Instalaes industriais - Free Essay Example

Unidade 6: Instalaes industriais 6.1 Primeiras palavras Esta unidade apresenta os elementos eltricos fundamentais de uma planta industrial, trata dos transformadores de energia e dos motores eltricos. Vamos entender o funcionamento e os cuidados necessrios para prolongar a vida til desses equipamentos. 6.2 Problematizando o tema Em nossas residncias a tenso eltrica normalmente tem dois valores: 127V ou 220V. Na indstria, de um modo geral, preciso alimentar equipamentos de grandes potncias com tenses eltricas maiores para reduo correspondente da corrente eltrica. Assim, nas instalaes industriais podemos encontrar valores nominais de tenso de 380V, 440V ou at maiores. 6.3 Texto bsico para estudos 6.3.1 Transformador de potncia um equipamento que, por meio de induo eletromagntica, transfere energia de um circuito chamado primrio para um ou mais circuitos denominados secundrio ou tercirio, respectivamente, sendo mantida a mesma frequncia, porm com tenses e correntes diferentes: Quanto ao meio isolante, os transformadores se classificam em: transformadores imersos em leo mineral isolante; transformadores a seco. Contemplaremos somente os transformadores imersos em leo, devido quase exclusividade de sua utilizao em projetos industriais. Os transformadores a seco so empregados mais especificamente em instalaes de prdios de habitao ou em locais de alto risco para a vida das pessoas e do patrimnio. So construdos, em geral, em resina epxi. Um transformador imerso em leo mineral composto basicamente de trs elementos: tanque ou carcaa; parte ativa (ncleo e enrolamentos); acessrios (terminais, ganchos, registros, etc.). O seu funcionamento est fundamentado nos fenmenos de mtua induo magntica entre os dois circuitos (primrio e secundrio) eletricamente isolados, porm magneticamente ligados. A equao fundamental de operao de um transformador : N1 nmero de espiras do enrolamento primrio; N2 nmero de espiras do enrolamento secundrio; V1 tenso aplicada nos terminais da bobina do primrio; V2 tenso de sada nos terminais da bobina do secundrio; I1 corrente que circula no enrolamento primrio; I2 corrente que circula no enrolamento secundrio. Os transformadores podem ser, quanto ao nmero de fases: monobucha (F-T); monofsico (F-N); bifsico (2F); trifsico (3F). Ao longo desta unidade s se far referncia aos transformadores trifsicos, devido sua quase total utilizao em sistemas industriais no Brasil. A 89 apresenta um transformador trifsico a leo mineral. Quanto s caractersticas eltricas, os transformadores podem ser estudados conforme os itens a seguir. 6.3.1.1 Potncia nominal a potncia que o transformador fornece continuamente a uma determinada carga, sob condies de tenso e frequncia nominais, dentro dos limites de temperatura especificados por norma. A determinao da potncia nominal do transformador em funo da carga que alimenta dada pela equao a seguir. P1= Vs tenso secundria de alimentao de carga, em V; Ic corrente da carga conectada, em A. As potncias nominais padronizadas e usuais esto discriminadas na Tabela 20. Tabela 20 Dados caractersticos de transformadores trifsicos em leo para instalao interior ou exterior classe 15kV primrio em estrela ou tringulo e secundrio em estrela 60Hz. Potncia (kVA) Tenso (V) Perdas (W) Rendimento Regulao Impedncia A vazio (no ferro) Cobre (%) (%) (%) 15 220 a 440 120 300 96,24 3,32 3,5 30 220 a 440 200 570 96,85 3,29 3,5 45 220 440 260 750 97,09 3,19 3,5 75 220 440 390 1200 97,32 3,15 3,5 112,5 220 440 520 1650 97,51 3,09 3,5 150 220 a 440 640 2050 97,68 3,02 3,5 225 380 a 440 900 2800 97,96 3,63 4,5 300 220 1120 3900 97,96 3,66 4,5 380 ou 440 1120 3700 98,04 3,61 4,5 500 220 1700 6400 98,02 3,65 4,5 380 ou 440 1700 6000 98,11 3,6 4,5 750 220 2000 10000 98,04 4,32 5,5 380 ou 440 2000 8500 98,28 4,2 5,5 1000 220 3000 12500 98,10 4,27 5,5 380 ou 440 3000 11000 98,28 4,19 5,5 1500 220 4000 18000 98,20 4,24 5,5 380 ou 440 4000 16000 98,36 4,16 5,5 6.3.1.2 Tenso nominal o valor eficaz da tenso para a qual o transformador foi projetado segundo perdas e rendimento especificado. Em geral, os transformadores so dotados de derivaes ou tapes, utilizados quase sempre para elevar a tenso de sada do secundrio, devido a uma tenso de fornecimento abaixo do valor requerido. O tape de maior valor define a tenso nominal primria do transformador, isto , a tenso para a qual foi projetado. Normalmente, o nmero mximo de derivaes fica limitado a trs, variando de 3,0 a 9,6% da tenso nominal especificada para o equipamento. Como exemplo, citando um transformador de tenso nominal de 13800V, os tapes disponveis so de 12600, 13200 e 13800V. importante lembrar que constante o produto da tenso e da corrente no primrio e no secundrio. Considerar, por exemplo, um transformador de 225kVA, tenso nominal de 13800/380V, operando numa rede com tenso nominal primria de mesmo valor. Por motivo de abaixamento da tenso de fornecimento, o transformador foi religado no tape de 12600V, logo, a corrente ser aumentada de: Vt1 It1 = Vt2 It2; Vt1 tenso no primrio no tape 1; Vt2 tenso no primrio no tape 2; It1 corrente no tape 1; It2 corrente no tape 2. 13800 It1 = 12.600 It2 It1 = A 13800 9,4 = 12600 It2 It2 = 10,29A Se a tenso de fornecimento fosse de 12400V, a tenso secundria assumiria o valor de: Vs = = 374V 6.3.1.3 Tenso nominal de curto-circuito medida curto-circuitando-se os terminais secundrios do transformador e alimentando-o no primrio com uma tenso que faa circular nesse enrolamento a corrente nominal. O valor percentual dessa tenso em relao nominal numericamente igual ao valor da impedncia em percentagem, ou seja: Zpt = Zpt tenso nominal de curto-circuito, em % ou impedncia percentual; Vnccp tenso nominal de curto-circuito aplicada aos terminais do enrolamento primrio, em V; Vnpt tenso nominal primria do transformador, em V. Caso se deseje conhecer a impedncia do transformador em valor hmico, pode-se usar a seguinte equao: ZWt = Pnt potncia nominal do transformador, em kVA; Vnt tenso nominal primria do transformador, em kV. Uma impedncia percentual de 5,5% corresponde a um transformador de 1000kVA 13800/380V e tem como impedncia hmica o valor de: Z 6.3.1.4 Componentes percentuais da tenso nominal de curto-circuito determinada a partir da composio vetorial dos componentes de tenso resistiva e reativa. O componente de tenso resistiva percentual ou resistncia percentual o componente ativo da tenso percentual, cujo valor dado pela seguinte equao: Rpt = Pcu perdas hmicas de curto-circuito, ou simplesmente perdas no cobre, em W (Tabela 20); Pnt potncia nominal do transformador, em kVA. Conhecido o valor da tenso percentual de curto-circuito do transformador, fornecido pelo fabricante, aplica-se a seguinte equao para se obter o valor da tenso reativa percentual, ou seja: Xpt = Zpt impedncia percentual de placa do transformador. Exemplo: Considerar um transformador de 225kVA, 13800-380/220V do qual se deseja saber os valores percentuais das quedas de tenso resistiva e reativa. Pcu = 2800W (Tabela 20); Zpt = 4,5% (Tabela 20). 