POTÊNCIA DA DISTORÇÃO HARMÔNICA

Consome energia mas não realiza trabalho.

No artigo anterior falamos dos estes efeitos harmônicos e mostramos algumas causas nas instalações elétricas. Neste artigo, continuaremos falando destes efeitos. Vamos saber sobre a potência da distorção harmônica.

É isto mesmo, a alteração da forma de onda por meios de senoide com frequências e amplitudes diferentes possuem suas potências características que, por sua vez, afetam o consumo de energia elétrica. Portanto, se fizermos uma avaliação comparativa em nível macro, podemos dizer que ao eliminarmos ou minimizarmos os efeitos das harmônicas em uma instalação podemos reduzir o consumo de energia elétrica, já que a energia é a potência X tempo.

Outro ponto que podemos destacar como parâmetro que se altera pela distorção harmônica é o fator de potência que, no conceito de senoide, é dado pela relação entre potência aparente e potência ativa, sendo comparada ao cosseno Fi (cos Φ), mas na presença de harmônicas este valor deve sofrer uma correção em função dos índices de harmônicas, como pode ser visto na fórmula abaixo:

FP – Fator de Potência

cos Φ – Cosseno do ângulo formando entre Potência aparente e Potência ativa

THDi – Distorção harmônica Total de corrente

Podemos verificar que o fator de potência ganha um elemento de correção em relação ao ângulo das potências que tem como base a distorção harmônica total de corrente.  Como podemos ver no gráfico abaixo:

Veja que a potência total em KVA passa a ser:

Ou seja, a potência total levará em conta a potência da distorção harmônica e, com isto, o consumo de energia aumenta, pois o transformador deverá fornecer esta potência de distorção, porém esta não realizará trabalho sendo desperdiçado.

É importante salientar que devemos estudar os distúrbios de forma integrada para que todos os parâmetros possam ser avaliados. Se tomarmos como base somente o que apresentamos neste artigo, veremos que a redução da potência reativa pode depender também da redução da potência de distorção, com pena de ao reduzir a potência reativa o fator de potência continuar baixo.

Podemos concluir então que um circuito com a presença de harmônicas altera parâmetros como o fator de potência, além dos já vistos anteriormente.

No próximo artigo vamos falar de como identificar e os equipamentos que medem RMS Verdadeiro, até lá.

HARMÔNICA - EXEMPLOS

As somatória de varias senoides deformam a senoide fundamental.

No artigo anterior fizemos uma conceituação básica sobre as harmônicas, citando inclusive a série de Fourier. Neste artigo, vamos falar um pouco do que estes efeitos harmônicos causam nas instalações elétricas.

Primeiramente, vamos lembrar que as distorções harmônicas ocorrem devido, principalmente, a existência de componentes não lineares na rede elétrica. Estes dispositivos distorcem as correntes. Estas distorções dependem da frequência e da amplitude para afetar o sinal original, chamado de frequência fundamental, de uma forma ou de outra.

Vejamos abaixo o efeito causado por uma frequência de terceira ordem (180 Hz) em um sinal senoidal fundamental (60Hz).

Veja agora o efeito de uma harmônica de quinta ordem (300Hz) neste mesmo sinal senoidal (60Hz).

Podemos observar duas coisas. A primeira, diz respeito às formas diferentes que os sinais de 180 e 300 Hz afetam o sinal senoidal. A segunda, apresenta o reflexo na tensão de alimentação do barramento, de forma diferente para cada harmônica. Esta distorção, como citado no artigo anterior, afetará também o funcionamento de outros circuitos, podendo, criar problemas nas instalações em geral. Em um circuito com vários dispositivos não lineares, como é comum no dia a dia, há várias distorções compostas, afetando o circuito elétrico. Sem contar que estes circuitos, são dinâmicos, e, portanto, mudam de características a todo o momento, sendo muito difícil estabelecer um padrão.

Outro problema que surge com o aparecimento das distorções harmônicas é com relação às grandezas características do sinal senoidal que passam a ser alteradas, ou seja, o valor eficaz calculado de uma forma para um sinal senoidal, não obterá o mesmo resultado para um sinal não senoidal. O mesmo acontece com os valores de pico, fatores de crista, valores médios e também com o fator de potência, que tradicionalmente, quando considerado uma senóide, é calculado pela relação entre potência aparente e potência ativa, considerando o valor do coseno formado entre o ângulo destas potências. Porém, com a presença das distorções harmônicas este valor não será o correto.

Haverá outra potência neste circuito a ser considerada, a potência de distorção harmônica. Mas este é um assunto paro a próximo artigo.

Então até lá.

HARMÔNICA - CONCEITO

O que é isto?

No artigo anterior, falamos de um dos distúrbios da energia elétrica mais comum, a Variação de Tensão. Neste artigo vamos conceituar outro distúrbio muito comum, o efeito das correntes e tensões harmônicas.

Para iniciar o conceito devemos classificá-lo como sendo um distúrbio que altera a forma de onda e que foi matematicamente descrito por Fourier*, um físico e matemático francês, que estudou a decomposição de funções periódicas em séries periódicas convergentes, criando a série de Fourier.

