Luminotécnica e Coordenação Seletiva - Manutenção de Instalações Elétricas Industriais

Manutenção de Instalações Elétricas industriais Luminotécnica e Coordenação seletiva de proteção contra sobrecorrentes PROF LUIZ CARLOS DA SILVA Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 2 Luminotécnica Radiação emissão ou transporte de energia sob a forma de ondas eletromagnéticas ou de partículas que atravessam o vácuo a uma velocidade próxima a 300103 kms 3 108 𝑚𝑠 Luz fonte de radiação que emite ondas eletromagnéticas em diferentes comprimentos de onda A faixa das radiações eletromagnéticas capazes de serem percebidas pelo olho humano se situa entre os comprimentos de onda 3800 Å a 7600 Å O angström cujo símbolo é Å é o comprimento de onda unitário e igual a 1010 m Fluxo radiante potência radiante potência emitida transferida ou recebida em forma de radiação W Cor é determinada pelo comprimento de onda Grandezas e unidades 𝑐 𝜆 𝑓 𝑐 velocidade de propagação ms 𝜆 comprimento de onda m 𝑓 frequência Hz Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 3 Luminotécnica Grandezas e unidades Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 4 Luminotécnica Intensidade luminosa I luz emitida por um corpo negro à temperatura de fusão da platina 1768C sob a pressão de 101325 newtons por metro quadrado 1 atmosfera na direção perpendicular a uma superfície plana de área igual a 1600000 metros quadrados cd candela Fluxo luminoso 𝝓 quantidade de luz visível que atinge uma dada superfície emitido no interior de um ângulo sólido igual a um esferorradiano por uma fonte luminosa puntiforme de intensidade invariável e igual a uma candela de mesmo valor em todas as direções lm lúmen Iluminância E relação entre o fluxo luminoso em lumens que incide perpendicularmente sobre uma superfície plana pela área dessa superfície em m2 lx lux É através da iluminância que se vê os objetos e pode ser medida com luxímetro Luminância L intensidade luminosa emitida por uma fonte de área emissiva igual a 1 m² em uma determinada direção com intensidade luminosa de 1 candela nessa mesma direção cdm2 Eficiência luminosa Ef relação do fluxo luminoso emitidos pela potência consumida pela lâmpada lmW Temperatura de cor TC cor emitida por um corpo negro imaginário em função da sua temperatura K Kelvin Índice de reprodução de cores Ra ou IRC a capacidade de uma fonte de luz ao iluminar um objeto de fazer com que este reproduza suas cores naturais Este índice varia em uma escala de 0 a 100 e quanto mais elevado melhor é o equilíbrio de cores Grandezas e unidades 𝐸 𝜙 𝐴 𝐿 𝐼 𝐴 𝐸𝑓 𝜙 𝑃 Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 5 Luminotécnica Grandezas e unidades Esferorradiano Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 6 Luminotécnica Grandezas e unidades Temperatura de cor Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 7 Luminotécnica Iluminâncias mínimas em lux por tipo de atividade valores médios NBR 8995 Tipo de ambiente Lux Auditório e anfiteatros Tribuna 500 Plateia 150 Sala de espera 150 Bancos Atendimento ao público 500 Salas de recepção 150 Bibliotecas Sala de leitura 500 Recinto das estantes 300 Escolas Salas de aula 300 Sala de trabalho manual 300 Laboratórios geral 200 Refeitórios 100 Garagens Oficinas 200 Estacionamento interno 150 Hospitais Sala de médicos 150 Sala de espera 150 Corredores e escadas 100 Cozinhas 200 Sala de operação geral 500 Quartos para pacientes 150 Hotéis e restaurantes Banheiros 200 Corredores e escadas 100 Cozinha 200 Quartos 150 Exposições 300 Sala de reuniões 150 Restaurantes 150 Portariarecepção 200 Tipo de ambiente Lux Soldas Iluminação geral 200 Solda de arco 2000 Esporte Futebol de salão 200 Voleibol 200 Indústria alimentícia Enlatamento 200 Acabamento 150 Classificação 1000 Indústria de calçados Classificação 1000 Lavagem 150 Acabamentos 500 Indústria de cimento