6.3.1.5 Perdas eltricas Os transformadores apresentam perdas eltricas pequenas quando comparadas com suas potncias nominais. Mas sendo uma mquina que opera, em geral, continuamente, a energia desperdiada pode ser relevante e, portanto, considerada nas avaliaes de eficincia energtica, conforme a unidade 5. As perdas dos transformadores referem-se a perdas no ncleo e a perdas nos enrolamentos. 6.3.1.6 Regulao Representa a variao de tenso no secundrio do transformador, desde o seu funcionamento em vazio at a operao a plena carga, considerando a tenso primria constante. Tambm denominada queda de tenso industrial, pode ser calculada em funo dos componentes ativo e reativo, da impedncia percentual do transformador, do fator de potncia e do fator de carga, conforme a equao a seguir. R = regulao; Fc = fator de carga; q = ngulo do fator de potncia. O valor da tenso no secundrio do transformador, correspondente s condies de carga a que est submetido, dado pela equao seguinte, ou seja: Vnst= tenso nominal do secundrio, em V. Exemplo: Considerar uma transformador de 225kVA, 13800-380/220V operando numa instalao cujo fator de carga 0,75. Deseja-se determinar o valor da regulao ou variao de tenso no secundrio, sabendo-se que o fator de potncia da carga 0,80. Os valores de Rpt e Xpt foram calculados no exemplo anterior. Logo a tenso secundria vale: 6.3.1.7 Rendimento a relao entre a potncia eltrica fornecida pelo secundrio do transformador e a potncia eltrica absorvida pelo primrio. Pode ser determinado pela equao: Pfe = perdas no ferro, em kW; q = ngulo do fator de potncia. Exemplo: Tomando como exemplo as condies previstas nos dois exemplos anteriores, determinar o rendimento do transformador de 225kVA. h = 100 1,8 = 98,2%; Pfe = 0,90kW (Tabela 20); Pcu = 2,8kW (Tabela 20). 6.3.1.8 Lquido isolante O lquido isolante nos transformadores tem a funo de transferir o calor gerado pelas partes internas do equipamento para as paredes do tanque e dos radiadores, que so resfriadas naturalmente ou por ventilao forada, fazendo com que o leo volte novamente ao interior, retirando calor e passando ao exterior, num ciclo contnuo, segundo o fenmeno de conveco. O leo mineral para transformador deve apresentar uma alta rigidez dieltrica e excelente fluidez, alm de manter as suas caractersticas naturais praticamente inalteradas perante temperaturas elevadas. Os transformadores podem conter leo mineral do tipo parafnico ou naftnico. O leo mineral inflamvel e, portanto, cuidados devem ser tomados na instalao de transformadores. No caso de projetos industriais de produtos de alto risco de incndio, usando-se transformadores a leo, estes devem ser localizados distantes e fora da rea de risco. Existe, entretanto, um tipo de lquido isolante, chamado ascarel, cujas propriedades eltricas se assemelham s do leo mineral, com a vantagem de no ser inflamvel. Devido ao seu alto poder de poluio, est proibida a sua utilizao no territrio nacional. Quando for estritamente necessria a instalao de transformadores no inflamveis, devem ser especificados transformadores a seco ou a silicone. 6.3.1.9 Especificao O pedido de compra de um transformador deve conter, no mnimo, os seguintes elementos: potncia nominal; tenso nominal primria; tenso nominal secundria; derivaes desejadas (tapes); perdas mximas no ferro e no cobre; ligao dos enrolamentos; tenso suportvel de impulso; impedncia percentual; acessrios desejados (especificar). Exemplo: Transformador trifsico de 225kVA, tenso nominal primria 13,8kV, tenso nominal secundria 380/220V, com derivaes 13,8/13,2/12,6kV, dispondo de ligao dos enrolamentos em tringulo primrio e em estrela secundria com neutro acessvel, impedncia nominal percentual de 4,5%, frequncia de 60Hz, perdas mximas no cobre de 2800W, perdas mximas no ferro de 900W e tenso suportvel de impulso 95kV. 6.3.2 Motores eltricos de corrente alternada O motor eltrico uma mquina que transforma energia eltrica em energia mecnica de utilizao. Os motores eltricos de induo trifsicos so utilizados na maioria das aplicaes industriais. 6.3.2.1 Motores trifsicos So aqueles alimentados por um sistema trifsico a trs fios, em que as tenses esto defasadas de 120 eltricos. Representam a grande maioria dos motores empregados nas instalaes industriais. A 90 mostra os seus principais componentes. Podem ser do tipo induo ou sncrono. 6.3.2.1.1 Motores de induo So constitudos de duas partes bsicas: estator e rotor. O estator formado por trs elementos: Carcaa: constituda de uma estrutura de construo robusta, fabricada em ferro fundido, ao ou alumnio injetado, resistente corroso e com superfcie aletada, que tem como principal funo suportar todas as partes fixas e mveis do motor. Ncleo de chapas: constitudo de chapas magnticas adequadamente fixadas ao estator. Enrolamentos: dimensionados em material condutor isolado, dispostos sobre o ncleo e ligados rede de energia eltrica de alimentao. O rotor constitudo por quatro elementos bsicos: Eixo: responsvel pela transmisso da potncia mecnica gerada pelo motor. Ncleo de chapas: constitudo de chapas magnticas adequadamente fixadas sobre o eixo. Barras e anis de curto-circuito (motor de gaiola): constitudo de alumnio injetado sobre-presso. Enrolamentos (motor com rotor bobinados): constitudos de material condutor e dispostos sobre o ncleo. Demais componentes: Ventilador: responsvel pela remoo do calor acumulado na carcaa. Tampa defletora: componente mecnico provido de aberturas instaladas na parte traseira do motor sobre o ventilador. Terminais: conectores metlicos que recebem os condutores de alimentao do motor. Rolamentos: componentes mecnicos sobre os quais est fixado o eixo. Tampa: componente metlico de fechamento lateral. Caixa de ligao: local onde esto fixados os terminais de ligao do motor. As correntes rotricas so geradas eletromagneticamente pelo estator, nico elemento do motor ligado linha de alimentao. O comportamento de um motor eltrico de induo relativo ao rotor comparado ao secundrio de um transformador. O rotor pode ser constitudo de duas maneiras: a) Rotor bobinado Constitudo de bobinas, cujos terminais so ligados a anis coletores fixados ao eixo do motor e isolados deste. So de emprego frequente nos projetos industriais, principalmente quando se necessita de controle adequado movimentao de carga, ou se deseja acionar uma determinada carga atravs de reostato de partida. Esses motores so construdos com o rotor envolvido por um conjunto de bobinas normalmente interligadas, em cono estrela, com os terminais conectados a trs anis, presos mecanicamente ao eixo do motor, porm isolados eletricamente, e ligados por meio de escovas condutoras a uma resistncia trifsica provida de cursor rotativo. Assim, as resistncias so colocadas em srie com o circuito do enrolamento do rotor, e a quantidade utilizada depende do nmero de estgios de partida adotado, que, por sua vez, dimensionado