Por definição, podemos dizer que as correntes e tensões harmônicas são a “deformação de uma senóide de uma determinada frequência, chamada de fundamental, pela composição com outras senóides com frequências múltiplas da frequência fundamental e amplitudes diferentes, divididas em ordem que são estabelecidas pela razão entre a frequência fundamental e a frequência da senóide harmônica em valores inteiros”, ou seja, se a frequência fundamental for 60Hz, a segunda ordem será 120Hz, a terceira ordem será 180Hz e assim por diante.

Pois bem, se recorrermos ao Procedimento de Distribuição – PRODIST – um documento publicado pela ANEEL, em seu módulo 8 que trata de qualidade de energia, teremos a seguinte definição:

4.1 As distorções harmônicas são fenômenos associados com deformações nas formas de onda das tensões e correntes em relação à onda senoidal da frequência fundamental.

Há outras definições de harmônicas, mas quase todos se assemelham às definições acima.

As harmônicas também são classificadas ou divididas em “harmônicas pares” e “harmônicas impares”, classificação esta em função das suas ordens, que tem relação com a sua frequência, como vimos anteriormente.  Esta divisão traz um aprendizado que pode ser usado em detecção de problemas e uma tendência a ser seguida na mitigação. Sabe-se que as harmônicas impares são causadas por “cargas não lineares” e, portanto, estão presentes em praticamente todos os circuitos elétricos. Outra dica é que as harmônicas pares são, normalmente, causadas por componentes contínuos, ou seja, na detecção de harmônicas pares, podemos começar a investigar os geradores de componentes contínua.

Há também as harmônicas de corrente e de tensão. De forma bem resumida, as harmônicas de corrente são geradas no consumo de corrente por equipamentos com componentes eletrônicos não lineares, que são semicondutores. Esta corrente consumida retorna de forma distorcida. Circulando por um circuito com impedância, há a distorção da tensão que alimenta as cargas e, então, uma bola de neve começa a acontecer. Mais ou menos como o efeito ‘Tostines’, que a tensão distorcida gera corrente distorcida que distorce a tensão.

Muito bem, as Harmônicas representam um dos distúrbios com mais informações a serem trabalhadas e, portanto, teremos muitos artigos pela frente, então até o próximo quando vamos dar exemplos de distorção harmônicas. Até lá

Jean-Baptiste Joseph Fourier (1768 — 1830) foi um matemático e físico francês, celebrado por iniciar a investigação sobre a decomposição de funções periódicas em séries trigonométricas convergentes chamadas séries de Fourier e a sua aplicação aos problemas da condução do calor. A transformada de Fourier foi designada em sua homenagem. Fourier também é geralmente creditado pela descoberta do efeito estufa^. Fonte: Wikipédia.

VARIAÇÃO DE TENSÃO - DEFINIÇÃO

Um dos principais problemas nos dias de hoje.

No artigo anterior foram apresentados alguns dos problemas que afetam a qualidade da energia elétrica para que você os conheça. A partir deste artigo começaremos a definir teoricamente cada um destes distúrbios e para começar vamos falar de um dos principais problemas encontrados no dia a dia. Trata-se da Variação de Tensão.

A variação de tensão é a alteração dos valores da amplitude da tensão em relação a um valor médio definido como parâmetro, ou seja, se uma tensão eficaz é 220 volts, a variação de tensão se dá quando este valor é alterado para mais ou para menos, como, por exemplo, 225 volts. Esta variação é normalmente expressa em p.u., e naturalmente se transforma em uma porcentagem do valor de referência.

Outro parâmetro que define o tipo de variação de tensão é o tempo que ele persiste, sendo classificado por momentâneo quando esta duração é menor que três segundos; ou temporário, quando acontece entre 3 segundos e 3 minutos, e pode ser classificado também como variação de tensão de longa duração, quando o tempo ultrapassa 3 minutos.

Outra classificação deste distúrbio da energia elétrica é com relação ao seu valor. Como citei anteriormente, a variação é sempre expressa em p.u., e pode ser classificada em elevação de tensão quando este calor ultrapassa 1,1 p.u., portanto qualquer valor que ultrapassar 10% do valor nominal de referência será considerado elevação de tensão. Se o valor for reduzido entre 0,9 e 0,1 p.u., este fenômeno será conhecido como afundamento de tensão e se o valor reduzir para menos de 0,1 p.u., o fenômeno muda de nome e passa se chamar interrupção.

A variação e tensão também são conhecidas com outros nomes como, por exemplo, SAG ou DIP, para afundamentos de tensão e SWELL ou SURGE, para elevação de tensão.  Também há o termo VTCD para Variação de Tensão de Curta Duração.

A tabela abaixo apresenta um resumo com alguns destes termos.

No próximo artigo, vamos falar da definição das harmônicas. Então até lá!

OS PROBLEMAS DA QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA

Será que temos problemas com a energia?

No artigo anterior, fizemos uma abordagem sobre a importância da qualidade da energia e sua percepção por cada segmento. Neste artigo quero apresentar-lhes os diversos termos que são relacionados com a qualidade da energia elétrica.

Começamos por dividir em duas categorias. Os problemas que variam a forma de onda, alterando frequência e amplitude, e os problemas que alteram a forma de onda modificando a senoide original.

