Projeto da Instalação Elétrica de um Motor Síncrono Trifásico com no Mínimo 50cv

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ Departamento de Engenharia Elétrica Projeto de Sistema de Bombeamento Industrial com Motor de Indução Trifásico WEG W22 Super Premium na Indústria Alimentícia CURITIBA 2024 LUCAS PROTZEK DO CARMO MATEUS KAISS Projeto de Sistema de Bombeamento Industrial com Motor de Indução Trifásico WEG W22 Super Premium na Indústria Alimentícia Projeto de instalação de um motor de indução trifásico apresentado à disciplina Instalações Elétricas e Prediais do Curso de Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Paraná como exigência parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Elétrica com enfoque em eletrotécnica Orientador Prof Dr Carlos Bianchini CURITIBA 2024 RESUMO Este trabalho aborda o projeto de um sistema de bombeamento industrial utilizando um motor de indução trifásico WEG W22 Super Premium com potência nominal de 50 HP aplicado no transporte de líquidos como leite sucos ou caldas em processos produtivos da indústria de alimentos O projeto tem como objetivo principal dimensionar e especificar os componentes necessários para uma instalação elétrica eficiente e segura atendendo às demandas operacionais do motor e às exigências normativas do setor industrial A análise inclui considerações sobre eficiência energética confiabilidade do equipamento e custos operacionais reduzidos características essenciais do motor W22 Super Premium A metodologia adotada envolve a seleção de dispositivos elétricos como cabos disjuntores e inversor de frequência garantindo que o sistema opere dentro dos padrões estabelecidos para o setor industrial e alimentício Também são avaliadas as condições ambientais da instalação a fim de assegurar a longevidade do equipamento e a integridade do processo produtivo Além disso o estudo aborda a importância da eficiência energética destacando o desempenho superior do motor em termos de redução de perdas e economia de energia alinhado às estratégias de sustentabilidade industrial Palavraschave Motor de Indução Trifásico Instalação Elétrica Indústria de Alimentos e Bebidas Eficiência Energética 6 SUMÁRIO RESUMO 5 1 Introdução 12 11 Objetivos 13 111 Objetivo Geral 13 112 Objetivos Específicos 13 12 Justificativa 13 2 Revisão da Literatura 15 21 Panorama dos motores de indução trifásicos 15 211 Classificação e Estrutura 15 212 Aplicação na indústria alimentícia 16 22 Inversor de frequência 17 221 Funcionamento do inversor de frequência 17 222 Comparação entre inversor de frequência e softstarter para o presente projeto 18 23 Normas técnicas e regulamentações 19 231 Normas brasileiras relevantes 19 232 Importância e conformidade no setor alimentício 20 233 Benefícios da conformidade normativa 20 234 Aplicação no presente projeto 21 3 Descrição da aplicação 22 7 31 Contexto de aplicação na indústria alimentícia 22 32 Especificações técnicas do motor 22 33 Descrição do ambiente de instalação 23 34 Requisitos técnicos e operacionais 24 4 Cálculos de Dimensionamento 25 41 Definição da corrente de projeto Ib 25 42 Capacidade de condução de corrente 26 43 Queda de Tensão em Regime Permanente 31 44 Queda de tensão na partida 34 45 Condutor de Neutro 35 46 Condutor de Proteção 36 47 Dimensionamento dos Eletrodutos 37 48 Inversor de Frequência 39 49 Disjuntor 41 410 Aterramento 47 411 Dispositivo Diferencial Residual DR 51 412 Dispositivo do Proteção Contra Surtos DPS 54 5 Implementação do Projeto 59 51 Condutores de Fase Neutro e Proteção 59 52 Inversor de Frequência 59 8 53 Disjuntor Interruptor diferencial residual e dispositivo de proteção contra surtos 61 6 Conclusões 63 7 Referências 64 Anexo 1 Dados do Motor WEG 67 9 Lista de Figuras Figura 1 Rotor bobinado e rotor gaiola de esquilo 16 Figura 2 Motor WEG 22 Super Premium de 50 HP 22 Figura 3 Curva característica de um disjuntor termomagnético 42 Figura 4 Faixa de operação do disjunto termomagnético 42 Figura 5 Condições de disparo 43 Figura 6 Curva C 46 Figura 7 Esquema TNS 49 Figura 8 Esquema TNC 49 Figura 9 Esquema TNCS 50 Figura 10 Esquema TT 50 Figura 11 Esquema IT 51 Figura 12 Tipos de corrente residual 53 Figura 13 Esquema de ligação do IDR para esquema de aterramento TNS 54 Figura 14 Categoria de produto 56 Figura 15 Esquema de ligação DPS para esquema de aterramento TNS 58 Figura 16 Modelo de inversor de frequência 61 Figura 17 Modelo Disjuntor 61 Figura 18 Modelo do IDR 62 Figura 19 Modelo do DPS 62 10 Lista de Tabelas Tabela 1 Dados do motor 23 Tabela 2 Tipos de linhas elétricas 26 Tabela 3 Temperatura característica dos condutores 27 Tabela 4 Fator de correção k1 28 Tabela 5 Fator de correção k2 29 Tabela 6 Fator de correção k3 29 Tabela 7 Capacidades de condução de corrente em ampères para os métodos de referência A1 A2 B1 B2 C e D 31 Tabela 8 Dimensionamento das seções nominais dos condutores Prysmian 34 Tabela 9 Seção reduzida do condutor neutro 36 Tabela 10 Seção mínima do condutor de proteção 36 Tabela 11 Características dimensionais dos cabos 38 Tabela 12 Área dos eletrodutos rígidos ocupáveis pelos cabos 39 Tabela 13 Modelos de inversos de frequência 41 Tabela 14 Valor mínimo de Uc exigível do DPS em função do esquema de aterramento 55 Tabela 15 Suportabilidade a impulso exigível dos componentes da instalação 56 11 Lista de Equações Equação 1 25 Equação 2 25 Equação 3 26 Equação 4 30 Equação 5 32 Equação 6 33 Equação 7 35 Equação 8 37 Equação 9 40 Equação 10 45 Equação 11 45 Equação 12 55 Equação 13 55 12 1 INTRODUÇÃO Na indústria alimentícia o transporte de líquidos como leite sucos e caldas desempenha um papel fundamental na cadeia produtiva exigindo equipamentos confiáveis e eficientes Motores elétricos de indução trifásicos são frequentemente utilizados para acionar bombas nesses processos e sua seleção dimensionamento e instalação corretos são cruciais para garantir a segurança do produto a eficiência energética e a conformidade com as normas técnicas No Brasil normas como a ABNT NBR 1709412018 regulamentam os requisitos de motores elétricos reforçando a necessidade de projetos que atendam aos padrões de qualidade e sustentabilidade Este trabalho tem como objetivo projetar e dimensionar um sistema de bombeamento industrial de líquidos utilizando um motor de indução trifásico WEG W22 Super Premium com potência nominal de 50 HP Este motor reconhecido por seu alto rendimento e confiabilidade será aplicado em processos produtivos da indústria alimentícia alinhandose às boas práticas industriais e às exigências normativas O dimensionamento correto dos componentes elétricos como cabos dispositivos de proteção e inversores de frequência foram feitos para evitar falhas operacionais e garantir a integridade do sistema Além disso o projeto buscou atender à necessidade de eficiência energética reduzindo os custos operacionais e minimizando impactos ambientais ao mesmo tempo em que assegura a qualidade e segurança no transporte dos produtos alimentícios A abordagem proposta neste trabalho visou contribuir para com o correto dimensionamento de um sistema de bombeamento para indústrias alimentícias de líquidos destacando a importância de um planejamento técnico rigoroso alinhado às normas brasileiras e às demandas específicas do setor 13 11 OBJETIVOS 111 OBJETIVO GERAL Projetar e dimensionar um sistema de bombeamento industrial para o transporte de líquidos em processos produtivos da indústria alimentícia utilizando um motor de indução trifásico WEG W22 Super Premium de 50 HP atendendo às normas técnicas brasileiras e promovendo eficiência energética confiabilidade e sustentabilidade 112 