em funo, exclusivamente, do valor da mxima corrente admissvel para acionamento da carga. A 91 mostra esquematicamente a ligao dos anis acoplados ao reostato de partida, com a barra de curto-circuito medianamente inserida. J a 92 mostra tambm a ligao de um motor com reostato de partida ajustado para acionamento em trs tempos. Na 92, pode-se observar que, quando acionado o contator geral C1 ligado aos terminais 1-2-3, o motor parte sob o efeito das duas resistncias inseridas em cada bobina rotrica. Aps um certo perodo de tempo previamente ajustado, o contator C3 curto-circuita o primeiro grupo de resistncia do reostato, o que equivale ao segundo estgio. Decorrido outro determinado perodo de tempo, o contator C2 opera mantendo em curto-circuito o ltimo grupo de resistncias do reostato, o que equivale ao terceiro estgio. Nessa condio, o motor entra em regime normal de funcionamento. Os motores de anis so particularmente empregados na frenagem eltrica, controlando adequadamente a movimentao de cargas verticais, em baixas velocidades. Para isso, usam um sistema combinado de frenagem sobressncrona ou subsncrona com inverso das fases de alimentao. Na etapa de levantamento, o motor acionado com a ligao normal, sendo que tanto a fora necessria para vencer a carga resistente quanto a velocidade de levantamento so ajustadas pela insero ou retirada dos resistores do circuito do rotor. Para o abaixamento da carga, basta inverter duas fases de alimentao e o motor comporta-se como gerador, em regime sobressncrono, fornecendo energia rede de alimentao, girando, portanto no sentido contrrio ao funcionamento anterior. Esses motores so empregados no acionamento de guindastes, correias transportadoras, compressores a pisto, etc. b) Rotor em gaiola Esse tipo de rotor constitudo de um conjunto de barras no isoladas atravs de anis condutores curto-circuitados. O motor de induo opera normalmente a uma velocidade constante, variando ligeiramente com a aplicao da carga mecnica no eixo. O funcionamento de um motor de induo baseia-se no princpio da formao de campo magntico rotativo produzido no estator pela passagem da corrente alternada em suas bobinas, cujo fluxo, por efeito de sua variao, se desloca em volta do rotor, gerando, neste, correntes induzidas que tendem a se opor ao campo rotativo, sendo, no entanto, arrastado por ele. O rotor em nenhuma hiptese atinge a velocidade do campo rotativo, pois, do contrrio, no haveria gerao de correntes induzidas, eliminando-se o fenmeno magntico rotrico, responsvel pelo trabalho mecnico do rotor. Quando o motor est girando sem a presena de carga mecnica no eixo, comumente chamado motor a vazio, o rotor desenvolve uma velocidade angular de valor praticamente igual velocidade sncrona do campo girante do estator. Adicionando-se carga mecnica ao eixo, o rotor diminui a sua velocidade. A diferena existente entre as velocidades sncronas e a do rotor denominada escorregamento, em termos percentuais, dado pela seguinte equao: Ws= velocidade sncrona; W = velocidade angular do rotor. 6.3.2.2 Rendimento de uma mquina Exemplo: Um motor consome 5kW de potncia eltrica e fornece 4kW de potncia mecnica em seu eixo. Qual o seu rendimento? Exemplo: Um motor trifsico de 5kW (o valor que aparece na plaqueta do motor a sua potncia nominal de sada) e 380V tem um rendimento de 0,80 e um FP = 0,85. Qual a corrente recebida pelo motor na carga nominal? Exemplo: Na placa de identificao de um motor trifsico esto as seguintes informaes: 380V; 60A; cosq = 0,85; 30kW. Qual o rendimento desse motor? Pe = 1,73 x 380 x 60 x 0,85 Pe = 33567W ou Pe = 33,57kW h = 30/33,57 h = 0,89 ou 89% Exemplo: Um motor trifsico consome 11,8cv, tem um FP 0,85 e alimentado por 220V. Calcule a corrente de linha do circuito, a potncia reativa e a aparente. Considerar h = 1. 1cv = 735W (1hp = 746W) Pe = 11,8cv = 8,67W Potncia de entrada UL = 220V cosq = 0,85 Tringulo de potncias: 6.3.2.3 Motores monofsicos de induo Os motores monofsicos so, em relao aos motores trifsicos, de pequeno uso em instalaes industriais. So construdos normalmente para pequenas potncias (at 15 cv, em geral). Os motores monofsicos so providos de um segundo enrolamento colocado no estator e defasado de 90 eltricos do enrolamento principal, e que tem a finalidade de tornar rotativo o campo estatrico monofsico. Isso o que permite a partida do motor monofsico. O torque de partida produzido pelo defasamento de 90 entre as correntes do circuito principal e do circuito de partida. Para se obter essa defasagem, liga-se ao circuito de partida um condensador, de acordo com o esquema da 93 (a). O campo rotativo assim produzido orienta o sentido de rotao do motor. A fim de que o circuito de partida no fique ligado desnecessariamente aps o acionamento do motor, um dispositivo automtico desliga o enrolamento de partida, passando o motor a funcionar normalmente em regime monofsico. Esse dispositivo pode ser acionado por um sistema de fora centrfuga, conforme a 93 (a). A bobina que liga o circuito de partida desenergizada pelo decrscimo do valor da corrente no circuito principal aps o motor entrar em regime normal de funcionamento. O condensador de partida do tipo eletroltico e tem a caracterstica de funcionar somente quando solicitado por tenses com polaridade estabelecida. montado, normalmente, sobre a carcaa do estator por meio de um suporte que tambm tem a finalidade de proteg-lo mecanicamente. A Tabela 21 fornece as caractersticas bsicas dos motores monofsicos. Os motores monofsicos podem ser do tipo induo ou sncrono, cujas caractersticas bsicas so idnticas s que foram estabelecidas para os motores trifsicos correspondentes. (a) tipo fora centrfuga (b)tipo decrscimo da corrente Tabela 21 Caractersticas dos motores eltricos monofsicos. Potncia Nominal Corrente 220(V) Veloci dade Fator de Potncia Rela- o Rela o Conjugado Rendimento Momento de Inrcia Nomi- nal Cm/Cn cv kW A rpm % Inp/In Cp/Cn Kgf . m % % Kg . m2 2 polos 1,5 1,1 7,5 3,535 75 7,8 2,9 0,31 2,3 75 0,0020 2 1,5 9,5 3,530 76 7,2 2,9 0,61 2,3 76 0,0024 3 2,2 13,0 3,460 77 7,6 30, 0,81 2,2 77 0,0064 4 3,0 18,0 3,515 79 8,7 2,8 0,61 2,6 79 0,0093 5 3,7 23,0 3,515 81 7,9 2,8 1,00 2,6 81 0,0104 7,5 5,5 34,0 3,495 78 6,2 2,1 1,50 2,1 78 0,0210 10 7,5 42,0 3,495 82 7 2,1 2,00 2,6 82 0,0295 4 polos 1 0,75 5,8 1,760 71 8,2 3,0 0,41 2,5 71 0,0039 1,5 1,1 7,5 1,760 75 8,7 2,8 0,61 2,9 75 0,0052 2 1,5 9,5 1,750 77 8,7 3,0 0,81 2,8 77 0,0084 3 2,2 14,0 1,755 79 8,5 3,0 1,20 2,8 79 0,0163 4 3,0 19,0 1,745 80 7,1 2,90 1,60 2,6 80 0,0183 5 3,7 25,0 1,750 81 7,5 3,0 2,00 2,6 81 0,0336 7,5 5,5 34,0 1,745 84 7,4 3,0 3,10 2,6 84 0,0378 10 7,5 46,0 1,745 85 7,6 3,0 4,10 2,5 85 0,0434 6.3.2.4 Motores tipo universal So aqueles capazes de operar tanto em corrente contnua como em corrente alternada. So amplamente utilizados em aparelhos eletrodomsticos, tais como enceradeiras, liquidificadores, batedeiras, etc. So constitudos de uma bobina de campo em srie com a bobina da armadura, e de uma bobina de compensao, que pode estar ligada em srie ou em paralelo com a bobina de campo, cuja compensao denominada respectivamente de condutiva ou indutiva. 