Lista de Exercícios Resolvidos - Instalações Elétricas Industriais

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Ementa Partes constituintes de uma instalação elétrica industrial dimensionamento e especificação de circuitos proteção dimensionamento e especificação de subestações correção de fator de potência cargas especiais e fontes de emergência Bibliografia básica JOÃO MAMEDE FILHO Instalações Elétricas Industriais Livro Técnico e Científico LTC 6ª edição 2001 JOÃO MAMEDE FILHO Manual de Equipamentos Elétricos Livro Técnico e Científico LTC 3ª edição 2005 Bibliografia complementar VINICIUS DE ARAUJO MOREIRA Iluminação Elétrica Editora Edgard Blucher 1999 ADEMARO A M B COTRIM Instalações Elétricas Editora PearsonPrentice Hall 4ª edição 2003 JULIO NISKIER Manual de Instalações Elétricas Livro Técnico e Científico LTC 1ª edição 2005 NORMAS BRASILEIRAS NBR5410 NBR5413 NBR5419 NBR14039 NBR5444 etc Questão 1 Considere as seguintes afirmativas a respeito da tarifação de energia elétrica I Pela energia reativa os consumidores do grupo A são cobrados da mesma forma que pela energia ativa inclusive nos mesmos valores de tarifa II Na tarifação horosazonal verde exigese um contrato específico com a concessionária no qual se pactua a demanda pretendida pelo consumidor demanda contratada independentemente da hora do dia ponto ou fora de ponta III Os consumidores atendidos em alta tensão acima de 2300V como industrias shoppings centers e alguns edifícios comerciais são classificados no grupo B enquanto que os consumidores atendidos em baixa tensão em geral 127 ou 220V como residências pequenas oficinas edifícios residenciais são classificados no grupo A Assinale a opção CORRETA a Somente I é verdadeira b Somente II é verdadeira c Somente I e III são verdadeiras d Somente II e III são verdadeiras Questão 2 O gráfico abaixo representa a suportabilidade de condutores com isolação em PVC a correntes de curtocircuito Se um condutor de 20 mm2 isolado em PVC fosse percorrido por uma corrente de curtocircuito de 4 kA de quanto seria o tempo de abertura em segundos do elemento de proteção para não haver danos ao condutor Questão 3 Explique por que são necessários os fatores de correção de temperatura e de agrupamento no dimensionamento de condutores elétricos Questão 4 Um cabo de cobre resistividade do cobre igual a 156 Ωmm2m com isolação em EPR comprimento de 90m deve alimentar um motor elétrico trifásico de 30 CV 380 V fator de potência 09 rendimento 09 IpINM7 e fator de serviço unitário Os condutores estão instalados no interior de canaleta não ventilada método de instalação D camada única com mais um cabo tripolar temperatura ambiente de 40º A queda de tensão na operação é de no máximo 4 Determine a A bitola mínima do condutor fase pelo critério de ampacidade 15 pontos b A bitola mínima do condutor fase pelo critério de queda de tensão 15 pontos Questão 5 Uma carga indutiva consome 75kW com fator de potência igual a 07 indutivo e tensão de linha igual a 380V Determine a potência de um banco de capacitores para deixar o fator de potência dentro do limite mínimo estabelecido pelas concessionárias Questão 5 Considere o plano cartesiano da planta industrial abaixo as unidades estão em metros em que estão localizados os quadros terminais de cargas C D I K P e Q QD Tipo de Carga Qtd Pot unit cos𝜱 C Iluminação 180 110 VA 100 C TUG 90 600 VA 100 D Soldador 50 12 kW 060 I Forno de Indução 4 32 kW 050 K Retificador 23 20 kW 070 P Motor Trifásico 20 50 CV 086 Q Motor Trifáfsico 50 20 CV 086 Observações importantes Tensão fasefase da instalação 220 V Tensão faseneutro da instalação 127 V