Ensacamento 150 Moagem fornos 150 Indústria de confeitos Seleção 200 Mistura 200 Fabricação de balas 500 Indústrias cerâmicas Trituração 150 Acabamento e moldagem 150 Indústrias de papéis Trituração 200 Máquinas de papel 200 Indústrias químicas Fornos secadores 200 Filtragem 200 Tipo de ambiente Lux Lojas Vitrines e balcões 1000 Hall escadas 100 Centros comerciais 500 Banheiros geral 150 Locais de armazenamento Geral 100 Pequenos volumes 200 Grandes volumes 200 Indústrias metalúrgicas Usinagem grosseira 500 Tornos e polimento 1000 Usinagemalta precisão 2000 Escritórios Sala de trabalho 250 Arquivo 200 Sala de desenho 500 Recepção 250 Indústrias têxteis Batedores 200 Cardação 300 Inspeção 500 Tecelagem 300 Tingimento 200 Fiação 300 Urdimento 500 Dia de sol de verão a céu aberto 100000 lux Dia com sol encoberto no verão 20000 lux Dia escuro de inverso 3000 lux Noite de lua cheia sem nuvens 025 lux Noite à luz de estrelas 0001 lux Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 8 Luminotécnica Fluxímetro e Luxímetro Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 9 Luminotécnica Considerações básicas que são interessantes em um projeto de iluminação industrial Sempre que desejável e possível utilizar sensores de presença associados a sensores de nível de iluminação para desligar os circuitos de iluminação Não utilizar lâmpadas incandescentes dicroicas e mistas na iluminação principal Utilizar lâmpadas incandescentes somente na iluminação de emergência ou na iluminação localizada em certos tipos de máquinas É comum também o seu uso em banheiros sociais como iluminação decorativa e em outras aplicações em que é exigida pouca iluminância e número reduzido de luminárias Tornar a iluminação o mais uniforme possível A relação entre as iluminâncias dos pontos de menor e maior iluminamento preferencialmente não deve ser inferior a 070 Estabelecer uma altura adequada para o nível das luminárias A quantidade de luz que chega ao plano de trabalho é inversamente proporcional ao quadrado da altura entre o plano das luminárias e o plano de trabalho Em prédios com pé direito igual ou inferior a 6 m é conveniente utilizar lâmpadas fluorescentes em linhas contínuas ou ininterruptas Em prédios com pé direito superior a 6 m é conveniente utilizar lâmpadas de descarga de alto fluxo luminoso Quando empregar projetores utilizar lâmpadas a vapor de mercúrio ou vapor de sódio Em ambientes onde é exigida uma boa reprodução de cores não utilizar lâmpadas a vapor de sódio Nos ambientes em que operam pontes rolantes tomar cuidado com o posicionamento das luminárias Quando possível é aconselhável projetar um sistema de iluminação com iluminância adequada somente para a circulação de pessoas e movimentação dos produtos processados instalando pontualmente luminárias dirigidas para o plano de trabalho com iluminância que satisfaça ao desenvolvimento das tarefas O cálculo do nível de iluminância deve expressar o iluminamento médio máximo e mínimo Sempre que possível devese projetar utilizando softwares de cálculo independentes Muitos fabricantes fornecem gratuitamente softwares que calculam os níveis de iluminamento com base nos valores fotométricos de suas luminárias Já os softwares independentes podem ser utilizados com luminárias de qualquer fabricante desde que sejam conhecidos os dados fotométricos das luminárias a serem utilizadas Os softwares independentes utilizam fotometrias no padrão de arquivo IES Alguns exemplos de softwares independentes são Relux Dialux Visual Lighting Software AGI32 e Lúmen Micro Projeto de iluminação industrial Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 10 Luminotécnica 1 Método dos lumens Mais utilizado e mais simples 2 Método ponto por ponto Dimensões das fontes luminosas são muito pequenas em relação a distância do plano a ser iluminado 3 Método das cavidades zonais