geafol = diretrizes de instalação
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Manual de Instalação de transformadores GeafolTRANSCRIPT
s
GEAFOL – Transformadores a Seco em Resina:Planejamento da Instalação
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Índice
Dados básicos para o planejamento
Condições técnicas preliminares.................................................................4Normas e especificações ............................................................................4Dimensões e pesos.....................................................................................4
Requisitos para instalação
Proteção das águas e mananciais conforme DIN VDE 0101 ......................5Proteção contra incêndios e preservação funcional,conforme DIN VDE 0101.............................................................................5Instalação de transformadores com tensão nominal acima de 1 kVProteção contra incêndios e preservação funcionalconforme VDE 0532 parte 6........................................................................6Temperatura do ar de refrigeração ..............................................................7Condições especiais de instalação..............................................................7Afastamentos mínimos ...............................................................................7Projeto do ambiente de instalação ..............................................................8Proteção contra toques acidentais ..............................................................9Exemplos de instalação...............................................................................9Divisão do ambiente entre transformadores...............................................9
Sistemas de conexão
Conexões da alta tensão ...........................................................................10Conexões da alta tensão no sistema plug-in.............................................10Derivações da alta tensão .........................................................................10Conexões da baixa tensão ........................................................................11
Supervisão de temperatura
Funcionamento..........................................................................................12
Ventilação forçada para o aumento de potência do transformador
Características dos ventiladores................................................................13Economia com ventilação forçada.............................................................13
Ventilação do local de instalação dos transformadores
Condições iniciais ......................................................................................14Cálculo das perdas de calor no local de instalação ...................................14Cálculo da dissipação do calor...................................................................14Qv1: Dissipação do calor pela circulação natural do ar ...............................15Exemplo de cálculo ...................................................................................15Qv2: Dissipação do calor através das paredes e do teto............................15Qv3: Dissipação do calor pela circulação forçada do ar ..............................16Dutos de ar................................................................................................16Ventiladores do ambiente..........................................................................16Critérios para seleção dos ventiladores do ambiente ...............................16Potência do ventilador do ambiente..........................................................16pR: Diferença de pressão devido ao fluxo de ar ........................................16pB: Diferença de pressão devido à aceleração ..........................................16Exemplo de cálculo ...................................................................................17
Ruídos
A sensibilidade do ouvido..........................................................................19A aproximação da técnica de medição às características do ouvido................19Propagação dos ruídos ..............................................................................20Potência acústica.......................................................................................20Providências para redução do ruído:– Propagado pelo ar...................................................................................20– Transmitido pela estrutura ......................................................................21Dimensionamento da isolação contra o ruído estrutural ..................................21Isolamento de ruído estrutural: exemplo prático ..............................................21Nível de ruído na sala ao lado do ambiente dos transformadores ............22Exemplo de cálculo ...................................................................................22
Compatibilidade eletromagnética de transformadores de distribuição.....23
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GEAFOL – fácil integração em qualquerlugar, inclusive nas mais rigorosascondições
Os transformadores GEAFOL, moldados
em resina são a solução ideal para locais
com alta densidade de carga, onde se
recomenda suprimento de energia junto
aos mesmos.
Transformadores GEAFOL propiciam
aos projetistas liberdade de ação, já
que facilitam a
implementação
de conceitos
de economia
global, pois não têm restrição
ecológica, são seguros, confiáveis e
podem ser instalados junto à carga
sem
precauções
especiais.
Estes aspectos
recomendam os transformadores
GEAFOL para uso em prédios e uma
grande diversidade de outras
aplicações.
A vantagem: os transformadores
GEAFOL podem ser facilmente
integrados em qualquer lugar junto à
carga, independente de sua natureza,
seja comercial, residencial, prédio de
escritórios, industrial, serviços
públicos, de
transporte e
outros.
Exigências de normas como de
proteção contra fogo ou proteção de
águas e mananciais, podem facilmente
ser atendidas,
com o
emprego dos
transformadores GEAFOL.
O projeto e materiais empregados não
só criam as condições de retardo das
chamas, mas também de auto-
extinção, insensibilidade à umidade,
tropicalização e adicionalmente com
baixo nível de ruído.
Como apresentam inúmeras
vantagens de instalação, o
planejamento se torna mais fácil e
flexível em função de toda uma gama
de possibilidades
de adequação do
projeto,
proporcionando as desejadas
otimizações e obtendo os melhores
resultados com
economia.
As orientações contidas neste folheto
propiciam importantes sugestões para
planejar como chegar a um projeto
ideal usando transformadores
GEAFOL.
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Dados Básicos para o Planejamento
A seguir dados básicos para oplanejamento de sua instalaçãoutilizando transformador a secoGEAFOL.
Condições técnicas preliminares
Todos os dados técnicos se aplicamaos transformadores GEAFOL a secomoldados em resina com as seguintescaracterísticas:• Instalação em área de operação
elétrica de acordo com VDE 0101 ouDIN VDE 0108
• Potências de 75 a 2.500 kVA• Tensões até 36kV
Estes dados geralmente se aplicamtambém a:
• Transformadores com potênciasuperior a 2500 kVA
• Transformadores em óleo no que serefere a proteção de águas emananciais, proteção contra o fogo emedidas para a preservação daintegridade funcional e também para"Ventilação" e "Ruídos".
Normas e Especificações
Os transformadores GEAFOL atendemao requerido em todas as normasrelevantes, nacionais e internacionais.
Normas:
• NBR 10295• IEC 726• DIN VDE 0532 parte 6 para
transformadores a seco.• HD 464 S1• DIN 42 523 transformadores a seco
50hz 100-2500 kVA• HD 538.1 S1
Aplicam-se também as seguintesnormas para a instalação e operação:
• NBR 14039-1998.• DIN VDE 0100 – para "Montagem de
instalações de potência com tensõesaté 1000 V".
• DIN VDE 0101 – para "Montagem deinstalações de potência com tensõesacima de 1000 V".
• DIN 0105 – para "Operação deinstalações de energia elétrica".
• DIN VDE 0108 – para "Construção eoperação de instalações elétricas emprédios públicos e para iluminaçãode emergência em áreas deprodução e de escritórios".
• DIN VDE 0141 – para "Aterramentode instalações com tensão acima de1000 V".
• Elt Bau VO – Normas da RepúblicaFederal da Alemanha para áreas deoperações elétricas.
• Arb. Stätt. VO – Normas para áreasde produção e escritórios.
• TA-Lärm – Instruções para proteçãode poluição sonora.
Dimensões e pesos
Todas as informações referentes adimensões e pesos, necessárias àelaboração do projeto, são encontradasna mais recente edição do catálogo:"GEAFOL Transformadores a seco emresina".
Os desenhos de dimensões definitivasserão fornecidos após o contrato, ouconforme acerto específico.
