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5 PROJETO ELÉTRICO

5.1 Classificação da área

A área em questão utilizada para abrigar compressores de gás é o galpão de

dimensões mostradas no APÊNDICE B – folha01. É uma área aberta, bem ventilada, ou seja,

com ventilação adequada ou natural.

O tipo de substância inflamável existente é o Gás Natural. O gás natural é uma

mistura de gases encontrado frequentemente em combustíveis fóssei s , isolado ou

acompanhado ao petróle o . Ainda que a sua composição seja diferente dependendo da fonte da

qual é extraido, é composto principalmente por metano e m quantidades que podem superar 90

ou 95%, e contém outros gases como nitro g ênio , etan o , C O 2 ou restos de butano ou propan o .

Conforme conceituação americana (NEC), o Gás Natural pertence à CLASSE I

(gases e vapores). Possui um grau de risco baixo, ou seja, a liberação do produto inflamável

em recipiente fechado para o meio externo será via falha ou operação anormal do

equipamento. E a área encontra-se na DIVISÃO 2, devido a baixa probabilidade de presença

de mistura inflamável.

Com relação à conceituação brasileira (ABNT/IEC), o Gás Natural pertence ao

GRUPO IIA. Com relação à classe de temperatura, a temperatura de auto-inflamação do gás

equivale a 287° C. Com isso os equipamentos instalados nesta área devem ter elevação de

temperatura menor que 287° C. Por isto devem ser classificados como classe de temperatura

T3 que possui temperatura máxima de superfície de 200° C.

A área em questão faz parte da ZONA 2 conforme ABNT/IEC, devido a baixa

probabilidade de presença de mistura inflamável.

Conforme ABNT/IEC, o projeto elétrico utilizará equipamentos e normas voltadas

para instalações em Zona 2, Grupo IIA e classe de temperatura T3.

O tipo de proteção adotado é o tipo d “proteção a prova de explosão” aplicáveis para

Zonas 1 e 2.

5.1.1 Casa de Compressores

Um tipo de construção muito comum na indústria de processo é aquela em que há um

galpão para abrigar compressores (casa de compressores). Geralmente há um fechamento

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lateral até certa altura, mas neste caso não há, além da cobertura para proteger as máquinas

contra a chuva. A parte inferior é aberta tendo apenas colunas de sustentação. Os

compressores se situam numa parte bem ventilada. Nesse caso, se o produto é mais leve que o

ar, em caso de vazamento com o meio externo, há uma tendência de o produto ocupar as

partes superiores do galpão. Na figura 5 observa-se a classificação de áreas sugerida para esse

caso.

Figura 5:Galpão adequadamente ventilado, compressor de gás natural.

5.2 Iluminação

O projeto de iluminação utilizará luminárias pendentes à prova de explosão Nutsteel

(código NE250AN3S25), com lâmpadas de vapor de sódio de 250W e reator com perdas de

30W. Dados sobre a luminária estão no APÊNDICE A.

A iluminação será acionada por circuito de comando utilizando relé fotoelétrico que

manterá as lâmpadas acessas em falta de luz.

A planta baixa e diagrama unifilar relacionadas à iluminação encontram-se no

APÊNDICE B-folha02 e folha03.

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5.2.1 Luminotécnica

Visando a obtenção da quantidade de luminárias no projeto utilizou-se o método de

fluxo luminoso para se obter uma estimativa inicial. O iluminamento necessário para galpões

industriais é de 150 lux.

• Método de fluxo luminoso (estimativa inicial)

O Índice de recinto K é dado pela equação (1).

K =l × b

hM × (l + b) (1)

l → comprimento local =24m

b → largura local = 14m

hM → altura montagem da luminária (distância luminária plano de trabalho) = 7m

(U).

Como K=1,26 aproxima-o de K=1,50 para utilizar a tabela 8 de fatores de utilização

Tabela 8:Fator de utilização

Como se trata de um galpão sem paredes e em contato com o ambiente foi feito à

consideração que as paredes, teto e piso consistem uma superfície escura. Logo:

ρ teto(%) =30

ρ parede(%) =10

ρ piso(%) =10

Daí o fator de utilização equivale a U= 0,19.

Como fator de depreciação (d) adota-se um período de manutenção de 5000h e

ambiente sujo, tendo assim d=0,66.

O cálculo fluxo total a ser emitido pelas lâmpadas (Φt) é dado pela equação (2).

Φt = E × S

U × d

(2)

EÆIluminamento médio requerido em luz; E=150lux

SÆÁrea do recinto em m²; S=336m²

dÆ Fator de depreciação; d=0,66

UÆ Fator de utilização; U=0,19

Com isso o fluxo total será Φt = 401913,88 lumens

A obtenção da quantidade de luminárias (N) é dado pela equação (3).

N = Φt

Φ(3)

Φt Æ fluxo total a ser emitido pelas lâmpadas em lumens; Φt = 401913,88 lm

ΦÆfluxo luminoso da lâmpada em lumens; S=25000lm

Logo se obtêm uma quantidade N=18 luminárias (valor aproximado).

Porém pelo método ponto a ponto verifica-se que essa quantidade de luminárias não

é suficiente para obtenção de um ambiente com iluminação de 150 lux.

