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ATERRAMENTO E PROTEÇÃO ATMOSFÉRICA

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Academic year: 2019

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CAPITULO SEXTO

I N F R A E S T R U T U R A D E T E L E C O M U N I C A Ç Õ E S

Basicamente, a infraestrutura usada pelas instalações de telecomunicações são:

1. Estação Telefônica, 2. Estação de Rádio, 3. Estações Radio - Base.

Genericamente os sistemas que compõem a infra-estrutura destas estações são:

a. Prédio; b. Torres;

c. Sistema de Corrente Alternada; d. Sistema de Corrente Contínua; e. Sistema de Ar Condicionado;

f. Sistema de Detecção e Alarme de Incêndio; g. Sistema de Aterramento

h. Pára-raios.

PRÉDIOS:

Nesta etapa são abordados aspectos genéricos referentes a terrenos, projetos e características técnicas de prédios de estações telefônicas.

ESPECIFICAÇÕES DO TERRENO.

SITUAÇÃO DO TERRENO

O fator mais importante para definição da localização de terrenos para construção de prédios para estações telefônicas é a determinação da localização do centro de fios.

Centro de fios é o local, dentro da área a ser atendida por uma estação telefônica, onde a soma dos comprimentos de todas as linhas de assinantes seja mínima. Com isso teremos menores investimentos na construção da rede externa. O centro de fios é o ponto ideal para a localização de uma estação telefônica.

Raramente a situação ideal é concretizada, devido a impedimentos de ordem natural, tais como: morros, rios, lagos ou de ordem estrutural, tais como: construções, praças, ruas, etc..., já existentes no ponto determinado.

A estação deve localizar-se o mais próximo possível do centro de fios, tendo em vista a economicidade da rede telefônica.

Obedecida a proximidade do centro de fios, a escolha do local para construção de um prédio para estação telefônica deve recair preferencialmente em área plana, não sujeita a enchentes e/ou concentrações excessivas de umidade, e em logradouros provido de energia elétrica, redes de abastecimento de água e esgoto, bem como de fácil acesso para viaturas de carga.

O terreno não deve situar-se próximo a estradas de ferro ou ruas de tráfego pesado que possam acarretar vibrações inadequadas para os equipamentos; quando for prevista a instalação de equipamentos de rádio transmissão, deve-se verificar a existência, nas proximidades do terreno, de prédios com cobertura metálica, linhas de alta tensão, espelhos d'água, aeródromos, estações de rádio difusão e de televisão, equipamentos de proteção ao vôo, etc, que possam vir a causar interferências.

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DIMENSÕES

O terreno deve ter, preferencialmente, a forma retangular, devendo sua área mínima ser vinculada ao programa de necessidades da estação, com vistas â operação e a manutenção do sistema, devendo ainda atender às necessidades de crescimento do prédio para um período de, no mínimo, 30 anos. Deve ser levada em conta a necessidade de área para implantação do sistema de aterramento e construção de torre, se for o caso.

CARACTERÍSTICAS DO TERRENO

Antes da aquisição do terreno, visando a economicidade no custo das construções, deverão ser feitas pesquisas e coleta de informações sobre a natureza do solo, com a finalidade de predeterminar o tipo de fundação a utilizar, possibilitando assim ter-se uma idéia do custo das mesmas em relação ao do prédio a ser construído.

FORMAS DE AQUISIÇÃO DE TERRENOS:

Os terrenos podem ser adquiridos por compra direta, por doação ou por desapropriação.

CARACTERÍSTICAS DO PRÉDIO

O projeto do prédio deve obedecer a uma concepção funcional, sua arquitetura deve ser simples, atendendo interna e externamente, às características necessárias ao bom desempenho do sistema, dentro de padrões de estética que assegurem a boa imagem da concessionária.

PRINCÍPIOS GERAIS

Determinado o centro de fios, a concessionária deve agir junto a municipalidade no sentido de procurar compatibilizar o projeto da estação telefônica com o Código de Obras da cidade, em virtude das imposições técnicas e funcionais que o mesmo requer.

Para prédios onde for prevista a instalação de equipamento rádio, uma vez aprovado o projeto, a concessionária deve agir junto a municipalidade para que esta fixe o gabarito de altura para as construções situadas nas direções de propagação.

O projeto arquitetônico da estação telefônica deve aproveitar o terreno disponível procurando reduzir ao mínimo o número de pavimentos necessários, respeitando a área destinada ã futuras expansões.

A expansão do prédio deve ser feita, de preferência, no sentido horizontal. Quando tiver de ser feita no sentido vertical (acréscimo de pavimentos), devem ser levadas em conta as demolições e a relocação de caixas d'água, casas de máquinas de elevadores, torres de refrigeração e outros equipamentos da cobertura, de modo a provocar o mínimo transtorno ao prédio em operação, inclusive sendo garantida a necessária proteção contra infiltrações mesmo quando houver remoção parcial ou total de telhados.

As lajes de cobertura, ainda que protegidas por telhado, devem ser impermeabilizadas e isoladas termicamente.

As paredes externas expostas às radiações solares devem ter espessura ou isolamento adequados, visando reduzir o efeito dessas radiações na carga térmica das áreas climatizadas.

As calhas devem ser dotadas de vertedouros ou buzinotes para o exterior do prédio a nível tal que impeçam extravasamentos para a laje da cobertura, na eventualidade de ocorrerem entupimentos nos tubos de queda das águas pluviais.

As soleiras e as arestas dos vãos de portas, destinadas a entrada de equipamentos em andares elevados, devem ser resistentes aos impactos das cargas a transportar.

Todos os cantos vivos de colunas e paredes devem ser protegidos contra impactos.

As cores dos revestimentos e acabamentos nas dependências destinadas a equipamentos devem ter tonalidades claras.

As tubulações devem ficar aparentes nos ambientes de características industriais, podendo ser embutidas nos locais nobres, nos destinados ao público e naqueles em que a estética e a segurança assim exigirem. As tubulações de instalações hidráulicas não devem localizar-se nas salas de equipamentos, nem embutidas nas paredes ou tetos destas salas.

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Os prédios de estações telefônicas devem assegurar, interna e externamente, proteção física aos equipamentos e materiais nele abrigados, especialmente contra fogo, depredações, destruição e invasão. Aos usuários dos prédios deve ser assegurada proteção contra acidentes pessoais bem como meios de evacuação rápida em casos de necessidade.

O número de entradas e vãos de abertura para o exterior deve ser o mínimo necessário. As esquadrias e as ferragens devem ser escolhidas visando à inviolabilidade do prédio.

Onde houver transporte vertical de cargas, as aberturas destinadas à entrada de material devem ser providas de proteção com parapeito removível, com altura e resistência mecânica adequadas. Esta prescrição é aplicável também aos parapeitos fixos e aos corrimãos de escada. Devem existir também, internamente, pega mãos de ambos os lados da abertura.

Deve ser evitada a construção de escadas em leque.

Os terrenos devem ser murados e dotados de iluminação externa com comando interno.

Nos prédios com mais de 12,00 m de altura, as escadas devem obedecer a prescrições da NB-208 da ABNT - Saldas de Emergência em edifícios altos.

MATERIAIS CONSTRUTIVOS

As especificações dos materiais construtivos deve atender a critérios rigorosos e bem definidos com vistas a manutenção, durabilidade, resistência, segurança e facilidade de obtenção nas regiões de utilização.

A seleção dos materiais deve visar a mínima variedade de itens a empregar.

Os revestimentos destinados a paredes, tetos e pisos devem dificultar a formação e o acúmulo de poeira e umidade, sendo isentos de rugosidade, reentrâncias e porosidade. Os pisos devem ser lisos, de fácil manutenção e limpeza, com o menor números possíveis de juntas e resistentes a abrasão. Os revestimentos externos, quando executados com argamassa, devem conter aditivos hidrofugantes.

Os materiais de construção devem ser de preferência, incombustíveis.

Devem ser retardantes de fogo as tintas e revestimentos destinados a acabamentos executados em materiais combustíveis.

ATERRAMENTO E PROTEÇÃO ATMOSFÉRICA

Os sistemas de aterramento e proteção contra descargas atmosféricas, diretas ou via linha de energia elétrica, devem ser projetados em função das características do prédio e dos equipamentos a serem instalados, obedecendo às determinações constantes da normalização especifica.

DIMENSIONAMENTO DOS PRÉDIOS

Recomenda-se que os prédios sejam dimensionados para atender uma demanda de 30 (trinta) anos, sendo previsto, em principio, dentro do período, etapa de construção inicial e etapas de ampliação subseqüentes. As áreas destinadas a instalação de baterias, retificadores, distribuidor geral e túnel de cabos, devem ser dimensionados para atender ã capacidade final desses equipamentos.