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Proteção das águas e mananciais conforme DIN VDE 0101
Tipo de Designação Geral Em áreas elétricas Em instalaçõesTransformador do fluido fechadas externas
refrigeranteconformeDIN 0532
Em óleo O a) Calha de O piso impermeável Sob determinadasmineral recolhimento e e diques podem condições não há*1 sistema de servir como calha necessidade de
coleta. de recolhimento calha deb) Escoamento de para no máximo 3 recolhimento e
óleo do poço de transformadores, poço de coleta.coleta deve ser cada um contendoevitado. menos que 1000 A VDE 0101 seção
c) A legislação litros de óleo 5.4.2.5.C deve serlocal sobre isolante atendidapreservação das integralmente.águas deve seratendida.
Em silicone K Idêntico àsou em éster recomendaçõessintético para o fluido O*2
A seco A Nenhummoldados requisitoem resina
*1 Para fluidos com ponto de inflamação menor ou igual a 300oC*2 Para fluidos com ponto de inflamação superior a 300oC
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Requisitos para Instalação
Os transformadoresGEAFOL necessitam derequisitos mínimos parao local da instalação.Isto pode ser constatadoa partir das exigênciaspara preservação deáguas e mananciais,proteção contraincêndios e daintegridade funcional,conforme DIN VDE 0101DIN VDE 0108 eELT Bau VO.As solicitações destasnormas (de 1977), estão comparadas aolado para diferentestransformadores.
Proteção contra incêndios e preservação funcional conforme DIN VDE 0101
Fluidos de Geral Instalações externasrefrigeração
O a) Ambientes separados por paredes corta-fogo. Distâncias adequadasou
b) Portas de retardo ao fogo T 30. paredes divisóriascorta-fogo
c) Portas exteriores de retardo ao fogo.
d) Calhas de recolhimento e sistema de coleta,dispostas de forma a não propagar o fogo, excetopara instalações em áreas operacionais elétricasfechadas com no máximo 3 transformadores,contendo cada um menos que 1000 litros de óleo.
e) Dispositivos de proteção de ação rápida.
K Igual ao fluido O. NenhumNo caso da instalação do item e), os itens a) b) e c) requisitosão dispensáveis.
A Dispositivos de proteção de ação rápida. Nenhumrequisito
Requisitos para Instalação
6
Instalação de transformadores comtensão nominal acima de 1,0 kV.Proteção contra incêndios epreservação funcional
Fluido Requisitos adicionaisRefrigerante para instalações com
acesso de públicoconforme DIN VDE0108 e E l t Bau VO
O a) Instalação em áreaselétricas fechadas
b) Estas podem estarlocalizadas somenteno piso térreo ou até4 m abaixo destepiso
c) Saídas para áreaexterna, deverão serdiretas ou através deuma ante-sala
d) No ambiente dotransformador asparedes devem serresistentes a fogo
e) Paredes doambiente dotransformador comespessura mínimade 25 cm
f) Portas de materialincombustível, decomportamentoretardante ao fogo
g) Para as portas desaída para áreaexterna, érecomendadomaterialincombustível
h) Deve estarassegurado quequalquer líquido quevazar seja coletado
i) Dispositivos deproteçãoautomáticos contrasobrecargas além defalhas internas ouexternas
K Igual ao fluido O, massem os itensc) e e)
A Igual ao fluido K massem o item h)
Classificação conforme VDE 0532Parte 6
Desde 1994 esta norma define: o meioambiente, o clima e classes de incêndio,por isto considera diversas condiçõesoperacionais no ponto da instalação.
A classe do meio ambiente considera:a umidade do ar, a condensação e apoluição.
Classe E0: sem condensação, poluiçãoinsignificante.
Classe E1: condensação ocasional,poluição limitada.
Classe E2: condensação freqüente,forte poluição ou ambassimultaneamente.
A classe do clima leva em conta atemperatura ambiente mais baixa.
Classe C1: Instalação interna comtemperatura não abaixode - 5oC.
Classe C2: Instalação externa comtemperatura até - 25oC.
A classe climática é assim tambémuma avaliação da resistência a trincasdo composto da resina.
A classe do incêndio considera aspossíveis conseqüências de um incêndio.
Classe F0: Nenhuma precaução étomada para limitação dorisco de incêndio.
Classe F1: O risco de incêndio élimitado como resultadodas características dotransformador.
Importante!Conforme a norma DIN 42 523 asclasses requeridas devem ser definidaspelo usuário do transformador.Os transformadores GEAFOLatendem às classes mais exigentes:Meio ambiente: Classe E2Clima: Classe C2Incêndio: Classe F1
Conseqüentemente ostransformadores GEAFOL são:
• Confiáveis mesmo comcondensação e poluição severas
• Apropriados para instalação externaem proteção IP 23 e temperaturasaté - 25oC.
• Apresentam vantagensconsideráveis na proteção contraincêndios.
A operação normal e consumoprevisto da vida útil é garantida para asseguintes temperaturas do ar derefrigeração:
• Temperatura máxima 40oC• Temperatura média diária 30oC
Outras temperaturas do ar influenciamna potência:
Tabela 1
Condições extremas no local dainstalação devem ser consideradas aose planejar a instalação:• Relevantes em regiões tropicais são
a pintura e consideração àstemperaturas predominantes
• Instalações em alturas acima de1.000 m, devido ao ar menos denso,têm redução de:– Transmissão de calor– Constante dielétrica do ar; veja
DIN VDE 0532 parte 6/1.94• Para maior solicitação mecânica,
como por exemplo em navios,dragas, regiões sujeitas aterremotos, etc. poderá sernecessária uma construçãoreforçada.
No caso de espaços particularmenterestritos, por exemplo em cubículos deproteção, devem ser observadas asdistâncias mínimas. Evita-se assimpossíveis descargas.
Temperatura Limite de cargado ar ambiente
0 °C 124 %+ 10 °C 118 %+ 20 °C 112 %+ 30 °C 106 %+ 40 °C 100 %+ 50 °C 93 %
Temperatura do Ar de Refrigeração Condições especiais de instalação
Requisitos para Instalação
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Fig. 1: Distâncias mínimas paratransformadores GEAFOL
C
AB
Tabela 2 IEC 726 e ABNT
Tensão máxima Nível de Impulso Afastamentosdo equipamento mínimos (mm)ABNT(kV) (kV) A B C 7,2 40 60 * 50
60 90 * 5015 95 160 * 80
110 200 * 10024,2 125 220 * 120
150 280 * 160
*) Distância B = distância A, se o painelde comutação, estiver deste lado,se não for, distância B = distância C.