• Método ponto a ponto

Se a distância “d” entre a fonte de luz e o objeto a ser iluminado for no mínimo 5

vezes maior do que as dimensões físicas da fonte de luz, pode-se calcular a Iluminância pelo

Método de Iluminância Pontual como na figura 6.

Figura 6:Método ponto a ponto para incidência perpendicular

Esse método demonstra que a Iluminância (E) é inversamente proporcional ao

quadrado da distância. Por exemplo, dobrando-se a distância entre a fonte de luz e o objeto,

reduz-se a Iluminância sobre o objeto a um quarto de seu valor anterior. Se a incidência da luz

não for perpendicular ao plano do objeto, o modelo de cálculo passa a ser conforme figura 7.

Figura 7:Método ponto a ponto para incidência não-perpendicular

Iα é a intensidade luminosa de acordo com o ângulo de inclinação do feixe de luz.

Assim a Iluminância (E) em um ponto é o somatório de todas as Iluminâncias

incidentes sobre esse ponto oriundas de diferentes pontos de luz, conforme a seguir:

Figura 8:Método ponto a ponto

Para a lâmpada de vapor de sódio em questão, para a obtenção da intensidade

luminosa em cada ângulo utiliza-se a curva de distribuição polar da figura 9.

Figura 9:Curva de distribuição polar

Utilizando método computacional baseado no cálculo ponto a ponto neste galpão em

questão e utilizando dados da intensidade luminosa da curva polar acima, para cada ângulo

verifica-se uma iluminância de 150 lux com a utilização de 24 luminárias ou 24 pontos de luz.

5.3 Dimensionamento do QDL (Quadro de Distribuição de Luz)

aterrado.

Premissas:

Fonte 220V para as cargas

Transformador 150kVA, 3Φ , 60Hz , 13800:230 V , Δ-Y , Z = 4% , rigidamente

5.3.1 Dimensionamento da Iluminação

A iluminação constitui-se de dois circuitos (circuitos 1 e 2) com 12 pontos de luz

cada. Diagrama unifilar encontra-se no APÊNDICE B-folha02.

¾ Circuito 1e 2

Com relação à potência do circuito adota-se 12 lâmpadas de vapor de sódio de 250W

e reator com perdas de 30W e fator de potência de 0,92. Com isso:

P = 12x(250+30) = 3360W

Fp = 0,92

Características da carga:

Potência: 3360W

Trifásico

Tensão: 220V

Corrente de Carga:

I =P

=3 × V × fp

3360

3 × 220 × 0,92

= 9,58 A

logo:

Para o cálculo do amper-trip utiliza-se um fator regime de 1,25 para regime contínuo,

AT = 1,25 × In = 1,25 × 9,58 = 11,975 A

As lâmpadas de vapor de sódio apresentam uma corrente de partida conforme

figura10. Considera-se a corrente eficaz (rms) como sendo a corrente na partida da lâmpada

conforme cálculo a seguir.

T

2

1

[ ]

Figura 10:Gráfico corrente de partida X tempo

Onde 6 min=360s , In=9,58A e I=1,4In=13,41A

cálculo da corrente eficaz

Irms =1

∫[ f (t )]2

dtT2 − T1 T

considera - se f(t) como sendo uma reta próxima a curva da figura10

f (t ) = −0,0106 × t + 13,41

Irms =1

360 − 0

360

∫ −0,0106×t +13,41 2 dt

0

Irms = 11,12 A = 1,16In

Adota-se um mini-disjuntor tripolar termo-magnético siemens 5SX1 313-7 com

AT13A. O ampér-frame (AF), maior corrente da família deste disjuntor, equivale a 80A e a

corrente máxima de interrupção Icc=10kA.

Conforme figura 11 observa-se que o disjuntor protege contra sobrecarga na partida

da lâmpada.

Figura 11:Curva do disjuntor 5SX1

• Critério da máxima capacidade de condução de corrent e :

Condutor unipolar, isolação em PVC e capa externa de PVC instalado em eletroduto

aparente (método de referência B1), classe de tensão 0,6/1kV.

Fator de correção por efeito de temperatura de 40º, conforme tabela 9: Ft = 0,87.

Tabela 9:Fatores de correção para temperaturas ambientes diferentes de 30°C para linhas não

subterrâneas e de 20°C (temperatura do solo) para linhas subterrâneas.

Fator de correção por agrupamento, conforme tabela 10: Fa=0,80 (2 circuitos

agrupados).

Tabela 10:Fatores de correção para agrupamento de circuitos ou cabos multipolares

Iamp =I

Ft × Fa=

9,58

0,87 × 0,80

= 13,76 A

Conforme tabela 11, o condutor de seção nominal 2,5mm² suporta uma corrente de

21A que é maior que Iamp, satisfazendo a condição.

Tabela 11:Capacidades de condução de corrente para fios e cabos isolados em termoplástico, condutor de

cobre

Condição de amper trip do disjuntor:

I = Icabo × Fa × Ft = 21 × 0,80 × 0,87 = 14,616 A > AT = 13 A( condição satisfeita)

Para o condutor terra, como a seção do condutor fase é 2,5mm², logo Sp=2,5mm²,

conforme tabela 12.