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Painéis Elétricos e CCM’s de Baixa Tensão.

Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 1

1. INTRODUÇÃO4
1.1 – Normas4
1.2 - Objetivos5
1.3 - Conceito de TTA e PTTA6
de tipo totalmente testados6
ensaios de tipo parcialmente testados7
2. APLICAÇÕES DOS CONJUNTOS8
3. TIPOS DE CONJUNTOS9
3.1 - Conjunto do tipo armário9
3.2 - Conjunto do tipo multi-colunas10
3.3 - Conjunto do tipo mesa de comando1
3.4 - Conjunto do tipo modular (caixa)13
3.5 - Conjunto do tipo multi-modular13
3.6 – Conjuntos com montagens fixas e extraíveis14
4APLICAÇÕES BÁSICAS DE PAINÉIS DE BAIXA TENSÃO.....................................................................15
4.1 – Painéis de Distribuição e Sub-Distribuição16
4.2 - CCM – Centro de Controle de Motores17
4.3 – Painéis de Controle20
4.4 – Painéis para Drives21
5. PROJETO E CONSTRUÇÃO DE UM CONJUNTO2
5.1 – Projeto Mecânico2
5.1.1 - Distâncias de isolação e de escoamento2
5.1.2 - Separação interna dos conjuntos por barreiras ou divisões24
5.1.3 - Grau de proteção do conjunto25
5.2 – Características Elétricas dos Conjuntos28
5.2.1 - Tensão nominal de operação (de um circuito de um conjunto)28
5.2.2 - Tensão nominal de isolamento (Ui) (de um circuito de um conjunto)28
5.2.3 - Tensão suportável nominal de impulso (Uimp) (de um circuito de um conjunto)29
5.2.4 - Corrente nominal (In) (de um circuito de um conjunto)29
5.2.5 - Corrente suportável nominal de curta duração (Icw) (de um circuito de um conjunto)29
5.2.6 - Corrente suportável nominal de crista (Ipk) (de um circuito de um conjunto)29
5.2.7 - Corrente nominal condicional de curto-circuito (Icc) (de um circuito de um conjunto)29
5.2.8 - Corrente nominal de curto-circuito limitada por fusível (Icf) (de um circuito de um conjunto)29
5.2.9 - Fator nominal de diversidade29
5.2.10 - Freqüência nominal30
5.3 - Condições de Serviço30
5.3.1 - Temperatura ambiente para instalações abrigadas30
5.3.2 - Temperatura ambiente para instalações ao tempo30
5.3.3 - Condições atmosféricas para instalações abrigadas30
5.3.4 - Condições atmosféricas para instalações ao tempo30
5.3.5 - Grau de poluição31
5.3.6 - Altitude31
5.4 - Proteção contra choque elétrico32
5.4.1 - Proteção contra contato direto32
5.4.2 - Proteção contra contato indireto32
5.5 - Proteção contra curto-circuito e corrente suportável de curto-circuito34
5.5.1 - Informação concernente à corrente suportável de curto-circuito34
5.5.2 - Relação entre corrente suportável de crista e corrente suportável de curta duração35
5.5.3 - Coordenação dos dispositivos de proteção contra curto-circuito35
5.6 - Seleção de dispositivos e componentes de manobra36
5.7 - Barramentos e condutores isolados36
5.7.1 - Dimensões e valores nominais36
5.7.2 - Conexões elétricas36
5.7.3 - Características de alguns metais utilizados como condutores elétricos36
5.8 - Compatibilidade eletromagnética (EMC)38

Índice 1.3.1 – TTA ( Type Tested Assembly ) - Conjunto de manobra e comando de baixa tensão com ensaios 1.3.2 – PTTA ( Partially Type Tested Assembly) - Conjunto de manobra e comando de baixa tensão com Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 2