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1 Identificar os requisitos técnicos e normativos necessários para a seleção e aplicação de motores elétricos na indústria alimentícia com foco na ABNT NBR 1709412018 2 Dimensionar os componentes elétricos associados ao sistema incluindo cabos dispositivos de proteção e inversores de frequência garantindo segurança e funcionalidade 3 Avaliar a eficiência energética do motor de indução trifásico WEG W22 Super Premium no contexto industrial destacando suas contribuições para a redução de custos operacionais 4 Analisar as condições ambientais e de operação específicas da cadeia industrial alimentícia para assegurar a durabilidade e confiabilidade do sistema de bombeamento 5 Propor um planejamento técnico detalhado que atenda às exigências normativas e às necessidades práticas da indústria alimentícia assegurando qualidade e segurança no transporte de líquidos 12 JUSTIFICATIVA A escolha inadequada de motores ou o dimensionamento incorreto dos componentes elétricos geram custos operacionais elevados falhas no sistema e riscos à qualidade do produto transportado Além disso as crescentes demandas por eficiência energética e sustentabilidade no setor industrial tornam indispensável a adoção de tecnologias avançadas como os motores de alta eficiência da linha 14 WEG W22 Super Premium que oferecem maior rendimento e menor impacto ambiental Este trabalho tem como objetivo projetar um sistema bem fundamentado que alinhe eficiência operacional redução de custos e conformidade com as normas brasileiras como a ABNT NBR 1709412018 A aplicação correta de motores elétricos eficientes em sistemas de bombeamento industrial pode oferecer benefícios significativos tanto para a produtividade das indústrias alimentícias quanto para a preservação de recursos naturais promovendo práticas industriais mais sustentáveis e competitivas Além disso o estudo contribui para o desenvolvimento técnico e acadêmico ao abordar a integração entre requisitos normativos eficiência energética e soluções práticas para o setor alimentício servindo como referência para futuros projetos de sistemas de bombeamento industriais 15 2 REVISÃO DA LITERATURA Esta seção apresenta uma análise da literatura científica e técnica relacionada ao uso de motores de indução trifásicos em sistemas de bombeamento industrial com foco em aplicações na indústria alimentícia Serão abordados conceitos fundamentais normas técnicas aplicáveis e estudos prévios sobre eficiência energética e dimensionamento de sistemas elétricos A análise busca contextualizar o tema e identificar lacunas no conhecimento que justificam a proposta deste trabalho 21 PANORAMA DOS MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Os motores de indução trifásicos patenteados por Nikola Tesla em 1888 revolucionaram o setor industrial ao oferecerem uma solução robusta eficiente e de custo acessível para diversas aplicações Estimase que cerca de 90 dos motores utilizados na indústria sejam desse tipo destacandose por sua durabilidade facilidade de manutenção e alta eficiência energética Esses motores operam com corrente alternada e são chamados de indução porque apenas o estator é diretamente alimentado com energia elétrica enquanto o rotor recebe energia por meio da indução eletromagnética gerada pela interação dos campos magnéticos do estator e do rotor Essa configuração contribui para a confiabilidade do motor que possui poucas peças móveis reduzindo significativamente a necessidade de manutenção 211 CLASSIFICAÇÃO E ESTRUTURA Os motores de indução trifásicos são classificados de acordo com o tipo de rotor e as fases de alimentação As principais classificações incluem Rotor gaiola de esquilo Amplamente utilizado devido à sua simplicidade baixo custo e eficiência elevada É o tipo preferido para aplicações industriais como na indústria alimentícia Rotor bobinado Mais complexo e caro utilizado em aplicações que requerem controle mais preciso de velocidade e torque 16 Na figura abaixo temse uma representação de ambos Figura 1 Rotor bobinado e rotor gaiola de esquilo Fonte Mundo da Elétrica Os componentes fundamentais de um motor de indução trifásico incluem Estator Parte fixa composta por enrolamentos que geram o campo magnético girante Rotor Parte móvel responsável pela conversão de energia elétrica em energia mecânica Caixa de bornes Ponto de conexão elétrica entre o motor e a rede de alimentação Ventoinha Componente essencial para a refrigeração especialmente em aplicações contínuas e de alta carga Entreferro Espaço entre o estator e o rotor cuja precisão afeta diretamente a eficiência do motor Rolamentos Reduzem o atrito durante o movimento do rotor garantindo operação suave e eficiente 212 APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA Na indústria alimentícia os motores de indução trifásicos são amplamente empregados para acionar bombas ventiladores e outros equipamentos críticos A confiabilidade desses motores é essencial considerando que o transporte de líquidos sensíveis como leite e sucos exige operação contínua eficiente e livre de falhas 17 Os motores trifásicos são particularmente vantajosos nesse setor devido à sua compatibilidade com inversores de frequência que permitem controle preciso da velocidade e do torque aumentando a eficiência energética e a flexibilidade operacional Além disso a conformidade com normas técnicas como a ABNT NBR 1709412018 assegura que esses motores atendam aos requisitos de segurança eficiência e sustentabilidade Para o presente projeto também foi escolhido o rotor gaiola de esquilo devido a sua simplicidade baixo custo e eficácia para o projeto 22 INVERSOR DE FREQUÊNCIA Desde a introdução dos motores elétricos na indústria a necessidade de controlar sua velocidade e torque de maneira eficiente tornouse evidente Diversas técnicas foram desenvolvidas ao longo dos anos mas os inversores de frequência destacaramse por sua versatilidade eficiência energética e capacidade de adaptação a diferentes demandas operacionais Empresas como Siemens WEG Yaskawa Allen Bradley e ABB lideram o mercado na fabricação desses dispositivos oferecendo soluções que atendem a requisitos específicos de diversas indústrias incluindo a alimentícia 221 FUNCIONAMENTO DO INVERSOR DE FREQUÊNCIA O inversor de frequência tem como função básica converter a tensão de entrada que normalmente é corrente alternada CA fornecida pela rede elétrica em corrente contínua CC através de um retificador Em seguida a corrente contínua é reconvertida em corrente alternada com frequência e amplitude moduladas Esse processo permite ajustar a velocidade e o torque do motor de acordo com as necessidades do sistema proporcionando maior controle e eficiência Um inversor de frequência é composto por três blocos principais Retificador Converte a corrente alternada da rede elétrica em corrente contínua Retificadores de onda completa são preferidos pois oferecem menor ondulação no sinal melhorando a qualidade da energia fornecida ao motor 18 Elo de Corrente Contínua Armazena energia elétrica geralmente utilizando capacitores que estabilizam a tensão contínua antes de ser enviada ao inversor Inversor Converte a corrente contínua em corrente alternada com amplitude e frequência controladas utilizando técnicas de modulação como PWM Pulse Width Modulation Esse processo de modulação é essencial na indústria alimentícia onde o controle preciso de bombas ventiladores e outros equipamentos é necessário para garantir a qualidade e a segurança do transporte de líquidos sensíveis como leite e sucos 222 COMPARAÇÃO ENTRE INVERSOR DE FREQUÊNCIA E SOFTSTARTER PARA