Projetos Elétricos: Caracterização de Tensões e Fornecimento de Energia

PROJETOS ELÉTRICOS Vinicius Puglia 2 5 ENTRADA DE ENERGIA Apresentação Olá estudante Neste bloco conheceremos a respeito das tensões primárias e secundárias caracterizandoas nos critérios de baixa média e alta tensão Veremos também exemplos voltados para entrada de energia em baixa tensão e fornecimento da mesma para instalações que requerem uma alta demanda energética Para finalizar este bloco abordaremos o tema que se refere a parte da distribuição da energia desde sua geração nas hidrelétricas até o seu destino final em residências comércios e indústrias Além também de fazer uma introdução aos transformadores a partir do seu princípio de funcionamento 51 Fornecimento até 75kW O sistema de distribuição de energia é dividido em dois subsistemas Primário média tensão MT e o secundário baixa tensão BT GÖNEN 1986 No fornecimento da energia de instalações inferiores à 75kW conhecemos como fornecimento em tensão secundária Esses sistemas atuam com tensões abaixo de 1 kV formando as Redes em Baixa Tensão O fornecimento que encontramos na aplicação final se destina aos pequenos consumidores em níveis de tensão com valores entre 110 V e 440 V dos quais operam os alimentadores secundários Neste contexto temos a energia em tensão primária da qual é disponibilizada a um grande número de consumidores como por exemplo indústrias grandes hospitais centros comerciais parques de diversão etc Tais alimentadores primários fornecem um grande número de transformadores de distribuição responsáveis por abaixar o nível para tensão secundária destinada ao uso doméstico ou mesmo de pequenos consumidores industriais e comerciais Estimase que 85 das unidades consumidoras são residenciais entretanto 35 do consumo de energia elétrica do Brasil são provenientes da utilização industrial muito disso por conta de equipamentos que operam sob alta tensão 3 A fim de padronizar o abastecimento aos consumidores a EDP concessionária responsável pelo fornecimento de energia de algumas cidades de São Paulo utilizase das aplicações de uma série de normas técnicas relacionadas a este abastecimento em Baixa Tensão veja um trecho de seu normativo Fonte EDP Link httpswwwedpcombrCentralDocumentosPTDTPDN0314020pdf Figura 51 Padrão Técnico EDP Dentre essas normas técnicas referendadas pela EDP o tipo de transformador usado nessas instalações são os do tipo Estrela com neutro aterrado com tensões de 127 V e 220 V E também se utiliza o transformador do tipo Delta com neutro aterrado com tensões de 120 V e 240 V onde a fase de força representada pelo 4º fio deve ser utilizada apenas para alimentação de cargas trifásicas com sua respectiva seção sendo a mesma dos condutores das outras fases Vale ressaltar que ambos os sistemas operam na frequência de 60 Hz 4 Se tratando de uma instalação residencial a entrada de energia é definida pela concessionária em vigor Os elementos que abrangem toda a entrada de energia são em sua maioria o tipo de caixa que será usado de acordo com o número de relógios que terá na instalação os disjuntores ou chaves seccionadoras a bengala assim como a bitola dos cabos que passam por ela e o modelo do poste definido pela concessionária determinada Veja na imagem abaixo o exemplo destes elementos que são vendidos num site como um kit já no padrão no caso da EDP Fonte Elbran materiais elétricos Link httpswwwelbrancombr Figura 52 Kit padrão entrada de energia EDP Um dos itens solicitados pela concessionária de energia além do projeto técnico é o dimensionamento da potência a ser utilizada pela instalação Dessa forma é necessário realizar o levantamento dos equipamentos eletroeletrônicos da instalação para que se possa informar a potência total da instalação 5 52 Cabine Primária Definimos cabine primária como a entrada de energia elétrica conectada à sistemas de distribuição em Média ou Alta Tensão Seu uso ocorre quando o fornecimento secundário Baixa Tensão não supre a demanda da instalação ultrapassando assim os 75 KW sendo necessário utilizarse da cabine primária como meio de fornecimento de energia Veja abaixo o exemplo de uma cabine primária Fonte Grupo Setta Link