SENAISC - Sao Bentodo Sul ELETROMECANICA3MODULO - instalaçõeseletricasindustriais

SENAISC - Sao Bentodo Sul ELETROMECANICA3MODULO - instalaçõeseletricasindustriais

(Parte 1 de 6)

Curso Técnico em Eletromecânica Instalações Elétricas Industriais

Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidente da Confederação Nacional da Indústria

José Manuel de Aguiar Martins Diretor do Departamento Nacional do SENAI

Regina Maria de Fátima Torres Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI

Alcantaro Corrêa Presidente da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina

Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC

Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio Dociatti Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Confederação Nacional das Indústrias Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

Curso Técnico em Eletromecânica Instalações Elétricas Industriais

Paulo Roberto Bisoni

Frederico Samuel de Oliveira Vaz Paulo Roberto Pereira Júnior

Florianópolis/SC 2010

É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consentimento do editor. Material em conformidade com a nova ortografia da língua portuguesa.

Equipe técnica que participou da elaboração desta obra

Coordenação de Educação a Distância Beth Schirmer

Revisão Ortográfica e Normatização Contextual Serviços Editoriais

Coordenação Projetos EaD Maristela de Lourdes Alves

Design Educacional, Ilustração, Projeto Gráfico Editorial, Diagramação Equipe de Recursos Didáticos SENAI/SC em Florianópolis

Autores Paulo Roberto Bisoni Frederico Samuel de Oliveira Vaz Paulo Roberto Pereira Júnior

Ficha catalográfica elaborada por Luciana Effting CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis

Bisoni, Paulo Roberto

Instalações elétricas industriais / Paulo Roberto Bisoni, Frederico Samuel de Oliveira Vaz, Paulo Roberto Pereira Júnior. – Florianópolis : SENAI/SC, 2010. 87 p. : il. color ; 28 cm.

Inclui bibliografias.

1. Instalações elétricas. 2. Instalações industriais. 3. Condutores elétricos. 4. Semicondutores. 5. Acionamento elétrico. I. Vaz, Frederico Samuel de Oliveira. I. Pereira Júnior, Paulo Roberto. II. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. IV. Título.

SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

Rodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SC CEP: 88034-001 Fone: (48) 0800 48 12 12 w.sc.senai.br

Prefácio

Você faz parte da maior instituição de educação profissional do estado. Uma rede de Educação e Tecnologia, formada por 35 unidades conectadas e estrategicamente instaladas em todas as regiões de Santa Catarina.

No SENAI, o conhecimento a mais é realidade. A proximidade com as necessidades da indústria, a infraestrutura de primeira linha e as aulas teóricas, e realmente práticas, são a essência de um modelo de Educação por Competências que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, desenvolver habilidade e garantir seu espaço no mercado de trabalho.

Com acesso livre a uma eficiente estrutura laboratorial, com o que existe de mais moderno no mundo da tecnologia, você está construindo o seu futuro profissional em uma instituição que, desde 1954, se preocupa em oferecer um modelo de educação atual e de qualidade.

Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos de ensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movimento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processos de educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as necessidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Educação por Competências, em todos os seus cursos.

É nesse contexto que este livro foi produzido e chega às suas mãos. Todos os materiais didáticos do SENAI Santa Catarina são produções colaborativas dos professores mais qualificados e experientes, e contam com ambiente virtual, mini-aulas e apresentações, muitas com animações, tornando a aula mais interativa e atraente.

Mais de 1,6 milhões de alunos já escolheram o SENAI. Você faz parte deste universo. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indústria do Conhecimento.

