SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DE PEDIDO DE RESSARCIMENTO POR
DANOS EM APARELHOS ELETROELETRÔNICOS
Marcus V. B. Mendonça, Isaque N. Gondim, Carlos E. Tavares, José Carlos de Oliveira, Antônio Carlos
Delaiba, Jonmil M. Borges*, Edélcio. A. Martins*, Claudinei J. de Ávila *
Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Elétrica, Uberlândia – MG, borgesmarcus@yahoo.com.br, nig_eng@yahoo.com.br, cetavares@eel.ufu.br, jcoliveira@ufu.br, delaiba@ufu.br
* CEMIG Distribuição S. A., jonmil@cemig.com.br, Edélcio.Martins@cemig.com.br, daxcja@cemig.com.br
Resumo - Este artigo tem por objetivo avaliar os
resultados obtidos para um estudo de caso de indenização por danos em um aparelho eletroeletrônico. A investigação corresponde a um pedido direcionado a CEMIG – Distribuição S.A., Triângulo Mineiro. Os trabalhos são conduzidos através do emprego de um aplicativo computacional elaborado essencialmente para subsidiar as análises de ressarcimento de consumidores. São indicados os principais fenômenos encontrados aos quais seriam atribuídos os efeitos, os principais equipamentos contemplados nos pedidos de indenização, escolhido um caso real para análise e, por fim, aplicada a metodologia computacional desenvolvida e seus resultados comparados com o parecer emitido pela empresa.
Palavras-chaves - Aplicativo computacional, Qualidade
da energia, Ressarcimento de danos, Simulação de ocorrências.
COMPUTATIONAL SIMULATION OF
REFUNDING REQUEST FOR DAMAGE ON
ELECTRONIC EQUIPMENTS
Abstract -1This paper aims to evaluate the results
associated to a real case study of refunding request due to damages occurred in a TV equipment belonging to a specific consumer. The work focuses the use of a computational tool specially developed to provide means to serve as guide line to a final decision to be given by the local power authority (CEMIG). The general idea consists in reproducing an abnormal problem related to a sequence of system switching owing to emergency maneuvers. The effect is then propagated throughout the electrical distribution network until it reaches the final consumer and its electronic device. By comparing the phenomenon thermal and dielectric impacts to the device withstand limits it is then possible to verify the relationship between the effect and the equipment limits. The program result is then compared to the decision taken by the distribution utility.
Keywords - Power Quality, Refunding Request,
Occurrence Simulation Software
I. INTRODUÇÃO
As mudanças ocorridas no setor elétrico nos últimos tempos, aliadas a uma maior informação dos consumidores quanto aos seus direitos e a utilização maciça de dispositivos mais sensíveis à qualidade da energia elétrica de suprimento [1] denotam, na atualidade, que a área conhecida por PID “Pedidos de Indenização por Danos” se apresenta como tema de grande importância no âmbito das concessionárias de energia.
De fato, a ocorrência de fenômenos advindos da natureza e outros, somados a ação de dispositivos de proteção e/ou manobra, têm ocasionado impactos que podem ser determinantes na operação dos mais diversos equipamentos que compõem os seguimentos industriais, comerciais e residenciais de consumidores [2]. Sob a ação destes fenômenos, os aparelhos elétricos podem vir a operar de maneira inadequada ou, em casos extremos, os mesmos podem até mesmo sofrerem danos físicos que exigem uma pronta manutenção ou reposição [3-5].
Diante deste quadro podem surgir grandes contendas entre as partes envolvidas no processo. De um lado, as concessionárias, as quais recebem estes pedidos e têm por incumbência a análise e emissão de um parecer sobre a correlação entre causas e efeitos, e de outro, os consumidores interessados numa rápida resposta dos supridores. Buscando subsídios para a matéria em pauta, um dos balizadores para as prováveis controvérsias está alicerçado nas orientações da ANEEL, nos procedimentos das empresas e, porque não dizer, na experiência e no bom senso que norteiam as soluções de conflito. Não obstante a busca pela verdade, os métodos comumente utilizados não encontram, via de regra, sustentação em princípios científicos ou técnicos e, diante desta situação, muitas vezes ocorrem incompreensões e insatisfações quanto aos pareceres finais.
Neste sentido, e ainda, face ao crescente número dos pedidos de indenização e consequentes montantes financeiros envolvidos nos processos de ressarcimento [6], a busca por mecanismos fundamentados na ciência e tecnologia, que permitam conduzir, de forma isenta aos interesses individuais, a respostas consistentes, constitui-se, sem dúvidas, em grandes metas a serem alcançadas.