5.9.1 - Cores39
5.9.2 - Atuadores de Botoeiras39
5.10 - Identificação dos condutores40
5.1 - Proteção contra corrosão42
5.1.1 - Zincagem42
5.1.2 - Galvanização42
5.1.3 - Pintura42
5.1.4 - Processo42
5.1.5 - Pintura Eletrostática a Pó4
5.1.6 - Pintura Líquida4
5.1.7 - Aderência da pintura4
5.1.8 – Cores de Pintura4
6. ELABORAÇÃO DO PROJETO46
7. CONSIDERAÇÕES COM RELAÇÃO À TEMPERATURA INTERNA DOS CONJUNTOS49
8. ENSAIOS DOS CONJUNTOS51
8.1 - Ensaio de Tipo51
8.2 - Ensaios de rotina53
9. GLOSSÁRIO (extraído da NBR IEC60439-1)59

5.9 - Indicadores Luminosos e Displays ...................................................................................................... 39 Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 3

1. INTRODUÇÃO

Este documento técnico visa apresentar informações que ofereçam base técnica para o projeto, execução e especificação de painéis elétricos de baixa tensão.

Para que possamos estudar a execução de painéis elétricos é necessário dominar plenamente os parâmetros necessários para o dimensionamento de seus elementos e partes integrantes, tendo em vista o conhecimento de suas aplicações e limitações, para obter a máxima qualidade de operação.

Para tanto, neste documento estaremos estudando os tipos de painéis mais aplicados, materiais usados em sua fabricação, execução e montagem, testes e documentação para manutenção e procedimentos de segurança.

1.1 – Normas

Norma é um instrumento que estabelece, em relação a processos existentes, prescrições destinadas à utilização com vistas à obtenção de um grau mínimo de aceitação de um produto ou serviço.

Objetivos das Normas:

• Proporcionar a redução da crescente variedade de produtos e procedimentos.

• Proporcionar meios mais eficientes na troca de informação entre o fabricante e o cliente, melhorando a confiabilidade das relações comerciais e de serviços.

• Proteger a vida humana e o meio ambiente.

• Prover a sociedade de meios eficazes para aferir a qualidade dos produtos.

• Evitar a existência de regulamentos conflitantes sobre produtos e serviços em diferentes países, facilitando assim, o intercâmbio comercial.

Na prática, as Normas estão presente na fabricação dos produtos e fornecimento de serviços, propiciando melhoria da qualidade de vida, da segurança e da preservação do meio ambiente.

Abaixo relação de entidades de normas regionais e internacionais utilizadas para o projeto e execução de painéis elétricos como conjuntos de manobra e comando de baixa tensão:

Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 4

• IEC( Internacional Electrotechnical Commission )
• EN( Europaische Norm )

• ABNT ( Associação Brasileira de Normas Técnicas ) • ANSI ( American National Standards Institute )

• NEMA ( National Electrical Manufactures Association )

• UL ( Underwriters` Laboratories )

• DIN ( Deutsches Institut fur Normung )

• VDE ( Verband Deutscher Elektrotechniker )

As normas pertinentes a painéis de baixa tensão são:

♦ NBR IEC 60439-1 - Conjuntos de manobra e controle de baixa tensão - Parte 1: Conjuntos com ensaio de tipo totalmente testados (TTA) e conjuntos com ensaio de tipo parcialmente testados (PTTA).

Esta norma foi publicada em 01/05/2003, substituindo a antiga NBR 6808 que deixou de vigorar. Esta norma é chamada de NBR IEC pois é uma norma equivalente a IEC. Vale aqui um breve comentário: a ABNT define que uma norma Brasileira é denominada “equivalente” quando é idêntica à norma internacional, caso contrario seria definida como “baseada”.

♦ IEC 62208 ou EN 50298: Requisitos Gerais para Invólucros Vazios.

Destinada a definir os requisitos técnicos de painéis de baixa tensão comercializados vazios, ou seja, antes da incorporação dos equipamentos. Estas normas EN e IEC são equivalentes e encontram-se atualmente em estudo na ABNT para que se tornem uma norma NBR.

1.2 - Objetivos

Esta publicação é direcionada para esclarecimentos dos requisitos técnicos encontrados na Norma NBR IEC 60439-1, ou seja, destinada a conjuntos de manobra e comando de baixa tensão, montados com todos os dispositivos e equipamentos, em que a tensão nominal não exceda 1000 VCA / 1500 VCC e as freqüências não excedam 1000 Hz.