Antes de iniciar-se a execução do anteprojeto de qualquer prédio, deve ser elaborada uma relação com todas as dependências que o comporão.

ESPECIFICAÇÕES DAS DEPENDENCIAS DO PRÉDIO:

As dependências que compõem o prédio de uma estação telefônica devem satisfazer certas características, visando o bom desempenho operacional do sistema, inclusive aquelas referentes ã sua localização preferencial no prédio.

As seguintes dependências, se fizerem partes do projeto, por razões funcionais, devem ocupar preferencialmente o pavimento térreo:

• Portaria;

• Sala de supervisão das áreas.

• Garagem / Estacionamento.

• Almoxarifado ou Depósito;

• Sala do Distribuidor Geral;

• Sala de Pressurização de Cabos;

• Galeria e túnel de cabos.

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• Sala da Subestação;

• Sala de Retificadores;

• Sala de Baterias;

• Sala do Grupo Motor Gerador;

• Central de Condicionamento de Ar.

• Sala de equipamentos de transmissão.

• Sala de equipamentos de comutação.

• Sala de equipamentos periféricos.

• Instalações sanitárias.

As seguintes dependências se fizerem partes do projeto, por razões funcionais, devem ser inter-relacionadas, formando um conjunto preferencialmente independente, com acesso interno próprio, possibilitando o eventual isolamento noturno:

Sala de Serviço Centralizado;

Sala das Posições de Atendimento do Call - Center.

As demais dependências podem ser localizadas nesse ou em outro pavimento, observadas as condições particulares exigidas em cada uma delas.

CARACTERÍSTICAS DAS DIVERSAS ÁREAS:

SALA DE SUPERVISÃO E CONTROLE DA INFRA-ESTRUTURA DO PRÉDIO:

Para grandes estações deve ser prevista uma sala de supervisão e controle da infra-estrutura do prédio, onde serão centralizados os sistemas de supervisão e controle das instalações elétricas, hidro-sanitárias, elevadores, condicionamento de ar, detecção, alarme e combate a incêndio e segurança.

Sua localização deve ser contígua a portaria e, preferencialmente, permitindo vista direta dos painéis de sinalização, pelo pessoal de serviço.

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É constituído por uma dependência situada sob a sala do distribuidor geral (túnel) ou ao lado da mesma (galeria), em todo o comprimento desta, onde são arrumados os cabos da rede externa que são ligados às verticais do D.G. Essa sala pode também abrigar equipamentos de pressurização de cabos.

Sua localização deve ser abaixo ou contígua ao lado vertical do D.G., de forma a permitir a passagem de cabos pelos furos ou rasgo existente no piso ou na parede da sala do distribuidor geral.

SALA DO DISTRIBUIDOR GERAL

Sala destinada a abrigar o distribuidor geral da estação.

Sua localização deve ser tal que facilite ao máximo a entrada dos cabos da rede externa no prédio e o mais próximo possível da sala dos equipamentos de comutação.

SALA DE EQUIPAMENTOS DE COMUTAÇÃO

É a sala destinada a abrigar os equipamentos de comutação telefônica. Deve estar localizada o mais próximo possível da sala do Distribuidor Geral.

SALA DE RETIFICADORES

Sala destinada a abrigar as unidades retificadoras, unidades de supervisão de corrente continua (USCC), unidades reguladoras de faixa de tensão de corrente contínua, quadro de distribuição para retificadores (QDR) e máquinas de sinal.

Sua localização deve ser próxima a sala de equipamentos de telecomunicações e vizinha a sala de baterias.

SALA DE BATERIAS

Sala destinada a abrigar as baterias da estação.

Sua localização deve ser o mais próximo possível da sala de retificadores de modo que o cabo de interligação entre baterias e retificadores seja o menor possível.

SALA DE EQUIPAMENTOS PERIFÉRICOS

Sala destinada a abrigar os equipamentos de bilhetagem automática, medição de troncos interurbanos, equipamentos da rede e outros.

Deve estar localizada o mais próximo possível das salas de equipamentos de comutação e do distribuidor geral.

SALA DE EQUIPAMENTOS DE TRANSMISSÃO

Sala destinada a abrigar os equipamentos de rádio, multiplex, distribuidores e de telesupervisão.

Eventualmente, se necessário, os equipamentos rádio e multiplex, podem ser instalados em salas independentes.

Em estações de pequena capacidade, os equipamentos de transmissão podem ser instalados na sala de equipamentos de comutação.

Quanto aos equipamentos rádio, deve ser localizada o mais próximo possível da antena, quanto ao multiplex, o mais próximo possível da sala de comutação.

SALA DE EQUIPAMENTOS PCM – PDH - SDH

Sala destinada a abrigar os equipamentos PCM – PDH - SDH da estação telefônica.

Sua localização deve ser o mais próximo possível da sala do distribuidor geral e sala de equipamentos de comutação.

SALA DA SUBESTAÇÃO

Sala destinada a abrigar os disjuntores, os transformadores e demais componentes da subestação.

Deve estar localizada o mais próximo possível da sala do grupo motor gerador, de preferência em prédio separado ao da estação telefônica.

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Sala destinada a abrigar o grupo motor-gerador de emergência e seus acessórios: sistema de óleo combustível, unidade de supervisão de CA, quadro de distribuição geral (QDG), retificador flutuador e bateria de partida.

Deve estar localizada preferencialmente em prédio separado ao da estação telefônica, próxima a sala da subestação.

Se não for possível esta solução, aconselha-se a instalação no subsolo ou em outro local do prédio, desde que seja provido de tratamento acústico.

SALA DE EQUIPAMENTOS DE AR CONDICIONADO

Esta sala deve ser projetada de acordo com a Prática Telebrás n9 226-1160-01. Não deve ser localizada sobre as salas de equipamentos.

OUTROS PRÉDIOS DE TELECOMUNICAÇÕES

Além dos prédios de estações telefônicas existem prédios de Estações Rádio (Terminais, Base de Celulares ou Repetidoras), que são destinados a abrigar equipamentos rádio.

Esses prédios, normalmente de pequenas dimensões, são constituídos basicamente pelas seguintes dependências:

.

• Sala de Baterias;

• Sala de Retificadores;

• Sala de Equipamentos;

• Sanitários.

Os prédios de estações repetidoras localizam-se de um modo geral em locais onde não existe energia elétrica ou onde a energia disponível não é confiável. Por esta razão ê construído, junto aos mesmos, um prédio destinado a abrigar o (s) grupo (s) gerador (es) que supre(m) de energia os equipamentos.

Existem também prédios de utilização diversificada, isto é, para abrigar equipamentos e para atividades administrativas.

TORRES DE TRANSMISSÃO:

IDENTIFICAÇÃO DA FINALIDADE DAS TORRES DE TRANSMISSÃO

A finalidade das torres de transmissão é o de sustentar as antenas de transmissão de telecomunicações e antenas de radio e televisão.

APRESENTAÇÃO DOS DIVERSOS TIPOS DE TORRES EXISTENTES

São três os tipos de torres utilizadas em telecomunicações:

• Autoportante

• Estaiada

• De concreto armado

CARACTERÍSTICAS GERAIS

AUTOPORTANTE

Pode ser instalada em terrenos de dimensões reduzidas; Suporta cargas maiores do quê a torre estaiada;

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ESTAIADA

Exige uma maior disponibilidade de terreno, haja visto que as sapatas de sustentação dos seus estais devem localizar-se dentro dos limites do terreno da estação;

Menor custo relativo, até determinada carga a ser instalada;

Pode ser facilmente remanejado, por isso, sendo muito utilizada em estações de pequeno porte;

Devido a sua pequena capacidade de suporte, somente é aplicada em estações de pequeno porte.

CONCRETO

Capacidade de suporte de cargas elevadas;

Custo de construção elevado, daí sua pouca utilização; Custo de manutenção muito abaixo do que as demais torres;

Devido a sua estrutura, podem ser instalados dentro da mesma os equipamentos de transmissão e eventualmente os de energia.

CRITÉRIOS DE DEMENSIONAMENTO DAS TORRES METÁLICAS

As estruturas metálicas devem ser dimensionadas para atender a um período de instalação de trinta anos e devem ser projetadas para serem fabricadas e montadas em duas etapas sendo:

1. etapa: Fabricação e montagem para instalação de um número de antenas correspondente ao atendimento de um período de 10 anos.

2. etapa: Fabricação e montagem de reforço da estrutura para atender â instalação do número final de antenas no período de 30 anos.

PROJETO DE TORRES METÁLICAS

No cálculo das estruturas são consideradas as seguintes principais influências:

a. Cargas permanentes (peso próprio, escadas, antenas, guias de onda, cabos e outros acessórios). b. Cargas acidentais

• São as decorrentes das operações de montagem e de manutenção.

