Compensação por Motores Síncronos
3.4. QUADROS DE DISTRIBUIÇÃO E PROTEÇÃO DE CIRCUITOS
Dentro do universo de perdas de energia em uma instalação elétrica, as perdas nos elementos de distribuição ocorrem, na maioria das vezes, por mau dimensionamento dos componentes, por acrés- cimo desordenado de cargas, por falhas no projeto, pelo estado precário das conexões e pela falta de um programa de manutenção preventiva.
O correto dimensionamento dos cabos de energia deve considerar os critérios da queda de tensão e da capacidade de corrente. O primeiro verifica a distância em que os cabos energizados estarão dos centros de carga e o segundo avalia a capacidade de passagem de corrente pelo condutor. Cabe ressaltar que o correto dimensionamento leva em consideração a distribuição das cargas em vários circuitos de forma uniforme entre as fases.
Torna-se necessário o estabelecimento de uma rotina de manutenção a fim de eliminar os proble- mas usualmente encontrados nas instalações elétricas. A existência de quadros antigos com sistemas de proteção inadequados e ultrapassados, com cabos com emendas mal feitas, falta de elementos de proteção e conexões frouxas, proporciona a ocorrência de perdas pela formação de pontos quentes. Estas perdas se dão na forma de efeito Joule e muitas das vezes podem causar acidentes, apresentan- do riscos de segurança ao patrimônio e às pessoas.
Uma instalação elétrica é composta por um sistema constituído de transformadores, cabos elétri- cos, disjuntores, chaves seccionadoras, chaves fusíveis, contactoras, barramentos e conectores. To- dos estes componentes que formam a rede de distribuição possuem resistências elétricas, fazendo com que a corrente que circula por eles cause perdas de energia na forma de calor.
Estas perdas são causadas pelo aquecimento dos componentes e são calculadas pela expressão:
Onde,
R = resistência elétrica do componente I = corrente circulante pelo componente
Somando-se as resistências pertencentes aos componentes que formam o sistema de distribuição de energia, existem as perdas ocorridas nas conexões elétricas que as unem. E como ocorre nas resistências elétricas quando da circulação de uma corrente, parte da potência é dissipada em forma de calor.
De uma forma generalizada, pode-se afirmar que em um sistema de distribuição de energia existem dois tipos de perdas ôhmicas: um em função das resistências inerentes aos componen- tes do sistema e outro devido à resistência causada pelas conexões entre os componentes.
Como foi dito, todos os componentes de um sistema de distribuição de energia elétrica apresen- tam perdas por suas próprias resistências à passagem da corrente elétrica, porém em chaves seccionadoras, chaves fusíveis e disjuntores, estas perdas podem ser desprezíveis, desde que estejam corretamente dimensionados e em bom estado de conservação. Nos cabos e conexões elétricos essas perdas são representativas. Dessa forma, deve-se atentar para as seguintes situações:
·
Cabos elétricos;·
Equilíbrio das fases;3.4.1. CABOS ELÉTRICOS
Os cabos elétricos são constituídos em sua maioria de cobre ou alumínio. O mais utilizado em instalações de baixa tensão e com a existência de isolamento é o de cobre. Para calcular-se a resistên- cia elétrica de um cabo é utilizada a seguinte expressão:
Onde,
– resistividade do material utilizado na fabricação do cabo que varia em função da temperatura l – comprimento do cabo
S – área de seção transversal do condutor que usualmente é chamada de bitola
Exemplo 3.8
Uma unidade consumidora possui em sua instalação um motor de 100CV operando com tensão de 220V, 90% de rendimento e com fator de potência de 0,8 indutivo à plena carga. Este motor está ligado a 80 metros do transformador, através de condutores de 120mm2 de seção transversal. Este motor funciona durante 500h/mês à plena carga. Para se calcular o valor das perdas de energia elétrica nos condutores ao longo de um mês de operação deste motor:
A corrente solicitada pelo motor é obtida através da divisão da potência nominal do motor pela tensão de operação e pelo fator de potência.
Onde,
1CV = 0,736kW
A potência solicitada da rede é obtida pela divisão da potência nominal do motor pelo rendimento.
O consumo mensal de energia no motor é obtido pela multiplicação da potência solicita- da da rede pelo número de horas de operação do motor no mês.
Consumo = Potência x horas Consumo = 83 x 500 = 41.500kWh/mês
Um condutor de cobre com seção transversal de 120mm2 apresenta uma resistência elétrica (R) de 0,164W/km. Desta forma, as perdas ôhmicas nos três condutores que alimentam o motor são:
Perdas = 3 x R x I2 Perdas = 3 x (0,08 x 0,164) x 2682 Perdas = 2,8kW
O valor das perdas de energia mensais nos condutores é obtido pela multiplicação do valor das perdas pelo número de horas de funcionamento mensal do motor.
Perdas mensais = 2,8 x 500 Perdas mensais = 1.400kWh
Neste exemplo pode ser observado que as perdas neste motor são correspondentes a 4,2% da energia consumida por ele. Assim sendo, no âmbito da implementação de um programa de conser- vação de energia, estas perdas devem ser criteriosamente analisadas.
A utilização dos cabos condutores de energia em uma instalação elétrica deve obedecer ao correto dimensionamento dos mesmos. Isso é fundamental para um bom funcionamento e dos equipamentos e para manter a segurança. Uma instalação com cabos subdimensionados apresentará aquecimento nos circuitos, acarretando um desperdício de energia, além do risco de acidentes por incêndios. Assim, ao se adicionar novos equipamentos, torna-se necessária uma revisão na instalação a fim de verificar a capacidade de condução de corrente dos cabos e se os sistemas de proteção dos circuitos irão suportar esse acréscimo.
3.4.2. EQUILÍBRIO DE FASES
A correta divisão dos circuitos de uma instalação elétrica permite que se eliminem as perdas por aquecimento em condutores sobrecarregados. Desta forma, recomenda-se que a divisão seja feita da forma que as fases possuam cargas compatíveis com a capacidade dos condutores e sistemas de proteção e que a carga seja distribuída de forma a manter as fases equilibradas.
Ao realizar emendas nos condutores, deve-se fazê-las de forma bem feita, evitando que as mesmas se soltem e causem acidentes. Deve-se sempre envolver as emendas com fita isolante específica para esta finalidade, não utilizando outros, tais como durex, esparadrapos ou outras fitas colantes.
Evitar a utilização de cabos condutores de origem duvidosa, pois muitas das vezes esta economia pode resultar em prejuízos futuros. Utilize cabos de marcas conhecidas em cuja qualidade se possa confiar. A utilização de materiais de baixa qualidade pode provocar o envelhecimento acelerado da isolação, dando origem a fugas de corrente e curtos-circuitos, causando desperdício de energia e riscos de acidentes.
3.4.3. SISTEMAS DE PROTEÇÃO
permitir o bom funcionamento dos sistemas elétricos. Desta forma, quando um equipamento de proteção atuar, quer seja um fusível, um disjuntor ou uma chave, antes de tornar a ligar, deve-se verificar onde ocorreu o problema para tentar solucioná-lo. Nunca se deve substituir o fusível por elementos estranhos tais como arames, moedas ou pedaços de condutores, que irão permitir a passa- gem da corrente, pondo em risco a sua instalação. Quando um equipamento de proteção se queima, ele deve ser substituído por outro de igual capacidade, nunca menor, pois poderá comprometer o bom funcionamento da instalação com interrupções intempestivas e nunca com a capacidade maior que a de projeto, pois ele irá perder toda a sua função de proteger a instalação e os equipamentos contra os riscos de acidentes.