Como melhorar a qualidade de energia elétrica no comércio e nas industrias brasileiras.

1 – Introdução

Com o avanço das tecnologias no Brasil e os motores de indução trifásicos sucateados, o desequilíbrio de tensão e as perturbações que possam atingir as redes elétricas é evidente que a engenharia elétrica tenham um grande desafio para garantir a eficiência energética no Brasil, cerca de 44% da energia gerada atende as indústrias, sendo os motores responsáveis por 55%.

As indústrias, por muitas vezes, sem se dão conta, que estão pagando multas por excedente reativo e capacitivo. A legislação brasileira, permite as concessionárias cobrarem multas pesadas tanto no indutivo como no capacitivo.

Um dos grandes problemas enfrentados nos comércios e indústrias, é a falta de conhecimento no setor energético e a baixa quantidade de investimento, já que é preferível realizar o reparo dos enrolamentos dos motores, ao invés de fazer a substituição dos mesmos! Seria possível reverter a mentalidade dos empresários brasileiros a ponto de fazerem novos investimentos com equipamentos mais modernos e mais eficientes?

A engenharia moderna, traz diversas soluções, como mercado livre de energia, substituições de motores ineficientes, automação industrial com CLP, Soft Starter, Inversor de frequência e Banco de Capacitores, porém nem sempre é possível fazer estes investimentos.

2 – A Assimetria Modular e seus Efeitos

Um dos fatores que possibilita a queima dos motores elétricos trifásicos é o desequilíbrio de fases, que geram correntes excessivas que circulam pelos enrolamentos dos motores, que provocam aquecimentos elevados e consequentemente a vida útil dos equipamentos. Entre o desequilíbrio de um sistema trifásico é a carga monofásica, tais como, sistemas de iluminação e motores monofásicos, nas suas três fases de forma aleatória, causando vários problemas, tais como: Desperdício de energia devido à existência de maiores perdas provocadas por altas correntes desequilibradas (redução de rendimento), Elevação de temperatura acima dos aceitáveis descritos pelo fabricante, redução do conjugado disponível para a carga, pela resistência no campo magnético girante em sentido contrário na rotação do motor.

Segundo estudos já demostraram que o desequilíbrio de 3,5% na tensão pode aumentar as perdas no motor em 20%, já o desequilíbrio de 5%, o motor pode deixar de funcionar de imediato. O aumento da tensão em rede, em 1 a 2%, aumenta o consumo de energia elétrica sem que seja percebido por muito tempo.

Após a criação da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANELL), um esforço muito grande para definir a qualidade do serviço e do produto, neste sentido a exigência de índices de qualidade adequados, por parte dos órgãos reguladores, cria condições para preservar e melhorar a qualidade do serviço e a qualidade do produto de fornecimento de energia elétrica. A questão da qualidade da energia elétrica aparece, portanto a partir do momento em que os consumidores constatam interrupções no fornecimento, mas à medida que tais consumidores, tornam-se mais sofisticados sob o ponto de vista tecnológico, outros fatores começam a ser considerados, como variações de frequência, instalações de maior carga não lineares que resulte em falhas ou má operação de equipamentos elétricos.

Os fenômenos de longa duração, ou comumente denominados de regime permanente, incluem as variações lentas nas amplitudes das tensões e variações nas formas de onda das tensões, onde surge os fenômenos chamados de distorção harmônica de tensão e desequilíbrio de tensão. Os fenômenos de longa duração são caracterizados por valores eficazes que representa efeitos de aquecimento térmico em equipamentos elétricos. Outra categoria de indicadores é definida na tensão com frequência entre 0 a 30 Hz, que dá origem a um fenômeno conhecido como cintilação (Flicker), que é o resultado da variação na luminância de lâmpadas elétricas, principalmente as incandescentes, além de causar percepção visual do olho humano devido a oscilações de intensidade luminosa da lâmpada, causam efeitos danosos sobre os motores elétricos e desequilíbrio em um sistema elétrico trifásico.

O desequilíbrio em um sistema trifásico é uma condição na qual as três fases apresentam diferentes valores de tensão em módulo ou defasagem angular entre as fases de 120º.

2.1 Origens do Desequilíbrio de Tensão

Basicamente são dois tipos de desequilíbrio de tensão: Estrutural e Funcional. As causas estruturais correspondem a qualquer desequilíbrio na rede elétrica, causados por transformadores, linha de transmissão e bancos de capacitores desbalanceados, devido a pequenas variações nos parâmetros da rede elétrica. Já as funcionais, correspondem a distribuições desiguais de cargas nas três fases, seja pela presença de cargas trifásicas desequilibradas, pela má distribuição de cargas monofásicas ou pela variação nos ciclos de demanda de cada fase. Alguns exemplos de causas de desequilíbrio de tensão funcional:

• Sistema monofásicos;
• Fornos monofásicos;
• Forno de Indução;
• Forno trifásicos à arco;
• Máquinas de solda elétrica;
• Aparelhos de Raios-X;
• Rebocadores;
• Suprimentos de tração em áreas remotas;
• Anomalias no sistema, tais como: abertura de um condutor, curto-circuito, falha na isolação de equipamentos;
• Linhas aéreas assimétricas e sem transposição;
• Correntes de magnetização de transformadores, trifásicos, devido às diferenças magnéticas oriundas da sua própria construção.

3 – Solução dos problemas

Problema de qualidade de energia elétrica, tem que ser resolvido principalmente pela concessionária, pois é lei, a concessionária precisa entregar uma tensão nominal sem grandes desvios, onde a assimetria angular máxima permitida é de 2 a 3%, com base nas normas, na tabela 02 a seguir.

As concessionárias devem instalar reguladores de tensão e realizar equilíbrios ao longo dos alimentadores. Porém quando não se tem o controle e resolução das concessionárias, ou se derruba o comando elétrico através do selo no relé ou se utiliza geradores que ao perceberem assimetria modular ou angular, atuam automaticamente, evitando assim queima precoce dos equipamentos elétricos e motores. O relé de falta de fase, assimetria e inversão de sequência de fases, mínima e máxima tensão e sobrecorrente.

4 – Conclusão

Na grande maioria as indústrias e o comercio que utilizam a rede trifásica, desconhecem os efeitos catastróficos da assimetria angular e modular e passam a investir em proteções nos comandos elétricos, que por sua vez, os equipamentos de proteção não atuam de forma eficaz. Fazendo com que seja desperdiçado tempo e dinheiro em manutenção não programadas em equipamentos que muitas vezes serão recuperados e gerando uma eficiência energética ainda pior.

O trabalho proporcionou conhecimentos valiosos, que explicou os verdadeiros motivos da queima dos motores, onde na maioria das vezes o sistema de proteção não foi atuado e nem sofreu danos. Mostrou que antes de fazer quaisquer investimentos é necessário realizar monitoramento das tensões elétricas e manutenção periódicas em todo sistema elétrico.

O conhecimento é fortificante e abre a mente para buscar novos campos na engenharia, tão pouco explorados, vejo uma infinidade de soluções que posso me aperfeiçoar, como banco de capacitores que anula energia reativa e capacitiva quando instalado placas solares. Vejo diversos amigos indo para o caminho de vendas e projetos fotovoltaico, hoje muito saturado e com muita competitividade. Pretendo aperfeiçoar meus conhecimentos em qualidade de energia, fornecendo analise de qualidade de energia, onde o cliente tenha baixo custo na implantação e retorno imediato.