Começamos pelos problemas, que aqui chamarei de distúrbios da energia elétrica, que variam a forma de onda.

VARIAÇÃO DA FORMA DE ONDA:

Variação de tensão: que pode ser elevação ou redução da amplitude, e são conhecidos por SAG, SWEL, SURGE, entre outras denominações. Alteram a amplitude da forma de onda.

Variação de frequência: Alteram a frequência da forma de onda e podem causar problema para funcionamento de equipamentos

ALTERAÇÃO DA FORMA DE ONDA:

Harmônicas e Inter harmônicas: Modificam a forma de onda original em 60Hz com a composição de outras senoides com outras frequências, distorcendo a senoide.

Surtos e transitórios: Também fazem parte do grupo de alteração da forma de onda, pois alteram em um curto espaço de tempo o valor máximo da senoide, criando um pico com valor muitas vezes maior que a senoide.

Notchings e Ruidos: Pequenas interferências que distorcem a forma de onda senoidal e afetam funcionamento de equipamentos.

Desequilíbrio de tensão: Acontece em circuitos com 3 fases onde uma delas acaba, por algum motivo tendo valores menores causando problemas para o bom funcionamento.

Estes são alguns dos distúrbios que afetam o funcionamento de equipamentos e que devem ser levando em conta para que estes funcionem corretamente e possam render o esperado.

No próximo artigo, vamos começar a definir cada um destes distúrbios, informando sobre as causas e os efeitos mais conhecidos de cada um. Então até o próximo artigo!

A IMPORTÂNCIA DA QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA

Devemos nos preocupar com este assunto, desde ontem.

O tema deste artigo “A importância da qualidade da energia elétrica”, abre uma discussão que há muito tempo temos acompanhado, que tem a ver muito mais com a percepção do que com a técnica.

A pergunta que faço inicialmente é: Você já se deu conta do quanto somos dependentes da energia elétrica?

Vivemos em um mundo em que a energia elétrica é sinal de qualidade de vida, que envolve saúde, segurança, conforto e outras tantas coisas que eu levaria o artigo inteiro para descrever. Mas, o mais importante é perceber a importância da energia elétrica em nossas vidas.

Outra pergunta que faço é sobre a qualidade da energia elétrica. O que é qualidade da energia elétrica para você? A simples ausência de interrupção por um período longo é qualidade da energia elétrica? Isto é, se durante o dia todo faltar energia elétrica por um período de não mais que 1 minuto, você considera que a sua energia elétrica tem uma qualidade boa? Mas vamos pensar em um hospital, mais precisamente dentro da UTI – Unidade de Terapia Intensiva: será que 1 minuto sem energia elétrica não afetaria os pacientes?

Outro parâmetro que podemos destacar é quanto à forma de onda da energia elétrica. Sabemos que a geração de energia elétrica no Brasil é, em sua maioria, realizada por geradores senoidais, portanto temos uma senóide gerada, transformada, transmitida etc. Também sabemos que esta senóide é, muitas vezes, importante para o funcionamento de equipamentos como, por exemplo, motores. Se houver uma senóide distorcida os equipamentos provavelmente não vão oferecer o seu trabalho em 100% ou seja, haverá perdas, e perdas sempre são desperdícios, e neste caso perda de energia.

Pois bem, este foi um aperitivo para todos os assuntos sobre a qualidade da energia elétrica que irei abordar. Este artigo inaugura uma série de artigos que tratarei ao longo deste ano e que tem o objetivo de alertar a todos, sejam os profissionais que atuam na manutenção, no projeto, na execução e gerenciamento, sobre os problemas que a má qualidade da energia elétrica pode causar e, principalmente, como encontrar soluções para estes problemas.

No próximo artigo, vamos falar sobre as nomenclaturas dos problemas de qualidade da energia elétrica para que possamos identificá-los e, assim, podermos trabalhar mais próximos da realidade. Então até o próximo artigo!

A FAMOSA ECONOMIA BURRA!!

Pensando no preço e não na necessidade completa.