6.3.2.5 Motores assncronos trifsicos com rotor em gaiola Os motores de induo trifsicos, com rotor em gaiola, so usados na maioria das instalaes industriais, principalmente em mquinas no suscetveis a variaes de velocidade. Para obteno de velocidade constante, devem-se usar motores sncronos normalmente construdos para potncias elevadas, devido a seu alto custo relativo, quando fabricados em potncias menores. A seguir, sero estudadas as principais caractersticas dos motores de induo trifsicos com rotor em gaiola. 6.3.2.5.1 Potncia nominal a potncia que o motor pode fornecer no eixo, em regime contnuo, sem que os limites de temperatura dos enrolamentos sejam excedidos aos valores mximos permitidos por norma dentro de sua classe de isolamento. Sempre que so aplicadas aos motores cargas de valor muito superior ao da potncia para a qual foram projetados, os seus enrolamentos sofrem um aquecimento anormal, diminuindo a vida til da mquina, podendo danificar o isolamento at se estabelecer um curto-circuito interno que caracteriza a sua queima. A potncia desenvolvida por um motor representa a rapidez com que a energia aplicada para mover a carga. Por definio, potncia a relao entre a energia gasta para realizar um determinado trabalho e o tempo em que o mesmo foi executado. Isso pode ser facilmente entendido quando se considera a potncia necessria para levantar um objeto pesando 50kgf do fundo de um poo de 40m de profundidade, durante um perodo de tempo de 27s. A energia gasta foi de 50kgf x 40m = 2000kgf m. Como o tempo para realizar esse trabalho foi de 27s, a potncia exigida pelo motor foi de Pm1 = 2000/27kgf.m/s = 74kgf m/s. Se o mesmo trabalho tivesse que ser realizado em 17s, a potncia do motor teria que ser incrementada para Pm2 = 2000/17kgf m/s = 117kgf.m/s. Considerando que 1 cv equivale a 75 kgf m/s, ento as potncias dos motores seriam: Pm1 = cv Pm2 = 1.1/2 cv A potncia nominal normalmente fornecida em cv, sendo que 1cv equivale a 0,736kW. A potncia nominal de um motor depende da elevao de temperatura dos enrolamentos durante o ciclo de carga. Assim, um motor pode acionar uma carga com potncia superior sua potncia nominal at atingir um conjugado um pouco inferior a seu conjugado mximo. Essa sobrecarga, no entanto, no pode resultar em temperatura dos enrolamentos superiores sua classe de temperatura. Do contrrio, a vida til do motor ser sensivelmente afetada. Quando o motor opera com cargas de regimes intermitentes, a potncia nominal do motor deve ser calculada levando em considerao o tipo de regime. A Tabela 22 fornece as principais caractersticas dos motores de induo de rotor em curto-circuito. Vale ressaltar que estes so valores mdios e podem variar, em faixas estreitas, para cada fabricante, dependendo de sua tecnologia e projeto construtivo. Tabela 22 Motores assncronos trifsicos com rotor em curto-circuito. Potncia Nominal Potncia Ativa Corrente Nominal Velocidade (rpm) Fator de Potncia Relao Inp/In Rendimento Conjugado Nominal cv kW 220V 380V % Kgf.m 2 polos 1 0,7 3,3 1,9 3440 0,76 6,2 0,81 0,208 3 2,2 9,2 5,3 3490 0,76 8,3 0,82 0,619 5 4 13,7 7,9 3490 0,83 9,0 0,83 1,020 7,5 5,5 19,2 11,5 3480 0,83 7,4 0,83 1,540 10 7,5 28,6 16,2 3475 0,85 6,7 0,83 2,050 15 11 40,7 23,5 3500 0,82 7,0 0,83 3,070 20 15 64,0 35,5 3540 0,73 6,8 0,83 3,970 25 18,5 69,0 38,3 3540 0,82 6,8 0,86 4,960 30 22 73,0 40,5 3535 0,88 6,3 0,89 5,960 40 30 98,0 54,4 3525 0,89 6,8 0,90 7,970 50 37 120,0 66,6 3540 0,89 6,8 0,91 9,920 60 45 146 81,0 3545 0,89 6,5 0,91 11,880 75 55 178 98,8 3550 0,89 6,9 0,92 14,840 100 75 240,0 133,2 3560 0,90 6,8 0,93 19,720 125 90 284,0 158,7 3570 0,90 6,5 0,93 24,590 150 110 344,0 190,9 3575 0,90 6,8 0,93 29,460 Potncia Nominal Potncia Ativa Corrente Nominal Velocidade (rpm) Fator de Potncia Relao Inp/In Rendimento Conjugado Nominal cv kW 220V 380V % Kgf.m 4 polos 1 0,7 3,8 2,2 1715 0,65 5,7 0,81 0,420 3 2,2 9,5 5,5 1720 0,73 6,6 0,82 1,230 5 4 13,7 7,9 1720 0,83 7,0 0,83 2,070 7,5 5,5 20,6 11,9 1735 0,81 7,0 0,84 3,100 10 7,5 26,6 15,4 1740 0,85 6,6 0,86 4,110 15 11 45,0 26,0 1760 0,75 7,8 0,86 6,120 20 15 52,0 28,8 1760 0,86 6,8 0,88 7,980 25 18,5 64,0 35,5 1760 0,84 6,7 0,90 9,970 30 22 78,0 43,3 1760 0,83 6,8 0,90 11,970 40 30 102,0 56,6 1760 0,85 6,7 0,91 15,960 50 37 124,0 68,8 1760 0,86 6,4 0,92 19,950 60 45 150,0 83,3 1765 0,86 6,7 0,92 23,870 75 55 182,0 101,1 1770 0,86 6,8 0,92 29,750 100 75 244,0 135,4 1770 0,87 6,7 0,92 39,670 125 90 290,0 160,9 1780 0,87 6,5 0,94 49,310 150 110 350,0 194,2 1780 0,87 6,8 0,95 59,170 180 132 420,0 233,1 1785 0,87 6,5 0,95 70,810 200 150 470,0 271,2 1785 0,87 6,9 0,95 80,000 220 160 510,0 283,0 1785 0,87 6,5 0,95 86,550 250 185 590,0 327,4 1785 0,87 6,8 0,95 95,350 300 220 694,0 385,2 1785 0,88 6,8 0,96 118,020 380 280 864,0 479,5 1785 0,89 6,9 0,96 149,090 475 355 1.100,0 610,5 1788 0,89 7,6 0,96 186,550 600 450 1384,0 768,1 1790 0,89 7,8 0,96 265,370 Como informao adicional, a seguir so dadas as expresses que permitem determinar a potncia de um motor para as atividades de maior uso industrial: a) Bombas Pb = Pb potncia requerida pela bomba, em kW; Q quantidade do lquido, em m3/s; peso especfico do lquido, em kg/dm3; = 1 kg /dm3 para a gua; H altura manomtrica e perdas nas tubulaes, em m; eficincia da bomba; 0,87 para bombas a pisto; 0,40 para bombas centrfugas. Exemplo de Aplicao Calcular a potncia nominal de um motor que ser acoplado a uma bomba centrfuga, cuja vazo de 0,50m3/s. A altura de recalque mais a de elevao de 15m e destina-se captao de gua potvel. Pm = b) Elevadores de carga Pe = Pe potncia requerida pelo motor do guindaste, em kW; 0,70; C carga a ser levantada, em kg; V velocidade, em m/s; 0,50 V 1,50 m/s elevadores para pessoas; 0,40 V 0,60 m/s elevadores para carga. Exemplo de Aplicao Determinar a potncia nominal de um motor de um elevador de carga destinado a levantar uma carga mxima de 400kg. Pe = 3,36kW Pm = 5 cv (Tabela 22) c) Ventiladores Pv = Pv potncia requerida pelo ventilador, em kW; Q vazo, em m3/s; P presso, em N/m2; rendimento; 0,50 0,80 para ventiladores com P 400mmHg; 0,35 0,50 para ventiladores com 100 P 400mmHg; 0,20 0,35 para ventiladores com P 100mmHg. Obs.: 1 mmHg = 9,81 N/m2; 1 N/m2 = 1,02 10-3 kgf/m2. Exemplo de Aplicao Qual a potncia nominal de um motor para ser acoplado ao eixo de um ventilador com vazo de 2m3/s e presso de 200mmHg? Sabe-se que o rendimento do ventilador de aproximadamente 40%. d) Compressores Pc = Pc potncia requerida pelo compressor, em kW; Wc velocidade nominal do compressor, em rps; Cnc conjugado nominal do compressor, em Nm; ac rendimento de acoplamento:0,95. Exemplo de Aplicao Determinar a potncia de um compressor, sabendo-se que a reduo do acoplamento de 0,66, a velocidade do compressor de 1150rpm e o conjugado nominal de 40Nm. Velocidade nominal do motor: Wn = rpm