O PRESENTE PROJETO Apesar de sua relevância em diversas aplicações os soft starters possuem limitações em relação aos inversores de frequência Abaixo é apresentada uma comparação das principais características de ambas as tecnologias O Soft Starter apresenta diversas vantagens e desvantagens em sua aplicação Entre as vantagens destacamse a redução da corrente de partida do motor minimizando picos de corrente na rede elétrica sua simplicidade de instalação e operação além de possuir um custo inicial mais baixo em comparação ao inversor de frequência Contudo também há desvantagens graves como o controle limitado apenas à partida e parada do motor sem possibilidade de ajuste contínuo de velocidade ou torque menor flexibilidade operacional sendo inadequado para cargas variáveis e sua contribuição pouco significativa para a eficiência energética durante a operação Por outro lado o Inversor de Frequência oferece vantagens significativas como o controle dinâmico de velocidade e torque durante toda a operação maior eficiência energética especialmente em sistemas com cargas variáveis como bombas e ventiladores redução de esforços mecânicos em partidas e paradas aumentando a vida útil do sistema flexibilidade para atender diferentes demandas operacionais com integração a sistemas automatizados e melhoria na qualidade do 19 transporte de líquidos sensíveis devido ao controle preciso de vazão e pressão Entretanto suas desvantagens incluem um custo inicial mais elevado e maior complexidade de instalação e manutenção Considerando as vantagens do inversor de frequência como o controle preciso de velocidade a economia de energia em cargas variáveis e a operação suave este projeto optou por sua utilização No contexto da indústria alimentícia a flexibilidade e a eficiência proporcionadas pelo inversor de frequência são essenciais para garantir a confiabilidade e a qualidade no transporte de líquidos Além disso essa escolha alinhase aos objetivos de sustentabilidade e conformidade com normas técnicas como a ABNT NBR 1709412018 reforçando o compromisso com práticas industriais modernas e eficientes 23 NORMAS TÉCNICAS E REGULAMENTAÇÕES No desenvolvimento de projetos elétricos a conformidade com normas e regulamentações é essencial para assegurar a segurança eficiência e confiabilidade das instalações As normas técnicas estabelecem os requisitos mínimos que devem ser seguidos para garantir que os sistemas elétricos sejam projetados instalados e operados de maneira segura e eficiente Elaboradas por órgãos de padronização nacionais e internacionais essas normas consolidam o conhecimento técnico acumulado e as melhores práticas da indústria proporcionando um padrão de qualidade reconhecido globalmente 231 NORMAS BRASILEIRAS RELEVANTES No Brasil a Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT é a principal entidade responsável pela publicação de normas técnicas sendo a NBR 5410 uma das mais amplamente utilizadas Essa norma voltada para Instalações elétricas de baixa tensão aborda critérios fundamentais de segurança como proteção contra choques elétricos sobrecorrentes curtocircuito e a instalação de dispositivos de proteção e seccionamento Outra norma de grande relevância é a ABNT NBR 1709412018 que trata da eficiência energética de motores elétricos trifásicos estabelecendo padrões mínimos de rendimento e promovendo o uso de tecnologias mais eficientes e sustentáveis A 20 aplicação dessa norma é especialmente crítica em sistemas industriais como o presente projeto para garantir que o motor opere com alto desempenho reduzindo o consumo de energia e os custos operacionais Além disso regulamentações da Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL complementam essas normas ao regular aspectos relacionados à qualidade do fornecimento de energia tarifas e eficiência energética impactando diretamente o planejamento de sistemas elétricos industriais 232 IMPORTÂNCIA E CONFORMIDADE NO SETOR ALIMENTÍCIO No setor alimentício o atendimento rigoroso às normas técnicas não é apenas uma obrigação regulatória mas uma necessidade prática O transporte de líquidos sensíveis como leite e sucos exige equipamentos confiáveis que garantam a integridade do produto e a eficiência energética do sistema Normas como a ABNT NBR 1709412018 asseguram que os motores utilizados nesses processos sejam seguros eficientes e compatíveis com os requisitos ambientais e operacionais Além disso normas específicas da indústria alimentícia voltadas para higiene e segurança complementam as regulamentações elétricas ao exigir materiais e projetos que minimizem riscos de contaminação e garantam a qualidade dos produtos transportados 233 BENEFÍCIOS DA CONFORMIDADE NORMATIVA O cumprimento rigoroso das normas técnicas oferece diversos benefícios ao projeto Segurança Operacional Minimiza riscos de falhas e protege os operadores e os equipamentos Eficiência Energética Promove o uso de tecnologias que reduzem o consumo de energia e os custos operacionais Sustentabilidade Contribui para práticas industriais ambientalmente responsáveis alinhandose às metas globais de preservação de recursos naturais 21 Redução de Custos Evita desperdícios falhas e penalidades decorrentes de não conformidades Competitividade Agrega valor ao produto e aumenta a confiança dos clientes 234 APLICAÇÃO NO PRESENTE PROJETO Neste projeto o atendimento às normas técnicas foi considerado desde as etapas iniciais de planejamento O motor WEG W22 Super Premium foi selecionado por sua conformidade com a ABNT NBR 1709412018 atendendo aos mais elevados padrões de eficiência energética e segurança Além disso todos os componentes elétricos como cabos dispositivos de proteção e inversores de frequência foram especificados para garantir conformidade normativa e excelência operacional A observância rigorosa às normas e regulamentações reforça o compromisso deste trabalho com a segurança eficiência e sustentabilidade no transporte de líquidos na indústria alimentícia 22 3 DESCRIÇÃO DA APLICAÇÃO 31 CONTEXTO DE APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA O transporte de líquidos na indústria alimentícia como leite sucos e caldas exige sistemas de bombeamento que garantam eficiência confiabilidade e conformidade com normas técnicas A operação contínua e segura desses sistemas é essencial para preservar a qualidade dos produtos e minimizar desperdícios A utilização de motores de indução trifásicos WEG W22 Super Premium com eficiência elevada e baixa emissão de calor é uma solução amplamente empregada alinhandose às demandas do setor por sustentabilidade e eficiência energética Esses motores são frequentemente associados a bombas centrífugas que realizam o transporte de líquidos em diferentes etapas do processo produtivo Além de atender às condições operacionais rigorosas da indústria alimentícia os motores W22 Super Premium são reconhecidos por suas características de alta durabilidade e eficiência energética conforme estabelecido pela norma ABNT NBR 17094 12018 32 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DO MOTOR O motor WEG W22 Super Premium foi selecionado por suas características superiores em aplicações industriais A TABELA 1 apresenta os principais dados técnicos desse modelo Figura 2 Motor WEG 22 Super Premium de 50 HP Fonte WEG 23 Tabela 1 Dados do motor Fonte WEG 33 DESCRIÇÃO DO AMBIENTE DE INSTALAÇÃO O ambiente de instalação foi projetado para facilitar a manutenção e inspeção dos equipamentos com Acesso frontal e lateral ao motor e à bomba para troca de componentes Ventilação adequada para dissipação de calor aumentando a vida útil do motor Rotina de limpeza compatível