httpsgruposettacombros5tiposdecabineprimariaaceitospela cemig Figura 53 Cabine primária A função da cabine primária é servir de acesso à energia elétrica da qual está em contato com o sistema de distribuição em média ou alta tensão sendo ideal para instalações da qual necessitam da energia de média ou alta tensão porém não possuem o fornecimento necessário direto da concessionária de energia elétrica da região Os componentes que fazem partes das cabines servem para realizar a distribuição e transmissão da energia elétrica além também de realizar a proteção e controle da energia na instalação Desta maneira a cabine direciona e controla o fluxo de energia transformando os níveis de tensão atuando como ponto de entrega e fornecimento para a instalação 6 Sua estrutura conta com um painel para equipamentos específicos cubículo do disjuntor cubículos de entrada cubículo de medição painel geral de baixa tensão sala de medição e cubículo do transformador Dentre os principais equipamentos que encontramos numa cabine primária temos Barramentos Pararaios de linha Chaves seccionadoras de média tensão Disjuntores de média alta tensão Isoladores e chave fusível Transformadores de correntes TC Transformadores de potencial TP Transformadores de potência e o principal os relés de proteção Podemos encontrar cabines primárias de alvenaria blindada e em postes sendo que são divididas em simplificadas e convencionais As cabines simplificadas são indicadas para clientes que contam com um consumo de energia mais baixo com capacidade de fornecimento de até 300 kVA além também de ocupar um menor espaço se comparado com as convencionais Esta cabine tem seu uso voltado normalmente para pequenas indústrias prédios comerciais supermercados padarias entre outros Já as cabines primárias convencionais são projetadas para grandes instalações que possuem uma alta capacidade de transformação como grandes centros comerciais indústrias multinacionais que contam com um grande acervo de maquinários de alta potência Veja na imagem abaixo a diferença entre uma cabine blindada e em alvenaria respectivamente 7 Fonte WP Automação Adaptado Link httpswwwwpautomacaocombrcabineprimariaem alvenaria Figura 54 Cabines primárias blindada e em alvenaria 53 Distribuição de Energia Quando abordamos o tema que se refere à distribuição de energia as linhas elétricas são as responsáveis pela energia que usamos em nossas casas Podemos tratálas como redes de distribuição das quais utilizam por meio de geradores transformadores e cabeamento todo o sistema que faz com que a energia seja transportada das hidrelétricas passando pelas estações de energia até as residências ou seus pontos de consumo Essa energia é gerada nas usinas ou geradores elétricos sendo então transportada por meio de cabos aéreos revestidos de camadas isolantes e fixados em torres definindo 8 assim este conjunto de torres de metal e cabeamento de rede de transmissão de energia elétrica O primeiro passo são as usinas hidrelétricas que representam em cerca de 95 a forma de produzir energia elétrica aqui no Brasil Tais usinas operam através de turbinas que giram por meio da energia cinética gerada pela força das águas As águas passam por meio de uma tubulação que são ligadas às turbinas forçando assim o movimento da rotação Tais turbinas são acopladas ao gerador dessa forma o setor gerador realiza a transformação da energia cinética em mecânica e através da rotação das pás da turbina há a geração da energia elétrica Veja a imagem do complexo de uma usina hidrelétrica na numeração da ordem dos processos de 1 a 4 Fonte Aliança Energia Link httpsaliancaenergiacombrbrcomofuncionaumausinahidreletrica Figura 55 Esquema de funcionamento de um complexo hidrelétrico Após o processo da força das águas serem transformadas em energia elétrica é a vez da Estação Transformadora de Distribuição ETD ou também Subestação de Energia SE entrar em ação Definimos estas estações como um conjunto de equipamentos de 9 proteção manobra e transformadores usados no intuito de rebaixar ou elevar a tensão para transmissão da energia elétrica Nessas subestações ocorre a distribuição da energia percorrendo o sistema de transmissão nesses locais são rebaixadas as tensões