Velocidade nominal do compressor: Wc = 19,16 rps Potncia nominal do motor: Pc = W Pm = 7,5 cv (Tabela 22). Existe uma condio operacional de motores muito utilizada em processos industriais, notadamente em esteiras rolantes, quando dois ou mais motores funcionam mecanicamente em paralelo. Se dois ou mais motores idnticos so acoplados por um mecanismo qualquer e trabalham mecanicamente em paralelo dividem a carga igualmente. Para isso, necessrio que os motores tenham o mesmo escorregamento, o mesmo nmero de polos e a mesma potncia nominal no eixo. Se dois ou mais motores tm o mesmo nmero de polos, mas diferentes potncias nominais no eixo, normalmente dividem a carga na mesma proporo de suas potncias de sada. 6.3.2.5.2 Tenso nominal As tenses de maior utilizao nas instalaes eltricas industriais so de 220, 380 e 440V. A ligao do motor num determinado circuito depende das tenses nominais mltiplas para as quais foi projetado. Os motores devem trabalhar dentro de limites de desempenho satisfatrio para uma variao de tenso de 10% de sua tenso nominal, desde que a frequncia no varie. 6.3.2.5.3 Corrente nominal aquela solicitada da rede de alimentao pelo motor trabalhando potncia nominal, com a frequncia e tenses nominais. O valor da corrente dado pela equao: Inm = Pnm potncia nominal do motor, em cv; V tenso nominal trifsica, em volts; rendimento do motor; cos fator de potncia sob carga nominal. 6.3.2.5.4 Frequncia nominal aquela fornecida pelo circuito de alimentao e para a qual o motor foi dimensionado. O motor deve trabalhar satisfatoriamente se a frequncia variar dentro de limites de 5% da frequncia nominal, desde que seja mantida a tenso nominal constante. Os motores trifsicos com rotor bobinado, quando ligados numa rede de energia eltrica cuja frequncia diferente da frequncia nominal, apresentam as seguintes particularidades: Motor de 50Hz ligado em 60Hz: a potncia mecnica no varia; a corrente de carga no varia; a corrente de partida diminui em 17%; a velocidade nominal aumenta em 20%, isto , na mesma proporo do aumento da frequncia; a relao entre o conjugado mximo e o conjugado nominal diminui em 17%; a relao entre o conjugado de partida e o conjugado nominal diminui em 17%. Motor de 60Hz ligado em 50Hz: * a potncia aumenta em 20% para motores de 4, 6 e 8 polos; * a corrente de carga no varia; * a velocidade nominal diminui na mesma proporo da reduo da frequncia; * a relao entre o conjugado mximo e o conjugado nominal aumenta; * a relao entre o conjugado de partida e o conjugado nominal aumenta. 6.3.2.5.5 Fator de servio um nmero que pode ser multiplicado pela potncia nominal do motor, a fim de se obter a carga permissvel que o mesmo pode acionar, em regime contnuo, dentro de condies estabelecidas por norma. O fator de servio no est ligado capacidade de sobrecarga prpria dos motores, valor geralmente situado entre 140 e 160% da carga nominal durante perodos curtos. Na realidade, o fator de servio representa uma potncia adicional contnua. 6.3.2.5.6 Perdas hmicas O motor absorve do circuito de alimentao uma determinada potncia que dever ser transmitida ao eixo para o acionamento da carga. Porm, devido a perdas internas em forma de calor gerado pelo aquecimento das bobinas dos enrolamentos e outras, a potncia mecnica de sada do eixo sempre menor do que a potncia de alimentao. Desse fenmeno nasce o conceito de rendimento, cujo valor sempre menor que a unidade. As perdas verificadas num motor eltrico so: perdas joule nas bobinas estatricas: perdas no cobre (Pcu); perdas joule nas bobinas rotricas: perdas no cobre (Pcu); perdas magnticas estatricas: perdas no ferro (Pfe); perdas magnticas rotricas: perdas no ferro (Pfe); perdas por ventilao: (Pv); perdas por atrito dos mancais: perdas mecnicas (Pm). A 94 ilustra o balano das potncias e perdas eltricas envolvidas num motor eltrico. Todo o calor formado no interior do motor deve ser dissipado para o meio exterior atravs da superfcie externa da carcaa, auxiliada, para determinados tipos de motores, por ventiladores acoplados ao eixo. No se deve julgar o aquecimento interno do motor simplesmente medindo-se a temperatura da carcaa, pois isso pode fornecer resultados falsos. Os motores trifsicos ligados a fontes trifsicas desequilibradas sofrem o efeito do componente de sequencia negativa em forma de aquecimento, provocando o aumento das perdas, principalmente as perdas no cobre e reduzindo, assim, a potncia de sada disponvel. Portanto, deve-se procurar manter a tenso entre fases de alimentao dos motores eltricos o mais equilibrada possvel. 6.3.3 Iluminao 6.3.3.1 Introduo At o momento, foi possvel notar que as unidades volt, ampere e watt tm um grande significado para a compreenso de vrios problemas referentes utilizao da eletricidade. Encontramos, igualmente na iluminao, grandezas que correspondem a uma caracterstica especial da luz e das superfcies iluminadas. Trataremos, neste momento, das grandezas luminotcnicas indispensveis para atingir os objetivos deste estudo: fluxo luminoso, rendimento luminoso e iluminamento. 6.3.3.2 Fluxo luminoso As fontes luminosas eltricas absorvem potncia eltrica e fornecem potncia luminosa. A potncia luminosa irradiada em todas as direes por uma fonte luminosa se denomina fluxo luminoso (). O fluxo luminoso medido em lumens (lm). Exemplos: uma lmpada a vapor de mercrio de 250 watts produz 12500 lumens; uma lmpada a vapor de sdio de 250 watts produz 26000 lumens; uma lmpada incandescente de 100 watts produz 1380 lumens. 6.3.3.3 Rendimento luminoso (h) ou eficincia luminosa Na fonte luminosa, somente uma parte da potncia eltrica se transforma em potncia luminosa produzindo tambm calor. A relao entre o fluxo luminoso irradiado e a potncia eltrica consumida se chama rendimento luminoso. O rendimento luminoso de uma fonte luminosa indica quantos lumens se produzem na lmpada por cada watt de potncia eltrica consumida na mesma (unidade = lm/W) dando, portanto, uma medida da economia de consumo de energia eltrica de uma fonte luminosa. O rendimento luminoso depende do tipo e da potncia da lmpada. TABELA 23 Rendimento luminoso. LMPADA CONSUMO DE POTNCIA (W) FLUXO LUMINOSO RENDIMENTO LUMINOSO Incandescente 100W 220V 100 1380 13,8 Fluorescente 65W 78 3800 49 Vapor de mercrio 80W/220V 89 3100 35 Vapor de sdio 60W/220V 81 5000 62 6.3.3.4 Iluminamento ou iluminncia Uma superfcie iluminada v-se clara se o fluxo luminoso incidente grande e a superfcie iluminada pequena. O iluminamento (E) a relao entre o fluxo luminoso e a superfcie iluminada. Sua unidade o lux. Em que: E = iluminamento (lux); = fluxo luminoso (lumens); A = superfcie iluminada. A intensidade de iluminao se mede com o medidor de iluminao (luxmetro). Nas iluminaes de interiores, se distingue entre iluminao geral e iluminao do plano de trabalho. Os exemplos abaixo do uma ideia de ordem de grandeza. luz das estrelas: 0,002 lux; luar: 0,2 lux; iluminao nas ruas: 6 a 12 lux; luz do dia em interiores: 500 a 2000 lux; luz do dia