com os padrões de higiene da indústria alimentícia A instalação do sistema de bombeamento proposto será realizada em um ambiente típico da indústria alimentícia caracterizado por condições que exigem equipamentos robustos seguros e com alta eficiência energética A seguir são detalhadas as principais características e requisitos do ambiente de instalação Tipo de instalação Planta industrial destinada ao processamento e transporte de líquidos alimentícios como leite sucos e caldas Temperatura média 5C a 35C dependendo do setor e do tipo de produto transportado Umidade relativa Alta geralmente acima de 70 devido à presença de líquidos e processos de lavagem industrial Presença de agentes corrosivos Comum devido ao uso de produtos químicos de limpeza exigindo componentes com proteção adequada como invólucros à prova de corrosão IP55 ou superior 24 34 REQUISITOS TÉCNICOS E OPERACIONAIS A seguir serão apresentados os requisitos técnicos e operacionais do projeto 1 Fonte de alimentação a Rede elétrica trifásica com tensão nominal de 380V60Hz conforme os padrões brasileiros de instalações industriais b Sistema de proteção contra surtos e curtocircuitos de acordo com a ABNT NBR 5410 2 Equipamentos complementares a Painel de controle com inversor de frequência para ajuste dinâmico da vazão e pressão do bombeamento b Sistema de proteção contra sobrecarga e superaquecimento do motor garantindo a integridade do equipamento 3 Estrutura de instalação a Base de concreto com suporte antivibração para o motor e a bomba minimizando impactos mecânicos e ruídos b Drenagem eficiente para evitar acúmulo de líquidos no entorno do equipamento 25 4 CÁLCULOS DE DIMENSIONAMENTO Este capítulo abordará os principais cálculos e as normas utilizadas para o dimensionamento dos componentes da instalação elétrica do motor Essa etapa é importante para garantir a segurança a durabilidade e a longevidade dos equipamentos Para o dimensionamento será utilizada como referência a Norma Técnica NBR 5410 para instalações elétricas de baixa tensão além de dados fornecidos pelos fabricantes dos componentes e do motor 41 DEFINIÇÃO DA CORRENTE DE PROJETO IB Com base nas informações de placa do motor e considerando a tensão de operação de 380 V a corrente nominal especificada pela fabricante é de 699 A No entanto para fins de verificação e cálculos será determinado um novo valor de corrente nominal In a partir da potência nominal do motor convertida para Watts 50 hp 7457 Whp 37285 W juntamente com os valores de tensão de operação rendimento e fator de potência fornecidos pela fabricante considerando o cenário de plena carga Equação 1 Equação 2 Como o motor possui fator de serviço declarado pela fabricante e a utilização do motor foi prevista explorando esse fator a norma NBR 5410 no item 65131 especifica que a corrente de projeto Ib deve ser considerada no mínimo igual à 26 corrente nominal do motor nas condições de utilização multiplicada pelo fator de serviço Equação 3 42 CAPACIDADE DE CONDUÇÃO DE CORRENTE A escolha de um condutor começa pela seleção do tipo de linha elétrica utilizada na instalação A NBR 5410 no item 62 tabela 33 especifica diversos métodos de instalações O método escolhido para a instalação foi o método 33 que consiste em condutores isolados ou cabos unipolares em canaleta fechada embutida no piso e com método de referência B1 conforme mostra a TABELA 2 Tabela 2 Tipos de linhas elétricas Fonte ABNT 2004 Outro passo para selecionar a seção de um condutor é a definição do tipo de isolação baseada na temperatura característica dos condutores apresentada na tabela 35 da NBR 5410 e representada na TABELA 3 abaixo 27 Tabela 3 Temperatura característica dos condutores Fonte ABNT 2004 Para a instalação do motor devemse ser utilizados cabos unipolares de cobre com isolação do tipo borracha etilenopropileno EPR Essa isolação foi escolhida por oferecer excelente flexibilidade e resistência a temperaturas de até 90C 130C em regime de sobrecarga e capacidade de suportar até 250C em curtoscircuitos como descrito na TABELA 3 Além de ser recomendada para instalações industriais onde o cabo pode estar sujeito à umidade que é o caso do ambiente onde o motor será instalado Para a definição da corrente corrigida de projeto que será utilizada na determinação da seção do condutor é necessário considerar os fatores de correção estabelecidos pela norma NBR 5410 Essa norma especifica três fatores de correção sendo eles 1 Fator de correção para temperaturas ambientes diferentes de 30C para linhas nãosubterrânes e de 20C temperatura do solo para linhas subterrâneas k1 apresentado na tabela 40 da norma NBR 5410 e apresentado na TABELA 4 28 Tabela 4 Fator de correção k1 Fonte ABNT 2004 Como foi considerado temperatura de 30C para as linhas nãosubterrâneas e 20C para as linhas subterrâneas o coeficiente k1 é igual a 1 2 Fatores de correção para linhas subterrâneas em solo com resistividade térmica diferente de 25 KmW k2 apresentado na tabela 41 da NBR 5410 e na TABELA 5 abaixo 29 Tabela 5 Fator de correção k2 Fonte ABNT 2004 Foi considerado que o local de instalação possui resistividade térmica do solo de 25 KmW portanto o coeficiente k2 também é igual a 1 3 Fatores de correção aplicáveis a condutores agrupados em feixe em linhas abertas ou fechadas e a condutores agrupados num mesmo plano em camada única k3 apresentado na tabela 42 da NBR 5410 e na TABELA 6 a seguir Tabela 6 Fator de correção k3 Fonte ABNT 2004 30 Na instalação considerando que será utilizado um quadro de distribuição exclusivo para a alimentação do motor contendo apenas um circuito e que o agrupamento dos cabos será realizado em conduto fechado o fator de correção k3 é igual a 1 A partir da definição desses fatores de correção é possível calcular a corrente de projeto corrigida Ib utilizando a EQUAÇÃO 4 Equação 4 Com base na corrente corrigida no método de instalação adotado e na isolação selecionada a seção do condutor foi determinada considerando sua capacidade de condução de corrente apresentada na tabela 37 da NBR 5410 e na TABELA 7 Apesar de o sistema ser trifásico com neutro foram considerados três condutores carregados já que o circuito é equilibrado e não haverá circulação de corrente pelo neutro Além disso o motor está operando em tensão entre fasefase 380 V 31 Tabela 7 Capacidades de condução de corrente em ampères para os métodos de referência A1 A2 B1 B2 C e D Fonte ABNT 2004 A seção obtida pelo método de capacidade de condução de corrente para os condutores de fase é de 25 mm2 43 QUEDA DE TENSÃO EM REGIME PERMANENTE A norma NBR 5410 no item 627 define que a queda de tensão verificada em qualquer ponto da instalação não deve ser superior aos seguintes valores dados em relação ao valor da tensão nominal da instalação neste caso 380 V 32 a 7 calculados a partir dos terminais secundários do transformador MTBT no caso de transformador de propriedade das unidades consumidoras b 7 calculados a partir dos terminais secundários do transformador MTBT da empresa distribuidora de eletricidade quando o ponto de entrega for aí localizado c 5 calculados a partir do ponto de entrega nos demais casos de ponto de entrega com fornecimento em tensão secundária de distribuição d 7 calculados a partir dos terminais de saída do gerador no caso de grupo gerador próprio A norma NBR 5410 estabelece também que em nenhum caso a queda de tensão nos circuitos terminais deve exceder 4 Contudo para assegurar uma margem de segurança foi adotado um limite máximo de 5 de queda de tensão para os cálculos Com base nesse limite e utilizando a EQUAÇÃO 5 foi determinada a seção mínima dos condutores necessária