Afastamentos Mínimos
3000
Duto deCabos
Parapeito
Saídade ar(vent.natural)
TransformadorGEAFOL
Parede*Saída de ar(alternativo)
Cubículo BTCubículo MT
800
* Veja toque acidental pág. 9
6000
7500
Porta corta-fogofechamento automático,abertura para fora
Paredes corta-fogo
Transf.3
Transf. 1
Transf. 2
Transf. 3
Medição
Cabo 2
Cabo 1Transformer 3
630 kVA
1U 1V 1W
Entradade ar
Transf.2
Transf.1
Transformer 1630 kVA
Transformer 2630 kVA
Requisitos para Instalação
Os transformadores GEAFOLmoldados em resina podem serinstalados em ambientes juntamentecom equipamentos de média e baixatensão sem necessidade de quaisquerprecauções especiais. Emconseqüência há uma substancialredução dos custos na construção. Ainstalação pode ser abaixo do nível dosolo ou nos andares superiores doprédio, o que seria impossível sefossem utilizados transformadores emóleo ou silicone.
Paredes corta-fogo (25 cm)necessárias no uso detransformadores em óleo, sãodispensáveis no uso detransformadores GEAFOL.
Fig. 2:Exemplo dedisposição detransformadoresGEAFOL e cubículosde comando demédia e baixatensão paraalimentação deprédio de escritórios
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Projeto do ambiente de instalação
Requisitos para Instalação
As bobinas dos transformadoresGEAFOL energizadas não são segurasao toque devido a possíveis descargascapacitivas. Por esta razão deve serprovidenciada uma proteção contra otoque acidental.
Há várias formas de providenciarproteção aos toques acidentais emtransformadores energizados. Porexemplo parapeitos (fig. 3) ou telas dearame (fig. 4).
Exemplos de instalação
As fig. 3 e 4 ilustram exemplos deproteção contra toques acidentais.Aplica-se a seguinte regra para osafastamentos A B e C:– Afastamentos mínimos (tabela 2)
acrescidos:– de 30 mm como segurança
(valor empírico).– Afastamento devido a instalação
(em função do espaço disponível)
A distância de segurança D (fig. 3) éespecífica para o uso de parapeitos,correntes ou cordas instalados a umaaltura de 1.100 – 1.300 mm.
Os seguintes valores (distância D) seaplicam para Um:
7,2 kV – 500 mm15 kV – 500 mm24,2 kV – 525 mm
O afastamento de segurança E (fig.4) éespecífico para uma altura da tela de1800 mm. Aplicam-se então os seguintesafastamentos mínimos (distância E) por Um
7,2 kV – 215 mm15 kV – 315 mm24,2 kV – 425 mm
A malha da tela não deve ser maiorque 40 mm.
Na instalação de diversostransformadores GEAFOL em umúnico ambiente (Fig. 2, 3, 4) não hánecessidade de se colocar paredesdivisórias entre eles. No entanto comode praxe são colocadas divisõessimples de material não combustível.A vantagem das divisórias entre ostransformadores que alimentam redesdiferentes aparece quando énecessário desligar uma unidade, paraeventual serviço. As demais podempermanecer energizadas com totalsegurança.
9
Paredes
1300
1800
Paredes
1800
DB
C
A
EB
C
A
Proteção contra toques acidentais
Divisão do ambienteentre transformadores
Fig. 3: Proteção com parapeito Fig. 4: Proteção com tela
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Sistemas de Conexão
Opções práticas para a conexão tantodo lado da alta tensão como da baixatensão, constituem uma característicade distinção da filosofia da flexibilidadenas conexões dos transformadoresGEAFOL.
A conexão padrão no lado da altatensão é através das terminações nasbobinas, na parte superior.É possível também fazer a conexão naparte inferior (fig. 5).A ligação em triângulo dosenrolamentos da alta tensão érealizada por tubos de cobre isoladosaparafusados com furação adequadapara a fixação dos condutores dealimentação.
Apresenta-se também a viabilidade daprática conexão do tipo "Plug in".(fig. 6a e 6b)
As derivações dos enrolamentos dealta tensão permitem ajustar a tensãodo transformador ao nível da tensão darede local. A tensão desejada éselecionada mediante elementos deligação aparafusados.
Conexões da alta tensão
Conexões da alta tensão nosistema “Plug in“
Derivações da alta tensão
Fig. 6a Fig. 6b
H2 H1H3
11
Na execução padrão, os terminaisde baixa tensão do transformadorGEAFOL estão localizados na partesuperior. Pode-se também colocá-losopcionalmente na parte inferior (fig. 7).
Se forem colocadas ligações flexíveisintermediárias, as conexões de baixatensão estarão protegidas contraesforços e não transmitirão vibraçõesestruturais.
H3 H2 H1
X1
7a
X2 X3
X0
X1 X2 X3
X0
7b
Conexões da baixa tensão
Fig. 5: Possibilidades deconexões na alta tensão
Fig. 6a e 6b: Conexões “Plug in” na alta tensão
Fig. 7: Terminais de baixa tensão7a: Na parte superior7b: Na parte inferior
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Supervisão de Temperatura
Tanto termistores PTC ou detetores detemperatura por resistência PT 100podem ser usados para supervisionara temperatura dos transformadoresGEAFOL. É monitorada a temperaturanas bobinas de baixa tensão e no casode transformadores conversores,adicionalmente no núcleo. A opçãomais simples e usual é o sistema determistor e relé sem indicação detemperatura. Os transformadoresGEAFOL são equipados no mínimocom um circuito de termistores PTCna função de desligamento.
Monitoramento da temperatura pormeio de termistores PTC. Numtransformador trifásico, é colocado umtermistor em cada bobina de baixatensão por fase na funçãodesligamento e conectados em série aum relé de acionamento.Os termistores PTC atuam comoresistências variáveis: quando atemperatura de acionamento éalcançada, há um rápido aumento daresistência, diminuindo a correntepermanente, e o relé aciona.
Assim que a temperatuta do termistorabaixar em aproximadamente 3°C orelé volta ao estado normal deoperação.Este sistema de supervisão é segurocontra falhas pois funciona em circuitofechado com uma correntepermanente, que em caso deinterrupção ou rompimento docondutor do circuito aciona o relé.
Quando dois sistemas são utilizados nasupervisão da temperatura, um delesatua na função de alarme e o outro nafunção de desligamento. Astemperaturas de acionamento destesdois sistemas diferem em 20°C.Um terceiro sistema pode ser instaladopara acionar por exemplo a ventilaçãoforçada (VF).Podem ser fornecidas alternativas decircuitos de proteção e comando da VF.A temperatura ambiente máxima parao relé de proteção operarcorretamente é de até 55oC.Recomenda-se por isto sua instalaçãonos quadros de média ou baixatensão.
