Paineis elétricos

Paineis elétricos

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4. APLICAÇÕES BÁSICAS DE PAINÉIS DE BAIXA TENSÃO De maneira geral o diagrama abaixo representa os tipos básicos de painéis de baixa tensão.

Transformador

Painéis de Distribuição

Interligação

Sub-

Distribuição Centro de

Controle de Motores

Cargas M M M M

Transformador

Painéis de Distribuição

Interligação

Sub-

Distribuição Centro de

Controle de Motores

Cargas

Figura 12 – Aplicações de Painéis BT

Neste esquema não estão representados os painéis de comando e automação, banco de capacitores, filtros de harmônicas, entre outros, que têm sua importância nas instalações industriais e comerciais.

Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 15

4.1 – Painéis de Distribuição e Sub-Distribuição

Painéis completos (montados) que acomodam equipamentos para Proteção, Seccionamento e Manobra de energia elétrica. As aplicações vão desde painéis de pequeno porte, como aqueles utilizados nas entradas das residências, até painéis de grande porte, como painéis auto-portantes formados por diversas colunas, sendo parte integrante dos sistemas de distribuição de energia em unidades residenciais (prédios, shoppingcenter, hospitais, etc.) e industriais. Em uma instalação elétrica de grande porte é comum encontrarmos vários níveis de painéis de distribuição, desde o transformador até as cargas. Muitas vezes existe um painel de distribuição principal conectado diretamente ao transformador, com o objetivo de alimentar vários outros painéis de distribuição (Sub- Distribuição), e estes alimentar painéis sucessivos até o nível das cargas. A complexidade e o projeto dos sistema de distribuição estão diretamente relacionados com as necessidades inerentes a cada aplicação ou instalação, industrial ou comercial. Nos painéis de distribuição é comum encontrar diversas funções montadas na mesma estrutura, mas também podemos encontrar colunas com funções específicas como: Entrada, Interligação e Saída. Estas funções em colunas poderão ser montadas em um único painel ou em painéis separados fisicamente, porem interligados eletricamente. O painel ou a coluna que recebe os cabos ou duto de barras para alimentação de todo o conjunto é normalmente conhecido como ENTRADA. Esta coluna geralmente abriga um disjuntor (disjuntor geral), ou uma chave seccionadora com fusíveis (chave geral). O painel ou a coluna onde são alocados equipamentos para conexão de dois conjuntos de barramentos independentes é conhecida como INTERLIGAÇÃO. Dependendo do circuito de distribuição de energia, os barramentos podem trabalhar permanentemente conectados, serem conectados em situações de emergência e manutenção ou selecionando a fonte alimentadora. Geralmente são utilizados disjuntores ou chaves seccionadoras como os dispositivos de manobra sendo comum encontrar este configuração em “colunas” ou painéis individuais, denominados como Painel de Transferência. O painel ou a coluna de Distribuição é a qual a energia elétrica é fornecida a um ou mais circuitos de saída. É importante ficar claro que o foco deste trabalho são os painéis de distribuição de grande porte. Os painéis residenciais tem características e normas técnicas específicas para os mesmo, não sendo objeto deste trabalho.

Dependendo da aplicação, os painéis de distribuição podem receber diversas denominações: Nota : Denominações conhecidas usualmente no mercado, não definidas na norma NBR-IEC 60439-1.

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ENTRADA DISTRIBUIÇÃO INTERLIGAÇÃO TRANSFORMAÇÃO SUB-DISTRIBUIÇÃO Figura 13 – Vista interna de um painel de distribuição.

4.2 - CCM – Centro de Controle de Motores

CCM’s são painéis completos (montados) que acomodam equipamentos para Proteção, Seccionamento e Manobra de Cargas. Tem uma função específica nos sistemas de distribuição de energia elétrica em unidades comerciais e industriais. São os painéis onde estão conectados os cabos provenientes das cargas. Apesar de aproximadamente 85 % das cargas industriais serem motores (motivo do nome “Centro de Controle de Motores”), o termo “cargas” é abrangente, podendo significar qualquer equipamento que consuma energia elétrica, como estufas, resistores, etc. A utilização dos CCM´s é destinada a instalações industriais em que apresentam: • grande número de cargas que devam ser comandados;

• deva ser assegurada máxima continuidade de operação;

• for necessário o acesso de pessoal não qualificado;

• for exigido alto nível de segurança para os operadores e pessoas de manutenção.

♦ CCM Compartimentado / Não compartimentado / Fixo / Extraível

estão montados em compartimentos separados dentro do painel. Este CCM pode ser FIXO ou EXTRAÍVEL

Dependendo do grau de separação interno encontrado em um CCM, o mesmo pode receber diferentes denominações físico/comerciais. O CCM NÃO COMPARTIMENTADO apresenta uma placa de montagem única, onde os conjuntos de proteção e manobra de cada carga individual estão montados todos juntos nesta mesma placa. Um CCM COMPARTIMENTADO é aquele onde os equipamentos de proteção, e manobra de cada carga Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 17

dentro das gavetas, minimizando os tempos de parada pois pode-se substituir as gavetas rapidamente

No CCM EXTRAÍVEL dentro de cada compartimento é montada uma gaveta que pode ser removida do painel sem o auxílio de ferramenta. Os equipamentos para proteção e manobra da partida são montados No CCM FIXO dentro de cada compartimento é montada uma placa de montagem fixa não removível onde são que alocados os equipamentos para proteção e manobra da partida