para garantir que a queda de tensão não ultrapasse o valor permitido Equação 5 Onde ΔVc queda de tensão máxima Vff tensão do circuito fasefase V l comprimento do circuito m Ib corrente de projeto A ρ resistividade do material condutor Ωmm2m Considerando resistividade do cobre como 00179 Ωmm2m 33 O quadro está instalado a 10 metros do motor mais a descida e subida do circuito para ligação no quadro e no motor chegase a um comprimento total de aproximadamente 15 metros A queda de tensão foi recalculada utilizando um segundo método com base na EQUAÇÃO 6 Para selecionar uma seção condizente com o valor obtido foi consultada a tabela de dimensionamento de condutores da Prysmian representada na TABELA 8 levando em consideração um fator de potência de 085 na condição de plena carga Esse método também indicou uma seção mínima de 25 mm² para os condutores Equação 6 Onde ΔV queda de tensão VAkm ΔV queda de tensão máxima V tensão do circuito V l comprimento do circuito m Ib corrente de projeto A 34 Tabela 8 Dimensionamento das seções nominais dos condutores Prysmian Fonte Prysmian 2020 De acordo com a NBR 5410 a seleção da seção dos condutores deve considerar o maior valor calculado entre os métodos aplicados Como a maior seção obtida foi de 25 mm² determinada pelo método de capacidade de condução de corrente este será o valor adotado para os condutores de fase na instalação 44 QUEDA DE TENSÃO NA PARTIDA A queda de tensão durante a partida do motor é calculada de forma semelhante ao regime permanente porém a corrente utilizada nos cálculos é a corrente de partida Ip Esse valor é determinado a partir da corrente nominal do motor fornecida pelo fabricante multiplicada pela relação entre a corrente de partida e a corrente nominal IpIn também fornecida pelo fabricante Para o motor selecionado nesta aplicação a relação IpIn é de 83 indicando que a corrente de partida é 83 vezes maior que a corrente nominal 35 Equação 7 De acordo com a NBR 5410 item 65133 a queda de tensão durante a partida de um motor deve ser limitada a 10 da tensão nominal Utilizando a EQUAÇÃO 5 e substituindo a corrente nominal pela corrente de partida previamente calculada foi possível determinar um novo valor para a seção mínima dos condutores de fase considerando a queda de tensão máxima permitida de 10 A seção mínima dos condutores capaz de assegurar que a queda de tensão não ultrapasse 10 durante a partida é de 10 mm² Portanto a seção de 25 mm² já dimensionada já atende esse requisito 45 CONDUTOR DE NEUTRO A definição da seção do condutor de neutro foi realizada com base na tabela 48 da NBR 5410 representada na TABELA 9 De acordo com essa norma para seções de condutores de fase menores ou iguais a 25 mm² a seção do condutor de neutro deve ser igual à do condutor de fase desde que ambos sejam fabricados com o mesmo material condutor 36 Tabela 9 Seção reduzida do condutor neutro Fonte ABNT 2004 46 CONDUTOR DE PROTEÇÃO A seção mínima do condutor de proteção foi definida com base na tabela 58 da NBR 5410 apresentada na TABELA 10 Conforme a norma para condutores de fase com seções entre 16 mm² e 35 mm² a seção do condutor de proteção deve ser de 16 mm² desde que ambos sejam fabricados com o mesmo material condutor Tabela 10 Seção mínima do condutor de proteção Fonte ABNT 2004 37 47 DIMENSIONAMENTO DOS ELETRODUTOS A norma NBR 5410 especifica que as dimensões internas dos eletrodutos e de suas conexões devem permitir que após montagem da linha os condutores possam ser instalados e retirados com facilidade Para tanto a taxa de ocupação do eletroduto dada pelo quociente entre a soma das áreas das seções transversais dos condutores previstos calculadas com base no diâmetro externo e a área útil da seção transversal do eletroduto não deve ser superior a 53 no caso de um condutor 31 no caso de dois condutores 40 no caso de três ou mais condutores No caso desta instalação serão utilizados três condutores de fase um condutor de neutro e um condutor de proteção totalizando cinco condutores De acordo com a norma a taxa de ocupação dos eletrodutos não deve exceder 40 de sua seção transversal A partir dessas informações foi utilizada a EQUAÇÃO 8 para calcular a seção ocupada pelos condutores no interior do eletroduto Equação 8 Onde Scond seção ocupada pelos condutores mm2 Ncf número de condutores de fase Ncn número de condutores de neutro Ncp número de condutores de proteção Dcf diâmetro externo dos condutores de fase mm Dcn diâmetro externo dos condutores de neutro mm 38 Dcp diâmetro externo dos condutores de neutro mm Os valores de diâmetro externo dos condutores foram obtidos a partir da TABELA 11 Tabela 11 Características dimensionais dos cabos Fonte UNESP Com base no valor da seção ocupada pelos condutores calculado foi consultada a TABELA 12 para a seleção do eletroduto adequado Considerando o limite máximo de ocupação de 40 conforme estabelecido pela norma determinou se que o eletroduto com diâmetro de 1 ½ polegada é o mais adequado para esta instalação 39 Tabela 12 Área dos eletrodutos rígidos ocupáveis pelos cabos Fonte UNESP 48 INVERSOR DE FREQUÊNCIA Um inversor de frequência é um dispositivo eletrônico utilizado para controlar a velocidade e o torque de motores de indução ajustando a frequência e a tensão da energia elétrica fornecida ao motor Ele converte a tensão alternada CA da rede em corrente contínua CC por meio de um retificador e em seguida reconverte essa energia para CA em uma frequência e amplitude ajustáveis utilizando um inversor No controle da corrente de partida de um motor o inversor de frequência desempenha um papel importante ao permitir uma partida suave Durante a 40 inicialização ele limita a corrente de partida ao aumentar gradualmente a frequência e a tensão aplicadas ao motor evitando os altos picos de corrente típicos das partidas diretas Esse recurso reduz o desgaste mecânico nos componentes do motor e minimiza o impacto na rede elétrica Além disso o inversor pode ser programado para atender diferentes condições operacionais proporcionando maior eficiência e flexibilidade no controle do motor A fabricante recomenda que a potência do inversor seja 25 maior que potência do motor utilizado Para o cálculo a potencia do motor considerada foi a potência nominal do motor em watts Equação 9 Considerando a tensão de operação do motor de 380 V corrente nominal de 699 A e a potência calculada com a EQUAÇÃO 9 o inversor selecionado foi o modelo WEG da família CFW500 Este inversor possui tensão de operação de 380 V com corrente nominal de saída em regime de sobrecarga normal de 105 A e capacidade para até 75 CV e 55 kW Em regime de sobrecarga pesada a corrente nominal é de 88 A com capacidade para até 60 CV e 45 kW conforme ilustrado na TABELA 13 a seguir 41 Tabela 13 Modelos de inversos de frequência Fonte WEG 2022 49 DISJUNTOR O disjuntor é um dispositivo eletromecânico de proteção elétrica utilizado para interromper automaticamente o fluxo de corrente em um circuito em situações de sobrecarga ou curtocircuito evitando danos aos equipamentos incêndios ou outros acidentes Ele é essencial em sistemas elétricos garantindo a segurança das instalações e das pessoas A função principal do dispositivo é identificar picos de corrente que excedam o valor projetado para o circuito interrompendo a corrente de forma imediata prevenindo que seus efeitos térmicos e mecânicos causem danos à instalação elétrica protegida Uma das principais características dos disjuntores é sua capacidade de poderem ser rearmados manualmente após interromperem a corrente em uma ocorrência de falha diferente dos fusíveis que necessitam serem trocados após realizarem uma