• Temperatura

• Considera-se a possibilidade de variação de -10°C a + 60°C.

• Vento

Para efeito de projeto, considera-se as seguintes velocidades do vento:

ESTRUTURA DAS TORRES METÁLICAS

ALTURA DA TORRE (m) VELOCIDADE DO VENTO (Km/h) Abaixo de 6 0,00

De 60,00 a 100,00 Acima de 100,00

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A estrutura das torres é executada em perfis laminados planos ou tubos de aço galvanizado, aparafusados, com seção transversal quadrada ou triangular. Constituída de módulos, em princípio, de 5,00 m (cinco metros) de altura e desmontáveis.

PRINCIPAIS ACESSÓRIOS

ESTEIRAS DE GUIAS DE ONDA

Servem para suporte das guias de onda e seu trajeto vai desde a antena até a face do prédio onde são instalados os equipamentos de transmissão.

ESCADAS

A escada é do tipo "marinheira”, constituída de longarinas e degraus, iniciando a três metros (3 m) da base da torre e terminando na plataforma de acesso às luminárias do topo da torre.

PLATAFORMAS

São construídas plataformas de trabalho, com largura mínima de 0,80 m, localizadas 1,00 m abaixo do eixo de cada antena com proteção de guarda corpo e rodapé.

PÁRA-RAIOS

No topo das torres, são instalados pára-raios destinados a protegê-las contra descargas atmosféricas.

ILUMINAÇÃO DE SEGURANÇA

No topo das torres são instalados dois equipamentos de iluminação para balizamento noturno de segurança, de longo alcance, com vidro de cor vermelha, lâmpada de 100 W.

O acendimento das lâmpadas é comandado por célula fotoelétrica.

As torres instaladas dentro das zonas de proteção de aeródromos devem dispor de aparelhos intermediários de sinalização, com espaçamento vertical inferior a 45 metros.

ACABAMENTO

As torres que forem instaladas dentro da zona de proteção dos aeródromos devem ter o acabamento por pintura. As cores empregadas são o branco e o alaranjado, em seções alternadas de 5,0 0 m, sendo que a extremidade superior (último módulo) deve ser na cor alaranjada.

SISTEMAS DE ENERGIA EM TELECOMUNICAÇÕES

Entende-se por sistema de energia, ao conjunto de equipamentos capazes de fornecer alimentação em corrente contínua aos equipamentos consumidores para Telecomunicações.

DIAGRAMA EM BLOCOS DE UM SISTEMA DE ENERGIA:

No desenho representamos um sistema de energia completo, constando de:

• grupo motor-gerador,

• alimentação da rede,

• unidade da supervisão de corrente.alternada,

• quadro de distribuição de corrente alternada,

• retificadores,

• conversores aditivos,

• unidade de supervisão de corrente contínua,

• quadro de distribuição de corrente contínua e

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Em condições normais de funcionamento a rede elétrica alimenta o sistema. A tensão da rede é transformada para 220V normalmente, através de transformador interno ou externo da estação. Esta tensão alternada passa através do quadro de distribuição de corrente alternada distribuindo para vários circuitos. Uma destas distribuições vai alimentar o retificador. O retificador produzirá a tensão contínua necessária para alimentar os consumidores. Ao mesmo tempo vai fornecer para as baterias uma pequena corrente para mantê-las em flutuação compensando as perdas internas.

A tensão contínua é levada ao quadro de distribuição de corrente contínua.

No caso de falta da rede, as baterias que se encontram carregadas, começam a fornecer a energia solicitada pelos consumidores. Ao mesmo tempo no caso de existir grupo motor gerador a informação de falha da rede será sentida pela unidade de supervisão de corrente alternada, comutando a chave de transferência rede grupo, ligando a bateria do grupo motor-gerador para que este possa dar partida ao motor colocando o gerador em funcionamento. Quando de novo a rede voltar, a unidade de supervisão de corrente alternada percebe a presença da tensão da rede, enviando um sinal para desligar o grupo motor-gerador, comutando a chave de transferência rede-grupo. No caso do grupo não partir as baterias se descarregariam entrando em funcionamento o conversor aditivo (no caso de existir) mantendo a tensão de consumo dentro dos limites aceitáveis. Quando voltar a rede, esta az funcionar o retificador carregando as baterias, fazendo desligar o conversor e entrando as baterias em recarga (manualmente ou automaticamente) até se carregarem.

Chave seccionadora Transformador de

medição

Medidores Trafo de

potencia

Disjuntor Trafo 13,8 kv / 220 v

Chave

transferência

QDCA

Iluminação, climatização,

etc Iluminação da cabine primária

Bateria de partida

Motor diesel

Alternador CA

Unidade de supervisão de corrente alternada USCA Retificador

da bateria

Conversor aditivo

Diodo de queda

QDCC Retificador

CA / CC

Consumidores

Baterias 48 Vcc

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FUNÇÃO DE CADA COMPONENTE DO SISTEMA

GRUPO MOTOR-GERADOR

Tem por missão suprir o fornecimento da corrente alternada, no caso de defeito da rede comercial. Nas estações que não existe rede comercial, normalmente existem dois grupos motor-geradores, sendo comutados periodicamente, e no caso de defeito em um, o outro entrará automaticamente.

A partida do motor a combustão é feita pelo motor de partida.

No motor há vários sensores que passam informações ã USCA - Unidade de Supervisão de Corrente Alternada - a fim de que o seu funcionamento seja constantemente supervisionado.

RETIFICADOR E BATERIA DE PARTTVA

A finalidade do retificador e da bateria de partida ê alimentar, com tensão CC, o motor de partida do motor a combustão.

Normalmente o retificador de partida mantém a bateria de partida em condições plenas de utilização (em flutuação), compensando as suas perdas internas por auto - descarga.

Quando é acionado o motor de partida, a bateria alimenta-o até que o motor a combustão entre em regime normal. Neste momento há uma descarga violenta da bateria, que logo após é suprida pelo retificador de partida.

As baterias alcalinas são as mais usadas para esta finalidade, pois suportam melhor o pico de correntes ocasionados na partida do motor.

SISTEMA DE ÓLEO COMBUSTÍVEL

Finalidade do sistema de óleo combustível é alimentar o grupo motor gerador com óleo combustível, normalmente óleo diesel.

Composição do sistema:

a. Tanque principal; b. Tanque de serviço;

c. Bomba de transferência de óleo combustível; d. Quadro de comando da bomba.

O tanque principalé enterrado em local externo do prédio da estação, com capacidade de aproximadamente 10 a 20 vezes do tanque de serviço e atende o consumo deste.

O tanque de serviçoalimenta diretamente o grupo motor gerador com combustível.

Como o tanque do serviço é instalado acima do nível do tanque principal, há necessidade de uma bomba para a transferência do óleodo tanque principal para o de serviço.

Para a supervisão da bomba de transferência de combustível há um quadro de comando da bomba, o qual controla os níveis dos tanques: principal e de serviço, mantendo o último com combustível suficiente para o funcionamento do motor.

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A finalidade da USCA é receber, controlar, proteger e comandar a transferência das fontes de energia CA disponíveis sinalizando seu estado de funcionamento (local ou remoto).

A USCA recebe informações dos diversos equipa-mentos que compõem o sistema CA.

Também possui sensores

que, previamente ajustados, detectam irregularidades no sistema que está sendo supervisionado.

Com todas essas informações recebidas e geradas por si mesma, através de circuitos eletro-mecânico-eletrônicos é feito o acionamento automático do:

1. Grupo motor gerador, em caso de falha da rede comercial - transferência da carga da rede para o grupo, supervisão do funcionamento do grupo motor gerador; com retorno da rede, transferência da carga do grupo para a rede e posterior desacionamento do grupo;

2. Transferência periódica do grupo motor gerador I para o grupo II, no caso de estações que utilizam dois grupos geradores.

QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO GERAL [QTG]

Finalidade: Distribuição de energia CA, proveniente da rede comercial ou grupo gerador, para os consumidores.

Dentro do QDG há dois barramentos: o barramento essencial e não essencial.

No barramento essencial são ligados os consumidores CA, essencial ao funcionamento da estação, exemplo: Quadro de Distribuição de Retificadores QDR, iluminação predial 30%, iluminação de torres, centro de processamento, 1 elevador, etc.

Esse barramento é alimentado normalmente pela rede comercial, quando esta falta, passa a ser alimentado pelo grupo motor gerador, por este motivo o grupo motor gerador ê dimensionado para atender somente os consumidores essenciais.

O barramento não essencial alimenta consumidores não essenciais, que tem energia somente através da rede comercial, exemplo: ar condicionado, iluminação geral, elevadores.

O QDG é alimentado por um disjuntor trifásico de entrada. O disjuntor é um componente utilizado para proteção dos circuitos elétricos, na ocorrência de alguma anormalidade no fornecimento de energia.