Desculpem por iniciar o tema desta forma, mas é desta maneira que vejo os investimentos em infra estrutura atualmente, principalmente no que diz respeito a automação. Primeiro, que não se contrata um profissional para avaliar os melhores sistemas, as melhores tecnologias, se está ou não de acordo com norma, etc. etc. etc. O que se tem praticado no mercado é entrar em contato com um ou dois fornecedores e solicitar que estes façam o projeto. Naturalmente cada um deles vai "puxar a sardinha pra sua brasa" e então temos um projeto relativamente poluído. no segundo passo, e de posse dos dois projetos, um funcionário, faz uma comparação e os ajustes que ele entende ser possível e apresenta a proposta. Esta proposta é avaliada por outro funcionário, com um só objetivo, reduzir o custo. É ai que começa a economia burra. Corta aqui, corta ali, e pronto está ai o projeto de infraestrutura de automação. O bom e velho, Similar, entra no processo de compra e a correria do dia a dia do funcionário que especificou, não conseguiu inserir o máximo de informações no projeto e a lista de material saiu com especificações básicas. O comprador, que deve obter pelo menos 3 preços, envia para os seus fornecedores e pede para que elabore o orçamento. Os fornecedores recebem o orçamento com algumas especificações e tentam atender da melhor forma (que lhes convém é claro)e apresentam a proposta. Vence o menor preço, que ainda é negociado para baixar mais. Pois bem e que este tema está num blog de qualidade de energia elétrica? É porque tenho visto isto acontecer constantemente. Um investimento em infra estrutura de automação que custo algumas centenas de milhares de reais e não se preocupa com a energia elétrica que alimentará esta infra estrutura, e conta-se itens imprescindíveis como UPS para manter o sistema funcionando em uma interrupção de energia, ou estabilizador para manter o sistema funcionando em uma variação de tensão, Proteção contra surtos também são esquecidos e o tratamento das harmônicas, depois vemos. Tudo isto reflete em uma economia burra.
Recentemente pude presenciar esta situação. Fui a uma loja de materiais de construção para comprar algumas coisas para minha casa. Estava disposto a gastar algo em torno de R$500,00, mas que poderia sair mais,pois quando cheguei na loja vi algumas coisas a mais. Pois bem, a loja estava na semana da promoção e no dia que estive, era o tal do Saldão e eles estimavam faturar muito. Loja cheia e de repente Pum, energia elétrica da concessionária desligada. Continuei comprando, pois era dia e a loja estava clara. Ao finalizar minha compra (cerca de 20 minutos depois)veio a surpresa a loja não podia finalizar minha compra, pois o sistema não funcionava. Naturalmente deixei minha compra e fui para outra loja, verifiquei ao sair que muitos estavam fazendo mesmo. Minha pergunta: Quando foi investido no sistema de automatização dos caixas daquela loja? quanto custaria uma sistema para manter funcionando os caixas e o sistema de pagamento? A resposta: Muito menos que aquela loja havia perdido em faturamento em pouco mais de 20 minutos que eu fiquei lá.
Estes e outros casos são comuns, portanto pense antes de economizar sem critérios.

EFEITO DAS HARMÔNICAS NOS TRANSFORMADORES

Efeitos de harmônicas em componentes do sistema elétrico
O grau com que harmônicas podem ser toleradas em um sistema de alimentação depende da susceptibilidade da carga (ou da fonte de potência). Os equipamentos menos sensíveis, geralmente, são os de aquecimento (carga resistiva), para os quais a forma de onda não é relevante. Os mais sensíveis são aqueles que, em seu projeto, assumem a existência de uma alimentação senoidal como, por exemplo, equipamentos de comunicação e processamento de dados. No entanto, mesmo para as cargas de baixa susceptibilidade, a presença de harmônicas (de tensão ou de corrente) podem ser prejudiciais, produzindo maiores esforços nos componentes e isolantes.

1.1 Transformadores
Também neste caso tem-se um aumento nas perdas. Harmônicas na tensão aumentam as perdas ferro, enquanto harmônicos na corrente elevam as perdas cobre. A elevação das perdas cobre deve-se principalmente ao efeito pelicular, que implica numa redução da área efetivamente condutora à medida que se eleva a frequência da corrente.
Normalmente as componentes harmônicas possuem amplitude reduzida, o que colabora para não tornar esses aumentos de perdas excessivos. No entanto, podem surgir situações específicas (ressonâncias, por exemplo) em que surjam componentes de alta freqüência e amplitude elevada.
Além disso o efeito das reatâncias de dispersão fica ampliado, uma vez que seu valor aumenta com a frequência.
Associada à dispersão existe ainda outro fator de perdas que se refere às correntes induzidas pelo fluxo disperso. Esta corrente manifesta-se nos enrolamentos, no núcleo, e nas peças metálicas adjacentes aos enrolamentos. Estas perdas crescem proporcionalmente ao quadrado da freqüência e da corrente.
Tem-se ainda uma maior influência das capacitâncias parasitas (entre espiras e entre enrolamento) que podem realizar acoplamentos não desejados e, eventualmente, produzir ressonâncias no próprio dispositivo.
Fonte: Portal WGR Ignitron