Figura 14 – Compartimentos Extraíveis

Figura 15 – Vista externa de um CCM – Cliente: Augusto Velloso – Obra: Integração Centro LUZ CPTM/METRÔ. Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 18

♦ CCM Inteligente

Atualmente, é comum na utilização para acionamentos de motores de: inversores de freqüência, reguladores de potência, sistemas de partida, controladores programáveis, que comandam uma série de parâmetros, sensores ou medidores digitais de grandezas elétricas que podem ser conectados em alguns tipos de rede de comunicação. A estes CCMs, damos o nome de CCMs inteligentes. Com a utilização dos CCM´s inteligentes é possível receber antecipadamente um alarme de problemas potenciais, eliminar desligamentos desnecessários, isolar falhas de modo a reduzir o tempo de parada e distribuir ou equalizar as cargas enquanto o problema está sendo solucionado, além de poder reduzir os trabalhos de fiação, necessidades de espaço e tempo de instalação.

O CCM pode ser implementado para receber equipamentos com comunicação em rede dentro das gavetas, possibilitando que o comando e sinalização das partidas sejam conectados ao sistema de controle através de redes de comunicação industrial. As redes de comunicação são conectadas através das tomadas de comando, possibilitando que as gavetas sejam operadas remotamente quando as mesmas estiverem nas posições de “TESTE” e “INSERIDA”. Utilizada em conjunto com a fiação de comando, facilmente pode-se implementar estratégias de acionamento do tipo LOCAL / REMOTO.

Os CCMs são conjuntos essenciais para a produção, e com o avanço da tecnologia e a necessidade de monitoramento e controle da produção, a utilização de redes é uma solução que possibilita reduzir tempo de parada de horas para minutos, com melhores e mais completos diagnósticos que localizam com precisão os pontos problemáticos durante o processo de produção, de modo que se possa saber o que e onde interferir e corrigir.

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Figura 16 – Vista interna de uma gaveta com escravo para rede AS-I e instalações com CLP.

4.3 – Painéis de Controle

Painéis de controle são conjuntos montados com equipamentos de controle digital (ex: Controladores Lógicos Programáveis – CLP’s) ou, simplesmente com contatores e relês com a função de controlar e intertravar um determinado processo ou aplicação. Os painéis de controle geralmente têm a função específica de alocar este tipo de equipamento. Em grandes aplicações, os painéis de controle são encontrados como uma ou mais colunas de conjuntos fechados, podendo estar ou não fisicamente conectados às colunas dos painéis que contém equipamentos de potência. Os equipamentos de controle também podem ser instalados em compartimentos de painéis de distribuição e CCM’s, por exemplo. Devido aos efeitos da compatibilidade eletromagnética (EMC) e perturbações nas redes de alimentação, não é recomendável que se tenha equipamentos de controle e potência instalados dentro de um mesmo compartimento em um conjunto. Entretanto, em sistemas pequenos, é comum encontrarmos este fato, tornando-se necessário neste caso, um cuidado redobrado no projeto de alocação de componentes e de cabos de potência e controle dos mesmos. Existem vários requisitos técnicos que precisam ser observados de modo a minimizarmos as influências por parte de ruídos e EMC, tanto aos equipamentos do próprio conjunto quanto aos equipamentos instalados próximos ao mesmo.

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Figura 17 – Painel de Controle com CLP – CLIENTE: Water Process – Obra: ETE Gerdau.

4.4 – Painéis para Acionamentos - Drives

Conjuntos montados com equipamentos específicos para controle de velocidade de motores, junto com os equipamentos de alimentação, proteção e controle dos mesmos. Os drives trabalham com altas freqüências internas, sendo um dos grandes emissores de poluição eletromagnética e um dos grandes geradores de harmônicas nas redes industriais. Outra característica é a de necessitarem de requisitos específicos com relação à dissipação térmica gerada pelo seu funcionamento. Por este motivo, a instalação de um Drive (softstart / inversor de freqüência / conversor de freqüência etc.) precisa seguir uma série de requisitos técnicos para garantir seu funcionamento correto e minimizar as influências causadas por ele. As características dos Painéis para Drives não são especificamente relativas à estrutura (chaparia, barramentos, etc), mas sim relativos à correta aplicação dos conceitos de engenharia para esta aplicação. Os principais cuidados que devem ser tomados ao se instalar um Drive em um painel são:

Correta disposição de componentes na placa de montagem, de modo a garantir as dissipações de calor de cada equipamento no interior do painel. Correta disposição dos cabos de comando e potência. Correta seleção de filtros de entrada e saída. Correta especificação das proteções elétricas dos Drives. Correto cálculo da dissipação térmica, de modo a verificar a necessidade de arrefecimento ou ventilação

Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 21 forçada do painel

Figura 18 – Painel com Inversor de Freqüência – Cliente – Ampla Engº - Obra: Cargill.

5. PROJETO E CONSTRUÇÃO DE UM CONJUNTO 5.1 – Projeto Eletromecânico

“Os conjuntos devem ser construídos somente com materiais capazes de resistir esforços mecânicos, elétricos e térmicos, bem como aos efeitos da umidade, que provavelmente serão encontrados em serviço normal. A proteção contra corrosão deve ser assegurada pelo uso de materiais apropriados ou pela aplicação de camadas protetoras equivalentes em superfície exposta, levando em conta as condições pretendidas de uso e manutenção. Os dispositivos e os circuitos de um conjunto devem ser dispostos de maneira que facilite a sua operação e manutenção e, ao mesmo tempo, que assegure o grau necessário de segurança.” NBR IEC 60439-1

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