Os sistemas mais comuns utilizam tensões de 220, 380 ou 440 VCA. Os consumidores são alimentados por disjuntores tri, bi ou monofásicos.

QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE CORRENTE ALTERNADA - (QDCA)

Finalidade: Distribuir energia CA para consumidores não essenciais e essenciais de pequeno e médio porte, isto é: iluminação, tomadas, etc.

TIPOS DE SISTEMA CA

Devido à variedade de opções e/ou dificuldades na obtenção de energia CA, podemos ter diversos sistemas de alimentação CA da estação:

a. Rede Comercial;

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Em todos os casos há possibilidades de utilização de grupo gerador móvel:

O primeiro caso é normalmente aplicado em estação telefônica de pequeno porte, onde o sistema CC deverá ser dimensionado, adequadamente, para manter a autonomia da estação;

No segundo caso, que é o mais comumente aplicado, a alimentação CA principal é suprida pela rede comercial. Na falta desta então assumirá o grupo gerador.

Para as estações telefônicas de médio porte e grande porte e estações repetidoras é adotada essa opção para aumentar a confiabilidade no suprimento de energia.

Essa opção determina uma economia no sistema CC, pois pode ser dimensionado com menor autonomia, o que acarreta menor custo.

O terceiro caso somente é aplicado quando da impossibilidade de obter-se rede comercial. Caso típico em estações repetidoras muito afastadas de linhas de transmissão de energia elétrica. O funcionamento de cada grupo gerador é alternado, sendo um dos processos adotados de 720 h de funcionamento ininterrupto para cada grupo motor gerador.

Nos casos b e c temos a possibilidade de utilização de processo automático ou manual no acionamento e transferência das cargas da rede comercial para o grupo gerador, ou do grupo gerador I para o grupo gerador II, através da Unidade de Supervisão de Corrente Alternada -USCA.

A Figura abaixo mostra o tipo de sistema utilizando, rede comercial e grupo gerador.

SISTEMA DE CORRENTE CONTÍNUA: FINALIDADE E COMPOSIÇÃO

A finalidade do sistema de corrente continua é fornecer energia para os consumidores CC da estação. O sistema compõe-se basicamente dos seguintes itens:

a. Unidade Retificadora; b. Baterias;

c. Reguladores de faixa de tensão;

d. Unidade de Supervisão de Corrente Contínua (USCC); e. Distribuição de Energia CC.

Quanto a faixa de tensão utilizada existem dois tipos de consumidores CC:

Faixa estreita (-44V e -52 V) - requerem tensão regulada - há necessidade de reguladores de faixa de tensão;

Faixa larga (-36 V a -60 V) - não requerem tensão regulada, por disporem de estabilizador de tensão próprio.

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A finalidade da UR é a de converter energia CA em CC para manter as baterias em flutuação, recarregá-las e alimentar os consumidores CC em condições normais de alimentação CA.

Seu funcionamento básico constitui-se em:

Aplicar a tensão alternada na ponte retificadora controlada, para obter a tensão contínua desejada;

Através de circuitos eletrônicos são feitas correções na ponte retificadora controlada, a fim de ser mantida a tensão de saída o mais estável possível;

Através do comando automático ou manual da USCC, a tensão dos retificadores do sistema CC é elevada com o intuito de recarregar a bateria.

Em situação normal, os retificadores mantêm as baterias em regime de flutuação, isto é, compensando as suas perdas internas por auto descarga.

A tensão CC fornecida pelo retificador é função do consumidor por ele alimentado, podendo assumir os seguintes valores normalizados: -60V, - 48 V, - 24 V, + 24 V, + 6 0 V, + 48 V. Para as tensões de -60V, - 48 V e - 24 V, o positivo de saída dos equipamentos CC é aterrado, ou seja, o pólo positivo é tomado como referência das tensões.

Para as tensões de +60V, + 48 V e + 24 V, o negativo é aterrado.

Os consumidores alimentados por tensões de -48 e/ou +48V são normalmente equipamentos de transmissão, comutação telefônica, órgãos de tarifação e registradores da central telefônica, amplificadores de voz da rede externa, extensores de "loop".

Os consumidores de -24V e/ou + 24 V são alguns equipamentos de transmissão, PABX (CPCT) - Central Privada de Comutação Telefônica.

A capacidade da fonte de corrente continua é obtida através de associação de retificadores de acordo com as seguintes capacidades nominais: 5A, 10A, 15A, 25A, 50A, 100 A, 200A, 400A, 800 A e 1.600A.

BATERIAS

A finalidade das baterias é alimentar os consumidores de CC quando da falta de energia CA e/ou quando ocorrem picos de corrente no consumidor.

O período que as baterias devem alimentar os consumidores é calculado com o intuito de dar autonomia ao sistema até que haja o retorno da energia CA.

Autonomias especificadas:

3 horas - Para alimentação exclusiva de consumidores de demanda variável e no caso de Estações Assistidas e providas de grupo motor gerador local de emergência;

5 horas - Para alimentação exclusiva de consumidores de demanda constante e no caso de Estações Assistidas e providas de grupo motor gerador local de emergência;

Também pode ser empregada para alimentação exclusiva de consumidores de demanda variável, no caso de Estação não Assistidas e providas de grupo motor gerador de emergência, com operação automática;

10 horas - Para alimentação exclusiva de consumidores de demanda constante, em Repetidoras de Rádio e outros tipos de Estações Assistidas e providas de grupo motor gerador de emergência, com operação automática, ou providas de dois grupos motor-geradores por não disporem de energia comercial;

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Entre 20 e 100 horas - Para alimentação de consumidores em Estações não Assistidas somente com disponibilidade de energia comercial.

As baterias são formadas a partir da associação em série de elementos. Cada elemento tem uma tensão nominal que depende de eletrólito utilizado.

Existem dois tipos de baterias:

1. Com eletrólito ácido; 2. Com eletrólito alcalino.

O funcionamento de ambos os tipos é o que se segue Tensão nominal por elemento:

Ácida - 2,0 V Alcalina - 1,2 V

Normalmente as baterias estão em regime de flutuação através do fornecimento de tensão adequada pelas Unidades Retificadoras (UR)

Tensão de flutuação:

Ácida: 2,2 V / elemento; Alcalina: 1,4 V /elemento.

O numero de elementos por bateria é determinado pelo tipo de eletrólito dos seus elementos e pela tensão do consumidor.

EXEMPLO: Tensão de consumidor de 48V utilizando bateria ácida.

Nº de elementos = tensão do consumidor / tensão de flutuação de cada elemento.

Nº de elementos = 48 V / 2,2 V / elementos = 21,7 = 22 elementos

Quando ocorre a falta de energia CA, as baterias suprem a energia CC para os consumidores. As baterias são dimensionadas para terem autonomia até a tensão mínima suportável de descarga, ou seja:

Tensão mínima de descarga

• Ácidas - 1,75 V/ elementos;

• Alcalinas - 1,00 V/elemento.

Após uma descarga da bateria é necessário que seja dada uma carga de equalização, para que essa assuma as condições normais de uso mais rapidamente. Para tal a USCC comanda, automática ou manualmente, os retificadores a assumirem tensão de carga das baterias.

Tensão de carga

• Ácidas - 2,40 V/elemento;

• Alcalinas - 1,65 V/elemento.

Observamos que, devido à diferença de tensão nominal por elemento da bateria ácida para a alcalina, o número de elementos da bateria ácida é menor que o da alcalina.

EXEMPLO:

ácida - 22 elementos; alcalina - 36 elementos.

Outra característica das baterias é de ter alta capacidade de filtragem de tensão CC espúria.

(15)

A finalidade dos reguladores de faixa de tensão é manter a tensão de saída, para o consumidor dentro da faixa admissível pelo mesmo, independente das tensões existentes nos terminais das baterias entre as condições finais de plena carga e descarga.

Três são os tipos de reguladores utilizados:

a. Unidade Conversora Aditiva - UCV;

b. Unidade de Elementos Finais de Bateria - UEF; c. Unidade de Diodo de Queda - UDQ.

A UNIDADE CONVERSORA ADITIVA. (UCV):é utilizada para regulação de tensão para consumidores de demanda, na HMM, maior ou igual a 7.200 W .

A UCV ê composta basicamente de:

Circuitos eletrônicos que regulam a tensão de saída, para que a mesma seja constante e independente da tensão CC de entrada.

Basicamente a UCV é uma fonte de corrente contínua que, alimentada pela bateria, adiciona, em série com esta, uma tensão necessária e suficiente para que a tensão do consumidor mantenha-se dentro da sua faixa especificada.

Capacidades de UCV: 100 A, 200 A , 400 A , 800 A e 1.600 A. Normalmente, as UCVs até 400 A, são construídas com 2 unidades por gabinete.