em exteriores: 1000 a 10000 lux; luz do sol direta: 50000 a 100000 lux. 6.3.3.5 Refletncia A NBR 5413, por meio de duas tabelas, possibilita a determinao de valores de iluminncia segundo o tipo de atividade desenvolvida no ambiente, com base em trs variveis: acuidade visual do observador, velocidade e preciso requerida no trabalho e condies de refletncia da tarefa. A Tabela 24 traz valores de iluminncia (mnimo, mdio e mximo) para trs faixas de atividades A, B e C, cada uma subdividida em trs nveis. A Tabela 25, complementa a aplicao da Tabela 24, permitindo ao projetista o clculo ponderado das variveis que determinam a escolha da iluminncia mnima, mdia ou mxima para cada caso. Para sua aplicao, primeiro atribui-se um peso (-1, 0 ou +1) a cada uma das trs caractersticas que aparece na Tabela 25 relativa ao tipo de observador (idade), tarefa visual (velocidade e preciso exigida) e refletncia do fundo da tarefa. Feito isso, somando-se algebricamente os trs valores encontrados, obtm-se o resultado: quando ele for -2 ou -3 pode-se usar a iluminncia mais baixa do grupo; quando for +2 ou +3, usa-se a iluminncia superior; nos demais casos, utiliza-se o valor mdio. Tabela 24 Iluminncias para cada grupo de tarefas visuais. FAIXA ILUMINNCIA LUX TIPO DE ATIVIDADE A Iluminao geral para reas usadas ininterruptamente ou com tarefas visuais simples 20 30 50 reas pblicas com arredores escuros 50 75 100 Orientao simples para permanncia curta 100 150 200 Recintos no utilizados para trabalho contnuo, depsitos B Iluminao geral para reas de trabalho 200 300 500 Tarefas com requisitos visuais limitados, trabalho bruto de maquinaria, auditrios 500 750 1000 Tarefas com requisitos visuais normais, trabalho mdio de maquinaria, escritrio 1000 1500 2000 Tarefas com requisitos especiais, gravao manual, inspeo, indstria de roupas C Iluminao adicional para tarefas visuais difceis 2000 3000 5000 Tarefas visuais exatas e prolongadas, eletrnica de pequeno tamanho 5000 7500 10000 Tarefas visuais muito exatas, montagem de microeletrnica 10000 15000 20000 Tarefas visuais muito especiais, cirurgia. Tabela 25 Fatores determinantes da iluminao adequada. Caracterstica da Tarefa e do Observador PESO -1 0 +1 Idade em anos 40 40 a 65 65 Velocidade e preciso Sem importncia Importante Crtica Refletncia do fundo da tarefa 70% 30% a 70% 30% A NBR 5413 apresenta ainda valores de iluminncias mnimas em lux, para diversos tipos de atividades. 6.3.3.6 Mtodo dos lumens ou dos rendimentos O mtodo baseado na expresso conhecida: E = F S Em que: E = iluminamento desejado (lux); F = fluxo luminoso total (lumens); S = rea a iluminar (m2). Para uma relativa preciso no clculo de iluminao, muitos fatores devem ser observados na frmula terica: * tipo de iluminao, isto , incandescente, fluorescente ou outras e, alm disso, se direta, indireta, etc.; * reflexes das paredes e do teto; * depreciao do fluxo luminoso com o tempo; * dimenses relativas entre comprimento, largura e altura do ambiente; * perodos de limpeza do ambiente e dos aparelhos de iluminao. 6.3.3.6.1 Coeficiente de utilizao ou ndice de forma Para correo da forma terica, define-se o coeficiente de utilizao como uma funo dos parmetros notveis, como: hu = f (dimenses, reflexes, depreciao do fluxo com o tempo). As dimenses do local e sua relao com a altura do plano de trabalho (0,75m do piso) podem ser definidas por parmetro prprio do local, denominado ndice do local ou ndice de forma. As reflexes do teto e das paredes tambm podem ser definidas, conhecendo o tipo de pintura ou o material de revestimento, posio, tipo e nmero de janelas, portas, etc. Logo: hu = f (k, parmetros conhecidos) Sendo: k ndice do local, que funo das dimenses. As expresses utilizadas para a estimativa do ndice do local so, para qualquer tipo de luminria: . Em que: c = comprimento do ambiente (maior dimenso); l = largura do ambiente (menor dimenso); h = distncia, na vertical, das luminrias ao plano de trabalho. 6.3.3.6.1.1 Expresso geral (tabelas) De maneira geral, pode-se dizer que o fluxo fornecido por: sendo d a depreciao. A depreciao d, devido limpeza do ambiente, pode ser estimada de acordo com o tempo de manuteno, segundo a Tabela 26. Tabela 26 Fator de depreciao d. Perodo de manuteno em horas Tipo de ambiente 2500 5000 7500 Limpo 1,05 1,10 1,15 Normal 1,10 1,20 1,25 Sujo 1,25 1,50 1,75 6.3.3.6.2 Tabelas para determinao do coeficiente de utilizao A pedido, os fabricantes fornecem o fator de utilizao de suas luminrias. Como exemplo, na Tabela 27 est o fator de utilizao da luminria Philips TBS 912 com duas lmpadas fluorescentes de 32W. Tabela 27 Fator de utilizao. K 80 70 50 30 0 50 50 50 50 50 30 30 10 30 10 0 30 10 30 20 10 10 10 10 10 10 0 0,60 0,34 0,32 0,34 0,33 0,32 0,28 0,27 0,25 0,27 0,25 0,23 0,80 0,41 0,39 0,41 0,40 0,38 0,34 0,34 0,31 0,33 0,31 0,30 1,00 0,45 0,42 0,45 0,43 0,42 0,38 0,38 0,35 0,37 0,35 0,34 1,25 0,50 0,46 0,49 0,48 0,46 0,43 0,42 0,40 0,41 0,39 0,42 1,50 0,54 0,49 0,52 0,51 0,49 0,46 0,45 0,42 0,44 0,43 0,42 2,00 0,59 0,51 0,58 0,55 0,53 0,50 0,49 0,48 0,49 0,47 0,46 2,50 0,63 0,55 0,61 0,58 0,55 0,53 0,53 0,51 0,51 0,50 0,49 3,00 0,65 0,57 0,63 0,60 0,56 0,55 0,54 0,52 0,53 0,52 0,50 4,00 0,68 0,59 0,66 0,62 0,58 0,57 0,56 0,55 0,55 0,54 0,52 5,00 0,69 0,60 0,67 0,63 0,59 0,58 0,57 0,56 0,56 0,55 0,53 Nas Tabelas do fator de utilizao, os nmeros 751, 731, 711, etc. representam os ndices de reflexo de tetos, paredes e pisos, nessa ordem. Assim 751, por exemplo, seria na realidade 70% de reflexo do teto, 50% de reflexo de paredes e 10% de reflexo do piso. 6.3.3.6.3 Exemplo de aplicao Deseja-se iluminar um escritrio de 20 metros de comprimento por 10 metros de largura e 3,2 metros de p direito. Sabe-se que o teto branco e as paredes, na maior parte, brancas, com vidros a meia altura em uma delas, com piso de madeira clara. A altura do plano de trabalho de 0,80m. Deve-se utilizar lmpadas fluorescentes, luminria Philips TBS 912, duas lmpadas de 32W por luminria, com os fatores de utilizao apresentados na Tabela 27. O ambiente normal, com manuteno a cada 2500 horas (aproximadamente um ano). Soluo: adota-se o iluminamento do local em 500 lux. O ndice do local ser: Pela Tabela 26, a depreciao para 2500 horas e ambiente normal ser: d = 1,10 Pela Tabela 27, considerando teto 70%, parede 30% e piso 10%, obtm-se: hu = 0,53 Logo, o fluxo total ser: Luminrias fluorescentes com 2 lmpadas de 32W 2 x 2700lm/lmpada = 5400lm/luminria. Quantidade de luminrias = 207547/5400 = 38 luminrias. 6.3.3.6.4 Critrio de espaamento mnimo Para que a rea a ser iluminada tenha distribuio uniforme do fluxo total calculado, preciso respeitar uma distncia mxima entre luminrias fornecida pela expresso: eL 1,5h Sendo: eL distncia entre luminrias; h altura da luminria ao plano de trabalho. A distncia mxima entre luminrias e paredes ser: eLP 0,75h Sendo eLP a distncia entre as luminrias e as paredes. eL = 3,6m eLP = 1,8m A planta seguinte, 95, mostra a posio das luminrias. Nesta unidade conhecemos os transformadores e os principais tipos de motores de aplicao em uma planta industrial. As noes de luminotcnica foram necessrias para o correto dimensionamento da quantidade de lmpadas utilizadas em um ambiente interno. 