Estes conjuntos são destinados à conexão com a geração, a transmissão, a distribuição e a conversão de energia elétrica, para o acionamento, proteção e controle de equipamentos que consomem energia elétrica. Também se aplica a conjuntos que incorporam equipamentos de controles e/ou de potência, cujas freqüências são elevadas (como por exemplo inversores de freqüência) . Neste caso, são aplicados

Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 5 requisitos adicionais apropriados.

Outro objetivo desta publicação é de conceituar e exemplificar os diversos tipos de aplicações de painéis de baixa tensão encontrados tanto em ambientes industriais como em instalações comerciais. Desta forma pode servir para especificadores e usuários como base técnica para análise de qualidade e performance dos diversos fornecedores do mercado.

1.3 - Conceito de TTA e PTTA

1.3.1 – TTA ( Type Tested Assembly ) - Conjunto de manobra e comando de baixa tensão com ensaios de tipo totalmente testados

“Conjunto de manobra e comando de baixa tensão em conformidade com um tipo ou sistema estabelecidos, sem desvios que influenciem significativamente o desempenho em relação àquele conjunto típico verificado que está em conformidade com os ensaios prescritos nas normas.” – NBRIEC 60439-1

São conjuntos construídos de acordo com um projeto elétrico e mecânico padrões, onde a performance do mesmo é assegurada por ensaios de tipo realizados individualmente nos diversos componentes (barramentos, entradas, saídas, alimentadores, partidas, etc) ou nos conjuntos completos. Geralmente os ensaios são realizados levando-se em conta o pior caso e reproduzindo-se a influência de componentes adjacentes.

Os ensaios têm a finalidade de assegurar a performance do conjunto e minimizar possíveis perigos decorrentes de erros de projeto. Exemplos de possíveis riscos de se utilizar conjuntos não ensaiados:

1 - Se os limites de temperatura interna do conjunto ultrapassam os limites estabelecidos temos:

- Envelhecimento acelerado de componentes; - Redução da vida útil de componentes;

- Falhas prematuras de componentes;

- Risco de incêndio.

2 - Se os requisitos de correntes de Curto-Circuito são insuficientes temos

- Risco de danos à estrutura dos conjuntos; - Risco de danos aos componentes elétricos;

- Arcos elétricos acidentais.

A norma NBR IEC 60439-1 define que os seguintes tópicos devem ser objeto de análise :

Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 6 a) verificação dos limites de elevação da temperatura; b) verificação das propriedades dielétricas; c) verificação da corrente suportável de curto-circuito; d) verificação da eficácia do circuito de proteção; e) verificação das distâncias de escoamento e de isolação; f) verificação do funcionamento mecânico; g) verificação do grau de proteção.

1.3.2 – PTTA ( Partially Type Tested Assembly) - Conjunto de manobra e comando de baixa tensão com ensaios de tipo parcialmente testados

“Conjunto de manobra e comando de baixa tensão contendo disposições de tipo ensaiado e disposições de tipo não ensaiado, contanto que o último é derivado (por exemplo, por meio de cálculo) de disposições de tipo ensaiado que satisfizeram os ensaios pertinentes. (conjunto parcialmente testado)” – NBRIEC 60439-1

São conjuntos construídos de acordo com um projeto elétrico e mecânico padrões, onde a performance do mesmo é garantida através de testes, cálculo ou inferência, a partir de resultados dos testes de componentes ou conjuntos similares. Os conjuntos PTTA são definidos devido à dificuldade de se testar todas as variações possíveis que podem ser implementadas nos conjuntos. Estas variações são necessárias devido às necessidades das diversas aplicações, onde muitas vezes a mesma aplicação apresenta requisitos distintos para diferentes usuários.

Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 7

2. APLICAÇÕES DOS CONJUNTOS A norma NBR IEC 60439-1 traz a seguinte definição:

“Conjunto de manobra e comando de baixa tensão : Combinação de equipamentos de manobra, controle, medição, sinalização, proteção, regulação, etc., em baixa tensão, completamente montados, com todas as interconexões internas elétricas e estrutura mecânica.”

