Consumo e qualidade da energia elétrica
Este estudo tem por finalidade detectar perdas no sistema elétrico geradas por baixo fator de potência, efeito Joule e sobre dimensionamento de motores elétricos.
É imperativo salientar que quando da troca de motores, devem ser analisados os seguintes itens:
- Corrente de partida do motor em condições normais de trabalho do equipamento;
- Redimensionamento das proteções contra curto circuito e sobrecargas;
- Utilização de motor de alto rendimento em substituição aos atuais;
Deve ser salientado que o redimensionamento é investimento em curto prazo com retorno garantido.
O uso de partidas eletrônicas com monitoramento de cargas é importante em casos onde é constante a variação de carga mecânica no eixo do motor. Pode-se obter redução de consumo na ordem de até 30 % com a utilização destes equipamentos.
Este trabalho apresenta em seu conteúdo o que existe de mais moderno em termos de racionalização de energia, a começar pela correção localizada do fator de potência.
Orientações Técnicas
- Seletividade de circuitos elétricos:Definimos seletividade de circuitos elétricos como a proteção dos circuitos dimensionada pela corrente e seção transversal dos condutores. As proteções devem ser dimensionadas em cascata de forma que o surto de corrente nos circuitos secundário não afete o funcionamento dos circuitos primários.
- Dimensionamento de condutores: O condutor é dimensionado em funão da carga instalada e distância entre a carga e a fonte de energia, em caso de motores elétricos deve ser levado em conta a corrente de partida, respeitando sempre as seões mínimas previstas pela norma NBR 5410.
- Perdas elétricas no sistema: Chamamos de perdas elétricas a todos os distúrbios que provoquem dissipação de potência sem utilização útil (efeito Joule). Podemos citar como principais causas a fuga de corrente por baixa isolação e efeito Joule (geração de carga térmica). O efeito mais comum, efeito Joule, é gerado por fatores como: mau dimensionamento dos condutores elétricos, mau contato em conexões elétricas, sub-dimensionamento de equipamentos de controle e comando, baixo fator de potência
- Fator de potência: Devido à importância ao sistema elétrico mundial este item é citado na legislação de todos os paises. Na legislação brasileira é previsto o valor mínimo de 0,92 indutivo ou capacitivo. Deve ser salientado que quanto mais próximo da unidade, menores às perdas e maior o rendimento do sistema.
- Manutenção preventiva: O único meio econômico de se aumentar a vida útil dos equipamentos, reduzir as paradas indesejáveis e consumo de energia elétrica.
Principais causas do baixo fator de potência
- Motores elétricos trabalhando com sub carga no eixo ou a vazio;
- Motores super dimensionados para a carga;
- Transformadores trabalhando em vazio;
- Reatores de iluminação com baixo fator de potência;
- Níveis de tensão acima do nominal.
Principais conseqüências do baixo fator de potência
- Acréscimo na conta de energia elétrica por estar operando com baixo fator de potência;
- Limitação da capacidade dos transformadores de alimentação;
- Quedas e flutuações de tensão nos circuitos de distribuição;
- Sobrecarga nos equipamentos de manobra e proteção limitando a vida útil dos mesmos;
- Aumento das perdas elétricas nas linhas de distribuição pelo efeito Joule;
- Necessidade de aumento da seção transversal dos condutores;
- Necessidade de aumento da capacidade dos equipamentos de manobra e proteção;
- Redução da capacidade de carga no circuito alimentador.
Onde corrigir o fator de potência
Uma forma econômica e eficiente de correão do fator de potência é:
- Redimensionamento dos motores, fazendo com que trabalhem na faixa de 85 a 95% de sua capacidade nominal e carga;
- Utilizar sistemas eletrônicos de partida com monitoramento de carga;
- Utilização de capacitores para correção individual das cargas instaladas;
- Utilização de bancos de capacitores com monitoramento eletrônico por controlador de fator de potência e demanda.
Tipos de correção de fator de potência
A correção do fator de potência pode ser desenvolvida de quatro maneiras diferentes, sendo:
- Correção do fator de potência na entrada da energia de alta tensão corrige o fator de potência visto pela concessionária, permanecendo internamente todos os inconvenientes citados pelo baixo fator de potência, aplicação de custo elevado;
- Correção na entrada da energia de baixa tensão permite correção bastante significativa, normalmente por bancos automáticos de capacitores. Utiliza-se este tipo de correção em instalações elétricas com elevado número de cargas com diferenciadas potências e regime de utilizações pouco uniformes. A principal desvantagem deste sistema consiste em não haver alívio sensível dos alimentadores de cada carga;
- Correção por grupo de cargas consiste na instalação de um capacitor para correão de um grupo de cargas (< 10 CV). É instalado junto ao barramento alimentador do painel geral de carga. Tem como desvantagem não diminuir a corrente do circuito alimentador de cada uma das cargas, corrigindo somente a corrente do circuito alimentador primário;
- A Correção localizada é obtida instalando-se os capacitores junto às cargas.O sistema representa, do ponto de vista técnico a melhor solução para a correção do fator de potência, apresentando as seguintes vantagens:
- reduz as perdas energéticas em toda a instalação;
- diminui a carga nos circuitos alimentadores dos equipamentos;
- pode-se utilizar um único sistema de acionamento para a carga e o capacitor, economizando-se equipamentos de manobra;
- gera energia capacitiva somente onde é necessário, e durante o período necessário;
- os capacitores são de custo reduzido tendo em vista serem de baixa potência.
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