Mais criterioso Métodos de cálculo de iluminação Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 11 Luminotécnica O método dos lumens consiste na determinação do fluxo luminoso total necessário para atender ao nível de iluminância adequado para a atividade a ser executada no ambiente Método dos lumens 𝑛 𝐸 𝐴 𝑁 𝜑 𝑢 𝑑 𝐸 iluminância lx 𝐴 área do recinto m2 𝑢 fator de utilização ou coeficiente de utilização 𝑑 fator de depreciação ou de manutenção NBR 8995 apêndice D 𝑛 número de luminárias 𝜑 fluxo luminoso por lâmpada lm 𝑁 número de lâmpadas por luminária 𝐾 𝑐 𝑙 ℎ𝑚 𝑐 𝑙 𝐾 índice do local 𝑐 comprimento do local 𝑙 largura do local ℎ𝑚 altura de montagem da fonte de luz ao plano de trabalho Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 12 Luminotécnica Método dos lumens Indice de reflexão típica Índice Reflexão Significado 1 10 Superfície escura 3 30 Superfície média 5 50 Superfície clara 7 70 Superfície branca Exemplo de aplicação da tabela A refletância 571 significa que 1 o teto tem superfície clara 2 a parede é branca 3 o piso é escuro Fatores de manutenção para sistemas de iluminação de interiores com lâmpadas fluorescentes Fator de manutenção d Exemplo 080 Ambiente muito limpo ciclo de manutenção de um ano 2000 hano de vida até a queima com substituição da lâmpada a cada 8000 h substituição individual luminárias direta e diretaindireta com uma pequena tendência de coleta de poeira 067 Carga de poluição normal no ambiente ciclo de manutenção de três anos 2000 hano de vida até a queima com substituição da lâmpada a cada 12000 h substituição individual luminárias direta e diretaindireta com uma pequena tendência de coleta de poeira 057 Carga de poluição normal no ambiente ciclo de manutenção de três anos 2000 hano de vida até a queima com substituição da lâmpada a cada 12000 h substituição individual luminárias com uma tendência normal de coleta de poeira 050 Ambiente sujo ciclo de manutenção de três anos 8000 hano de vida até a queima com substituição da lâmpada a cada 8000 h LLB substituição em grupo luminárias com uma tendência normal de coleta de poeira Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 13 Luminotécnica Método dos lumens Fluxo luminoso de lâmpadas diâmetros TLD 26mm TLT 335mm Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 14 Luminotécnica Método dos lumens Lâmpada Led Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 15 Luminotécnica Método dos lumens Coeficientes de utilização u Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 16 Luminotécnica Método dos lumens Coeficientes de utilização u Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 17 Luminotécnica Método dos lumens Coeficientes de utilização u Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 18 Luminotécnica Método dos lumens Coeficientes de utilização u Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 19 Luminotécnica Método dos lumens Coeficientes de utilização u Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 20 Luminotécnica Método dos lumens Coeficientes de utilização u Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 21 Luminotécnica Método dos lumens Coeficientes de utilização u Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 22 Luminotécnica Método dos lumens Coeficientes de utilização u Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 23 Luminotécnica Método dos lumens Coeficientes de utilização u Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 24 Luminotécnica Espaçamento entre luminárias e disposição 1 𝑑 15 ℎ𝑚 1 𝐿 15 ℎ𝑚 𝑛𝑐 𝑛𝑙 𝑐 𝑙 𝑛𝑐 𝑛𝑙 𝑛 𝑛 número de luminárias 𝑛𝑐 número de luminárias no comprimento 𝑛𝑙 número de luminárias na largura 𝑐 comprimento 𝑙 largura Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 25 Luminotécnica Exemplo Desejase iluminar uma oficina de 1050 42 metros pédireito 460 m A oficina destinase à inspeção de equipamentos de