Eficiência Energética Fundação Santo André - Professor Mario Pagliaricci INSTALAÇÔES ELÉTRICAS 1 Apresentação 2 Circuitos Elétricos - Monofásicos 3 Circuitos Elétricos - Trifásicos 4 Cálculo de Correntes 5 Dimensionamento Eficiência Energética 1- APRESENTAÇÃO Eficiência Energética A implantação de um projeto de eficiência energética inclui, quase sempre, a realização de uma instalação elétrica. O objetivo deste estudo é fornecer os conhecimentos essenciais para entender o problema. Inclui: Circuitos Elétricos Cálculo de Correntes Dimensionamento de Cabos e Sistemas de Proteção Eficiência 2- CIRCUITOS ELÉTRICOS - MONOFÁSICOS Energética Circuitos Elétricos Componentes Típicos Circuito Típicos I V gerador P = V I cos Onde: P V I Pap FP E t Pútil η carga Pap = V I FP = cos potência em watts (W) tensão em volts (V) corrente em ampères (A) ângulo de potência potência aparente em volt-ampère (VA) fator de potência (adimensional) energia em joule (J) tempo em segundos (seg) potência útil em watts (W) rendimento (adimensional) E=Pt Pútil = η P 3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS Eficiência Energética Componentes Típicos Gerador Trifásico em Estrela Carga Trifásica em Estrela Gerador Trifásico em Triângulo Carga Trifásica em Triângulo Nota: As tensões eficazes de cada gerador e as impedâncias de cada carga devem ser iguais 3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS Eficiência Energética Ligações Típicas I Gerador em Estrela ligado a uma carga em Estrela Gerador em Estrela ligado a uma carga em Triângulo I Vfn I V V I 3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS Eficiência Energética Ligações Típicas II Gerador em Triângulo ligado a uma carga em Estrela I V Gerador em Triângulo ligado a uma carga em Triângulo I Vfn V IΔ 3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS Eficiência Energética Relações: Para qualquer uma das 4 ligações anteriores, são válidas as relações: P = 3 V I cos Pap = 3 V I FP = cos E=Pt Onde: P V I Pap FP η E t Pútil potência em watts (W) tensão entre duas fases ou tensão de linha em volts (V) corrente de linha em ampères (A) potência aparente em volt-ampère (VA) fator de potência (adimensional) ângulo de potência rendimento (adimensional) energia em joules (J) tempo em segundos (seg) potência útil em watts (W) Que conclusão podemos tirar? Pútil = η P 3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS Eficiência Energética Relações: Para qualquer uma das 4 ligações anteriores, são válidas as relações: P = 3 V I cos Pap = 3 V I FP = cos E=Pt Pútil = η P Onde: P V I Pap FP η E t Pútil potência em watts (W) tensão entre duas fases ou tensão de linha (V) corrente de linha (A) potência aparente em volt-ampère (VA) fator de potência (adimensional) ângulo de potência rendimento energia medida em joules (J) tempo em segundos (seg) potência útil em watts (W) Que conclusão podemos tirar? Para calcular as correntes, não importa se a ligação é estrela ou triângulo. 3- CIRCUITOS ELÉTRICOS - TRIFÁSICOS Eficiência Energética Outras informações Existem alguns símbolos e algumas unidades que, embora não pertençam ao SI (Sistema Internacional), são consagradas pelo uso: CV = 735W HP = 746W kWh = 3,6 x 10+6 J micro = µ = 10-6 kilo = k = 10+3 mega = M = 10+6 EkWh = PkW t h Eficiência Energética 4- CÁLCULO DE CORRENTES Outras informações Equipamento Aquecedores resistivos, Fornos a Resistência,Lâmpadas Incandescentes: comuns, halógenas, dicróicas, etc Fornos a Indução convencional Lâmpadas convencional alto FP Fluorescentes com eletrônico reator eletrônico alto FP Lâmpadas a vapor convencional metálico com reator convencional alto FP Motores Monofásicos até 5 CV Motores Trifásicos de 5 a 30 CV acima de 30 CV FP (típico) Observação 1,00 - 0,50 0,50 0,90 0,50 0,90 0,50 0,90 0,80 0,80 0,84 0,87 + 25% para o reator + 25% p/ o reator e + 20% p/ a partida = 0,75 = 0,82 = 0,91 = 0,93 Observações: 1. Para motores é preferível consultar tabela do fabricante. é o símbolo de rendimento. 4- CÁLCULO DE CORRENTES Eficiência Energética Exercício I Formar grupos de 3 alunos e resolver os exercícios abaixo, assumindo os dados complementares que julgar convenientes. 1. Indicar o esquema e calcular a corrente solicitada por uma luminária fluorescente 2 x 32 W ligada a um gerador monofásico 220 V. Sabe-se que o reator utilizado é eletrônico de alto fator de potência. 2. Indicar o esquema e calcular a corrente solicitada por um motor monofásico de 1,5 CV ligado a um gerador também monofásico 220. Eficiência Energética 4- CÁLCULO DE CORRENTES Exercício I Formar grupos de 3 alunos e resolver os exercícios abaixo, assumindo os dados complementares que julgar convenientes. 1. Indicar o esquema e calcular a corrente solicitada por uma luminária fluorescente 2 x 32 W ligada a um gerador monofásico 220 V. Sabe-se que o reator utilizado é eletrônico de alto fator de potência. Respostas: FP = 0,900 I = 0,323A 2. Indicar o esquema e calcular a corrente solicitada por um motor monofásico de 1,5 CV ligado a um gerador também monofásico 220. Respostas: FP = 0,800 = 0,750 e I = 8,35A Eficiência Energética 4- CÁLCULO DE CORRENTES Análise de Esquema Sabendo que L é a luminária do circuito anterior, analise o esquema abaixo e conclua. I = 2,80 127V V = 220V 5 1 L .. L fantasma 4- CÁLCULO DE CORRENTES Eficiência Energética Conclusões: a) é possível, alimentar um conjunto de cargas monofásicas com um gerador trifásico. b) se, o número de cargas trifásicas não for múltiplo de 3, consideramos uma carga fantasma; o erro será pequeno e a favor da segurança. c) a tensão 220 foi calculada multiplicando 127 por raiz de 3; a corrente de 1,62 foi calculada multiplicando 0,323 por 5; e a corrente 2,80 multiplicando 1,62 por raiz de 3. d) se as tensões eficazes dos geradores não forem iguais ou as impedâncias da carga trifásica também não forem iguais, o processo de cálculo de correntes é extremamente complexo. 4- CÁLCULO DE CORRENTES Eficiência Energética Exercício II Um transformador trifásico estrela 220/380 alimenta, nesta ordem, as seguintes cargas: a. um motor trifásico de 10 CV ligado em triângulo b. 5 luminárias a vapor metálico 220 V 400 W c. uma lâmpada incandescente 220 V 100 W Pede-se: a) indicar o esquema elétrico completo b) calcular as correntes em cada trecho c) comentar Observações: consultar tabelas e assumir os dados complementares que julgar necessários. 4- CÁLCULO DE CORRENTES Eficiência Energética Soma de correntes Correntes Alternadas são somadas vetorialmente. Esta soma é trabalhosa e a probabilidade de cometer enganos é elevada. Para contornar o problema foi desenvolvida a planilha ‘soma de correntes.xls” que permite realizar esta operação com extrema facilidade. Professor Mario Pagliaricci