Instalações Elétricas Industriais.

 

As instalações elétricas industriais são compostas pela união de componentes elétricos que são essenciais para que o sistema funcione e seus circuitos, funcionem de forma correta. Todas as instalações elétricas industriais devem ser desenvolvidas seguindo as regulamentações e normas estabelecidas.

IMPORTÂNCIA DAS NORMAS ESTABELECIDAS POR ÓRGÃOS REGULADORES

Um exemplo das normas nas quais as instalações elétricas industriais devem estar de acordo, são as definidas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas, conhecida por ABNT.

Os aspectos, que são pertinentes a legislação atual visam qualidade e, principalmente, segurança dos trabalhadores nos processos. 

A alimentação das instalações elétricas industriais é realizada através de fontes de eletricidade.

Elas se constituem de uma complexa rede com ligações que começam nos postes das concessionárias e acabam nos soquetes de tomadas dentro dos ambientes.

Os projetos das instalações elétricas industriais deve definir cada ponto de eletricidade do lugar, sempre levando em conta as necessidades de cada ambiente. 

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS - PRINCIPAIS ELEMENTOS.

Resumidamente, pode-se definir os principais elementos utilizados nesse tipo de instalação elétrica, eles são:

·         Poste de recepção - imprescindível para que a energia entre no estabelecimento. Podem ser feitos com concreto ou ferro, a maioria deles possuem limites de potência. 

·         Caixa de medição - alocadas na parte externa dos ambientes, são divididas em duas partes. Uma que fica com o medidor de consumo e outra com o dispositivo de proteção. 

·         Quadro geral - opte pelos feitos em metal ou fibra de vidro. É nesse quadro que os circuitos das instalações elétricas industriais ficam agrupados separadamente, conforme as indicações das normas técnicas. 

·         Fusíveis e disjuntores - protegem as instalações elétricas industriais contra curtos circuitos e sobrecargas. 

·         Diferencial Residual - é um dispositivo recomendado pela ABNT que oferece mais segurança.

·         Eletrodutos - são por eles que passam os fios e cabos das instalações elétricas industriais. Podem ser em PVC, ferro ou aço. 

·         Fios e cabos - são eles que conduzem a energia, se diferenciam apenas com relação a aplicação e forma. 

·         Tomadas, interruptores e outros pontos - a energia que chega dos fios e quadros ligados ao quadro de distribuição, é conduzida até as tomadas, soquetes e interruptores. 

As instalações elétricas industriais, representam cerca de 12 a 17 por cento dos valores de custo total de uma construção.

É muito importante que o dinheiro seja bem empregado, por isso, opte por uma empresa com experiência de mercado e agilidade no atendimento e realização de serviços.

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Lâmpada de Vapor Metálico.

As lâmpadas de vapor metálico surgiram a cerca de 40 anos, essas lâmpadas de multivapores metálicos vem sendo aperfeiçoada se tornando uma das principais soluções apresentando um conjunto de vantagens completo.

Uma lâmpada de vapor metálico não é uma lâmpada de vapor de mercúrio uma dúvida comum entre os eletricistas.

As lâmpadas a vapor metálico oferecem uma reprodução de cores muito maior do que as lâmpadas de vapor de sódio e de mercúrio, além de melhor eficiência.

O que é uma lâmpada de vapor metálico.

As lâmpadas de vapor metálico surgiram de uma evolução das lâmpadas de mercúrio, se tornando um tipo particular de lâmpada de vapor de mercúrio.

A diferença entre as duas lâmpadas consiste em adicionar uma mistura de metais no tubo de descarga da lâmpada, esses metais adicionados são índio, tálio e sódio, juntos eles proporcionaram uma melhora significativa na emissão de cores através do fluxo luminoso da lâmpada.

As lâmpadas de vapor metálico proporcionam um fluxo luminoso de excelente reprodução de cores, sendo assim, consegue iluminar o ambiente com grande qualidade, muito superior às lâmpadas de mercúrio.

As lâmpadas de vapor metálico geralmente possui uma temperatura de cor de 4000K, e apresenta uma elevada eficiência luminosa, vida longa e baixa depreciação essas vantagens superaram em muito as lâmpadas a vapor de mercúrio.

As lâmpadas de vapor metálico são fabricadas nas formas ovoidal e tubular, sendo que as lâmpadas ovoidais são cobertas com uma camada para aumenta a emissão de luz, porém reduz a luminância da lâmpada.

Hoje no mercado podemos encontrar no as lâmpadas de vapor metálico com variadas potências de 400 W a 2.000W.

Aplicações de lâmpada de vapor metálico.

As lâmpadas de vapor metálico, por possuírem um excelente fluxo luminoso, são indicadas para aplicações em áreas de pátios e estacionamentos, também são utilizadas para iluminação pública  e áreas abertas, além de quadras esportivas, campos de futebol e galpões destinados à exposição ou em áreas onde-se requer uma excelente resolução de imagem.