Conteúdo Formativo09
Apresentação1
12Unidade de estudo 1

Sumário Condutores

Seção 1 -Tipos de condutores

Seção 2 - Seção mínima dos condutores

16Unidade de estudo 2

Dispositivos Elétricos Utilizados em Baixa Tensão

Seção 1 - Fusíveis Seção 2 - Disjuntores

Seção 3 - Interruptores diferenciais residuais

Seção 4 - Contatores

Seção 5 - Relés de sobrecarga

Seção 6 - Relé de proteção Seção 7 - Relés de tempo Seção 8 - Botoeiras Seção 9 - Sinaleiros

46Unidade de estudo 3

Chaves de Partida

Seção 1 - Partida direta

Seção 2 - Partida estrelatriângulo

Seção 3 - Partida compensadora

Seção 4 - Partida sérieparalela

Seção 5 - Dimensionamento dos componentes básicos da chave

Seção 6 - Chave de partida estrela-triângulo

Seção 7 - Chave de partida estrela série-paralela

6Unidade de estudo 4

Semicondutores

Seção 1 - Diodo

Seção 2 - Interruptores usuais em fontes chaveadas

Seção 3 - Controle de conversores

70Unidade de estudo 5

Acionamentos Eletrônicos

Seção 1 - Inversor de frequência

Seção 2 - Controle escalar e vetorial

Seção 3 - Parâmetros do Inversor de frequência

Seção 4 - Instalação do inversor de frequência

Seção 5 - Soft-starter

Finalizando83
Referências85

8CURSOS TÉCNICOS SENAI 8CURSOS TÉCNICOS SENAI

Conteúdo Formativo

9INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS

Carga horária da dedicação

Carga horária: 75 horas Competências

Interpretar projetos elétricos e de automação industrial para montagem e manutenção de sistemas elétricos industriais. Dimensionar, selecionar e instalar componentes e acionamentos eletromecânicos para montagem e manutenção de sistemas elétricos industriais.

Conhecimentos

▪Instalações elétricas industriais. ▪Proteção de sistemas elétricos.

▪Tipos de acionamentos de motores elétricos.

▪Inversores de frequência e soft-starter.

▪Materiais e componentes elétricos para instalações elétricas industriais: condutores, contatores, disjuntores, relés, semicondutores, interruptores, botoeiras e fusíveis.

▪Normas técnicas: NBRs, normas da concessionária para instalações elétricas industriais.

Habilidades

▪Interpretar e aplicar normas técnicas, (NBRs, normas da concessionária para instalações

▪elétricas industriais) regulamentadoras e de preservação ambiental.

▪Interpretar desenhos técnicos eletromecânicos.

▪Interpretar catálogos, manuais e tabelas técnicas.

▪Identificar os dispositivos de sistemas elétricos.

▪Identificar os dispositivos de sistemas de automação.

▪Utilizar sistemas de medição.

▪Aplicar softwares específicos.

▪Parametrizar inversores de frequência, soft-starter.

10CURSOS TÉCNICOS SENAI

▪Elaborar leiautes, diagramas e esquemas de sistemas elétricos. ▪Aplicar conceitos de tecnologia dos materiais elétricos.

▪Diagnosticar problemas relacionados ao funcionamento de sistemas elétricos.

▪Dimensionar e selecionar componentes elétricos para instalações elétricas industriais: condutores, contatores, disjuntores, relés, semicondutores, interruptores, botoeiras, fusíveis.

Atitudes

▪Zelo no manuseio dos equipamentos e instrumentos de medição. ▪Cuidados no manuseio de componentes eletroeletrônicos e eletromecânicos.

▪Adoção de normas de segurança do trabalho.

▪Proatividade e trabalho em equipe.

▪Destino correto aos resíduos, conforme orientação de responsabilidade socioambiental. Organização e conservação do laboratório e dos equipamentos.

Apresentação

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS11

Seja bem-vindo! Esperamos que este material seja de grande utilidade para a realização de suas atividades em sala de aula e na sua vida profissional.

O profissional que atua na área de eletromecânica poderá desempenhar atividades de instalação, melhorias e manutenção em instalações elétricas industriais, especificando e dimensionando materiais elétricos, sendo necessário que ele esteja bem preparado para exercer com eficácia suas atividades.