H1 H2 H3
Circuito de supervisão de temperatura
Alarme /desligamento
3X1 X2 X3 X0
2
4
F1
5
1
Fig. 8: Alimentação do circuito de supervisãode temperatura a partir do secundário dotransformador a proteger
1 Termistores2 Relé3 Alarme ou desligamento4 Temporizador5 Bornes no transformador
Funcionamento
13
Ventilação Forçada para o Aumentode Potência do Transformador
Fig 9: Montagem de ventiladores de fluxocentrífugo em transformadores GEAFOL
A potência dos transformadoresGEAFOL até 2500 kVA, com grau deproteção IP 00 pode ser aumentada em40%, com a aplicação de ventiladoresde fluxo centrífugo. Em casos especiaispode-se estudar o aumento até 50%.Por exemplo, um transformador de1000 kVA pode ter sua potênciaaumentada para 1500 kVA empregando-se este eficiente método de ventilaçãoforçada, sem exceder as temperaturaspermissíveis das bobinas.A potência nominal na placa deidentificação é então: 1000 kVA comrefrigeração AN e 1500 kVA comrefrigeração AF.Desta forma pode-se mantercapacidade de reserva para cobrir picosde carga com duração mais longa.Para o resfriamento por ventilaçãoforçada, 2 ou 3 ventiladores sãocolocados de forma adequada emcada uma das laterais maiores.
– Motor de indução monofásico outrifásico.
– Proteção contra o toque acidental nomotor.
– O nível de ruído aumenta com osventiladores operando cujo valor édefinido pela norma.
Um dispositivo de controle deve serutilizado para ligar os ventiladores emfunção da temperatura do transformador.Os ventiladores são desligadosquando o transformador baixar suatemperatura a um nível estabelecido,ou outro método definido com ocomprador.Na operação dos ventiladores, isto é,refrigeração AF (circulação forçada dear), os seguintes aspectos devem serconsiderados:
– Espaço adicional para os ventiladores.Ex. Para um transformador de 1000kVA, aproximadamente 400 mm nocomprimento e 300 mm na largura.
– Maiores perdas em carga dotransformador.
As perdas em carga do transformadoraumentam em função do quadrado dacarga. Isto deve ser considerado noprojeto da ventilação do ambiente(veja pág. 16), e nos custosoperacionais.
O custo dos ventiladores e seuscontroles é praticamente constanteaté 2500 kVA. Em potências até500 kVA, normalmente é maiseconômico selecionar umtransformador com potência nominalmaior do que instalar uma VF.A operação permanente em potêncianominal 150% com VF é permissível.No entanto neste caso as perdas emcarga são 2,25 vezes as da potêncianominal em 100% da carga. Porexemplo no caso de um transformadorde 1000 kVA, as perdas ao invés de10 kW passam a ser 22,5 kW.Se for utilizado um transformador depotência maior, as perdas em cargaseriam menores, mas as perdas emvazio seriam maiores. Conclui-seassim que a ventilação forçada nãoconstitui uma solução econômica paraoperação contínua, mas é umaalternativa favorável para manter umacapacidade de reserva e para cobrireventuais picos de carga.
H3 H2 H1
Características dos ventiladores
Economia com ventilação forçada
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Ventilação do Local de Instalaçãodos Transformadores
Todo transformador em operação geracalor devido às perdas. Este calordeve ser eliminado do local dainstalação para o ambiente.
Inicialmente deve ser verificada apossibilidade da ventilação natural. Seesta não for suficiente é necessárioinstalar ventilação mecânica (forçada).Para isto seguem indicaçõesimportantes:• Cálculo de sistemas para ventilação
natural e forçada• Diagramas e exemplos para
dimensionamento de instalações deventilação
• Exemplos de instalações deventilação eficientes:
A temperatura ambiente máxima paratransformadores dimensionadosconforme NBR 10 295 é de 40oC. (Vejatabela pág. 7, referente a temperaturas).Os sensores de temperatura colocadosnos enrolamentos de baixa tensão, sãodefinidos em função da temperaturamáxima do ar de refrigeração, datemperatura máxima dos enrolamentosno "Hot Spot".Independe se os transformadores sãorefrigerados naturalmente (AN) ouequipados com ventiladores paraventilação forçada (AF). O importanteé que o sistema de ventilação devesempre ser projetado para dissipar ocalor gerado pelas perdas máximasque podem ocorrer.A ventilação efetiva é atingida semprequando o ar entra no local pela parteinferior e sai do mesmo pela partesuperior, junto ao teto do lado opostoao da entrada. Se o ar de entradaestiver altamente poluído devem serinstalados filtros.
Fig. 10: Dados para o cálculo da ventilação.Qv – Perdas totais dissipadas (kW)Pv – Perdas do transformador (kW)V – Velocidade do ar (m/s)A1, 2 – Área da seção de entrada e saída do
ar (m2)∆ϑ L – Elevação da temperatura do ar (°C),
∆ϑ L = ϑ 1 – ϑ 2
H – Altura útil para cálculos térmicos (m)QW, D – Perdas dissipadas através de
paredes e teto (kW)AW, D – Área das paredes e tetoKW, D – Coeficiente de condutividade térmica,
,
sendo: W = paredeD = teto
VL – Volume de ar (m3/s)
As perdas de calor têm origem nasperdas do transformador.As perdas geradas num transformadorsão:
Pv = P0 + 1,1 x Pk115 x 2
(kW)
Onde:Po = Perdas em vazio (kW)1,1 x Pk115 (kW) = perdas em carga a115oC (Conforme catálogos ou sedisponível dos protocolos de ensaio),multiplicadas pelo fator 1,1 para astemperaturas de trabalho das classestérmicas da AT/BT = F/F dostransformadores GEAFOL.SAF = potência com ventilação forçadaAF (kVA);SAN = potência com ventilação naturalAN (kVA)O calor total gerado no ambiente porperdas é a soma das perdas de todosos transformadores no ambiente:QV = ∑ PV
Os métodos seguintes possibilitam adissipação das perdas totais Qv noambiente.QV1 = Dissipação do calor pelacirculação natural do ar QV2 = Dissipação através de paredes etetoQV3 = Dissipação pela circulaçãoforçada do arQV = PV = QV1+ QV2 + QV3
HVLA2
V2
ϑ2
KD
QD
AD, KD
QW
KW
AW
ϑ1A1
QV = Σ PV
V1
H3 H2 H1
Condições iniciais
Cálculo das perdas decalor no local de instalação
Cálculo da dissipação do calor
( W )m2 K
( Saf )San
QV1 = Dissipação do calor pelacirculação natural do ar
Para a dissipação das perdas em calorpela circulação natural do ar, aplica-se
QV1 = 0,1 x A1,2 x √ H x ∆ϑ L3 (kW)
Para os símbolos, veja o texto da fig. 10.Para a solução gráfica aplica-se oábaco da fig. 11.
Exemplo prático de cálculo comcirculação natural do ar.
Dados :– Qv1 = ∑ PV = 10 kW;– H = 5 m;
∆ϑ L = ϑ 2 – ϑ 1 = 15 °C(Valor obtido da prática)
A ser calculado:– Volume do ar que entra e sai VL
– Área da seção de entrada e saída doar A1,2;(QV2 neste caso é desconsiderado)
Usando o ábaco da fig. 11:A partir de QV1 = 10 kW traça-se umaprimeira reta para ∆ϑL = 15°C. Estareta corta a escala VL em 0,58 m3/s queé o valor procurado do volume do ar.