para valores de distribuição nas classes de 5 15 25 e 35kv variando este valor com a demanda do local onde está instalada a ETD Assim também ocorre a elevação da tensão com o intuito de reduzir as perdas de energia durante o longo percurso até os pontos consumidores otimizando assim a transmissão Mesmo com o rebaixamento da tensão as mesmas não estão prontas para o uso dos consumidores por este motivo existem os transformadores que vemos no poste das nossas ruas como observamos na imagem abaixo Fonte StockMediaSeller via Shutterstock Figura 56 Transformador de potênciadistribuição em um poste Estes equipamentos são os transformadores de distribuição dos quais recebem uma tensão superior da qual usamos em nossas residências e as transformam normalmente em 110127v Em seu sistema interno possuem refrigerantes com óleo isolante de origem vegetal ou mineral e seus condutores elétricos que são constituídos de cobre ou alumínio ficando a critério da norma regida por meio da concessionária Porém 10 esses transformadores podem variar de acordo com uso destinado e energia demandada no estabelecimento condomínio ou indústria Vale ressaltar que seus padrões de qualidade são regidos pela ABNT NBR 5440 Estes transformadores são divididos em monofásico bifásicos e trifásicos veja abaixo suas características Monofásico Sua ligação é feita utilizando apenas dois cabos sendo uma fase e o outro neutro A instalação proporciona tensões elétricas máximas de 127 V sendo utilizado apenas quando a potência máxima de determinado equipamento não ultrapassa 8000 W Bifásico Seu uso está voltado para zonas rurais A ligação é feita através de três cabos sendo duas fases e um neutro capaz de proporcionar tensões de 127 V e 220 V da qual devem ser utilizados quando a potência total dos equipamentos esteja entre 12000 a 25000 W Trifásico Sua ligação é realizada por quatro fios onde temos três fases e um neutro Seu uso está voltado para o atendimento de regiões urbanas e indústrias devido sua alta potência As tensões elétricas disponibilizadas são de 127 V ou 220 V atendendo equipamentos de 25000 a 75000 W Conclusão Através deste bloco aprendemos os termos tensão primária e secundária assim como a quantidade de energia que demanda cada categoria Vimos exemplos voltados para entrada de energia em baixa tensão com o respectivo padrão de uma concessionária Além de conhecer as cabines primárias também responsáveis pelo fornecimento de energia para instalações que requerem uma alta demanda energética Na conclusão do bloco abordamos o tema que se refere a parte da distribuição da energia onde encontramos sua geração nas usinas hidrelétricas passando pelas linhas de transmissão até chegar nos devidos pontos de consumo Do qual fazem parte deste processo os transformadores responsáveis tanto por elevar quanto abaixar a tensão 11 REFERÊNCIAS GÖNNEN T Electric power distribution system engineering New York McGrawHill 1986 752p EDP Sistema Normativo Comparativo Engenheiro responsável Fabio Sapucaia 2022 Disponível em httpswwwedpcombrCentralDocumentosPTDTPDN0314020pdf Acesso em 18 maio 2022 ELÉTRICOS Elbran Materiais Kit padrão entrada de energia EDP Disponível em httpswwwelbrancombr Acesso em 18 maio 2022 SETTA Grupo Os 5 tipos de cabine primária aceitos pela CEMIG 2020 Disponível em httpsgruposettacombros5tiposdecabineprimaria aceitospelacemig Acesso em 18 maio 2022 WP Automação Cabine primária em alvenaria Disponível em httpswwwwpautomacaocombrcabineprimariaemalvenaria Acesso em 18 maio 2022 ENERGIA Aliança Como funciona uma usina hidrelétrica Disponível em httpsaliancaenergiacombrbrcomofuncionaumausinahidreletrica Acesso em 18 maio 2022 SHUTTERSTOCK Transformador de potênciadistribuição em um poste Disponível em httpswwwshutterstockcomptimagephotopowerline poletransformerontypical1488414140 Acesso em 18 maio 2022 REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES GEBRAN A P RIZZATO F A P Instalações elétricas prediais Porto Alegre Bookman 2017 ebook Minha Biblioteca KANASHIRO N M NERY N Instalações elétricas industriais 2 ed São Paulo Érica 2014 ebook Minha Biblioteca 12 SAMED M M A Fundamentos de instalações elétricas 1 ed Curitiba InterSaberes 2017 ebook Pearson