A IMPORTÂNCIA DA SALA TÉCNICA NA LINHA DE PRODUÇÃO

Sabemos que a energia elétrica é importante e participa da maioria das situação de conforto, produtividade, segurança e qualidade. A evolução em busca destes quesitos, passa invariavelmente pelo aumento da automação. e esta automação tem uma dependencia cada vez maior da energia elétrica com qualidade.
Já citamos em outros artigos, a importancia da energia com qualidade e os problemas causados pelos circuitos de automação na propria energia como é o caso de distorções harmônicas, surtos etc.
Este artigo tem o objetivo de comentar um conceito que vem sendo adotado pelas principais empresas de automação já há algum tempo, mas que ainda não faz parte do planejamento de ampliação ou automação. Trata-se da sala de condicionamento da energia elétrica ou como é popularmente conhecido, "Sala Técnica", onde o sistema de alimentação de cargas criticas são tratados para minimizar os efeitos dos distúrbios que a energia elétrica apresenta.
Antes vamos apresentar alguns detalhes desta necessidade. Os dispositivos de comando eletro-eletrõnicos, devem ser alimentados por uma energia elétrica que seja o mais próximo dos parametros definidos como padrão, ou seja, frequencia constante, tensão constante, e deformação da senoide nula além da ausencia de surtos transitórios ou ruidos. Entretanto, sabemos que esta condição é quase impossível de se obter nos dias de hoje. Sempre haverá uma distorção harmônica, um surto causado por descargas atmosféricas, uma variação de tensão por um curto circuito, ou o chaveamento de uma carga mais elevada e assim por diante. Diante deste cenário, o ideal seria tratar a energia elétrica que é fornecido a um determinado grupo de cargas e seus sistemas de controle, mas o custo deste tratamento seria um tanto quanto grande, dependendo das potencias das cargas. Por exemplo, condicionar e proteger um grupo de cargas de 800KVA teria um custo relativamente elevado. Então surge o conceito de SALA TECNICA, onde o que se trata é a energia que irá alimentar os sistemas de controle da automação, ou seja, CPU, CLP, CNC etc. Neste caso o investimento é menor e a solução atinge o objetivo quase que na sua totalidade. Estudos mostram que os principais problemas em uma linha de produção são causados por perda de sincronismo, perda de set-up de maquinas e má interpretação dos comandos. Esta perda, que reflete em perda financeira na maioria das vezes, é causado pela interrupção do controle de uma sistemas a automação na presença de um distúrbio que ocorre na rede elétrica. Então ao se tratar a energia elétrica que alimenta os controles, teremos uma segurança de menor perda possível na ocorrência de algum distúrbio da energia elétrica.
Mas o leitor deve estar perguntando: O que eu tenho que colocar nesta sala técnica. A resposta não é simples, mas tentarei dar um direcionamento para que você projetista, instalador ou mesmo responsável pela obra, possa tirar suas próprias conclusões: Os principais distúrbios da energia elétrica são: Variação da forma de onda (frequencia e amplitude)e alteração da forma de onda (harmônica, Surto, Ruído, Notching, Interharmônica, etc. Neste caso a sala técnica concentrará as soluções para os principais problemas. inicialmente, como irá conter equipamentos de alta performance, deve ter o ambiente condicionado através de controle de umidade e temperatura. deverá possuir um supressor de surto e transitórios para que não sofra o risco de queimar quando este distúrbio ocorrer. deverá ser tratado a variação de tensão, e a interrupção para que o equipamento continue funcionando e não perca seus parâmetros quando um destes distúrbios ocorrem. deverá fornecer á carga (sistemas de controle) uma senoide o mais próximo da perfeição, portanto deve ser tratado todas as distorções que houverem como é o caso de harmônicas, através de filtros. e por ultimo, mas não menos importante, deve possuir dispositivos de controle de sobrecorrente (disjuntores ou fusíveis) especificamente dimensionados para a carga dos equipamentos de controle. Outros dispositivos de condicionamento podem ser agregados, caso seja necessário. É o caso de filtros de ruido, ou filtros para inter-harmônicas entre outros.
Pense nisto na sua proxima reforma ou projeto

VARIAÇÃO DE TENSÃO – A NECESSIDADE DE CUIDAR DA QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA.

A industria da automação esta a todo vapor. Cada dia que passa, mais sistemas são criados ou adaptados para que os sistemas de produção sejam melhorados, as perdas sejam minimizadas, a qualidade seja melhorada e principalmente os custos sejam reduzidos, sem prejudicar os demais itens anteriores citados. Pois bem isto demanda sistemas controlados por microcomputadores, microcontroladores, microprocessadores e inúmeros componentes eletrônicos que vai além de sendo minimizados em tamanho, são maximizados em velocidade de comunicação, o que os torna mais sensíveis. Mas toda esta parafernália eletrônica e automática depende de uma fonte de energia elétrica para que ela funcione. Esta fonte de energia é um dos principais problemas atualmente. O empresário ao adquirir um sistema automatizado, se preocupa com a eficiência que este trará ao seu sistema, e como esta eficiência vai ser melhor do que ele possui atualmente não se preocupa em obter a maior eficiência do sistema adquirido e não investe em qualidade da energia elétrica. É ai que mora o perigo, pois o empresário adquire um sistema automático e a sua energia elétrica, que tem na rede todos os equipamentos ligados e sofre variações de tensão acabam sendo o motivo de várias paradas de funcionamento. Neste momento o leigo e os tradicionalistas culpam o sistema de automação e dizem: Esta vendo, quando não tinha esta parafernália eletrônica não dava problemas, agora olha ai, tem paradas todos os dias. Vamos observar algumas coisas. Eu citei que os equipamentos automáticos estão cada vez mais rápidos e precisam cada vez mais estabilidade da alimentação. A concessionária de energia elétrica tem um limite para mais e para menos para lhe fornecer um determinado nível de tensão que em média é de +/- 10%. As maquinas com a partida de motores exigem da rede uma carga muito maior do que para o funcionamento e sabemos que estas redes de energia não são superdimensionadas, o que os faz gerar uma queda de tensão maior do que o fornecido pela concessionária. Também temos a inserção de vários dispositivos, como capacitores na rede para cuidar de fatores de potencia, etc. É neste momento que a tensão varia e os equipamentos sentem, acusam falha e simplesmente param, ou perdem seus parâmetros. É necessário cuidar da alimentação destes equipamentos alimentando-os com sistemas estabilizados com estabilizadores de tensão, ou sistemas integrados como nobreaks dupla conversão on line que já possuem estabilizadores em sua composição.
Pense nisso e busque ajuda de especialistas para que seu sistema de automação seja utilizado no máximo de sua capacidade, justificando assim o seu investimento.
Por Edson Martinho

OS RISCOS DA INTERRUPÇÃO DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA “O APAGÃO”.