interrupção O funcionamento do disjuntor termomagnético combina dois princípios o térmico e o magnético No mecanismo térmico um bimetal aquece e se deforma 42 com a sobrecorrente acionando a interrupção do circuito ou seja são capazes de proteger contra as sobrecargas No mecanismo magnético um eletroímã é ativado por correntes de curtocircuito gerando força suficiente para desligar o circuito instantaneamente Nos disjuntores mais avançados esses mecanismos são ajustados para responder com precisão às características do sistema protegido A curva característica de um disjuntor termomagnético está representada na FIGURA 3 Figura 3 Curva característica de um disjuntor termomagnético Fonte SEBASTIÃO Figura 4 Faixa de operação do disjunto termomagnético Fonte SEBASTIÃO 43 Na FIGURA 4 os índices indicam a faixa de operação de disparo térmico b faixa de operação de disparo magnético t tempo de comutação em segundos xl fator de disparo 1 amplitude da corrente para a qual a característica aplica 2 amplitude de disparo 3 disparo AC 4 disparo máximo 5 disparo mínimo Figura 5 Condições de disparo Fonte SIEMENS 2022 44 Na FIGURA 5 os índices indicam Ib corrente de projeto do circuito In corrente nominal do disjuntor termomagnético nas condições previstas na instalação Iz capacidade de condução de corrente dos condutores nas condições previstas para a instalação 145 Iz corrente de sobrecarga máxima permitida para uma condição de temperatura excedida sem que haja o comprometimento do isolante dos condutores I1 corrente convencional de não atuação na sobrecarga I2 corrente convencional de atuação na sobrecarga I3 limite de tolerância do disparador I4 corrente convencional de não atuação no curtocircuito I5 corrente convencional de atuação no curtocircuito A norma IEC 60898 define diferentes características de curvas de disjuntores para o disparo instantâneo geralmente magnético Essas curvas estão apresentadas abaixo Curva B Desarma instantaneamente De 3 à 5 vezes a corrente nominal InDisjuntor Carga resistiva Pequenas correntes de partida Curva C 45 Retardo no desarme De 5 à 10 vezes a corrente nominal InDisjuntor Carga indutiva Pequenos motores de indução médias correntes de partida Curva D Grande retardo no desarme De 10 à 20 vezes a corrente nominal InDisjuntor Cargas indutivas Grandes correntes de partida motores a partir de 7 cv O item 534 da norma NBR 5410 estabelece que a proteção contra correntes de sobre carga deve satisfazer as duas inequações apresentadas a seguir Equação 10 Equação 11 Onde Ib corrente de projeto A InDisjuntor corrente nominal do disjuntor A Iz capacidade de condução de corrente dos condutores A definida pela tabela 37 da NBR 5410 apresentada na TABELA 7 I2 corrente convencional de atuação do disjuntor A 46 Com base nas inequações analisadas o valor ideal para a corrente nominal do disjuntor é de 100 A Embora o motor tenha uma potência de 50 hp aproximadamente 50 cv a corrente de partida é equivalente a 83 vezes a corrente nominal o que não representa um valor excessivamente elevado Além disso o inversor de frequência utilizado na instalação controlará a corrente de partida evitando grandes picos Considerando que o motor é uma carga indutiva a curva de disparo mais adequada para esta aplicação é a curva C Figura 6 Curva C Fonte SIEMENS 2022 47 410 ATERRAMENTO O aterramento é um sistema essencial em instalações elétricas projetado para garantir segurança e bom funcionamento dos equipamentos Ele conecta partes metálicas de equipamentos e sistemas elétricos diretamente à terra através de um condutor O aterramento desempenha funções essenciais como a proteção contra choques elétricos oferecendo um caminho seguro para a corrente de falta em caso de contato direto ou indireto Ele também permite o controle de tensões de passo e toque estabiliza tensões durante transitórios e escoa cargas estáticas acumuladas em estruturas ou equipamentos No caso de equipamentos eletrônicos o aterramento fornece um plano de referência estável essencial para seu funcionamento em altas e baixas frequências Um sistema de aterramento é composto por Condutor de aterramento condutor ou elemento metálico responsável pela ligação elétrica entre a parte da instalação que deve ser aterrada e o eletrodo de aterramento Eletrodo de aterramento elemento ou conjunto de elementos do sistema de aterramento que assegura o contato elétrico com o solo e dispersa as correntes de defeito retorno ou descargas atmosféricas na terra Malha de aterramento condutores nus em contato direto com a terra interligados e enterrados no solo Massa Elementos condutores que normalmente não são energizados mas que em eventuais problemas de isolação podem tornarse vivos ou energizados exemplo carcaças metálicas Parte viva Condutor elétrico ou qualquer outro elemento condutor que é energizado em seu uso normal O condutor de neutro pode ser considerado uma parte viva a não ser quando utilizado combinado com o condutor de proteção O sistema de aterramento deve ser projetado levando em conta a resistividade do solo que afeta diretamente a eficiência do sistema Hastes de 48 aterramento geralmente feitas de aço revestido de cobre são usadas para reduzir a resistência do sistema e podem ser agrupadas em paralelo ou complementadas com tratamentos químicos do solo para alcançar valores ideais de resistência Além disso a equipotencialização é fundamental para minimizar diferenças de potencial entre partes condutoras conectando elementos como tubulações metálicas condutores de proteção e estruturas da edificação a um barramento principal Um sistema de aterramento com bom desempenho deve proporcionar um caminho de baixa impedância para as correntes que retornam à terra tanto em condições normais de operação quanto em situações de falta garantindo que os limites estabelecidos para a continuidade do serviço não sejam ultrapassados Para aprimorar a eficiência da malha de aterramento é recomendável aumentar o número de hastes utilizadas mantendo sempre que possível uma distância entre elas equivalente ao comprimento de cada haste A NBR 5410 no item 4222 define três principais esquemas de aterramento TN TT e IT cada um com características específicas e aplicações adequadas para diferentes tipos de instalações elétricas Esquema TN O condutor neutro é conectado diretamente à terra na fonte de alimentação e as massas partes condutivas não energizadas dos equipamentos são ligadas ao mesmo ponto de aterramento Este esquema se subdivide em TNS O neutro N e o condutor de proteção PE são separados ao longo de toda a instalação 49 Figura 7 Esquema TNS Fonte ABNT 2004 TNC O neutro e o condutor de proteção são combinados em um único condutor PEN Figura 8 Esquema TNC Fonte ABNT 2004 TNCS Combina TNC em parte da instalação e TNS em outra 50 Figura 9 Esquema TNCS Fonte ABNT 2004 Esquema TT As massas dos equipamentos são aterradas em eletrodos independentes do aterramento da fonte Esse esquema é frequentemente usado em instalações residenciais e comerciais com maior separação entre a fonte e os equipamentos Figura 10 Esquema TT Fonte ABNT 2004 Esquema IT O neutro da fonte é isolado da terra ou aterrado por alta impedância e as massas dos equipamentos são conectadas a um sistema de aterramento separado Este esquema é comum em hospitais ou locais que exigem alta continuidade de energia 51 Figura 11 Esquema IT Fonte ABNT 2004 O esquema de aterramento adotado para a instalação é o TNS Para assegurar a operação segura do motor é fundamental que a carcaça metálica esteja devidamente conectada ao sistema de aterramento eliminando riscos de choques elétricos por contato indireto em caso de