6.5 Exerccios 1) Um transformador com ncleo de ferro funcionando numa linha de 120V possui 500 espiras no primrio e 100 espiras no secundrio. Calcule a tenso no secundrio. 2) Um transformador para campainha com 240 espiras no primrio e 30 espiras no secundrio retira 0,3A de uma linha de 120V. Calcule a corrente no secundrio. 3) Calcular a sada em kW de um transformador de 5kVA 2400/120V que alimenta a carga nominal com os seguintes fatores de potncia: a) 100%; b) 80%; c) 40%. 4) Um transformador monofsico tem 800 espiras primrias e 60 espiras secundrias. Se a poro secundria for conectada a uma resistncia de carga de 15, determine o valor da tenso primria necessria para produzir uma potncia de 22,5W na carga (presuma que o transformador livre de perdas). 5) Um transformador monofsico de 10kVA e 7200/120V tem uma resistncia no enrolamento do primrio de 12 e no enrolamento do secundrio de 0,0033. Calcule a perda no cobre: a) com carga mxima; b) com meia carga (5kVA); c) com uma carga de 2kVA. 6) Um teste de curto-circuito para avaliao das perdas no cobre com carga mxima d uma leitura de 175W no wattmetro. O transformador submetido ao teste um transformador abaixador de 240/24V que tem uma especificao para a corrente do secundrio com carga mxima de 60A. Se a resistncia do primrio for de 0,7, qual a resistncia do secundrio? 7) A tenso da linha do secundrio de um transformador D-D de 405V e a corrente da linha do secundrio de 35A. Se o transformador tiver uma relao de espiras de 5:1, calcular: a) a tenso de linha do primrio; b) a corrente de fase ou do enrolamento do secundrio; c) a corrente de linha do primrio; d) a corrente de fase ou do enrolamento do primrio. 8) Um sistema trifsico fornece 34,2A a uma tenso de linha de 208V para uma carga equilibrada com 89% de fator de potncia. Calcule a especificao do transformador em kVA. 9) Um motor trifsico de 6HP ligado em D funciona com um fator de potncia de 0,85 com uma eficincia de 80%. Se a tenso da linha for de 220V, qual a corrente de linha? 10) Qual a corrente nominal secundria de um transformador trifsico com potncia nominal de 112,5kVA trabalhando na tenso de 220V? 11) Calcular a potncia nominal de um motor que ser acoplado a uma bomba centrfuga com rendimento de 70% e vazo de 1 m3/s. A altura manomtrica e as perdas nas tubulaes de 10m e destina-se captao de gua potvel. 12) Determinar a potncia nominal de um motor de um elevador com capacidade para 05 pessoas (~350kg) e velocidade nominal de elevao de 1,0m/s. 13) Um motor eltrico est acoplado a um compressor de ar comprimido atravs de um redutor de velocidade na relao de 1:2, ou seja a velocidade do compressor de 875rpm e a do motor 1750rpm. Qual a potncia necessria do motor para acionar o compressor, sabendo-se que seu conjugado nominal de 20 N.m? 14) Sabe-se que um motor de 40cv e 4 polos est trabalhando em sua potncia nominal na tenso de 380V. Qual a corrente solicitada da rede de alimentao se nessas condies o fator de potncia de 85% e o rendimento de 91%? 15) Dimensionar a quantidade de luminrias fluorescentes 2x32W em uma sala de aula com largura de 8m, comprimento de 10m e p direito de 4m. Considerar as mesmas condies do exemplo e iluminamento do local de 300 lux. 6.5.1 Respostas dos exerccios 1) V2 = 24V. 2) I2 = 2,4A. 3) a) P1 = 5 kW; b) P2 = 4 kW; c) P3 = 2 kW. 4) Up = 244,9V. 5) a) PCU = 46,07W; b) PCU = 11,51W; c) PCU = 1,85W. 6) RS = 0,042. 7) a) U1 = 2025V; b) IF = 20,21A; c) I1 = 7A; d) IF = 4,05A. 8) S = 12,32kVA. 9) IL = 17,3A. 10) IL = 295,2A. 11) Pm = 140kW ou 200cv. 12) Pm = 4,9kW ou 7,5cv. 13) Pm = 1,93kW ou 3cv. 14) Inm = 57,83A. 15) 12 luminrias. 6.6 Estudos complementares 6.6.1 Saiba mais Como complemento do estudo de transformadores de energia, recomenda-se estudar o captulo 16 do livro: GUSSOW, Milton. Eletricidade Bsica. So Paulo: Makron Books do Brasil, 1997. Sobre motores eltricos, recomenda-se estudar o captulo 6 do livro: MAMEDE FILHO, Joo. Instalaes Eltricas Industriais. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2007. Sobre luminotcnica: GUERRINI, Dlio Pereira. Iluminao: Teoria e Projeto. So Paulo: rica, 2007. 6.6.2 Outras sugestes de fontes de informao (links, revistas, filmes, etc.) https://pt.wikipedia.org/wiki/transformador https://pt.wikipedia.org/wiki/motor_eltrico https://pt.wikipedia.org/wiki/luminotecnica https://pt.wikipedia.org/wiki/lampada_fluorescente Glossrio Alta-tenso alternada: valor nominal maior que 69kV. Aterramento: ligao intencional com a terra, realizada por um condutor ou por um conjunto de condutores enterrados no solo, que constituem o eletrodo de aterramento. Este pode ser constitudo por uma simples haste vertical ou por um conjunto de hastes interligadas. Baixa tenso alternada: valor nominal maior que 50V e menor ou igual a 1000V. Capacidade de conduo de corrente de um condutor: a corrente mxima que pode ser por ele conduzida continuamente, em condies especificadas, sem que sua temperatura em regime permanente ultrapasse um valor predeterminado. Capacidade de interrupo: um valor de corrente de interrupo que o dispositivo capaz de interromper, sob uma tenso dada e em condies prescritas de emprego e funcionamento, dadas em normas individuais. A capacidade de interrupo era antigamente chamada de capacidade de ruptura, termo que no deve mais ser usado. O valor da capacidade de interrupo de particular importncia na indicao das caractersticas de disjuntores que so, por definio, dispositivos capazes de interromper correntes de curto-circuito, o que os demais dispositivos de manobra no fazem. Choque eltrico: o efeito patofisiolgico resultante da passagem de uma corrente eltrica, a chamada corrente de choque, atravs do corpo de uma pessoa ou de um animal. Eletrocusso o choque eltrico fatal. Circuito eltrico de uma instalao: conjunto de componentes da instalao alimentados a partir da mesma origem e protegidos contra sobrecorrentes pelos mesmos dispositivos de proteo. Os condutores podem eventualmente no possuir a mesma seo nominal ao longo do circuito, desde que os dispositivos de proteo sejam selecionados para proteger os condutores de menor seo. Comando: uma ao humana ou de dispositivo automtico que modifica o estado ou a condio de determinado equipamento. Contator: dispositivo de manobra (mecnico) de operao no manual, que tem uma nica posio de repouso e capaz de estabelecer (ligar), conduzir e interromper correntes em condies normais do circuito, inclusive sobrecargas de funcionamento previstas. Corrente alternada: aquela em que a direo da corrente varia ciclicamente, ou seja, a que utilizamos nas instalaes eltricas em frequncia de 60Hz. Corrente contnua: aquela em que a direo da corrente permanece constante, como no caso das baterias de carro, pilhas, etc. Corrente