Recentemente ocorreu um episódio no Brasil que despertou toda a insegurança sobre a necessidade de uma estabilidade na energia elétrica, que foi conhecido como “apagão”. O problema, aparentemente causado por causas atmosféricas e reconhecido pelo governo que precisava de um reforço nas instalações de transmissão e distribuição deste nosso sistema, causou uma série de efeitos danosos aos usuários de energia elétrica, ou seja, 100% dos grandes centros. Foram prejuízos incalculáveis, desde a perda de um sinal de transmissão de um dado, até a perda de uma produção, como citado pela VolksVagem que deixou de produzir naquele período cerca de 1500 carros e 800 motores. Bares e restaurantes ficaram sem ter como calcular a conta dos clientes e também não puderam receber, pois os sistemas, todos automáticos, não funcionavam pela falta de energia. Após este apagão generalizado que assolou cerca de 60% do país, outros pequenos apagões foram relatados, no Rio de Janeiro, em Brasília em São Paulo, etc. Isto mostra que as interrupções são constantes no nosso sistema, e ocorrem principalmente pelas inúmeras variáveis que compõem nosso sistema de transmissão e distribuição de energia. Diante deste cenário e com a experiência e observação do dia a dia, vejo que muitos usuários de energia elétrica não estão preparados para as interrupções de longa duração que é caracterizada pela ausência de tensão em períodos acima de 1 minuto. Uma cena interessante que presenciei cerca de 2 meses. Estava em um posto destes de estrada no interior de São Paulo, e parei para tomar um café. O posto tem aqueles conjunto de mercearia, bar, restaurante e café. O sistema é todo automatizado, com controle por cartão e leitura de código de barras, onde o cliente faz o pedido e a atendente só lança o pedido no número do cartão, e quando você vai pagar, o caixa somente faz a leitura do código de barras e pronto, sua conta esta fechada. Pois bem a empresa investiu alto no sistema automatizado, mas de repente estávamos sem energia elétrica da concessionária e o ambiente ficou as escuras, ou melhor, com as lâmpadas de emergência acesa, mas ai é que vem o caos. O restaurante não possui um sistema de backup de energia, ou seja, nem gerador auxiliar, nem nobreak ou outro sistema que pudesse manter pelo menos o sistema de automação funcionando e foi ai que eu vi o problema e começou o prejuízo. Eu havia tomado meu café e minha compra havia sido registrada no meu cartão, eram compras por Kg, portanto não havia como saber o valor. Não comprei mais nada e os caixas não funcionavam, então ficamos lá por alguns minutos, até que a gerencia decidiu liberar todos que estavam na minha condição sem pagar nada. Haviam cerca de 50 pessoas na mesma condição. Não me lembro quanto eu havia gastado, mas suponhamos que tenha sido R$15,00 em média. Teríamos 15,00 x 50= R$ 750,00 de prejuízo em alguns minutos sem energia elétrica. Este é um pequeno exemplo, com um prejuízo relativamente pequeno, imagine uma empresa que nesta interrupção tem seus sistemas desconfigurados e ao retornar a energia ainda precisa de um tempo maior para ajustar os parâmetros. Inúmeros casos de interrupção de energia e prejuízo são contabilizados e as pessoas não percebem que precisam estar preparados para isto. Invista um pouco mais e adquira uma fonte alternativa de energia para alimentar pelo menos seus sistemas de controle e comando para que o prejuízo não seja maior. Aos projetistas de automação, preocupem-se com a qualidade da energia elétrica que irá alimentar o seus sistema de automação, pois ele pode ficar inútil em caso de interrupção de energia elétrica.
Por Edson Martinho

QUALIDADE DA ENERGIA: COMO TORNÁ-LA VIÁVEL.