medição operação esta realizada em mesas de 10 m Sabese que o teto é branco as paredes claras e o piso escuro Desejase usar lâmpadas fluorescentes em luminárias industriais com 4 lâmpadas de 40 watts 127 volts cada Solução 1 Iluminância 1000 lx 2 Índice do local 𝐾 𝑐𝑙 ℎ𝑚𝑐𝑙 𝐾 421050 461 421050 𝐾 233 3 Luminária escolhida luminária k com 4 lâmpadas de 40 W 2600 lm 4 Índice de reflexão 751 5 Coeficiente de utilização 078 6 Fator de manutenção 067 7 Número de luminárias 𝑛 1000105042 42600067078 𝑛 898 Assim 𝑛 90 𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛á𝑟𝑖𝑎𝑠 8 Disposição das luminárias 𝑛𝑐 𝑛𝑙 𝑐 𝑙 𝑛𝑐 𝑛𝑙 42 105 𝑛𝑐 4 𝑛𝑙 𝑛𝑐 𝑛𝑙 𝑛 𝑛𝑐 𝑛𝑙 90 4 𝑛𝑙 𝑛𝑙 90 𝑛𝑙 90 4 𝑛𝑙 474𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛á𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑛𝑐 4 474 𝑛𝑐 1896 𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛á𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑃𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜 𝑛𝑙 5 𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛á𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑛𝑐 18 𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛á𝑟𝑖𝑎𝑠 9 Espaçamento entre luminárias comprimento 18 𝐿 42 𝐿 233 𝑚 5 𝑑 1050 𝑑 21𝑚 1 233 15 46 1 1 21 15 46 1 Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 26 Luminotécnica Método ponto a ponto Este método permite que se determine em cada ponto da área o iluminamento correspondente à contribuição de todas as fontes luminosas cujo fluxo atinja o ponto mencionado A soma algébrica de todas as contribuições determina o iluminamento naquele ponto Pode ser utilizado para aplicações em ambientes interiores como em ambientes exteriores O fluxo luminoso de uma luminária qualquer pode atingir tanto o plano horizontal como o plano vertical estabelecendo assim dois tipos de iluminamento Iluminamento horizontal Iluminamento vertical 𝐸ℎ 𝐼𝛼 cos3𝛼 𝐻2 𝐸𝑣 𝐼𝛼 𝑠𝑒𝑛3𝛼 𝐷2 𝐸ℎ iluminância horizontal lx 𝐸𝑣 iluminância vertical lx 𝐼 intensidade luminosa cd 𝛼 ângulo entre uma dada direção do fluxo luminoso e a vertical que passa pelo cento da lâmpada 𝐻 altura vertical da luminária m 𝐷 distância entre a luminária e o ponto localizado no plano vertical m 𝐸𝑣 𝐼𝛼 𝑠𝑒𝑛2𝛼 cos𝛼 𝐻2 Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 27 Luminotécnica Método ponto a ponto Contribuição das fontes de luz Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 28 Luminotécnica Método ponto a ponto Para a utilização desse método temse que conhecer as curvas fotométricas das fontes de luz preparadas pelos fabricantes ou desenvolvidas em laboratórios de fotometria Curvas fotométricas Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 29 Luminotécnica Método ponto a ponto Curva de distribuição luminosa Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 30 Luminotécnica Exemplo 1 Determinar a iluminância indicada na figura abaixo por uma luminária com 2 lâmpadas fluorescentes LUMILUX de 36 W Solução 𝛼 30 𝑁 2 𝐼30 340 𝑐𝑑 1000 𝑙𝑚 𝐼 30 340 1000 2 3350 𝐼 30 2278 𝑐𝑑 Eh 2278 4 cos3 30 𝐸ℎ 3699 𝑙𝑥 Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 31 Luminotécnica Exemplo 2 Em um galpão industrial calcular a iluminância em um ponto P na horizontal iluminado por quatro fontes A B C e D com as distâncias d da vertical que passa pelas fontes ao ponto P indicadas na figura abaixo As luminárias são de vapor de mercúrio de 400 𝑊 com fluxo luminoso de 20500 𝑙𝑚 Solução 𝑑1 0 𝑚 𝑠𝑜𝑏 𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑑2 3 𝑚 𝑑3 2 𝑚 𝑑4 32 22 𝑑4 36 𝑚 As fontes A B C e D estão a 6 𝑚 de altura Calculando os ângulos e os cos3 𝜃 θ1 0 cos3 𝜃1 1 𝜃2 atan 𝑑2 6 θ2 2657 cos3 𝜃2 0 72 𝜃3 atan 𝑑3 6 θ3 1843 cos3 𝜃3 085 𝜃4 atan 𝑑4 6 θ4 3096 cos3 𝜃4 063 Com os ângulos obtémse as intensidades luminosas 𝐼 𝜃1 208 205 𝐼 𝜃1 4264 𝑐𝑑 𝐼 𝜃2 200 205 𝐼 𝜃2 4100 𝑐𝑑 𝐼 𝜃3 205 205 𝐼 𝜃3 42025 𝑐𝑑 𝐼 𝜃4 193 205 𝐼 𝜃4 39565 𝑐𝑑 𝐸ℎ𝑛 𝐼𝜃𝑛 cos3𝜃𝑛 62 