de curto-circuito: sobrecorrente que resulta de uma falha, de impedncia insignificante entre condutores energizados que apresentam uma diferena de potencial em funcionamento normal. Corrente de fuga: a corrente de conduo que, devido imperfeio na isolao, percorre um caminho diferente do previsto. Em uma instalao a corrente que flui para a terra ou para elementos condutivos estranhos instalao. Corrente de partida: valor eficaz da corrente absorvida pelo motor eltrico durante a partida, determinado por meio das caractersticas corrente-velocidade. Corrente de projeto: a corrente prevista para ser transportada pelo circuito durante seu funcionamento normal. Corrente nominal: corrente cujo valor especificado pelo fabricante do dispositivo. Essa corrente obtida quando da realizao dos ensaios normalizados. Curto-circuito: uma ligao intencional ou acidental entre dois ou mais pontos de um circuito atravs de uma impedncia desprezvel. Logo, um curto-circuito acidental uma falta direta. Disjuntor: dispositivo de manobra (mecnico) e de proteo, capaz de estabelecer (ligar), conduzir e interromper correntes em condies normais do circuito, assim como estabelecer, conduzir por tempo especificado e interromper correntes em condies anormais especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito. Dispositivo eltrico: ligado a um circuito com o objetivo de desempenhar uma ou mais das seguintes funes: manobra, comando, proteo ou seccionamento. Falta eltrica: o contato ou arco acidental entre partes energizadas sob potenciais diferentes, entre partes energizadas e a massa, num circuito ou equipamento eltrico energizado. As faltas so causadas por falhas de isolamento entre as partes, podendo a impedncia entre elas ser considervel ou desprezvel (falta direta). Fusvel encapsulado: fusvel cujo elemento fusvel completamente encerrado num invlucro fechado, o qual capaz de impedir a formao de arco externo e a emisso de gases, chama ou partculas metlicas para o exterior quando da fuso do elemento fusvel, dentro dos limites de sua caracterstica nominal. Instalaes eltricas: conjunto de componentes eltricos, associados e com caractersticas coordenadas entre si, constitudo para utilizao de energia eltrica. Interruptor: chave seca de baixa tenso, de construo e caractersticas eltricas adequadas manobra de circuitos de iluminao em instalaes prediais, de aparelhos eletrodomsticos e luminrias, e aplicaes equivalentes. Isolao: o material isolante utilizado para impedir a circulao de corrente entre partes condutoras (uma isolao de PVC de um cabo de energia ). Isolamento: o conjunto das propriedades adquiridas por um corpo condutor, decorrentes de sua isolao (isolamento para 0,6/1kV, ou seja, tenso mxima admitida entre fase e neutro de 600V e entre fases de 1000V). Manobra: a mudana na cono eltrica de um circuito realizada manual ou automaticamente por dispositivo adequado e destinado a essa finalidade. Massa: (ou parte condutiva exposta) parte condutiva que pode ser tocada e que normalmente no est energizada, mas pode tornar-se em condies de falta, isto , de falha de isolamento. Um invlucro metlico de um equipamento eltrico o exemplo tpico de massa. Mdia tenso: valor nominal maior que 1000V e menor ou igual a 69kV. Proteo: a ao automtica provocada por dispositivos sensveis a determinadas condies anormais que ocorrem num circuito no sentido de evitar danos a pessoas e animais e/ou a um sistema ou equipamento eltrico. Quadros de distribuio: destinam-se a receber energia de uma ou mais alimentaes e distribu-la a um ou mais circuitos, podendo tambm desempenhar funes de proteo, seccionamento, comando e/ou medio. Trata-se de um conceito amplo que abrange quadros de luz, painis de fora, centros de medio e CCMs (Centros de Comandos de Motores), entre outros equipamentos. Rel (eltrico): dispositivo eletromagntico destinado a produzir modificaes sbitas e predeterminadas em um ou mais circuitos eltricos de sada, quando certas condies so satisfeitas no circuito de entrada que controlam o dispositivo. O rel no interrompe o circuito principal, mas sim faz atuar o dispositivo de manobra desse circuito principal. Resistncia de contato: resistncia eltrica entre duas superfcies de contato, unidas em condies especificadas. Esse valor de particular interesse entre peas de contato, onde se destaca o uso de metais de baixa resistncia de contato, que so normalmente produzidos por metais de baixo ndice de oxidao, ou seno ainda, quando duas peas condutoras so colocadas em contato fsico, passando a corrente eltrica de uma superfcie a outra. , por exemplo, o que acontece entre o encaixe de fusveis na base e a pea externa de contato do fusvel, que no pode ser fabricada com materiais que possam apresentar elevada resistncia de contato. Seccionador: dispositivo de manobra (mecnico) que assegura, na posio aberta, uma distncia de isolamento que satisfaz requisitos de segurana especificados. Um seccionador deve ser capaz de fechar ou abrir um circuito, ou quando a corrente estabelecida ou interrompida desprezvel, ou quando no se verifica uma variao significativa na tenso entre terminais de cada um dos seus polos. Um seccionador deve ser capaz tambm de conduzir correntes em condies normais de circuito, e tambm de conduzir, por tempo especificado, as correntes em condies anormais do circuito, tais como as de curto-circuito. Seccionamento: a ao de desligar completamente um equipamento ou circuito de outros equipamentos ou circuitos, provendo afastamentos adequados entre as partes que garantam condies de segurana especificadas. Sobrecarga: a parte da carga existente que excede a plena carga. Sobrecorrente: uma corrente cujo valor excede o valor nominal. um termo que engloba a sobrecarga e o curto-circuito. Referncias AGNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELTRICA. Resoluo n 456 de 29 de dezembro de 2000. Disponvel em: https://www.aneel.gov.br/cedoc/res2000456.pdf. Acesso em: 14 dez. 2009. ______. Resoluo n 505, de 26 de novembro de 2001. Disponvel em: https://www.aneel.gov.br/cedoc/res2001505.pdf. Acesso em: 14 dez. 2009. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 5413: Iluminncia de interiores. Rio de Janeiro, 1992. ______. NBR 5410: Instalaes eltricas de baixa tenso. Rio de Janeiro, 2004. ______. NBR NM-280: Condutores de cabos isolados (IEC 60228, MOD). Rio de Janeiro, 2002. CAPELLI, Alexandre. Energia Eltrica para Sistemas Automticos da Produo. So Paulo: rica, 2007. CREDER, Hlio. Instalaes Eltricas. 15. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. GUERRINI, Dlio Pereira. Iluminao: Teoria e Projeto. So Paulo: rica, 2007. GUSSOW, Milton. Eletricidade Bsica. So Paulo: Makron Books do Brasil, 1997. MAMEDE FILHO, Joo. Instalaes Eltricas Industriais. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2007. PIRELLI. Manual Pirelli de Instalaes Eltricas. So Paulo: Pini, 2003. SHIMBO, Ioshiaqui; ZANIN, Maria. Eletricidade aplicada engenharia. So Carlos: EdUFSCar, 2008.