Há mais de 7 anos trabalho com a informação sobre a qualidade da energia elétrica, comecei acompanhando um colega (o Eng. Hilton Moreno), em suas palestras e depois acabei assumindo a divulgação deste assunto que assola os colegas profissionais, principalmente na indústria. Desde o começo deste meu trabalho venho observando os comentários nas palestras e também alguns trabalhos que desenvolvi como consultor, que mostra a falta de visão e compreensão do assunto qualidade da energia pelos profissionais, sobretudo aqueles ligados à manutenção e conservação das instalações elétricas industriais. O problema está na falta de convencimento próprio do profissional, que não percebe que tem nas mãos as ferramentas mais poderosas para que ele torne a solução dos problemas de qualidade de energia viável. Eu explico: atualmente muito se investe em conservação de energia com programas internos de economia de energia, envolvendo todos os funcionários em semanas de eficiência energética, e uma série de atitudes que tem como base duas premissas: a primeira é que estamos contribuindo para a sustentabilidade do planeta, economizando os insumos; a segunda, e mais importante na visão do empresário, é que ele está investindo em algo que lhe dará retorno em um certo período, ou seja, ele está melhorando suas instalações para economizar no consumo de insumos, como eletricidade, gás, óleo etc. Esta base é resultado de cálculos que são realizados por profissionais que deduzem que se você substituir uma lâmpada incandescente de 60W por uma fluorescente compacta de 20W, terá a mesma ou melhor eficiência de iluminação, porém irá economizar cerca de 60% de energia elétrica consumida. O problema é que enquanto uma lâmpada incandescente custa 1 real, uma lâmpada compacta custa 10 reais, então qual é o segredo? Se você gasta 9 reais a mais hoje, mas a sua lâmpada dura 3 vezes mais e você economiza 60% da energia consumida você terá este retorno em 1,5 anos (os valores tem finalidade unicamente ilustrativa). Desta forma se convence um empresário que ele deverá investir tal valor para recuperar este valor no futuro. Esta é uma conta básica de mais e menos – soma e subtração.
Voltamos aos profissionais da indústria e a qualidade da energia elétrica. Se um certo distúrbio, por exemplo, surto de tensão, causado por uma descarga atmosférica que causa a queima de placas eletrônicas de controle de uma máquina, fazendo com que ela pare a produção, é de certa forma constante, este custo deve ser contemplado na busca por solução. Por exemplo: se uma solução para este distúrbio seja aplicar um DPS (protetor de surto) que tem um custo X, basta avaliar o quanto se gasta / perde com a parada da produção devido ao distúrbio; quantas vezes este distúrbio ocorre em média no ano e dividir pelo custo da solução, você terá o valor do investimento e tempo de retorno. Daí você vai dizer: “Mas as descargas atmosféricas são imprevisíveis!”. Eu concordo, mas tenho a certeza que você tem no seu histórico nos 2 últimos anos, quantas vezes aconteceu a parada de máquina. Isso já lhe dá uma dica.
Então vamos para outro exemplo: um afundamento de tensão que proporciona uma falha em um equipamento de controle e este afundamento acontece 1 vez por semana. Todas as vezes que aconteceu este afundamento, o seu equipamento causou uma falha no sistema e você perdeu 5 peças da sua produção. Façamos o cálculo: quanto custa as 5 peças (valor de custo) multiplicadas pela freqüência de 52 vezes (todas as semanas do ano), e compare com o custo da solução, projete isto por ano e transforme em taxa de retorno do investimento. Pronto, você tem o argumento. Isso sem contar tempo de vida útil de equipamento, que é reduzido pelos problemas de qualidade da energia, o tempo de parada de produção, refugo, etc.
Portanto, recomendo que trate qualidade da energia como se trata a eficiência energética, pois os argumentos estão à mão, o que temos que fazer é transformá-los em retorno.
Por Edson Martinho

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA, PERDAS E O PRODIST

No Brasil, grande parte do problema da ineficiência energética concentra-se no lado da oferta. A literatura internacional estima as perdas técnicas médias dos sistemas elétricos (por efeitos joule e corona, fugas de corrente e perdas de transformação) em 7% da energia gerada, sendo 2% na transmissão e 5% na distribuição. Já no Brasil, essas perdas são avaliadas em 15% de toda a energia que se produz, dos quais 7% ocorrem nas redes das transmissoras e nada menos que 8% nas das distribuidoras. Tratando exclusivamente da distribuição, o volume das perdas totais (técnicas + comerciais) equivale a 15% do mercado. Para ter uma ideia do valor monetário disso, tome-se o ano de 2007, cujos dados estão mais à mão: o mercado atendido pelas concessionárias naquele ano alcançou 378,4 TWh, o que significa que as perdas corresponderam a algo como 56,9 TWh (15%). Como a tarifa média de venda de energia em 2007 foi de R$ 252,91, resulta que a valoração das nossas perdas, apenas na distribuição, atingiu no ano retrasado robustos R$ 14,35 bilhões, sem considerar a não arrecadação de tributos sobre a venda dessa energia.

O setor de distribuição de energia elétrica nacional experimentou um inegável avanço de eficiência depois das mudanças iniciadas em 1995, com as privatizações, a reforma institucional e o advento de certo nível de competição. Nos anos recentes, porém, apesar dos esforços das distribuidoras e da atuação do órgão regulador, não se têm verificado avanços significativos (considerando, bem entendido, o conjunto das empresas) em termos de índices de perdas, por exemplo, ou dos indicadores relativos a interrupções do fornecimento. Por outro lado, o setor sempre se ressentiu da falta de uma regulamentação que padronizasse as atividades técnicas relacionadas ao seu funcionamento, como a já existente há anos para a área de transmissão. Esta lacuna foi preenchida recentemente. Após quase 10 anos em elaboração, publicaram-se em dezembro passado os Procedimentos de Distribuição, ditos "Prodist", um conjunto de documentos estabelecendo requisitos voltados a garantir a operação segura e eficiente e o acesso equânime aos sistemas de distribuição, a disciplinar os procedimentos relativos ao planejamento da expansão, à medição e à qualidade da energia, e a regulamentar o intercâmbio de informações entre os agentes e a Aneel (Agência Nacional de Energia Elétrica), além de outros objetivos.