falhas no isolamento 411 DISPOSITIVO DIFERENCIAL RESIDUAL DR O termo corrente de fuga é geralmente utilizado para indicar o fluxo de corrente anormal ou indesejada de um circuito elétrico devido a uma fuga geralmente causado por um curtocircuito ou um caminho de baixa impedância Essa circulação indevida de corrente pode gerar riscos para a instalação como aumento do consumo de energia aquecimento indevido dos equipamentos rompimento da isolação incêndios além do risco as pessoas já que correntes de 30 mA já podem causar mortes Os riscos às pessoas por correntes de fuga são 52 causados por duas circunstâncias contato direto causado por falha de isolação ou remoção das partes isolantes com toque acidental da pessoa em partes energizadas ou contato indireto através do contado da pessoa com uma parte metálica carcaça do aparelho que pode estar energizada por falha da isolação Os valores das correntes de fuga podem depender de diversos fatores como a qualidade dos equipamentos e componentes utilizados a conservação dos equipamentos tipo da instalação entre outros Como o motor a ser instalado opera com altas correntes e em um ambiente sujeito a umidade é importante a instalação de um dispositivo DR DiferencialResidual Os dispositivos DR protegem contra os efeitos nocivos das correntes de fuga a terra garantindo uma proteção eficaz tanta à vida dos usuários quanto aos equipamentos O princípio de funcionamento dos dispositivos DR é baseado na Lei de Kirchhoff das correntes que diz que a soma vetorial das correntes que entram no dispositivo com as que saem dele deve ser praticamente zero Quando houver uma fuga a terra a somatória será diferente de zero e produzirá uma corrente residual que provoca o disparo do dispositivo DR e a abertura dos contatos Eles podem ser divididos em duas classes os IDR Interruptor Diferencial Residual que tem a função de proteger apenas contra as correntes de fuga e os DDR Disjuntor Diferencial Residual que são capazes de proteger contra sobrecarga curtocircuito e as correntes de fuga Para escolher um dispositivo DR é importante definir o valor da corrente residual Os dispositivos DR de corrente nominal residual IΔn até 30 mA são destinados para a proteção de pessoas contra choques e aqueles de corrente nominal residual IΔn de 100 mA a 1 A ou superiores são destinados apenas para a proteção dos equipamentos contra os efeitos causados pelas correntes de fuga incêndios e outros danos Deve ser considerado também o tipo dessa corrente de fuga que estão apresentados na FIGURA 12 No caso da utilização de um IDR a instalação necessita ainda de uma proteção contra sobrecarga e curtocircuito que pode ser realizada por um disjuntor Neste caso a corrente nominal InDR deve ser maior ou igual à corrente nominal do disjuntor InDisjuntor para garantir compatibilidade entre os dois dispositivos 53 Figura 12 Tipos de corrente residual Fonte SIEMENS 2021 Para a proteção do motor como há disjuntor para proteção contra sobrecarga e curtocircuito será utilizado um IDR tetra polar 400 V com corrente nominal InDR igual à corrente nominal do disjuntor InDisjuntor ou seja 100 A Considerando que a operação e partida do motor podem gerar altas correntes de fuga a corrente nominal residual IΔn mais indicada para essa instalação é de 300 mA do tipo AC Como o aterramento é do tipo TNS a ligação deve ser feita conforme o esquema apresentado na FIGURA 13 54 Figura 13 Esquema de ligação do IDR para esquema de aterramento TNS Fonte SIEMENS 2021 412 DISPOSITIVO DO PROTEÇÃO CONTRA SURTOS DPS Os dispositivos de proteção contra surtos DPS são equipamentos utilizados em instalações para protegêlas de sobretensões transitórias Sobretensão é uma tensão cujo valor excede o valor nominal da instalação No caso sobretensões transitórias são aquelas em que o aumento de tensão que surge na instalação acontece devido a descargas atmosféricas manobras na rede elétrica ou descargas eletrostáticas Essa alta tensão é a responsável por causar danos à instalação elétrica mesmo ocorrendo por uma fração de segundos tendo um tempo de subida na ordem dos microssegundos e decrescendo em uma ordem de até centenas de microssegundos As sobretensões transitórias geradas por descargas atmosféricas podem ocorrer de duas maneiras descargas diretas quando o raio cai diretamente sobre o imóvel ou em sua proximidade imediata sendo a incidência que traz os maiores riscos apesar das baixas probabilidades e descargas indiretas que ocorrem quando o surto de tensão chega através da rede de alimentação elétrica e costumam acontecer com mais frequência 55 A especificação do DPS depende de diversos fatores Primeiro devese ser levado em consideração à tensão nominal da rede Un que no caso desta instalação vale 220380 V A norma NBR 5410 no item 63524 Tabela 49 também define um valor mínimo para a tensão máxima de operação contínua do DPS Uc em função do esquema de aterramento apresentado na TABELA 14 Tabela 14 Valor mínimo de Uc exigível do DPS em função do esquema de aterramento Fonte ABNT 2004 Esquema de aterramento TNS DPS conectado entre Fase e PE Equação 12 Esquema de aterramento TNS DPS conectado entre Neutro e PE Equação 13 56 A especificação do DPS também depende do nível de proteção Up que indica a capacidade do DPS em limitar sobretensões Esse nível de proteção deve ser compatível com os valores de suportabilidade a impulsos exigidos dos componentes da instalação ou seja deve ser compatível com o nível de sobretensões transitórias que o isolamento do produto é capaz de suportar sem disrupções A NBR 5410 no item 5422 Tabela 31 classifica os produtos elétricos e eletrônicos de acordo com sua suportabilidade Esta tabela está apresentada na TABELA 15 Tabela 15 Suportabilidade a impulso exigível dos componentes da instalação Fonte ABNT 2004 Figura 14 Categoria de produto Fonte Regras Técnicas de Instalação de Baixa Tensão 2006 57 De acordo com a FIGURA 14 os motores se adequam dentro da categoria III e para uma instalação trifásica com níveis de tensão 220380 V essa categoria é capaz de suportar impulsos de até 4kV Com esse valor devese selecionar um DPS com um valor menor ou igual para Up para garantir que a sobretensão não irá danificar o produto Além disso é importante levar em consideração as correntes descritas abaixo Corrente nominal de descarga In Representa o valor de um impulso de corrente com forma de onda 820 μs utilizado para simular descargas indiretas É usada para ensaio e avaliação da vida útil do DPS que deve suportar no mínimo 15 surtos nesse valor Corrente máxima Imáx Representa o valor máximo de um impulso de corrente com forma de onda 820 μs que o DPS pode suportar em uma única ocorrência funcionando com segurança Corrente de impulso Iimp Representa o valor de um impulso de corrente com forma de onda 10350 μs utilizado para simular descargas diretas em ensaios Os DPS são classificados conforme sua aplicação e capacidade de proteção DPS Classe I Protege contra descargas diretas e é instalado no ponto de entrada da instalação São equipamentos mais robustos em relação a capacidade de descargas e são indicados para indústrias e grandes edifícios Os principais parâmetros para seleção são Iimp Uc e Un DPS Classe II Protege contra descargas indiretas e sobretensões de manobra É instalado em quadros de distribuição e é comum em residências e comércios Os principais parâmetros para seleção são a relação InImax Uc e Un DPS Classe III Dispositivo combinado oferece robustez do Classe I e o nível de proteção do Classe II Utilizado em locais com risco moderado de descargas diretas e indiretas Os principais parâmetros são InImax Iimp Uc e Un DPS