Fator de demanda para Iluminação e Tomadas 1 Apresente 2 casas decimais em todos os cálculos Use as tabelas disponíveis no ANEXO Os quadros terminais estão constituídos pelos tipos e quantidades de cargas suas respectivas potências unitárias e seus fatores de potência conforme indicados na tabela ao lado Diante do exposto pedese a Calcule o valor da demanda máxima de potência de cada quadro terminal em KVA aplicando se todos os fatores de projeto necessários Considerar o rendimento dos motores e o fator de utilização das cargas Demonstre todos os cálculos e escreva o resultado dentro de cada caixa no desenho acima Use as tabelas disponíveis no ANEXO b Desenhe sobre a planta dos quadros terminais página anterior um quadrado no local do QGF faça um quadrado do tamanho dos outros quadros considerando o baricentro das cargas Apresente os valores calculados para as coordenadas com duas casas decimais c Explique para que serve o baricentro de cargas e qual é o principal benefício que o seu cálculo traz para o projeto industrial Em termos práticos o baricentro é ou não é utilizado Por quê d Considere um fator de simultaneidade obtido empiricamente de 091 Sabendose que o QGF único está alimentado pela subestação de entrada qual será o valor da demanda máxima da instalação industrial e Qual é o valor do fator de demanda global desta instalação resultado com 4 casas decimais f Qual será o fator de carga mensal da instalação considerando um consumo previsto de 495 MWh ao mês resultado com 4 casas decimais g Os dirigentes da empresa não souberam informar para a equipe do projeto industrial a previsão de crescimento futuro da empresa Neste caso qual é o nome do fator e que valor você atribuiria a ele para considerar uma provável expansão futura no aumento da demanda de energia elétrica desta indústria h E qual será o valor da demanda contratada junto à concessionária no momento presente Equações e tabelas de apoio ANEXO Tabelas e Fórmulas TABELAS Fatores de Demanda para Aparelhos Industriais Fatores de Utilização para Aparelhos Industriais Lâmpadas de Mercúrio Fator de Potência e Perdas do Reator Exemplo 1x20 1ª coluna 1 lâmpada de 20 VA FÓRMULAS Preço médio da energia elétrica industrial Fator de perdas de potência Fator de carga mensal Fator de demanda MOTORES INDUSTRIAIS TRIFÁSICOS IV PÓLOS Tabela 33 Tipos de linhas elétricas NBR 5410 3 2 QUESTÃO 1 A opção correta é a letra c Somente I e III são verdadeiras A afirmativa II está incorreta pois na tarifação horosazonal verde além de um contrato específico com a concessionária é exigida a definição da demanda contratada tanto no horário de ponta como fora de ponta de acordo com a necessidade do consumidor A afirmativa III está correta pois os consumidores atendidos em alta tensão acima de 2300 volts são classificados no grupo B enquanto que os consumidores atendidos em baixa tensão em geral 127 ou 220 volts são classificados no grupo A Questão 2 Como podese conduzir observando o gráfico para um condutor de 20 mm² sujeito a um curto de 4KA o tempo necessário seria de 16 ciclos Supondo uma frequência de alimentação padrão de 60 Hz f ciclos tempo tempo ciclos f 16 02667 s 60 4 3 QUESTÃO 3 Os fatores de correção de temperatura e de agrupamento são necessários no dimensio namento de condutores elétricos porque eles afetam diretamente a capacidade de condução de corrente elétrica dos cabos O fator de correção de temperatura é utilizado para levar em consideração a tempe ratura ambiente no local onde o cabo será instalado Conforme a temperatura ambiente aumenta a capacidade do cabo de conduzir corrente elétrica é reduzida Por isso o fator