Isto significa:Com ∆ϑL = 15°C são necessários daordem de 200m3/h de ar para cada kW.(Valor aproximado)
Uma segunda reta é traçada a partir daintersecção da primeira com a auxiliar,(a direita da escala VL m3/s) ao pontoH=5. Esta reta corta escala A1,2 (m2) noponto 0,78 m2, que é o valor da secçãolivre da entrada e saida do ar. Aresistência ao fluxo de entrada do ar,devido a uma tela com malha de 10 –20 mm e na saída devido a persianasfixas, já foi considerado. Tela de aramena saída do ar em vez de persianasreduz a secção necessária em 10%.Sempre que peças inseridas no sistemade ventilação reduzirem a secção do fluxode ar deve haver uma compensação paraque permaneça conforme calculada.
QV2: Dissipação do calor através deparedes e tetos
Para a parcela das perdas de calor quesão dissipadas através das paredes etetos, vale:
QV2 = (0,7 x AW x KW x ∆ϑW + AD x KD
x ∆ϑD) x 10-3 (kW)
Onde:– KW, D = coeficiente de transmissão de
calor– AW, D = área das paredes e tetos– ∆ϑW, D = diferença de temperatura
interna / externa(veja também fig. 10)
Comparada com a dissipação de calorpelo fluxo de ar (QV1) a dissipação pelasparedes e tetos (QV2) normalmente ébaixa. Ela depende da espessura e domaterial que compõe as paredes e tetos.O coeficiente de transmissão de calor Kdefine a característica de cada material.
Alguns exemplos:Tabela 3
15
QV1 (kW) VL (m3/s) A1,2 (m2) H (m) ∆ϑ L = ϑ 2 – ϑ 1 (°C)
100
50
40
30
20
10
15
5
4
3
2
15
1
10
15
20
8
6
0.1
0.15
0.2
0.3
0.40.50.60.70.8
1
1.5
2
3
410
543
2
1
0.50.40.3
0.2
0.1 30
20
15
109876
5
4
3
2
5
10
15
20
25
Material Espessura Coeficiente de(cm) transmissão
de calor K*)W/m2 K
Concreto 10 1.7celular 20 1.0
30 0.7Tijolo 10 3.1
20 2.230 1.7
Concreto 10 4.120 3.430 2.8
Metal – 6.5Vidro – 1.4*) O coeficiente K abrange a condução através de materiais e sobre superfícies
Fig. 11: Ábaco para a ventilaçãonatural do ambiente
Ventilação do Local de Instalação dos Transformadores
16
Dutos de ar Potência do ventilador do ambiente
pR: Diferença de pressão devida aofluxo de ar
Ventiladores do ambiente
Critérios para seleção dosventiladores do ambiente
pB: Diferença de pressão devidoà aceleração
QV3 – Dissipação do calor pelacirculação forçada do ar
A parte do calor das perdas QV3 que ofluxo forçado de ar dissipa,normalmente é muito maior do queQV1 e QV2.Na prática aplica-se QV3 = Σ PV, assim acirculação forçada de ar dissipa todo ocalor das perdas, ficando QV1 e QV2
como reservas de segurança.
A dissipação do calor pela circulaçãoforçada do ar calcula-se:
QV3 = VL x CPL x pL x ∆ϑ L (kW)
Onde:– VL = fluxo de ar (m3/s)– CPL = Calor específico do ar
= 1,015 kWskg x °C
– pL = Densidade específica do arem 20oC = 1,18 kg/m3
– ∆ϑ L = Elevação da temperatura doar (°C)
– ∆ϑ L = ϑ 2 – ϑ 1
O ábaco da fig. 13 representa a formagráfica da expressão acima. Assim épossível determinar para umavelocidade do ar de 10 m/s no duto ediferença de temperatura ∆ϑ L osseguintes parâmetros:– Volume do ar a ser removido– Secção do duto do ar– Secção da entrada / saída do ar
(aprox. 4x secção do duto)
Existe a seguinte relação entre ovolume de ar VL, a velocidade do ar v,e a secção média A:
VL = v x A
Em ambientes de transformadoresuma velocidade do ar de 0.6 a 0.7 m/sé admissível. Se o ambiente não fortransitável ou acessível pode-se optarpor velocidades mais altas.
Os dutos de ar devem ser feitos emchapa galvanizada ou chapas plásticas(não pode ser PVC). A secção pode serredonda ou retangular.A colocação de uma barreira corta-fogono duto é necessária sempre queatravessar uma parede corta-fogo.Uma tela na entrada e saída do duto énecessária para evitar entrada depequenos animais ou objetos.Observa-se que os valores calculadospara as secções de entrada e saídadas grades devem ser multiplicadospelo fator 1,7 pois a efetiva área livreda grade é só aproximadamente 60%.Grades ajustáveis permitem um ajustemais preciso do volume necessário de ar.
Para a ventilação do ambiente podemser usados ventiladores do tipo caixaaxiais ou radiais. Eles são facilmenteencontrados.Importante para a seleção doventilador é a necessária diferençatotal de pressão (N/m2).Para o cálculo veja a seção “Potênciado ventilador de ambiente”.Para reduzir o ruído do ventilador podeser necessário instalar um silenciador.Os silenciadores são instaladosdiretamente nos dutos de ar.Observação 1: Condições especiais nolocal podem elevar o nível de ruído.Observação 2: Havendo diversosventiladores em operação, somam-se osruídos. Veja mais na página 19 – Ruído.
Na seleção dos ventiladores deambiente deve-se considerar osseguintes critérios:• Volume de ar (m3/h) em relação à
pressão (N/m2)• Número de rotações (Para manter os
ruídos em nível baixo, máx.600 – 800 rpm)
• Tensão nominal de operação V• Potência nominal kW• Freqüência Hz• Nível de pressão sonora dB (A)
Para a potência P do ventilador deambiente vale:
P =p x VL
(kW)3,6 x 106 x η
Onde:– p = Diferença total de pressão
relativa ao fluxo do ar (N/m2)p = pR + pB
– VL = Fluxo de ar (m3/h)– η = Rendimento do ventilador
(0,7...0,9)
A diferença de pressão pR seestabelece por:• Resistência de atrito no duto
retilíneo PR = comprimento do duto Lx coeficiente de atrito pRO.
• Resistências específicas como:curvas, derivações, grades, variaçõesde secção.
Valores de referência para a perda depressão por pR são:
Tabela 4:
Montagem em parede aprox.inclusive persianas 40 – 70 N/m3
Persianas aprox. 10 – 50 N/m3
Grelhas aprox. 10 – 20 N/m3
Silenciadores aprox. 50 – 100 N/m3
Valores médios devem serempregados em "exaustão livre" e"insuflação livre".