𝐸ℎ1 1184 𝑙𝑥 𝐸ℎ2 82 𝑙𝑥 𝐸ℎ3 9923 𝑙𝑥 𝐸ℎ4 6924 𝑙𝑥 𝐸ℎ𝑡 36887 𝑙𝑥 Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 32 Seletividade e coordenação Definições Seletividade característica que deve ter um esquema de proteção que quando submetido a correntes anormais possibilita a atuação do elemento de proteção mais próximo do defeito de maneira a desenergizar somente a parte do circuito afetado Coordenação a característica de tempo de disparo entre essas duas proteções Montante significa parte ou lado anterior a partir de um determinado ponto de referência Jusante significa parte ou lado posterior a um determinado ponto de referência Fonte httpsaprendendoeletricacomoqueemontanteejusanteemeletrica Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 33 Seletividade e coordenação Considerações Os dispositivos utilizados na proteção contra sobrecargas e curtoscircuitos devem ser capazes de proteger os circuitos e os equipamentos a eles conectados contra os efeitos térmicos resultantes das correntes de sobrecarga devido à elevação de temperatura nas isolações conexões etc e contra os efeitos mecânicos decorrentes dos esforços dinâmicos nos barramentos chaves etc provocados pelas elevadas correntes de curtocircuito Os dispositivos de proteção contra curtos circuitos não protegem termicamente os equipamentos submetidos a faltas internas Os condutores de fase condutores vivos devem ser protegidos por um ou mais dispositivos de seccionamento automático capaz de isolar a parte do circuito defeituoso da fonte de alimentação As proteções contra sobrecorrentes devem ser detectadas em todos os condutores de fases e provocar obrigatoriamente o seccionamento do condutor em que ocorreu a falta Em geral o seccionamento deve ser nas três fases As proteções contra sobrecarga e curtoscircuitos devem ser dimensionadas de forma a serem seletivas e poderem coordenar entre si Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 34 Seletividade e coordenação Quando dois ou mais dispositivos de proteção contra sobrecorrente forem instalados em série suas características de atuação devem ser escolhidas de modo que no caso de circulação de uma sobrecorrente no circuito situado mais a jusante só atue o dispositivo que protege esse circuito Na figura abaixo o dispositivo B é seletivo em relação ao dispositivo A instalado a montante se em caso de falta em um ponto a jusante de B só atue o dispositivo B Definição Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 35 Seletividade e coordenação Nesta situação as curvas dos fusíveis nunca devemse cruzar o que garante uma seletividade Na prática é interessante adotar o fusível a montante com a seguinte relação de corrente de atuação com o fusível situado a jusante FUSÍVEL EM SÉRIE COM FUSÍVEL 𝐼nominal do fusível a montante 16 𝐼nominal do fusível a juzante Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 36 Seletividade e coordenação Aqui também a curva do disjuntor não deve cortar a curva do fusível o que garante uma perfeita seletividade entre os dispositivos ligados em série FUSÍVEL EM SÉRIE COM DISJUNTOR TERMOMAGNÉTICO 𝑇atuação do fusível 𝑇atuação do disjuntor 50𝑚𝑠 Disjuntor termomagnético Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 37 Seletividade e coordenação DISJUNTOR TERMOMAGNÉTICO EM SÉRIE COM FUSÍVEL Considerando a faixa de sobrecarga a seletividade é garantida quando a curva de desligamento do relé térmico do disjuntor não corta a do fusível 𝑇atuação do disjuntor 𝑇atuação do fusível 100𝑚𝑠 Instalações Elétricas Industriais 11092024 LUIZ CARLOS DA SILVA 38 Seletividade e coordenação DISJUNTOR EM SÉRIE COM DISJUNTOR Aqui também a seletividade é garantida quando as curvas dos dois disjuntores não se cortam 𝑇atuação do disjuntor 1 𝑇atuação do disjuntor 2 150𝑚𝑠 𝐼atuação do relé eletromagnético do disjuntor 1 125 𝐼atuação do relé eletromagnético do disjuntor 2