Sua aplicação também é muito utilizada em áreas indústrias, onde é necessário um controle visual de produção para garantir a qualidade, essas lâmpadas de vapor metálico proporcionam uma visão mais detalhada dos objetos através do fluxo luminoso de excelente reprodução de cores.

Para a aplicação destas lâmpadas é exigência NBR/ISO 8995 que as lâmpadas de vapor metálico sejam utilizadas em luminárias fechadas, devido à alta pressão da lâmpada e as altíssimas temperaturas internas de trabalho, outro ponto para essa exigência é que alguns modelos de lâmpadas vapor metálico emitem radiação de ultravioleta nocivo para as pessoas, lembrando que essa radiação só está presente em alguns modelos.

A lâmpada de vapor metálico, geralmente tem em média 24.000h de vida útil e eficiência media de iluminação de 98 lumens/watts, o índice de reprodução de cor destas lâmpadas pode variar de 80 a 90 (IRC), já as lâmpadas de vapor de mercúrio que apresentam geralmente média 18.000h de vida útil e eficiência media de iluminação de 55 lumens/watts o índice de reprodução de cor destas lâmpadas é de 40 (IRC), observe pelos dados técnicos a superioridade das lâmpadas a vapor de metálico.

Funcionamento das lâmpadas de vapor metálico.

As lâmpadas de vapor metálico são constituídas de um pequeno tubo de quartzo onde geralmente são instalados nas extremidades dois eletrodos principais e um elétrodo auxiliar, eles são ligados em série em uma resistência de um valor elevado.

Dentro do tubo é colocada à mistura de metais, juntamente com algumas gotas de mercúrio, também é inserido algum gás inerte geralmente argônio, para facilitar a formação da descarga inicial.

Quando aplicamos uma tensão aos terminais da lâmpada a vapor metálico, cria-se um campo elétrico entre os elétrodos auxiliar e o principal, o que provoca a formação de um arco elétrico entre os mesmos, por sua vez o calor emitido do arco elétrico aquece as substâncias emissoras de luz, resultando na ionização do gás e consequentemente a formação do vapor metálico na lâmpada.

Neste momento ocorre o choque dos elétrons com os átomos do vapor metálico no interior do tubo, transformando a estrutura atômica da substância, a luz finalmente é produzida pela liberação de energia dos átomos atingidos quando eles retornam a sua estrutura normal.

As lâmpadas de vapor metálico necessitam geralmente de um reator para a estabilização da corrente ao nível de projeto da lâmpada, eletricamente os reatores apresentam se como uma reatância serie do circuito da lâmpada sendo um componente essencial para o correto funcionamento da lâmpada a vapor metálico.

Observe a forma correta para realizar a ligação de um reator.

Um ponto que se deve ter atenção ao realizar a instalação deste tipo de iluminação é a variação  da tensão elétrica no circuito de alimentação dessas lâmpadas, as variações de tensão por menores que sejam prejudicam o funcionamento e a eficiência das lâmpadas podendo gerar até mesmo a queima prematura da lâmpada ou danificar o reator, segundo João Mamede as quedas de tensão de 1% na alimentação geram perdas de 3% no fluxo luminoso, a partir de 5% compromete a ignição da lâmpada.

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Correção do Fator de Potencia com Banco de Capacitores.

Entenda mais sobre Fator de Potência.

Diferente do ocorrido em circuitos de corrente alternada resistivos onde tensão e corrente encontram-se em fase, ou seja, as ondas de ambos fenômenos são idênticas ao longo do período, em circuitos indutivos ou capacitivos a corrente e tensão ficam defasadas, dessa forma armazenam energia e devolvem a rede da concessionária.

Para corrigir isso é necessária uma corrente maior para realizar o mesmo trabalho que num circuito de alto fator de potência. Abaixo listamos os 3 componentes do fluxo de potência:

• Potência Ativa (P): energia transformada em trabalho útil. Medida no SI kW (quilo watt);

• Potência Reativa (Q): energia devolvida para fonte após ser descarregada por componentes indutivos ou capacitivos, isso ocorre pois é gerado um campo elétrico ou magnético. Medida no SI KVAr (quilo volt ampère reativo);

• Potência aparente (S): resultante vetorial composta por P e Q. Medida no SI VA (Volt-ampère).

O fator de correção de potência é dado pela seguinte fórmula:

ou seja, fator de potência (FP) é um índice que mede a eficácia de determinado circuito em relação a seu aproveitamento da em energia.


Essa grandeza elétrica pode ser compreendida nos valores entre 0 e 1, sendo que resultados próximos de zero nos mostra que toda energia que chega até a carga será retornada para fonte, já para valores próximos de 1 nos mostra que a energia será melhor aproveitada em trabalho.