Para a diferença de pressão devido aaceleração pB (N/m2), vale a seguinteexpressão:
pB = 0,61 x vk2 (N/m2)
Onde:– vK = velocidade do ar (m/s) no duto– VL = volume de ar (m3/h)– AK = secção transversal do duto (m2)
Onde :
vk = VL
3600 x Ak
Ventilação do Local de Instalação dos Transformadores
Exemplo de cálculo para um fluxoforçado de ar. Veja as fig. 12 e 13.
Os dados são:– 4 transformadores GEAFOL de
1000 kVA cada– Perdas totais
QV3 = Σ PV = 4 x 12,9 kW = 51,6 kWQV1 e QV2 são desconsiderados erepresentam margem de segurança.
– 40oC temperatura máxima do ar derefrigeração conforme norma. (Emlocais com temperatura do ar ≥ 40oCsão necessárias soluções especiaiscomo: Pré refrigeração do ar, reduçãoda capacidade do transformador ouprojeto especial para altastemperaturas)
– Diferença de temperatura∆ϑ L = 16°C:
O ábaco da fig. 13 nos fornece osseguintes resultados:– Fluxo do ar de refrigeração
10.000 m3/h– Secção transversal do duto de ar
0,28 m2
– Secção transversal da entrada do ar1,12 m2
A fig. 12 ilustra um sistema de ventilaçãocom os seguintes componentes:• Exaustor (Ventilador de ambiente).• Persianas.• 4 curvas de 90o, r = 2D• 8 m de duto retilíneo de chapa
galvanizada com secção de0,7 x 0,4 m.
• Grade de saída do ar secção livre= aproximadamente 1,12 m2.
• Grade de sucção do ar – secção livreaproximadamente 1,12 m2.
A diferença total de pressão doventilador é obtida da seguinte fórmula:
Diferença de pressão devido ao fluxo,maisDiferença de pressão devido aaceleração (Veja pág. 16)
p = pR + pB
Determinação dos itens componentes:pR = Diferença de pressão devido ao
fluxoA diferença de pressão devido ao fluxoé a soma das perdas de:1. Resistência de atrito no duto e2. Resistência de componentes
individuais
Fig. 13 Ábaco para ventilação forçada doambiente com Vcanal = 10 m/s
17
QV3(kW) 100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
00 2.5 7.55 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 27.5 30 32.5 35 37.5 40x103
0
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
VLFluxo de ar (m3/h)
AKSecção do duto (m2)
A1.2
Secção entrada (m2)
Secção saída (m2)
Perdas 40 38 36 34 32 3026 2228 24
1920
1718
1516 1314 1112 910 8
7
6
5
4
3
2
1
∆ϑL (K)
A22000
AK
r=2D
QV3
A1
2000
2000
r=2D
2000
r=2D
r=2D
4x1000 kVA
1U 1V 1W
Fig. 12: Desenho do exemplo de cálculopara ventilação forçada
Ventilação do Local de Instalação dos Transformadores
1. Perda de pressão devido aresistência de atrito no duto
A perda de pressão por metro de dutoestá indicada no ábaco (Fig. 14) naescala Pro, como intersecção da retaque une os valores conhecidos edeterminados nas escalas VL e AK ou D.AK se aplica aqui para secçãotransversal retangular e D para secçãotransversal circular dos dutos.
Em nosso exemplo - reta de união dospontos dados (Fig. 14) indica aresistência específica por metro deduto linear.
pR0 = 1,5 Nm2 x m
Para uma extensão total do duto L de8 metros:
pR = pR0 x L = 1,5 x 8 = 12 N/m2
Fig. 14 Ábaco para determinação da diferençade pressão em dutos de ar – aqui para adensidade do ar de 1,18 kg/m3 sob 20oC. Paraa designação das escalas veja pg. 16.
2. Perda de pressão devido acomponentes individuais.Os valores para a perda de pressãodevido a componentes individuais,encontram-se na Fig. 14 e tabela 4.
No exemplo:4 curvas de 90o, r = 2D, vK = 10 m/scada curva com 12,0 N/m2 48 N/m2
Grade da entrada 20 N/m2
Grade da saída 20 N/m2
Persiana (exaustão) 50 N/m2
Σ pR = 138 N/m2
Diferença da pressão total devido aofluxo
A diferença total de pressão devido aofluxo é portanto:
pR = Soma das perdas por atrito= 12 + 138 = 150 N/m2
pB = Diferença de pressão devido aaceleração:
Para pB (N/m2) vale:pB = 0,61 x v2
K (vK em m/s)
No exemplo:– vK = 10 m/sse apresenta como diferença depressão devido a aceleração:pB = 0,61 x 102 = 61 N/m2
Resultado: Diferença total de pressãodo ventilador
Assim temos a diferença total dapressão do ventilador para o exemplodado:
p = pR + pB = 150 +61 = 211 N/m2
Adequado para a ventilação é assimum ventilador com volume deslocadode 10.000 m3/h e uma diferença totalde pressão de 211 N/m2.
Apresentando-se ao fabricante doventilador os dados de volumedeslocado e diferença de pressão,normalmente não é necessário ocálculo adicional do motor.
18
0.03
54000 15(m3/h) (m3/s)
VL
10
8
6
5
36000
28800
21600
18000
14400
10800
7200
5400
4
3
2
1.5
3600
2880
21601800
1440
1080
1
0.8
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.15
720
540
VDuto(m3/s)
100
PRO(N/m2.m)
50
20
1000500
20010050
20105
210.5
0.20.1
10
5
2
1
0.5
0.2
AK(m2)
D(mm)
0.008
80
90100
1200.01
0.015
0.03
0.04
0.05
150
200
240
300
400
500
0.08
0.1
0.15
0.2
0.3
0.4
0.5
600
700
800
r=2D
1
r=0
0.1 0.2 10.5 2
1.5 2 43
0.5 1 2 5 10 20 50 100
6 8 10
5 10 20 50 100 200 500 N/m2
15 20 30 40 60
200 500 1000 2000 4000N/m2
pRvduto (m/s)pR
19
Ruídos
Os transformadores GEAFOL emdecorrência do seu projeto e designadequados apresentam níveis de ruídoscondizentes com as respectivas normas.Os níveis dos ruídos definidos pelanorma NBR 10 295, são atendidos.Os ruídos são causados pelamagnetostrição das chapas do núcleo.Nos transformadores de distribuição oruído é função da indução e não da carga.Harmônicos de tensão, principalmentecausados por conversores, aumentam oruído.