A UNIDADE DE. ELEMENTOS FINAIS (UEF): também é utilizada para consumidores cuja demanda na HMM é superior ou igual a 7.200 W .

O sistema de regulação de tensão é feito através da inserção ou retirada dos elementos finais da bateria. Cada unidade é composta de 3 elementos de bateria que são inseridos, em série com os demais elementos de bateria, quando há falta de CA e a bateria inicia a sua descarga. Este comando ê dado pela USCC. Com o retorno de CA, a unidade de elementos finais é retirada do Sistema CC.

Após a unidade ser desconectada do sistema, os retificadores especiais para esta unidade, localizados geralmente dentro da USCC, iniciam o processo de carga dos elementos finais da bateria; este comando também é proveniente da USCC, automático ou manualmente.

A UNIDADE DE DIODOS DE QUEDA (UVQ): é utilizada em consumidores cuja demanda é menor que 7.200 W. Cada UDQ é composta de dois estágios de diodos que proporcionam queda de tensão suficiente para manter a tensão de salda para o consumidor na faixa de tensão adequada ao mesmo.

Capacidades padronizadas de UDQ: 75 A a 150 A.

UNIDADE DE SUPERVISÃO DE CORRENTE COUTÍNUA (USCC)

A finalidade da USCC é controlar, proteger e comandar os equipamentos componentes da fonte CC, com base nas informações recebidas pelos mesmos e pelos sensores da própria USCC.

As interligações dos conjuntos dos retificadores, baterias, reguladores de tensão e consumidores é feita por barramentos e/ou cabos que estão sobre as citadas unidades.

A USCC recebe sinais das UR's e UCV’s e gera sinais através de circuitos eletrônicos que, devidamente interligados, controlam a operação do sistema CC.

A partir da USCC são emitidos os alarmes visuais, sonoros e remotos de toda fonte CC, os quais permitem que se tenha uma supervisão constante do funcionamento da estação.

Dentro da USCC estão locados também, os fusíveis de baterias e consumidores.

Capacidade de USCC: 100 A , 200 A , 600 A , 1.200A, 2.400A, 4.000A, 4.800A, 8.000 A, 9.600 A e 16.00C A.

QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE RETIFICADORES (QVR) E QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DE FILAS (QDF).

QDR -Quadro de Distribuição De Retificadores

Este quadro é constituído de disjuntores, barramentos e fusíveis que alimentam as unidades retificadoras e a USCC com CA trifásico.

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Este quadro é constituído de barramentos e fusíveis que alimentam os consumidores de CC. Sua alimentação pode vir diretamente da USCC ou de outro quadro do sistema CC.

TIPOS DE SISTEMAS CC.

Conforme normalização temos diferentes tipos de sistema CC, dependendo do consumo e tensão de alimentação dos equipamentos, dentre os quais destacam-se:

Sistema de Operação Seqüencial de Retificadores em paralelo, com UCV (6 ou 12 V) ;

Sistema de Operação Seqüencial de Retificadores em paralelo, com unidade de elementos finais (3 elementos de bateria);

Sistema de Operação paralelo contínuo dos Retificadores, com unidade de diodos de queda.

SISTEMA DE OPERAÇÃO SEQÜENCIAL DE RETIFICADORES EM PARALELO, COM UCV (6 OU 12 V)

Esta alternativa é utilizada para consumidores de faixa estreita, cujo consumo na HMM é igual ou superior a 7.200 W, e os equipamentos que a compõem são:

a. Unidades Retificadoras - UR; b. Baterias;

c. Unidades Conversoras Aditivas - UCV;

d. Unidade de Supervisão de Corrente Contínua - USCC; e. Quadro de Distribuição de Filas - QDF;

f. Quadro de Distribuição de Retificadores - QDR.

Observação: HMM - Hora de Maior Movimento - Consumo Máximo da Estação.

As unidades retificadoras funcionam no sistema de operação seqüencial, com retificador piloto.

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Os reguladores de tensão, no caso as Unidades Conversoras Aditivas -UCV, são inseridas no sistema quando há a falta de energia CA e/ou quando o sensor de bateria em descarga é atuado. Este comando é emitido pela USCC.

Este sistema é utilizado para alimentar centrais telefônicas de grande porte.

Há sensor na USCC que, comuta automaticamente as UR's para dar carga nas baterias, sempre que estas encontrarem descarregadas.

SISTEMA DE OPERAÇÃO SEQÜENCIAL DE RETIFICADORES EM PARALELO, COM UNIDADE DE ELEMENTOS FINAIS (3 ELEMENTOS DE BATERIA);

Essa alternativa é utilizada também para consumidores de faixa estreita, cujo consumo na HMM é superior ou igual a 7.200 W e os equipamentos que a compõem são:

Unidades Retificadoras - UR;

Baterias (22 elementos principais + 3 elementos finais);

Unidade de Supervisão de Corrente Contínua - USCC (com unidade retificadora para carga dos elementos finais);

Quadro de Distribuição de Filas - QDF; Comutador de Elementos Finais - CEF.

As unidades retificadoras operam no mesmo sistema que a alternativa anterior.

Através do comando da USCC para o CEF, são conectados os elementos finais no barramento do consumidor quando as baterias estão em descarga.

Normalmente os elementos finais estão desconectados do barramento consumidor.

A carga dos 3 elementos finais é dada pelas unidades retificadoras que estão dentro da própria USCC ou fora desta, dependendo das suas capacidades. Essa carga somente ocorre quando os elementos finais estão desconectados do barramento de consumidor.

SISTEMA DE OPERAÇÃO PARALELO CONTÍNUO DOS RETIFICADORES, COM UNIDADE DE DIODOS DE QUEDA.

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a. Unidades Retificadoras - UR; b. Baterias (24 elementos);

c. Unidade de Supervisão de Corrente Contínua - USCC; d. Unidade de Diodos de Queda - UDQ;

e. Quadro de Distribuição de Filas - QDF.

Pelo pequeno consumo da fonte CC, normalmente não é previsto a utilização do QDR. As unidades retificadoras operam em sistema contínuo, sem equalização de corrente entre si.

O regulador de tensão é a UDQ, composta de dois estágios de diodos. Cada diodo introduz em torno de 0,7V de queda até o consumidor.

Na situação normal de funcionamento dos retificadores, o estágio secundário está inserido no barramento de consumidor e o principal está curto - circuitado.

Quando a bateria está em descarga, são curto - circuitados os dois estágios, isto é, não existe queda de tensão entre as baterias e os consumidores.

Na situação de carga das baterias, os dois estágios são inseridos entre o barramento de flutuação e o de consumidor.

Para consumidores de faixa larga, normalmente, não são usados os equipamentos reguladores de tensão. Esse sistema é utilizado para alimentar centrais telefônicas de pequeno porte.

Também há possibilidade de efetuar carga automática nas baterias, através de sensor da USCC.

SISTEMA DE AR CONDICIONADO

A finalidade desse sistema é o de controlar a umidade relativa, temperatura, pureza e movimentação de ar de ambientes delimitados, mantendo-os dentro das faixas exigidas para o perfeito funcionamento de equipamentos e condição de trabalho de pessoal.

A unidade que mede a quantidade de ar a ser refrigerado: TR - Tonelada de Ar Refrigerado

NOÇÕES SOBRE REFRIGERAÇÃO

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Temos a equação

Q = Qe + Qg

O equipamento de refrigeração deverá retirar este calor "Q" e mais o calor devido às perdas no processo.

Refrigeração é o termo usado quando o sistema é mantido a uma temperatura mais baixa que a vizinhança. Como a tendência do calor é penetrar no recinto, por diferença de temperatura, correspondente quantidade de calor deve ser retirada do sistema para manter a sua temperatura

ts. Há vários sistemas de refrigeração.

Considerando o ciclo reverso de Carnot, o sistema de compressor de vapor é também um ciclo reverso, por isso necessita de um trabalho externo que é feito através do compressor. O compressor aspira o fluido do espaço refrigerado e o bombeia para o reservatório de alta temperatura (condensador); este transfere o calor para a atmosfera que é o absorvedor das altas temperaturas.

Nas figuras abaixo, vemos o diagrama de um ciclo de refrigeração a compressão de vapor.