Classe III Semelhantes ao Classe III mas para aplicações que exigem menor capacidade de escoamento de corrente DPS Classe III Proteção complementar instalada próxima aos equipamentos sensíveis Avaliase Up Uoc parâmetro característico do Classe III e Un 58 Para a instalação do motor o DPS mais adequado é um DPS classe II Isso porque ele será instalado em um quadro de distribuição especifico para o motor contendo apenas o circuito de alimentação do mesmo Além disso a proteção contra cargas diretas já deve estar instalada no quadro geral da instalação A ligação do DPS deve ser feita de acordo com a FIGURA 15 Figura 15 Esquema de ligação DPS para esquema de aterramento TNS Fonte SIEMENS 2017 59 5 IMPLEMENTAÇÃO DO PROJETO Este capítulo irá indicar modelos reais com base nos parâmetros calculados no capítulo anterior 51 CONDUTORES DE FASE NEUTRO E PROTEÇÃO Recomendase o uso de cabos AFUMEX 1kV ou similares com isolação EPR com seção nominal de 25 mm² para fase e neutro e 16 mm² para o condutor de proteção Esses cabos são escolhidos por suas características de não propagação e autoextinção do fogo além de baixa emissão de fumaça e gases tóxicos e corrosivos em caso de incêndio garantindo maior segurança para a instalação A cor dos cabos deve seguir as orientações da NBR 5410 que determina o uso de cor azulclara para o condutor de neutro verde ou verdeamarela para os condutores de proteção e demais cores para os condutores de fase 52 INVERSOR DE FREQUÊNCIA O inversor de frequência CFW500 da WEG é um equipamento compacto de alta performance e funcionalidade ideal para diversas aplicações industriais Com tensão de alimentação variando de 200 a 600 V e correntes nominais de 1 a 211 A ele abrange uma ampla faixa de potências de 025 a 175 cv O inversor oferece controle vetorial de tensão VVW Voltage Vector WEG com a opção de ser vetorial com ou sem encoder sensorless proporcionando excelente precisão e eficiência no controle de motores Este inversor possui aplicativos dedicados para bombeamento como o Pump Genius que otimizam o desempenho em sistemas de bombeamento A filosofia Plug Play facilita a instalação e integração enquanto a função SoftPLC incorporada agrega as funcionalidades de um CLP ao CFW500 permitindo maior controle e automação no processo O inversor é projetado com gerenciamento térmico inteligente do ventilador garantindo eficiência energética e operação segura Ele possui grau de proteção IP20 ou IP66 NEMA 4x atendendo a diferentes necessidades de ambiente e 60 condições de trabalho A interface de operação IHM em LCD com luz de fundo backlight oferece fácil visualização e controle do equipamento O filtro RFI opcional é projetado para estar em conformidade com os níveis da norma EN 618003 assegurando que o inversor opere sem interferências eletromagnéticas Em termos de protocolos de comunicação o inversor é compatível com CANopen DeviceNet ProfibusDP EtherNetIP ModbusTCP PROFINETIO RS485 e RS232 com opções de acessórios para suportar diversos sistemas de rede Para maior praticidade o inversor inclui um módulo de memória flash opcional que permite a transferência de dados parâmetros e aplicativos entre inversores sem a necessidade de energia O software de programação WLP e SuperDrive G2 é disponibilizado gratuitamente oferecendo flexibilidade para personalização e configuração A montagem lado a lado é uma característica que permite otimizar o espaço permitindo a instalação dos inversores sem necessidade de espaçamento entre eles facilitando a montagem em painéis O inversor também oferece funções de segurança como STO Safe Torque Off e SS1 Safe Stop 1 essenciais para ambientes industriais que exigem alta segurança Este inversor combina desempenho flexibilidade e segurança sendo uma excelente solução para aplicações industriais exigentes atendendo a uma ampla gama de requisitos de controle e comunicação O modelo que atende as especificações do motor é o CFW500F0105T4 61 Figura 16 Modelo de inversor de frequência Fonte WEG 2022 53 DISJUNTOR INTERRUPTOR DIFERENCIAL RESIDUAL E DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS O disjuntor recomendado com base nos cálculos do capitulo anterior é o modelo 5SP4 4917 da Siemens ou similares tetra polar curva C com corrente nominal de 100 A e com capacidade de interrupção de 10 kA Figura 17 Modelo Disjuntor Fonte SIEMENS 2022 62 O IDR recomendado é o 5SM3 6480 da Siemens ou similar tetra polar 3FN 400 V do tipo AC com corrente nominal de 100 A e corrente residual nominal de 300 mA Figura 18 Modelo do IDR Fonte SIEMENS 2021 O DPS recomendado é o 5SD7 4640 ou 5SD7 4641 da Siemens ou similar tetrapolar tensão nominal de 240415 V tensão máxima de operação continua 260 V e nível de proteção menor que 19 kV Figura 19 Modelo do DPS Fonte SIEMENS 2017 63 6 CONCLUSÕES O presente trabalho apresentou o projeto e o dimensionamento de um sistema de bombeamento industrial voltado para a indústria alimentícia utilizando o motor de indução trifásico WEG W22 Super Premium com potência nominal de 50 HP Ao longo do estudo foi possível observar que a seleção e o dimensionamento corretos dos componentes elétricos aliados ao cumprimento das normas técnicas brasileiras são fundamentais para garantir a segurança operacional a eficiência energética e a confiabilidade do sistema A análise técnica realizada demonstrou a importância de considerar aspectos como a capacidade de condução de corrente a proteção contra sobrecargas e curtocircuitos a compatibilidade com inversores de frequência e a conformidade com normas como a ABNT NBR 1709412018 O detalhamento do ambiente de instalação que incluiu condições ambientais e estruturais típicas da indústria alimentícia reforçou a necessidade de projetar sistemas robustos adaptados às exigências específicas do setor O dimensionamento do motor e dos condutores elétricos foi realizado com base em cálculos rigorosos respeitando as exigências normativas para garantir uma operação segura e eficiente A escolha do motor WEG W22 Super Premium destacouse pela sua alta eficiência energética contribuindo significativamente para a redução dos custos operacionais e para a sustentabilidade ambiental objetivos centrais deste projeto Por fim o trabalho reforçou a relevância do planejamento técnico detalhado no desenvolvimento de soluções industriais evidenciando como a integração de boas práticas e o uso de tecnologias avançadas podem melhorar a competitividade das empresas do setor alimentício Este estudo pode servir como referência para projetos futuros incentivando a adoção de sistemas de bombeamento que aliam eficiência sustentabilidade e conformidade normativa 64 7 REFERÊNCIAS PRYSMIAN GROUP Guia de Dimensionamento Baixa Tensão Rev 9 Disponível em httpsbrprysmiancomsitesdefaultfilesatomsfilesGuiadeDimensionamento BaixaTensaoRev9pdf Acesso em 20 nov 2024 UNESP Dimensionamento de Eletrodutos Industriais Disponível em httpswwwfeisunespbrHomedepartamentosengenhariaeletricadimensionamento eletrodutosindustriaispdf Acesso em 20 nov 2024 SIEMENS Catálogo de Minidisjuntores Jan 2022 Disponível em httpsassetsnewsiemenscomsiemensassetsapiuuid5e2a000b6c1f43be853e 1799db7956e2catalogominidisjuntoresjaneiro2022netpdf Acesso em 20 nov 2024 SIEMENS Catálogo de Dispositivos Diferenciais Residuais DR Disponível em httpsassetsnewsiemenscomsiemensassetsapiuuid48701b5734c5438996f4 f86ba6a95decCatalogoDRpdf Acesso em 20 nov 2024 SIEMENS Catálogo de Dispositivos de Proteção contra Surtos DPS Set 2017 Disponível em httpsassetsnewsiemenscomsiemensassetsapiuuid8699385a9e3e4bc08f67 e68bf80939d2catalogodpsset17pdf Acesso em 20 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