O fator de potência possui características de corrente adiantada ou atrasada, isso vai depender muito da carga que está empregada no circuito, às cargas também possuem três tipos sendo elas:

• Resistiva: corrente e tensão estão em fase nesse sistema, e seu fator de potência no caso é unitário;

• Indutivo: nesse tipo de carga a corrente possui um atraso em relação à tensão, isso pois produz potência reativa, sendo assim seu fator de potência é atrasado;

• Capacitivo: oposto do indutivo, ou seja, a corrente encontra-se adiantada da tensão, embora a carga também produza potência reativa, porém com característica diferente da induzida, nesse caso dizemos que o FP é adiantado.

Dessa maneira, os melhores circuitos são os que se comportam perto de um resistivo, porém em grandes instalações com diversas cargas indutivas (motores elétricos e lâmpadas com reatores) isso fica cada vez mais difícil, sendo assim a única saída é instalar banco de capacitores para realizar o processo contrário da indução e dessa forma aproximar o FP de 1.

Corrigindo o Fator de Potencia com Banco de Capacitores

Se analisado o seu circuito empregado e encontrado que o seu FP é indutivo, está ocorrendo quedas de tensão e instabilidade no sistema, isso tudo significa que será necessária uma corrente maior que a utilizada para que seja assim gerada uma potência útil requerida pelo sistema.

De acordo com a resolução normativa Nº569 da ANEEL, o FP considerado ideal é 0,92 e que deve ser mantida pelos clientes em suas instalações, caso esse FP seja menor é cobrado multas conforme contrato estabelecido entre concessionaria – cliente.


Dessa forma a prática adotada pelas empresas para evitar as multas é a instalação dos bancos de capacitores, elementos esses conectados ao determinado equipamento que está provocando a produção de energia reativa em demasia. De acordo com alguns estudos o FP irregular afeta diretamente a geração e transmissão da energia elétrica.

Como corrigir o Fator de Potência

Visando uma boa conservação de energia e uma boa relação custo/benefício são adotadas cinco maneiras de instalar um banco de capacitor, veja a seguir:

Correção na entrada de energia de alta tensão: esse método corrige somente o FP avaliado pela concessionária, porém não elimina os problemas internos;

Correção na entrada de energia de baixa tensão: aplicado em geral em instalações com potencias nominais diferentes e sem uniformidade na utilização, esse método utiliza banco de capacitores automáticos e consegue corrigir expressivamente o FP, uma desvantagem é em não possuir alivio sensível dos alimentadores de cada equipamento;

Correção por agrupamento de carga: essa técnica é aplicada os bancos de capacitores em um determinado conjunto de cargas pequenas que efetuam potencias mecânicas menores de 10cv e dessa forma é realizado a correção, a instalação deve ser feita no quadro de distribuição de alimentação dos equipamentos, esse método não reduz a corrente;

Correção local: nessa modalidade, é instalado o banco de correção junto ao equipamento que precisa ser corrigido o fator de potencia. Esse método consiste na solução mais adequada, pois reduz as perdas energéticas, reduz a carga nos circuitos de alimentação, utiliza-se um único sistema de start do capacitor e equipamento, gera potência reativa onde é necessário;

Correção mista: a melhor e mais completa técnica de instalação quando o tema é conservação de energia, nesse método é instalado um capacitor fixo no lado secundário do transformador, motores de 10cv são corrigidos de forma local mas tenha cuidado com motores com alta inércia, já os inferiores a 10cv são corrigidos em grupo, as lâmpadas com reatores são corrigidas na entrada da rede e na entrada é instalado um banco de capacitor automático de pequena potência somente para equalizar o circuito.

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O que é frequência Elétrica?

Você conhece bem a definição do que é a frequência elétrica?

Este termo é muito utilizado pelos profissionais do ramo da elétrica, principalmente no que se refere à corrente alternada e eletrônica analógica, mas o que é realmente este conceito físico, como definir realmente o que é à frequência e seus impactos nos circuitos?

Como calcular essa grandeza e como a medir?

Você conhece a importância da frequência elétrica dentro do conceito de máquinas elétricas?

O que é frequência?

Em contexto geral quando tratamos do conceito físico do que é a frequência temos como definição que frequência é uma grandeza capaz de medir em um determinado período de tempo, o número de ocorrências de um evento. Esse evento se repete na linha do tempo, podendo ser oscilações, voltas, ciclos, grandeza e etc. O número dessas repetições denominamos frequência.

Outra grandeza importante quando tratamos de frequência, é o período, que nada mais é do que o tempo em que se repete um ciclo completo de repetições. A relação matemática da frequência em relação ao período se da através da seguinte verdade, a frequência é o inverso do período.

Relação de frequência elétrica e período de comprimento de onda.

Frequência Elétrica características.