Desta forma, com base na definição acima, podemos encontrar os painéis de baixa tensão ( conjuntos ) em uma série de aplicações :

Distribuição para Circuitos de Iluminação e Potência; Distribuição em Residências;

Sistemas de Controle;

Bancos de Capacitores;

Centros de Controle de Motores;

Sub-Distribuição;

Acionamentos com Inversores de Freqüência para processos de variação de velocidade.

Cada aplicação apresenta requisitos técnicos específicos, que variam em função de:

• vista externa; • local de instalação;

• condições de instalação com respeito à mobilidade;

• grau de proteção;

• tipo de invólucro;

• método de montagem, por exemplo, partes fixas ou removíveis;

• medidas para a proteção de pessoas;

• forma de separação interna;

• tipos de conexões elétricas de unidades funcionais.

Estas características serão analisadas ao longo deste documento.

Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 8

3. TIPOS DE CONJUNTOS

Os conjuntos podem ser encontrados em diversos formatos, lay-outs e designs, dependendo da aplicação.

Os tipos principais são exemplificados abaixo: Nota : Adaptado da norma NBR IEC60439-1. Não estão relacionados todos os tipos constantes no texto da norma.

3.1 - Conjunto do tipo armário

Uma coluna fechada, em princípio assentada no piso (auto-portante), que pode incluir várias seções, subseções ou compartimentos.

Figura 1 – Conjuntos do tipo armário com um único compartimento Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 9

Figura2 – Conjuntos do tipo armário com um único compartimento - Montagem “QTA” – Cliente: Atlas

3.2 - Conjunto do tipo multi-colunas Combinação de várias colunas ou armários, mecanicamente unidas.

Figura 3 - Conjunto do tipo multi-colunas – Montagem “QGBT” – Cliente: Oas – Mercadão SP. Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 10

Figura 4 - Conjunto do tipo multi-colunas

Figura 5 – Vista externa de conjunto do tipo multi-colunas

3.3 - Conjunto do tipo mesa de comando

Conjunto fechado, com um painel de controle horizontal ou inclinado ou uma combinação de ambos, que incorpora dispositivos de controle, de medição, de sinalização, etc.

Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 1

Figura 6 – Montagem de kit´s Didáticos - Cliente: USP.

Figura 7 - Conjunto do tipo mesa de comando (Desenho extraído da norma NBR IEC 60439-1)

Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 12

3.4 - Conjunto do tipo modular (caixa) Conjunto fechado em forma de caixa, em princípio para ser montado em um plano vertical.

Figura 8 – Conjuntos do tipo caixa

3.5 - Conjunto do tipo multi-modular

Combinação de caixas unidas mecanicamente, com ou sem estrutura de apoio comum, com as conexões elétricas passando entre duas caixas adjacentes por aberturas nas faces.

Figura 9 - Conjunto do tipo multi-modular - Cliente: Augusto Velloso – Obra: Integração Luz Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 13

3.6 – Conjuntos com montagens fixas e extraíveis.

Os conjuntos podem apresentar características de se poder extrair componentes de uma forma segura e muitas vezes sem a necessidade de uma ferramenta. Esta funcionalidade facilita os trabalhos de manutenção, pois reduz os tempos de parada quando se tem de substituir ou reparar partes dos conjuntos. Na maioria das vezes, as operações de extração e inserção destes componentes se dá com o conjunto energizado, limitando a desconexão de energia à apenas aquele ramal que necessita de uma intervenção.

A funcionalidade “Extraível” pode ser obtida tanto pelo projeto da estrutura do conjunto (utilização de compartimentos com gavetas extraíveis, onde componentes elétricos convencionais são montados dentro da gaveta), ou pela utilização de equipamentos elétricos com características extraíveis (utilização de disjuntores ou partidas de motores que podem ser removidos e substituídos sem a utilização de ferramentas especiais)

Estrutura de montagemPlaca de montagem
Montagens fixas Montagens extraíveis

Figura 10 – Tipos de montagens (Desenhos extraído da norma NBR IEC 60439-1)

Figura 1 – Detalhe de montagem de Flangue para conexão de Bussway, fixado em extrutura fixa e componentes em placa de montagem

Conjuntos de manobra e comando de baixa tensão 14

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.

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