Imaginemos o ciclo do refrigerante se iniciando no ponto 1 da figura abaixo, onde o refrigerante, sob a forma de líquido saturado, atravessa a válvula de expansão, sem troca de calor (h1 = h ),2 porém com perda de pressão. No ponto 2 do ciclo, temos o refrigerante, sob a formal de vapor úmido, forma sob a qual é impulsionado através do evaporador, aonde se vai processar o efeito de refrigeração, à pressão constante:

Q = h3 – h2 -= h3 – h1,

Ao sair do evaporador, o refrigerante está sob a forma de vapor saturado, quando entra no compressor, que recebe energia da fonte externa, em geral um motor elétrico, motor elétrico, motor diesel ou a explosão, passa ao estado de vapor superaquecido no ponto 4 da figura. Se chamarmos de Aw essa energia, temos:

Aw = h4 - h3

No estado de vapor superaquecido, o refrigerante entra no condensador, onde cede a água de circulação ou ao ar, a diferença de entalpias:

Q = hA - h1, completando-se o ciclo.

O ciclo reverso de Carnot tem o mais alto rendimento na produção da refrigeração.

O efeito da retirada do calor do sistema é efetuado pelo evaporador entre 2-3, pois para se efetuar a evaporação do fluido necessita-se do "calor latente de vaporização".

O efeito de refrigeração é mostrado na área 2-3-5-6. O vapor deixando o evaporador entra no compressor e, no caso ideal, é comprimido isentropicamente até o ponto 4. Esta pressão é suficientemente alta para que o fluido seja condensado, eliminando calor e saindo no ponto 1, como líquido em alta pressão. Esta eliminação pode ser feita a água ou a ar. A quantidade de calor eliminado é mostrada na área 1-4-5-6. Saindo do condensador, o fluido entra na válvula de expansão e no caso ideal esta expansão 1-2 é isentrópica. A diferença entre o calor eliminado pelo condensador e o calor absorvido pelo evaporador é mostrada na área 1-2-34.

DEFINIÇÕES

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Efeito refrigerante = T(Baixa) (S3 – S2)

Trabalho fornecido = T(Alta) - T(Baixa) (S3 – S2)

Assim temos:

CET = T2 / T1 - T2

Exemplo:

Desejamos conseguir, num sistema de refrigeração, a temperatura de -5°C. O calor é eliminado na temperatura de 30°C. Usando o ciclo de Carnot, determinar o CET.

Solução:

CET = (- 5 + 273) / 30 - (-5) = 7,66 (resposta)

• Tonelada de refrigeração (TR)

Definição de ASHRAE:

É a quantidade de calor que precisa ser retirada de uma tonelada de água (2 000 libras) para produzir gelo a 0°C em 24 horas, ou seja,

1 TR = 12 000 BTU / hora

Em outras palavras:

1 TR = quantidade de calor necessária para derreter uma tonelada de gelo em 24 horas. Como 1 tonelada = 2 000 libras e o calor latente de fusão do gelo é 144 BTU/lb, são necessários:

2 000 X 144 = 288 000 BTU em 24 horas para derreter o gelo ou 288 000 / 24 = 12 000 BTU/h = 3 024 kcal/h

Quantidade de água de circulação necessária ao condensador:

QA = (h4 - h1) . R . 0,6308 / (ts - te) . 8,33

QA = vazão de água em litros/minuto; h4 e h1 = entalpias em kcal/kg;

R = débito do refrigerante em kg/minuto;

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ts = temperatura da água na saída do condensador em °C.

• Coeficiente de eficiência do ciclo de refrigeração:

CE = (h3 - h1) / (h4 – h1)

• Efeito refrigerante

Gr = R (h3 - h2)

Gr= efeito refrigerante em kcal/min; R = débito do refrigerante em kg/min; h3 e h2 = entalpias em kcal/kg.

TIPOS DE SISTEMA DE AR CONDICIONADO

a - Sistema de Expansão Direta; b - Sistema de Expansão Indireta.

a - SISTEMA DE EXPANSÃO DIRETA;

Neste sistema podemos ter condensação a ar e a água.

SISTEMA DE EXPANSÃO DIRETA COM CONDENSAÇÃO A AR E A ÁGUA;

Troca direta de calor entre o ar quente, oriundo do ambiente a ser refrigerado e o sistema de gás refrigerador. O sistema de gás é resfriado pela troca de calor entre o mesmo e o ar frio . O gás refrigerador mais utilizado é o FREON 22.

APLICAÇÃO: Em instalações de pequeno porte; Capacidade: de 5 a 7,5 TR.

SISTEMA DE EXPANSÃO DIRETA COM CONDENSAÇÃO A AGUA;

Troca direta de calor entre o sistema de gás refrigerador e o ar quente. O sistema de gás é refrigerado pela troca de calor entre o mesmo e a água.

APLICAÇÃO: Em instalações de médio porte; Capacidade: De 2 0 a 100 TR.

SISTEMA DE EXPANSÃO INDIRETA

Troca indireta de calor entre o ar do ambiente e o sistema de gás refrigerador, via águagelada.

O sistema de gás troca novamente calor com o sistema de água gelada externa.

APLICAÇÃO: Em grandes instalações; Capacidade: Acima de 10 0 TR

Vantagens: Flexibilidade do sistema de prover ar condicionado para áreas de diferentes utilizações.

SISTEMA DE ALARME E DETECÇÃO DE INCÊNDIO.

A finalidade desse sistema ê a detecção de incêndio e consecutivos alarmes sonoros, visuais e remotos.

Esse sistema é constituído de:

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Quadro de Comando do Sistema de Alarme QCSA; Retificador e bateria de 12 Vcc;

Quadro Principal de Alarme - QPA.

A detecção é realizada por detectores automáticos e por detectores manuais estrategicamente instalados. Todos os sinais convergem para o QCSA que por sua vez emite todos os comandos.

O comando remoto pode ser interligado com o Corpo de Bombeiros. Os tipos de detectores automáticos de incêndio são os seguintes:

Térmico;

Térmico blindado;

Termovelocimetro de ação dual; Iônico;

Ultravioleta.

SISTEMAS INTELIGENTES DE DETECÇÃO E ALARME DE INCÊNDIO.

Com tecnologia de sistemas eletrônicos de Detecção e Alarme de Incêndio tem as seguintes funções:

• Detectar e sinalizar a presença de fogo, fumaça, calor, status do sistema de sprinklers e violação de condições de segurança com velocidade e precisão .

• Manipular funções de detecção, sinalização e emergências simultaneamente, com arquitetura totalmente flexível.

• Eliminar ampliações ou reformas de alto custo, com expansões de fácil implantação.

Detectores de fumaça:

O detector inteligente distingue o fogo real de outros fenômenos causadores de alarme, eliminando o risco de alarmes falsos.

Dispositivos de notificação:

São sinalizadores sonoros e visuais que são projetados de acordo com normas internacionais.

Dispositivos de monitoramento:

São capazes de monitorar dispositivos de segurança, tais como contatos de porta, válvulas de fluxo, de fim de curso, operação de bombas, com o emprego de módulos de endereçamento, que fornecerão, em tempo real, informações sobre a situação do sistema de proteção contra incêndios, dos pontos de alarme.

Redes e Gerenciamento Gráfico Sistemas:

Empregam centrais de detecção de incêndio podendo ser interconectados com emprego de fibras ópticas ou cabos, e ser interligados também a um centro de controle de rede, mediante micro-computadores com softwares de gerenciamento gráfico dedicado.

Sistemas Centrais de Detecção de Gases:

Quando o assunto é controle de vazamentos de gases tóxicos ou inflamáveis em depósitos, transporte e manuseio, para riscos de intoxicações, controle de oxigênio para riscos de asfixia e inflamabilidade, controle de acúmulo de gases inflamáveis para prevenção e riscos de explosões, temos centrais e detectores de gases tóxicos, inflamáveis e combustíveis.

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A escolha do agente extintor a ser utilizado para cada risco é fundamental para escolher o melhor e mais eficiente sistema de combate a incêndio. Seguindo normas nacionais e internacionais.

Sistemas Fixos à Base de Água:

Sprinklers, Hidrantes, Water Spray, Espuma e Water Mist.

De fácil obtenção e armazenamento, a água é o mais conhecido agente extintor utilizado. Aplicado na forma líquida sobre o fogo, demonstra sua eficácia e capacidade extintora. Ela pode ser usada, de acordo com as necessidades, em forma de spray, jatos sólidos, neblina ou espuma. O combate é realizado com alguns dos seguintes sistemas fixos de proteção:

• Sprinklers • Preaction

• Water spray (dilúvio) • Water mist

• Hidrantes

• Espuma de alta ou baixa expansão

Sistemas Fixos que empregam Agentes Extintores FM 200® e gases inertes (CO², N²).

FM 200® : O agente extintor mais utilizado é a água, entretanto, o seu emprego não é recomendado em alguns casos e pode ser até mesmo prejudicial ao conteúdo do risco. Existem sistemas exclusivos que empregam os agentes extintores específicos para cada situação, como o FM 200®. O FM 200® está enquadrado na categoria de agentes extintores limpos conforme NFPA 2001. este agente apresenta:

• Atuação rápida (descarga em 10 segundos). • Efetividade contra incêndios classe A, B e C. • Ambientalmente limpo (ODP = zero).