Neste material serão apresentados os principais elementos que compõem uma instalação elétrica industrial, seu funcionamento, principais características e aplicação, usando como base as Normas Técnicas de Saúde e Segurança.

Bom estudo!

Paulo Roberto Bisoni, Frederico Samuel de Oliveira Vaz e Paulo Roberto Pereira Junior

Paulo Roberto Bisoni é técnico em Eletromecânica pelo CEFET de Jaraguá do Sul, graduando em Engenharia Elétrica pela Universidade Regional de Blumenau (FURB). Participou de capacitações e treinamentos em diversas áreas de formação técnica profissional. Atua desde 2002 como docente no SENAI SC na unidade de Jaraguá do Sul, ministrando as disciplinas de Desenho Técnico Elétrico, Instalações Elétricas em Baixa Tensão Residenciais e Prediais, Instalações Elétricas em Baixa Tensão Industrial e Manutenção Elétrica. bisoni@sc.senai.br

Frederico Samuel de Oliveira Vaz é pós-graduado em Projeto e Análise de Máquinas Elétricas Girantes pelo Centro Universitário de Jaraguá do Sul (UNERJ) e graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Santa Catarina (UDESC). Atuou na área de fabricação de motores elétricos na WEG Equipamentos Elétricos S.A. entre 2002 e 2009. É professor dos cursos técnicos e tecnológicos do SENAI Jaraguá do Sul desde 2008. frederico.vaz@sc.senai.br

Paulo Roberto Pereira Júnior é formado pelo SENAI SC em Jaraguá do sul nos cursos técnico em Eletromecânica e Tecnologia em Eletroeletrônica. Trabalhou nas áreas de produção, manutenção e projetos em algumas empresas da região e atualmente leciona nos cursos de ensino médio, aprendizagem e técnico no SENAI em Jaraguá do Sul. pauloj@sc.senai.br

Unidade de estudo 1 Seções de estudo

Seção 1 – Tipos de condutores Seção 2 – Seção mínima dos condutores

13INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS

SEção 1 Tipos de condutores

Os condutores elétricos são elementos fundamentais em qualquer circuito elétrico e são responsáveis por conduzir a corrente elétrica que circula no circuito. A circulação de corrente faz com que o condutor elétrico tenha um aquecimento que dissipa o calor, denominado Efeito Joule.

O Efeito Joule não pode ser evitado e, por isso, deve-se otimizálo por meio da seleção correta do tipo de condutor, observando as características dos materiais empregados na fabricação e seção transversal (bitola) e atendendo as condições mínimas necessárias para utilização em determinado tipo de circuito.

No âmbito industrial, os condutores mais utilizados são geralmente de cobre ou de alumínio, podendo ser isolados ou não, dependendo de sua aplicação.

Os condutores de alumínio normalmente são aplicados em linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica por causa da menor densidade do material. Isso é um fator importante, tendo em vista o dimensionamento de torres e postes que devem ser mais leves e compactos diminuindo consideravelmente os custos de construção.

Condutores

Existem três tipos de condutores:

▪fio – condutor maciço sólido constituído por apenas uma via;

▪cabo – condutor formado por um conjunto de fios encordoados, podendo ser simples ou singelo com vários condutores isolados eletricamente entre si;

▪barramento – condutor maciço sólido com seção transversal retangular, utilizado normalmente na montagem de painéis elétricos com grau de dificuldade de montagem e manuseio considerável.

São vários os fatores que determinam a capacidade de corrente de um condutor e, por isso, deve-se levar em consideração aspectos como:

▪temperatura ambiente a qual os condutores ficarão expostos;

▪tipo de instalação e o número de condutores carregados (caso de interior de painéis ou quadro elétrico);

▪temperatura interna (muitas vezes desconhecida, considerando-se para efeitos de dimensionamento 40 °C); e

▪tipo instalação (livre ou aglomerada).

A próxima seção apresenta a seção mínima dos condutores para cada circuito que será visualizada por meio de um quadro ilustrativo.

