADE DO SOLO 51 Método de medição método de Wenner C1 e C2 eletrodos de corrente P1 e P2 eletrodos de potencial G eletrodo de guarda minimiza os efeitos das correntes parasitas 49 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 5 RESISTIVIDADE DO SOLO 51 Método de medição método de Wenner 50 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 5 RESISTIVIDADE DO SOLO 52 Fatores de influência na resistividade do solo 51 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 5 RESISTIVIDADE DO SOLO 52 Fatores de influência na resistividade do solo 521 Composição química 522 Umidade 523 Temperatura 52 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 5 RESISTIVIDADE DO SOLO 52 Fatores de influência na resistividade do solo 521 Composição química 522 Umidade 523 Temperatura 53 Resistividade aparente do solo ρa 53 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 5 RESISTIVIDADE DO SOLO 52 Fatores de influência na resistividade do solo 521 Composição química 522 Umidade 523 Temperatura 53 Resistividade aparente do solo ρa É a resistividade do solo vista por um sistema de aterramento Ou seja dependerá da geometria e da quantidade de hastes de terra adotadas no projeto do sistema de aterramento 54 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 6 CÁLCULO DE MALHA DE TERRA 55 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 6 CÁLCULO DE MALHA DE TERRA Requer o conhecimento dos seguintes parâmetros Resistividade aparente do solo ρa Resistividade da camada superior do solo ρ1 Resistividade do material de acabamento da superfície da área da subestação ρs Corrente máxima de curtocircuito faseterra Icft Tempo de duração da corrente de curtocircuito faseterra Tf 56 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 6 CÁLCULO DE MALHA DE TERRA Requer o conhecimento dos seguintes parâmetros Resistividade aparente do solo ρa Resistividade da camada superior do solo ρ1 Resistividade do material de acabamento da superfície da área da subestação ρs Corrente máxima de curtocircuito faseterra Icft Tempo de duração da corrente de curtocircuito faseterra Tf Mesmos parâmetros utilizados para o dimensionamento de condutores pelo tempo de corrente de curtocircuito Capítulo 5 do Mamede 57 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 6 CÁLCULO DE MALHA DE TERRA 61 Seção mínima do condutor 58 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 6 CÁLCULO DE MALHA DE TERRA 61 Seção mínima do condutor Solos ácidos Ø 16 mm² Solos básicos Ø 25 mm² Subestações Ø 25 mm² 59 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 6 CÁLCULO DE MALHA DE TERRA 62 Número de condutores principais e de junção 60 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 6 CÁLCULO DE MALHA DE TERRA 62 Número de condutores principais e de junção 61 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 6 CÁLCULO DE MALHA DE TERRA 63 Comprimento do condutor 64 Comprimento das hastes 65 66 62 SISTEMAS DE ATERRAMENTO 7 EXEMPLO DE APLICAÇÃO PÁGINA 754 DO MAMEDE 63 ATIVIDADE AVALIATIVA DO CURSO Refazer o Exemplo de aplicação 11 do livro do Mamede página 754 considerando o seguinte enunciado Considerar a área da subestação 6000 kVA classe 15 kV de uma grande indústria do Ceará dada na Figura 1127 e os valores de medição de resistividade do solo conforme a Tabela 119 A corrente de curtocircuito faseterra máxima é de 60000 A defeito na bucha do transformador para a carcaça aterrada só há circulação de corrente pela malha e pelo enrolamento secundário A corrente de curtocircuito faseterra defeito afastado do transformador ou envolvendo a terra é de 900 A A superfície da subestação será coberta por uma camada de brita de 20 cm TRABALHO INDIVIDUAL EM DUPLA OU EM TRIO ENTREGA POR EMAIL rpcosmogmailcom ATÉ 06062022 ARQUIVO PDF MANUSCRITO DIGITALIZADO OU EDITADO