• Seguro para as pessoas quando inalado.

• Não deixa resíduos, não ataca equipamentos, discos, fitas. • Não é condutor de eletricidade.

• Necessita de pouco espaço para armazenamento.

Os equipamentos de FM 200® são produzidos de acordo com as normas internacionais, possuindo aprovação no UL (Underwriters Laboratories) e homologação no FM (Factory Mutual). A Great Lakes é o fabricante do FM 200® e sua utilização necessita autorização. Nenhum agente extintor protege mais adequadamente as áreas estratégicas como salas de computadores, centrais telefônicas, salas de controle de indústrias, salas de telecomunicações, museus e bibliotecas. A estação de recarga necessita do restabelecimento rápido de seu sistema e garantia de fornecimento do FM 200®.

CO² - Dióxido de Carbono O dióxido de carbono é o agente extintor gasoso mais tradicional, ideal para aplicações em equipamentos e locais como salas elétricas, subestações, transformadores, laminadores, cabines de pintura, por aplicação local ou em áreas normalmente desocupadas. Os equipamentos devem ser normalizados pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) e aprovados pelas normas internacionais UL/FM (Underwriters Laboratories e Factory Mutual).

Cerexen®- Nitrogênio Puro para a Extinção de Incêndios. Este processo de combate a incêndio se baseia na injeção continua de N² inertizando o ambiente, diminuindo continuamente a quantidade volumétrica de O². Desta forma, reduzindo a alimentação de oxigênio para o fogo, também diminui a combustão e a temperatura do foco de incêndio. Devido ao gás N² fazer parte da atmosfera terrestre, o mesmo é facilmente adquirido no mercado, assegurando a facilidade de recarga dos cilindros depois de uma descarga.

PÁRA-RAIOS

DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

A descarga atmosférica violenta se realiza durante a precipitação de chuva que umidifica o ar, fazendo-o passar da condição de bom isolante-elétrico a condição de condutor elétrico.

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elétrica não se acumula, ela se escoa continuamente para a terra na medida em que se forma. Os registros das correntes elétricas dos raios mostram que elas são positivas no sentido nuvem-terra; esta observação permite concluir que a carga acumulada ê sempre positiva, de origem iônica portanto. A ionização das nuvens pode ter origem com as radiações cósmicas ou radiações solares, ricas em raios ultravioleta, estas mais intensas no verão.

É compreensível que esta ionização não seja uniforme, poderão ocorrer diferenças de eletrização entre as nuvens e, conseqüentemente, descargas elétricas entre nuvens e não somente entre as nuvens e a terra. Na figura acima vemos a deformação das equipotenciais produzidas pela ponta metálica. Intensificação dos campos elétricos.

Esquematizando o processo, o raio se constitui numa descarga elétrica com corrente imposta pelas condições da atmosfera. No que se segue esta conclusão é da maior importância. A corrente elétrica ê do tipo impulsivo. Em termos médios Tem-se uma rampa de subida em 2 microssegundos e uma descida de 50 microssegundos. Veja na figura abaixo.

Os valores máximos da corrente vão de 10.000 a 100.000 amperes, os mais freqüentes giram em torno de 50.000 Amperes. O valor eficaz destas correntes é aproximadamente a metade do valor máximo. Os potenciais das nuvens são elevadíssimos; é fácil compreender que as resistências oferecidas pelos eletrodos de ponta e pelas resistências do solo não são significantes para influir nos valores das correntes de descargas.

Na figura acima vemos:

-o impulso de corrente de uma descarga elétrica,

-que as encostas podem receber descargas atmosféricas. -a formação do cone de Franklin.

EFEITOS DOS RAIOS NOS CORPOS

Descarga direta: Raio direto no corpo. Somente não mata o ser humano em raros casos, e geralmente quando somente um braços do raio o atinge.

Tensão de toque: Toque ou contato com o objeto veiculador do raio (árvore, parede, poste, etc.)

Descarga lateral: Condição - estar bem próximo do objeto veiculador do raio. A tensão do raio é tanta, que este salta ou se bifurca para os corpos e objetos das proximidades, quando estes oferecem mais um caminho, ou um caminho melhor de aterramento.

Tensão de passo: Pessoa, animal ou objeto que estiver nestas condições poderá ser fulminado, a depender da distância que estão, da intensidade do raio, do isolamento que apresentam em ralação ao solo, etc. A coisa acontece mais ou menos assim: No instante em que o raio faz contato com o solo, há uma grande tensão elétrica dissipada neste solo para todos os lados nas proximidades. A tensão elétrica é tanto maior quanto mais perto do raio (o centro da dissipação). Isto pode ser imaginado como uma pedrinha que cai na água e produz uma série de círculos que se espalham a partir do ponto de contato. Quanto mais distantes

mais fracos.

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Animais quadrúpedes de grande porte, como vacas e cavalos, estão mais sujeitos a este tipo de morte, pois além de serem mais longos (maior diferença de potencial entre patas) recebem o trânsito da eletricidade pelos órgão vitais, enquanto no ser humano, a corrente passa de uma perna para outra.

Em outras palavras: há uma diferença de potencial decrescente entre os círculos eqüipotenciais mais internos e os mais externos. Se no momento do raio, a pessoa estiver dando um passo mais ou menos em aproximação ou se afastando do raio, conduzirá eletricidade entre um pé e outro.

Quanto maior o passo, maior a diferença de potencial e tanto maior o choque. Quanto mais perto do aterramento do raio, maiores as diferenças de potencial na passada.

Campo Eletromagnético:

Se propagam até centena da metros, e podem provocar parada cardíaca, se um raio acontecer em um certo momento entre a sístole e a diástole do coração, "desligando" seu automatismo.

Susto: Dispensa maiores comentários. Só pode imaginar com certa precisão, quem já esteve perto de um raio, ...e sobreviveu.

OS MEIOS DE PROTEÇÃO

Meios de que se dispõe para a proteção contra as descargas atmosféricas:

ATERRAMENTOS ELÉTRICOS

De uso obrigatório pelas normas técnicas, são utilizados para a proteção de pessoas e equipamentos contra descargas elétricas de origem atmosféricas ou não, independe do sistema de pára-raios.

PROTETORES DE SURTOS

São os grandes aliados contra a queima de equipamentos eletrônicos. Juntamente com bons aterramentos elétricos, conseguem evitar os grandes prejuízos com raios e outras interferências eletromagnéticas ocorridas o ano todo, popularmente conhecido como pára-raios de linha.

SISTEMA FRANKLIN

É composto por 01 ou mais captores de 04 pontas, montado sobre mastro cuja altura deve ser calculada conforme as dimensões da edificação, podendo haver vários em um sistema de pára-raios.

GAIOLA DE FARADAY

Consiste em uma malha de captação, formada por módulos retangulares, sempre utilizando cabo de cobre nu, passando por isoladores ou fixados direto sobre a superfície, sendo uma opção muito utilizada em sistemas de pára-raios.

CONECTOR DE ATERRAMENTO

Conector de aterramento natural, pára-raios para facilitar a confecção de aterramento elétrico via as ferragens de concreto armado, obedecendo as normas técnicas brasileiras .

DETECTORES DE RAIOS

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CLASSIFICAÇÃO DE PARA RAIOS

Os pára- raios classificam-se, segundo o tipo de captor que utilizam, em:

a) Pára- raios comuns, tipo Franklin, em homenagem ao seu inventor, Benjamin Franklin (l706-l7900), o estadista e cientista norte americano que construiu o primeiro em l760. Em l782, o rei Luís XVI mandou instalar um pára-raios no Louvre e em l788 foi instalado o primeiro em Londres , na Catedral de Londres. O captador consta de uma ou mais hastes metálicas pontiagudas, em geral iridiadas, fixadas a uma base, onde é preso o condutor metálico denominado "condutor de descida" , cuja extremidade é ligada a terra. A instalação de pára-raios com captadores comuns é apresentada na NBR-5.491/93 "Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. É usado em chaminés, torres e onde as áreas não são maiores do que a base do cone de proteção.

Campo de proteção de um captador de haste vertical é o volume de um cone tendo por vértice o ponto mais alto do pára-raios e cuja geratriz forma um angulo de 60 graus com o eixo vertical.

Quando não é prático nem econômico, ou mesmo viável, colocar-se uma torre (ou mais de uma) cuja altura assegure ao pára-raios na cobertura da edificação a proteger, interligando-se os mesmos por cabos, formando, assim, a malha que é ligada à terra. Esta ligação é feita em vários pontos de aterramento. Ao sistema de proteção realizado deste modo denomina-se "gaiola de Faraday"

b) Pára- raios radioativos. O captador, de forma especial ou mesmo convencional, recebe uma certa quantidade de material radioativo com a finalidade de aumentar a ionização do ar melhorando o desempenho do pára-raios.