A sensibilidade do ouvido
O som neste contexto entende-secomo sendo ondas de pressãovariáveis no meio elástico ar, nasfaixas das freqüências audíveis. Afreqüência destas ondas de pressão, éinterpretada pelo ouvido como alturado som, a amplitude da pressão comointensidade.Enquanto a amplitude da onda depressão variável p e a freqüênciapodem ser medidas com exatidãocomo grandezas físicas, asensibilidade subjetiva do ouvidoreferente ao ruído não pode sermedida, direta e simplesmente.Freqüências inferiores a 16 Hz ousuperiores a 16.000Hz não são maiscaptadas como som pelo ouvidohumano.A capacidade do ouvido de perceberas ondas de pressão sonoras vaidesde 2 x 10-4 µbar até 2 x 103 µbar,no limiar da dor.Esta grande faixa de variação depressão é subdivididalogaritmicamente. Um aumento de 10vezes da potência sonora P emrelação ao valor de referência échamado de 1 Bel = 10 decibéis (dB)(A potência sonora é proporcional aoquadrado da pressão sonora p).Obtém-se assim as seguintes relaçõespara o "nível sonoro"
L = 10 lg P = 10 lg p2
(dB)P0 p0
2
Como as medidas de som sãobaseadas na medição da pressãosonora, a igualdade (1) é a relaçãomais utilizada.A pressão sonora no nível mínimo dapercepção, da ordem de 2 x 10 -4 bar éo valor de referência p0
(1) L = 20 lg p
(dB)p0
Fig. 15 Limiar da audição e curvas demesma intensidade sonora para sonssenoidais em campo acústico aberto, comaudição por dois ouvidos.
No âmbito da sensibilidade do ouvido,definido por freqüência e pressãosonoras, na área de audição (vejafig.15), as impressões sonoras de igualpressão sonora p, porém comfreqüências diferentes não sãopercebidas com a mesma"intensidade". A área é por istosubdividida por curvas de mesma“intensidade”.
A aproximação da técnica demedição às características do ouvido
A avaliação do ruído por medição donível sonoro deve levar emconsideração a sensibilidade do ouvidoem relação à freqüência. Na medição,correspondente ao desenvolvimentodas curvas de mesma intensidade, asfreqüências baixas e altas no espectrosonoro são avaliadas como mais fortesdo que as de médias freqüências.A curva de avaliação A (veja fig. 15)representa na faixa de freqüências até500 Hz uma aproximação à curva demesma intensidade.
dB
0
20
Nív
el d
e pr
essã
o so
nora
ref
erid
a a
20 µ
N/m
2 (=
2 x
10-
4 µb
ar)
20
40
60
80
100
120
140
31.5 63 125 250 500 1 2 4 8 16 MhzHz
µbar2x10-3
2x10-2
2x10-1
2
2x10-1
2x10-2
2x10-3
2x10-4
120
100
80
60
40
20
10
110100
908070
605040302010
Limiar da audição
phon
Pre
ssão
son
ora
Avaliação
Freqüência
O ruído operacional dostransformadores é transmitido comoruído propagado pelo ar e ruídopropagado pela estrutura. A redução doruido para cada forma de propagaçãorequer medidas diferentes. Metaprincipal da redução do ruído reside noatendimento dos valores limites nolocal ou adjacencias.
A potência acústica é uma medida para aquantidade de ruído que é gerado poruma fonte de som. Ela caracteriza o ruídoda fonte e é – em divergência com onível de pressão acústica – independentedo ponto de medição ou daspropriedades acústicas nas imediações.O método para determinar o nível depotência Lwa está definido naDIN EN 60551/VDE 0532 T 7. Osvalores de potência acústica sãovalores máximos sem tolerâncias.A potência acústica é definida comosegue:Medição do nível da pressão sonoraLpA em uma superficie virtualenvolvente do transformador, somadocom o logaritmo da superfícieenvolvente S.
Como equação se apresenta:LWA = LpA + LS
Onde:A medida da superfície envolvente
LS = 10 x log S (veja tabela 5) S0 = 1m2
S0
Variação da pressão acústica com adistância– LpA = nível de pressão acústica
audível e mensurável na distância de≥ 30 m, onde também se aplica aequação acima:LpA = LWA – LSR
Onde LSR = 10 log 2πR2
S0
O diagrama da fig. 17 mostra a medida dadistância Lsr como função da distância R.Com isto se determina facilmente qualo nível da pressão sonora LpA de umtransformador em distâncias definidas.(Veja também DIN EN 60 551)
Um exemplo:LWA = 70 dB e R = 35 mObtém-se diretamente no diagrama:LSR = 38 dB;Assim o nível da pressão sonora empropagação livre é :LpA = 70 dB – 39 dB = 31 dB
As paredes e o teto do ambiente dotransformador causam devidoreflexões um aumento do ruído.
Relevantes para a medida da reflexãodo som são:• AR = Superfície total do ambiente• AT = Superfície total do transformador• α = Coeficiente de absorção acústica
das paredes e do teto
A fig. 18 mostra como estes fatoresdefinem a evolução do ruído.
Abaixo alguns exemplos de coeficientes deabsorção acústica a para diversos materiaisde construção, no caso para 125Hz.
Tabela 5Superfície de transformadores AT como valor da respectiva superficie virtualenvolvente LS (Valores aproximados)
Assim é possível reduzir o acréscimode ruído por reflexão revestindo oambiente do transformador, o quepode ser significativo usando porexemplo lã de rocha. A fig. 18demonstra como isso ocorre.O nível de pressão sonora do ambienteé abafado para fora pelas paredes.Exemplos do efeito de abafamento:– Parede de tijolos 12 cm de
espessura, abafamento = 35 dB (A)– Parede de tijolos 24 cm de
espessura, abafamento = 39 dB (A)Deve ser considerado o abafamentoque ocorre em portas e canais deventilação. Normalmente eles reduzemo efeito do abafamento.Externamente ao ambiente dostransformadores o nível de pressãosonora é reduzido continuamente emfunção da distância (Veja fig. 19).
Ruídos
20
dB
10
0
Afastamento m
Red
ução
da
pres
são
sono
ra
150
20
2010521
30
40
30 50 100
24
dB
15
10
5
0
∆L
30
20
2010864321
25
30α=0.01
0.020.050.10.2
0.4
0.8
AR /AT
dB65
55
30Di tâ i R
LS
R V
alor
60 100 150 500 m30040
50
45
40
35
60
dB15
10
5
3
01
Número de fontes demesmo nível de ruído
Aum
ento
do
níve
l
8
2 4 5 10 2015 25
Propagação dos ruídos
Potência acústica
Providências para a reduçãodo ruído propagado pelo ar
Fig. 16 Aumento do nivel de ruído comfontes de igual nível de ruído
Fig.17 Valor LSR como função da distância R
Fig.18 Aumento do ruído operacional devidoa reflexão
Fig.19 Diminuição da pressão sonora emfunção do afastamento do ambiente dostransformadores
ST (kVA) AT (m2) LS 0,3 m dB100 3,8 6160 4,4 6,5250 4,7 7400 5,5 7,5630 6,4 81000 8,4 91600 10 102500 14 11,5
Material de construção Coeficiente dedo ambiente dos absorção transformadores acústica
Parede de tijolos sem reboco 0,024Parede de tijolos com reboco 0,024Concreto 0,01Painel de fibra de lã de vidro3 cm sobre fundo duro 0,22Painel de fibra de lã de rocha 4 cmcom cobertura de papelão liso 0,74
Tabela 6
Fig. 20 Apoio do transformador em baseelástica antivibratória, para isolação do ruídoestrutural.