Entre outras novidades, um dos oito módulos que o constituem dedica-se à qualidade da energia elétrica, contemplando fenômenos, até então ignorados na regulamentação setorial, relativos a perturbações de tensão, como harmônicos, desequilíbrios, flutuações e variações de curta duração - a exemplo dos já onipresentes afundamentos. Com módulos específicos sobre apuração e cálculo das perdas, possibilitando a comparação e o acompanhamento da evolução desse parâmetro por segmentos, ou sobre os requisitos para prestação de contas ao órgão regulador, os Prodist são reputados como documentos afinados com as expectativas de modernização do setor, tanto por parte dos consumidores quanto das próprias distribuidoras. Chegam com a missão, oxalá bem sucedida, de auxiliar o setor elétrico nacional a aproximar seus indicadores de desempenho daqueles exibidos no Primeiro Mundo.

Fonte: revista Eletricidade Moderna - jan 2009

A QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA NA INDUSTRIA

(texto na íntegra sem modificações)

No cenário de competição industrial global cada vez mais exigente em que vivemos, deve-se assegurar que são utilizados todos os meios para garantir que os recursos investidos sejam rentabilizados da melhor forma possível, optimizando-se a produção a nível da quantidade, e principalmente da qualidade, e evitando-se perdas desnecessárias. Os prejuízos económicos resultantes dos problemas de qualidade de energia eléctrica nas indústrias são muito elevados, e por isso essa questão é hoje, mais do que nunca, objecto de grande preocupação. Estudos realizados na Europa comprovam que a maioria das empresas não têm as suas instalações eléctricas preparadas para lidar com os problemas de qualidade de energia eléctrica, tendo em conta a realidade dos equipamentos utilizados nos processos produtivos. Além disso, verificou-se que, na maior parte dos casos os responsáveis pelas instalações eléctricas nas empresas não associam os problemas que ocorrem ao facto das instalações não estarem adequadas aos problemas de qualidade de energia a que estão sujeitos. Uma empresa que não esteja preparada para lidar com este tipo de problemas, para além de pagar mais energia eléctrica do que aquela que efectivamente necessita (devido ao acréscimo de perdas nas instalações), pode ter ainda que suportar custos acrescidos substanciais devidos à interrupção ou deterioração de processos produtivos, ou à avaria dos equipamentos utilizados, o que a pode ter como resultado produtos ou serviços de qualidade inferior e com custos superiores aos das empresas concorrentes. O número de conversores electrónicos de potência utilizados, sobretudo na indústria, mas também pelos consumidores em geral, não pára de aumentar. Em resultado disso é possível observar uma crescente deterioração das formas de onda de corrente e tensão dos sistemas de potência. Um estudo realizado na Europa em 1998 mostrou que vários problemas de qualidade de energia, tais como, o elevado conteúdo harmónico nas correntes e tensões das instalações eléctricas, sistemas de terra mal ligados, ou o sobreaquecimento dos condutores de fase e neutro, não eram considerados assuntos importantes, não sendo assim associados aos problemas ocorridos nas instalações, não sendo por esse facto quantificados em termos de custos adicionais para as empresas. Convém realçar que o facto das instalações eléctricas não estarem em condições de fazer face aos problemas de qualidade de energia não se deve necessariamente a erros no projecto inicial, mas sim devido a alterações nos tipos de equipamentos utilizados pelas empresas nos últimos anos, que por um lado se tornaram mais sensíveis a perturbações (por incluírem sistemas de controlo baseados em microelectrónica), e que por outro lado passaram, muitos deles, a contribuir para os problemas de qualidade de energia, por funcionarem como cargas não lineares. Neste texto será abordado o tema da análise e solução dos problemas relacionados com a qualidade da energia eléctrica, na sua vertente mais clássica – perturbações causadas por sobretensões e subtensões, interrupções de serviço, etc. – e, principalmente, no que diz respeito aos problemas causados pelos harmónicos, decorrentes da utilização de cargas não lineares.


AUTORES: Afonso, João L.; Martins, Júlio S. (Universidade do Minho)

TERMOS MAIS USADOS EM QUALIDADE DE ENERGIA

abaixo listamos os termos mais usados para avaliar a qualidade de energia, ou melhor, os disturbios que causam problemas na qualidade de uma detrminada energia elétrica. São eles:

Variação de curta duração
Momentânea
Temporária
Permantente
Variação de longa duração
Interrupção Sustentada
Subtensão Sustentada
Sobretensão Sustentada
Afundamento de tensão (SAG)
Elevação de tensão (SWEL)
Surto de Tensão
Harmônica
Inter-harmônica
Flicker
Redução de fator de potência
Compatibilidade eletromagnética
Distúrbios
Ruído
Sobretensão
Subtensão
Transitório
Impulsivo
Oscilatório
Notching
Variação de freqüência
Flutuação ou oscilação de freqüência
Desequilíbrio de tensão