Os riscos que oferecem fizeram com que sua fabricação e utilização fossem proibidas no Brasil e a NBR 5.419/93 nem sequer os menciona.

ATERRAMENTO ELÉTRICO

O aterramento elétrico, com certeza, é um assunto que gera um número enorme de dúvidas quanto às normas e procedimentos no que se refere ao ambiente elétrico industrial. Muitas vezes, o desconhecimento das técnicas para realizar um aterramento eficiente, ocasiona a queima de equipamentos, ou pior, o choque elétrico nos operadores desses equipamentos.

Mas o que é o “terra”? Qual a diferença entre terra, neutro, e massa? Quais são as normas que devo seguir para garantir um bom aterramento ? Bem, esses são os tópicos que este artigo tentará esclarecer. É fato que o assunto "aterramento" é bastante vasto e complexo, porém, demonstraremos algumas regras básicas.

2 – PARA QUE SERVE O ATERRAMENTO ELÉTRICO?

O aterramento elétrico tem três funções principais:

a. Proteger o usuário do equipamento das descargas atmosféricas, através da viabilização de um caminho alternativo para a terra, de descargas atmosféricas.

b. Descarregar cargas estáticas acumuladas nas carcaças das máquinas ou equipamentos para a terra.

c. Facilitar o funcionamento dos dispositivos de proteção (fusíveis, disjuntores, etc.), através da corrente desviada para a terra.

Veremos, mais adiante, que existem várias outras funções para o aterramento elétrico, até mesmo para eliminação de EMI, porém essas três acima são as mais fundamentais.

3 – DEFINIÇÕES: TERRA, NEUTRO, E MASSA.

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concessionária de energia elétrica, que somente liga a caixa de entrada ao poste externo se houver uma haste de aterramento padrão dentro do ambiente do usuário. Além disso, a concessionária também exige dois disjuntores de proteção. Teoricamente, o terminal neutro da concessionária deve ter potencial igual a zero volt. Porém, devido ao desbalanceamento nas fases do transformador de distribuição, é comum esse terminal tender a assumir potenciais diferentes de zero.

O desbalanceamento de fases ocorre quando temos consumidores com necessidades de potências muito distintas, ligadas em um mesmo link. Por exemplo, um transformador alimenta, em um setor seu, uma residência comum, e no outro setor, um pequeno supermercado. Essa diferença de demanda, em um mesmo link, pode fazer com que o neutro varie seu potencial (flutue). Para evitar que esse potencial “flutue”, ligamos (logo na entrada) o fio neutro a uma haste de terra. Sendo assim, qualquer potencial que tender a aparecer será escoado para a terra.

Ainda analisando a figura 1, vemos que o PC está ligado em 110 VCA, pois utiliza uma fase e o neutro. Mas, ao mesmo tempo, ligamos sua carcaça através de outro condutor na mesma haste, e damos o nome desse condutor de “terra”.

Pergunta “fatídica”: Se o neutro e o terra estão conectados ao mesmo ponto (haste de aterramento), porque um é chamado de terra e o outro de neutro?

Aqui vai a primeira definição: o neutro é um “condutor” fornecido pela concessionária de energia elétrica, pelo qual há o “retorno” da corrente elétrica.

O terra é um condutor construído através de uma haste metálica e que, em situações normais, não deve possuir corrente elétrica circulante.

Resumindo: A grande diferença entre terra e neutro é que, pelo neutro há corrente circulando, e pelo terra, não. Quando houver alguma corrente circulando pelo terra, normalmente ela deverá ser transitória, isto é, desviar uma descarga atmosférica para a terra, por exemplo. O fio terra, por norma, vem identificado pelas letras PE, e deve ser de cor verde e amarela. Notem ainda que ele está ligado à carcaça do PC. A carcaça do PC, ou de qualquer outro equipamento é o que chamamos de “massa”.

4 – TIPOS DE ATERRAMENTO

A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) possui uma norma que rege o campo de instalações elétricas em baixa tensão. Essa norma é a NBR 5410, a qual, como todas as demais normas da ABNT, possui subseções. As subseções: 6.3.3.1.1, 6.3.3.1.2, e 6.3.3.1.3 referem-se aos possíveis sistemas de aterramento que podem ser feitos na indústria. Os três sistemas da NBR 5410 mais utilizados na indústria são :

a – Sistema TN-S :

Notem pela figura 2 que temos o secundário de um transformador (cabine primária trifásica) ligado em Y. O neutro é aterrado logo na entrada, e levado até a carga. Paralelamente, outro condutor identificado como PE é utilizado como fio terra, e é conectado à carcaça (massa) do equipamento.

b – Sistema TN-C:

Esse sistema, embora normalizado, não é aconselhável, pois o fio terra e o neutro são constituídos pelo mesmo condutor. Dessa vez, sua identificação é PEN ( e não PE, como o anterior ). Podemos notar pela figura 3 que, após o neutro ser aterrado na entrada, ele próprio é ligado ao neutro e à massa do equipamento.

c – Sistema TT :

Esse sistema é o mais eficiente de todos. Na figura 4 vemos que o neutro é aterrado logo na entrada e segue (como neutro) até a carga (equipamento). A massa do equipamento é aterrada com uma haste própria, independente da haste de aterramento do neutro.

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desses sistemas devo utilizar na prática?”

Geralmente, o próprio fabricante do equipamento especifica qual sistema é melhor para sua máquina, porém, como regra geral, temos :

a- Sempre que possível, optar pelo sistema TT em 1º lugar.

b- Caso, por razões operacionais e estruturais do local, não seja possível o sistema TT, optar pelo sistema TN-S.

c- Somente optar pelo sistema TNC em último caso, isto é, quando realmente for impossível estabelecer qualquer um dos dois sistemas anteriores.

5 – PROCEDIMENTOS

Os cálculos e variáveis para dimensionar um aterramento podem ser considerados assuntos para “pós– graduação em Engenharia Elétrica”. A resistividade e tipo do solo, geometria e constituição da haste de aterramento, formato em que as hastes são distribuídas, são alguns dos fatores que influenciam o valor da resistência do aterramento. Como não podemos abordar tudo neste momento, daremos algumas “dicas” que, com certeza, irão ajudar:

a) Haste de aterramento: A haste de aterramento normalmente, é feita de uma alma de aço revestida de cobre. Seu comprimento pode variar de 1,5 a 4,0m. As de 2,5m são as mais utilizadas, pois diminuem o risco de atingirem dutos subterrâneos em sua instalação.

b) O valor ideal para um bom aterramento deve ser menor ou igual a 5W. Dependendo da química do solo (quantidade de água, salinidade, alcalinidade, etc.), mais de uma haste pode se fazer necessária para nos aproximarmos desse valor. Caso isso ocorra, existem duas possibilidades:

1 - tratamento químico do solo (que será analisado mais adiante), e o 2 - agrupamento de barras em paralelo.

Uma boa regra para agruparem-se barras é a da formação de polígonos. A figura 5 mostra alguns passos. Notem que, quanto maior o número de barras, mais próximo a um círculo ficamos. Outra regra no agrupamento de barras é manter sempre a distância entre elas, o mais próximo possível do comprimento de uma barra.

É bom lembrar ao aluno que essas são regras práticas. Como dis

QUÍMICO DO SOLO

rra depende muito da constituição semos anteriormente, o dimensionamento do aterramento é complexo, e repleto de cálculos. Para um trabalho mais preciso e científico, o aluno deve consultar uma literatura própria.

6 -TRATAMENTO

Como já observamos, a resistência do te

química do solo. Muitas vezes, o aumento de número de “barras” de aterramento não consegue diminuir a resistência do terra significativamente. Somente nessa situação devemos pensar em tratar quimicamente o solo.

O tratamento químico tem uma grande desvantagem em relação ao aumento do número de hastes, pois a terra, aos poucos, absorve os elementos adicionados. Com o passar do tempo, sua resistência volta a aumentar, portanto, essa alternativa deve ser o último recurso.

Temos vários produtos que podem ser colocados no solo antes ou depois da instalação da haste para diminuirmos a resistividade do solo. A Bentonita e o Gel são os mais utilizados. De qualquer forma, o produto a ser utilizado para essa finalidade deve ter as seguintes características :

Imagem

Figura 2.1 - Órbita da Terra  em torno do Sol, com seu eixo  N-S inclinado de um ângulo de  23,5 o
Figura 2.2 - Distribuição  espectral da radiação solar.
Figura 2.4 - Trajetória dos raios de  Sol na atmosfera e definição do  coeficiente de "Massa de Ar" (AM)
Figura 4.1 - Corte transversal de uma célula folovoltaica
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Referências

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