SEção 2 Seção mínima dos condutores

Conforme item 6.2.6.1.1 da NBR 5410 (ABNT, 2004), a seção mínima dos condutores de fase, em circuitos de corrente alternada, e dos condutores vivos, em circuitos de corrente contínua, não deve ser inferior aos valores dados no Quadro 1:

14CURSOS TÉCNICOS SENAI

Tipos de linhaUtilização do circuito Seção mínima do condutor mm2 - Material

Instalações fixas em geral

Condutores e cabos isolados

Circuitos de Iluminação. 1,5 Cu

16 Al

Circuitos de força2. 2,5 Cu

16 Al

Circuitos de sinalização e circuitos de controle. 0,5 Cu3

Condutores nus

Circuitos de força. 10 Cu

16 Al

Circuitos de sinalização e circuitos de controle. 4 Cu

Linhas flexíveis com cabos isolados

Para um equipamento específico.

Como especificado na norma do equipamento.

Para qualquer outra aplicação 0,75 Cu4

Circuitos a extrabaixa tensão para aplicações especiais. 0,75 Cu

1) Seções mínimas por razões mecânicas. 2) Os circuitos de tomadas de corrente são considerados circuitos de força.

3) Em circuitos de sinalização e controle destinados a equipamentos eletrônicos é admitida uma seção mínima de 0,1 mm2.

4) Em cabos multipolares flexíveis contendo sete ou mais veias é admitida uma seção mínima de 0,1 mm2.

Quadro 1 - Seção Mínima dos Condutores Fonte: ABNT (2004).

Conforme item 6.2.6.2 da NBR 5410 (ABNT, 2004), o condutor neutro não poderá ser comum a mais de um circuito. O condutor neutro deverá possuir, no mínimo, a mesma seção transversal que os condutores fase nos seguintes casos:

▪em circuitos monofásicos e bifásicos;

▪em circuitos trifásicos, quando a seção transversal do condutor fase for igual ou inferior a 25 mm2;

▪em circuitos trifásicos que seja prevista a presença de harmônicas.

Conforme item 6.2.6.2.6 da NBR 5410 (ABNT, 2004), num circuito trifásico com neutro e cujos condutores de fase tenham uma seção superior a 25 mm2, a seção do condutor neutro pode ser inferior à dos condutores de fase, sem ser inferior aos valores indicados na tabela a seguir.

15INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS

Tabela 1 - Seção reduzida do condutor neutro

Seção dos condutores de fase mm2

Seção reduzida do condutor neutro mm2

S≤25 S

1) As condições de utilização desta tabela são dadas 6.2.6.2.6.

Fonte: ABNT (2004).

Conforme item 6.4.3.1.3 da NBR 5410 (ABNT, 2004), o condutor aterramento ou proteção poderá ser determinado conforme a Tabela 2. Quando a aplicação da tabela conduzir a seções não padronizadas, devem ser escolhidos condutores com a seção padronizada mais próxima.

A Tabela 2 é válida apenas se o condutor de aterramento ou proteção for constituído do mesmo metal que os condutores de fase. Quando este não for o caso, consultar IEC 60364-5-54.

Conforme item 6.4.3.1.4 da NBR 5410 (ABNT, 2004), a seção de qualquer condutor de proteção, que não faça parte do mesmo cabo ou não esteja contido no mesmo condutor fechado que os condutores de fase, não deve ser inferior a:

▪2,5 mm2 em cobre se os condutores forem providos de proteção contra danos mecânicos;

▪4 mm2 em cobre se os condutores não forem providos de proteção contra danos mecânicos.

Nesta primeira unidade você acompanhou os tipos de condutores, os circuitos que eles atuam e as seções mínimas para cada condutor.

Na unidade 2 você conhecerá diversos dispositivos elétricos e sua atuação.

O condutor neutro poderá ser dimensionado em função da seção dos condutores de fase conforme tabela anterior (tabela 1), quando as três condições seguintes forem simultaneamente atendidas:

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