O ruído dos transformadores tambémse transmite pelo contato com o pisopara paredes e outras partes estruturais.A isolação da vibração do transformador,reduz ou elimina esta transmissãosonora. A intensidade do ruído geradona operação do transformador, porém,não será reduzida.A isolação da vibração estrutural dotransformador contribui para a otimizaçãoda isolação acústica. Pode-se assimmuitas vezes prescindir do revestimentoanti-ruído, por exemplo dos painéis de lãde rocha nas paredes e teto.A isolação da vibração dostransformadores GEAFOL pode ser feitapor trilhos com base de borracha ousuportes especiais (tipo coxim) paratransformadores (veja fig. 20). Tambémpara a conexão do barramento da baixatensão empregam-se elementos flexíveispara a isolação completa da vibração emtodo o ambiente e proteção dosterminais do transformador contraeventuais esforços oriundos dobarramento.
Dimensionamento da isolaçãocontra o ruído estrutural
A baixa freqüência própria do sistemavibratório do transformador –componentes da isolação em relação àfreqüência geradora – é importante para odimensionamento da isolação estrutural.Consagrados na prática os dispositivosde isolação, que com a massa F dotransformador tenham uma deformaçãoelástica “s” de no mínimo 2,5 mm.Deve ser considerada a carga máximapermíssivel dos dispositivos de isolaçãoem função da constante de mola CD(N/cm). Calcula-se como segue:
CD = Fs
Isolamento de ruído estrutural:Exemplo prático
Um exemplo de cálculo para oisolamento de ruído estrutural éfornecido abaixo:
São dados os seguintes parâmetros:– 1 transformador GEAFOL de 1000 kVA– Massa do transformador: 2630 kg– 4 pontos de apoio para a isolação– Localização: subsolo, sobre fundação
sólida; compressão elásticas = 0,25 cm
ResoluçãoA força por ponto de apoio é:
Massa do transformador x gNúmero de apoios
2630 x 10 = aprox. 6.575 N4
Para a constante de mola temos então
CD = F = 6.575 = 26.300 N/cms 0,25
Para a encomenda deve serespecificado: 4 dispositivos comconstante de mola ≤ 23.400 N/cm e≥ 8.500 N de carga estática constante.
Particularidade
Caso o transformador seja instaladoem andares superiores de um prédio,deve-se contar com maiorelasticidade das bases. Neste casorecomenda-se uma deformação –elástica de até 0,5 cm.
Ruídos
21
Ruído transmitido pela estrutura
Ruídos
Segue um exemplo de cálculoaproximado do nível de ruído queocorre na sala A adjacente ao ambientedos transformadores. (veja fig. 21)
São dados:– 2 transformadores GEAFOL cada um
com 630 kVA de potência.– Foi realizada isolação do ruído
estrutural. – Propagação do ruído pelo ar para a
sala A apenas pelo piso.– Superfície interna do ambiente dos
transformadores AR = 184 m2. A salaadjacente A tem as mesmasdimensões.
– Superfície de um transformador AT =6,4 m2
– Área do piso AF = 40m2
– Paredes de concreto com 24 cm deespessura
Fig. 21 Desenho para o exemplo acima.
Solução:
Potência sonora do transformador,conforme catálogo ou diagrama fig. 15LWA = 70 dB
Pressão sonora próxima aotransformador (≈1m):
LpA = LWA – LS 0,3 m – 5dB
5 dB é a atenuação do nível de ruídopelo aumento da distância deLS = 0,3m para LS = 1m, onde
LS 0,3m ≈ 10LgAT =10 lg 6,41 m2
Assim, a pressão sonora éLPA = 70 – 8 – 5 = 57 dB (A)
Para a ampliação do ruído devido areflexão temos:
AR = 184 m2
= 29AT 6,4 m2
Com um coeficiente de absorçãoacústica α = 0,01 (Paredes de concreto)resulta – conforme diagrama, Fig. 18:
∆L = + 12 dB (A)acrescido, conforme fig. 16
Acréscimo devido a 2 transformadores(2 fontes de som) = +3 dB (A)
Isto resulta em57 dB (A) + 12 dB (A) + 3 dB (A)= 72 dB (A) menos a atenuação devidoàs paredes de concreto
(24 cm) = 39 dB
Assim o nível da pressão de ruídopropagado à sala A = 33 dB (A)
A este resultado deve-se acrescentar aampliação do nível da pressão sonorana sala adjacente (de dimensõesidênticas) devido à reflexão sonora:
AR = 184m2
= 4,6AF 40 m2
Com um coeficiente de absorçãoacústica α = 0,6 na sala adjacente(suposta com tapetes, cortinas, etc.),resulta conforme diagrama, fig. 18:
∆L = + 3 dB(A)
Resultado:
O nível de pressão sonora na sala A é:33 + 3 = 36 dB (A).
22
Dimen. do ambiente: 8000x5000x4000
2 x 630 kVA
A
Nível de ruído na sala ao lado doambiente dos transformadores
23
Compatibilidade Eletromagnética deTransformadores de Distribuição
Campos eletromagnéticos ocorremcom transformadores em operação.O campo elétrico de transformadoresem óleo e GEAFOL, bem como nassuas conexões, praticamente não temefeito fora de seu tanque ou cubículo.Tanque e tampa nos transformadoresem óleo e cubículo nostransformadores GEAFOL atuam comogaiola de faraday. Isto também seaplica de forma ampla às paredes eteto dos ambientes de instalação dostransformadores, desde que não sejamfeitas de material isolante elétrico.
Os camposmagnéticospodem sercausa deinterferências.O campodisperso de um
transformador GEAFOL de 630 kVA eimpedância de 6 %, sob carga nominal edistância de 3 m do transformador é deaproximadamente 5 µT; para umtransformador emóleo sob asmesmas condiçõesé deaproximadamente3 µT.
No âmbito dea = 1 até 10 m, para transformadoresGEAFOL com potência e impedânciavariadas, pode-se pela equação abaixodefinir de forma aproximada o valor docampo magnético:
B = 5 µT Uz Sn (3m)2,8
6% √ 630 kVA a
O 26º decretoparaatendimentoda lei deproteçãocontraemissões
(Parte da proteção ambiental) daRepública Federal da Alemanha(portaria sobre camposeletromagnéticos – 26. Bim SchV) de16 de dezembro de 1996, permite noponto de exposição em campos de50 Hz uma intensidade máxima decampo elétrico de 5kV/m e umadensidade de campo magnético de100 µT.Ponto deexposição é oponto com aexposição maisintensa ao qualpessoas podemter acesso durante períodosconsideráveis de tempo.
Campos elétricos fora dos tanquesou cubículos e campos magnéticosa uma distância maior que 3 m nãochegam nem perto dos valoreslimites permitidos paratransformadores de distribuição.Podem ser causadas interferências
em monitores a partir de 1 µT.
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