de correção de temperatura é utilizado para ajustar a capacidade de corrente nominal do cabo de acordo com a temperatura ambiente Já o fator de correção de agrupamento é utilizado quando há vários cabos instalados próximos uns aos outros o que gera uma elevação da temperatura nos condutores redu zindo assim sua capacidade de condução de corrente Esse fator é utilizado para ajustar a capacidade de corrente nominal do cabo de acordo com a quantidade de cabos agrupados e a distância entre eles Questão 4 a IPROJ 30 736 414161 A 3 380 09 09 ICOR 414161 595059 08 087 Segundo a tabela 37 A bitola mínima do condutor fase pelo critério de amparacidade é de 10 mm² b IPROJ 30 736 414161 A 3 380 09 09 ICOR 414161 595059 08 087 SC 100 3 001785 90 595059 4 380 SC 108932 16 mm² A bitola mínima do condutor fase pelo critério de queda de tensão é de 16 mm² Questão 5 fP1 07 ind θ1 arcos fP1 4559 Supondo uma correção para um fator de potência de 092 fP2 092 ind θ2 arcos fP2 2307 Potência do banco de capacitores P tanfP1 tanfP2 fP1 75K tan4557 tan2307 07 1071 102 0426 63617 kVar Questão 5 a Quadro C TUG 90 600 54000 VA Iluminação 180 110 19800 VA Pins 54 KVA 198 KVA 738 KVA Fd 1 Iluminação e tomadas Dmáx Fd Pins 738 1 738 KVA Quadro D Soldador 50 12 KW 06 Pnom 50 20 KVA 1000 KVA Pins Pnom Fu Fu fator de utilização 1 Soldadora Pins 1000 KVA 1 1000 KVA Fd 03 50 Soldadores Dmáx Fd Pins 03 1000 KVA 300 KVA Quadro I Forno de Indução 4 32 KW 05 Pnom 4 64 KVA 256 KVA Pins Pnom FU Fu 1 Forno de Indução Pins 256 KVA 1 256 KVA Fd 1 4 Fornos de Indução Dmáx Fd Pins 1 256 KVA 256 KVA Quadro K Retificador 23 20 KW 07 Pnom 23 2857 KVA 65711 KVA Pins Pnom Fu Fu 1 Retificador Pins 65711 KVA 1 65711 KVA Fd 07 23 Retificadores Dmáx 07 65711 KVA 45997 KVA Quadro P Motor Trifásico 20 50 736 086 Pnom 20 4279 KVA 8558 KVA Pins Pnom Fu Fu 087 Motores acima de 40 CV Pins 8558 087 74454 KVA Fd 065 90 Motores acima de 40 CV Dmáx 065 74454 KVA 48395 KVA Quadro Q Motor Trifásico 50 20 736 086 Pnom 50 1711 KVA 8555 KVA Pins Pnom Fu Fu 085 Motores de 20 a 40 CV Pins 8555 085 72717 KVA Fd 05 50 Motores de 20 CV Dmáx 05 72717 KVA 36358 KVA b Centro de Coordenadas e PINS dos Quadros Quadro C 0102 0102 XY 5 5 PINSC 738 kVA Quadro D 5152 45552 XY 10 50 PINSD 1000 kVA Quadro I 30402 35452 XY 35 40 PINSI 256 kVA Quadro K 40502 5152 XY 45 10 PINSK 65711 kVA Quadro P 65952 45552 XY 70 50 PINSP 74454 kVA Quadro Q 70802 15252 XY 75 20 PINSQ 72717 kVA b Calculando as coordenadas do QGF considerando o baricentro das cargas Carga C 738 KVA COOR 5 5 Carga D 1000 KVA COOR 10 50 Carga I 256 KVA COOR 35 40 Carga K 65711 COOR 45 10 Carga P 74454 COOR 70 50 Carga Q 72717 COOR 75 20 Coordenada X 7385 100010 25635 6571145 7445470 7271775 738 1000 256 65711 74454 72717 4497 Coordenada Y 7385 100050 25640 6571110 7445450 7271720 738 1000 256 65711 74454 72717 3439 QGF COOR 44 97 34 39 4 3 Questão 5 item C O termo baricentro de cargasse refere ao ponto teórico em que toda a carga de uma determinada área pode ser considerada concentrada para fins de distribuição elétrica Este ponto é o ideal para a instalação do quadro de distribuição visando minimizar os custos de instalação e operação É possível determinar o baricentro de cargas através de um processo analítico levando em consideração a potência e as coordenadas dos pontos alimentados a partir do quadro de distribuição em questão d DmáxQGF 091 DmáxC DmáxD DmáxI DmáxK DmáxP DmáxQ 091 738 300 256 46997 48395 36358 1 462943 e PINSQGF PINSC PINSD PINSI PINSK PINSP PINSQ 738 1000 256 65711 74454 72717 345862 FdQGF DmáxQGF PINSQGF 06097 f Fcmês C Kwh 730 DmáxQGF 495000 730 1 462943 Fcmês 03846