A frequência elétrica é uma grandeza dada em Hertz (Hz), em homenagem ao físico alemão Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894). Ela corresponde ao número de oscilações, ondas ou ciclos por segundo que ocorre na corrente elétrica alternada.

Essa oscilação da corrente é medida no período de um segundo, sendo assim, quando dizemos que estamos em uma rede de 60hz estamos dizendo que o valor de pico da rede varia entre pico positivo á pico negativo 60 vezes em um segundo.

Se tivermos uma tensão de pico de 127 v em uma frequência de 60hz entendemos que no período de um segundo, a tensão oscilou de 127 v a -127 v, sessenta vezes.

A frequência elétrica é diretamente responsável por um efeito conhecido como impedância, este efeito não é encontrado em circuitos de corrente contínua onde não existe a frequência, pois a tensão permanece constante na carga, sendo assim, existe somente a resistência elétrica do circuito.

No caso da corrente alternada, onde temos presença da frequência, além da resistência real do circuito também encontramos o efeito da impedância que é a resistência elétrica, que a frequência impõe a corrente elétrica, desta forma podemos dizer que a resistência em um circuito de corrente alternada é resistência (parte real) mais a impedância (parte imaginaria).

Onda de uma corrente alternada e frequência de oscilação de sinal.

A frequência elétrica e uma variável tão importante dentro dos sistemas elétricos que os impactos das oscilações da frequência dentro dos sistemas de distribuição de energia elétrica e as instalações de geração, causam uma gigantesca alteração no trabalho realizado pelos equipamentos elétricos principalmente motores e transformadores, essas oscilações podem gerar grandes distúrbios nos harmônicos da rede, devido à variação da impedância, que também varia com a frequência da rede.

Em condições normais de operação e em regime permanente, o fornecimento de energia elétrica no Brasil está padronizado para operar dentro dos limites de frequência situados entre 59,9 Hz e 60,1 Hz.

A frequência da rede elétrica está diretamente ligada à velocidade de rotação dos geradores, denominamos essa velocidade de velocidade angular das bobinas do rotor. 

Geralmente as oscilações de frequência fora da faixa determinada estão ligadas a severas faltas no corpo principal do sistema de transmissão, elas podem causar grandes blocos de carga sendo desligados (um bairro inteiro, por exemplo) ou queda de geradores de alguma usina, causando grande impacto no sistema de geração, transmissão e distribuição de energia.

Cálculo da Frequência.

Para o cálculo da frequência dispomos de muitas maneiras, porém vamos destacar duas maneiras mais utilizada dentro da área da elétrica para cálculo de frequência.

Uma maneira muito comum de calcularmos a frequência é através do período ou tempo de uma determinada onda, que representa uma corrente elétrica. Como já abordamos a frequência é o tempo de variação de um sinal em um segundo, e o período é o tempo levado para o término de uma única oscilação completa, a relação básica diz que as duas grandezas são inversamente proporcionais. Para realizar o cálculo através deste método utilizamos a seguinte fórmula: f = 1 / T.

Nessa fórmula, f representa a frequência e T representa o período de tempo requerido para que se complete uma única oscilação de onda observe o exemplo abaixo:

Modelo matemático para cálculo da frequência em função do tempo ou período.

Outra maneira muito comum que utilizarmos, é o cálculo através da frequência angular de geração da onda. Quando a frequência angular de geração de uma onda for conhecida, por exemplo, conhecemos a velocidade angular de um pequeno gerador caseiro, porém a frequência de saída do sinal gerado não é conhecida, para realizarmos o cálculo da frequência normal basta utilizarmos a seguinte forma f = ω / 2π, observe o exemplo:

Nessa fórmula, f representa a frequência da onda e ω representa a frequência angular. Como em qualquer problema matemático, π simboliza a constante matemática pi.

Modelo matemático para cálculo da frequência em função da velocidade angular.

A compreensão do conceito de frequência elétrica é muito importante no contexto dos circuitos de corrente alternada, pois a variável frequência é responsável pela impedância e distorções nos harmônicos dos circuitos elétricos, entender esse conceito é o primeiro passo para evoluir dentro da teoria e conceitos importantes dentro da corrente alternada.

Como profissionais da área elétrica, necessitamos  da compreensão dos conceitos abordados, estes conceitos se tornam imprescindíveis para a evolução e para compreensão de conceitos mais complexos dentro da área elétrica.

O tema corrente alternada envolve a frequência, que é  responsável diretamente por vários fenómenos como a velocidade de rotação dos motores elétricos trifásicos, em maquinas elétricas de geração ela esta relacionada à velocidade de rotação dos rotores bobinados.

Outro fenómeno importante dentro de corrente alternada é a impedância ocasionada pela frequência, à impedância é a oposição da frequência a corrente elétrica para cálculos de circuitos em corrente alternada a compreensão do conceito é fundamental.

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