Da argumentação acima desprende a necessidade do desenvolvimento de procedimentos sistematizados, em que pese o equilíbrio entre o emprego de recursos computacionais e aqueles atrelados com medições de campo,
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O caso sob análise corresponde a um pedido de ressarcimento suscitado por danos causados a um aparelho televisor. De acordo com o documento interno da concessionária, a ocorrência, que foi registrada e encontraria sustentação para o fato, seria um religamento automático do alimentador que atende ao cliente. Tal fenômeno teria ocorrido devido a manobras de emergência na chave fusível. À luz dos procedimentos internos, o pedido em pauta obteve, como parecer final, o deferimento da solicitação.
A Fig. 5 mostra a modelagem da rede de distribuição correspondente ao ramal de alimentação ao qual o pedido de ressarcimento encontra-se afeito.
Fig. 5. Rede de distribuição modelada no aplicativo APR.
Os parâmetros elétricos envolvidos com o diagrama apresentado encontram-se disponibilizados nas Tabelas I a V.
TABELA I
Parâmetros da Fonte de tensão
Parâmetro Valor
Tensão nominal (kV) 138,0
Nível curto-circuito trifásico (kVA) 2000∠89º
TABELA II Parâmetros do Transformador SE Parâmetro Valor Tensões primário/secundário (kV) 138,0/13,8 Potência (MVA) 25 Reatância indutiva (%) 11,73 Resistência (%) 1 TABELA III Parâmetros do Transformador DT Parâmetro Valor Tensões primário/secundário (kV) 13,8/0,22 Potência (MVA) 112,5 Reatância indutiva (%) 3,5 Resistência (%) 1 TABELA IV Parâmetros dos Cabos
Cabo Resistência Elétrica (Ω/km) Reatância Indutiva (Ω/km)
MT 336,4 0,2208 0,4165 MT 4/0 0,3505 0,4488 MT 4 AWG 1,774 0,5103 BT 4 AWG 1,61 0,34 TABELA V Parâmetros da Carga
Carga Potência Ativa (kW) Potência Reativa (kVAr)
Carga 1 10000 6500
Carga 2 3000 500
Carga 3 2500 500
Carga 4 81,6 34,5
Carga 5 5,4 0,8
A Fig. 6 ilustra o equipamento envolvido no processo de análise de consistência de indenização (o aparelho televisor). Para tanto, seguindo as orientações detalhadas para o aplicativo em pauta (APR), realiza-se um duplo clique sobre o ícone representativo do consumidor, quando então aparece na tela, opções de quais produtos devem ser avaliados.
Fig. 6. Aparelho sob a análise de consistência do pedido de ressarcimento.
Uma vez definida a rede e o equipamento objeto da investigação, o próximo passo compreende a definição das curvas de suportabilidade dielétrica e térmica que expressam os níveis máximos das solicitações de tensão e corrente que o equipamento suportaria, sem que, probabilisticamente, ocorressem danos físicos em sua estrutura construtiva e operacional. Para tanto, a mesma tela mostrada na Fig. 3 disponibiliza a entrada das informações destinadas à caracterização destes níveis, os quais serão traduzidos em equações logarítmicas ou tabelas de valores. Para fins deste artigo são utilizados os limites de suportabilidade extraídos de [3], [4] e [9].
A Fig. 7 ilustra a configuração da manobra na chave fusível no aplicativo APR, que pode ser realizada com o preenchimento do instante de ocorrência do evento. Esta chave encontra-se localizada próxima ao transformador de distribuição de 112,5 kVA.
Conforme pode ser visto, o evento está atrelado a um chaveamento na fase B. Devido a isto, a manifestação subsequente ocorre no religador automático, o qual está presente a cerca de 2,7 km da subestação. A Fig. 8 mostra como foram estabelecidas as operações do religador automático para os fins da simulação computacional.
Fig. 8. Configuração das operações do religador automático.
Uma vez que o caso sob investigação encontra-se configurado e parametrizado, o passo subsequente consiste no processamento do APR de forma a obter as seguintes informações:
• Tensão em qualquer ponto do sistema elétrico e, de modo especial, nos terminais do equipamento sob avaliação;
• Corrente em qualquer ponto do sistema e, de modo particular, na entrada do equipamento sob análise; • Curvas de solicitação dielétrica e térmica, obtidas a
partir da tensão e corrente na entrada do dispositivo eletroeletrônico focado no pedido de ressarcimento, confrontadas com os limites adotados de suportabilidade.
As Figs. 9 e 10 mostram, respectivamente, as formas de onda da tensão e da corrente observadas no ponto de conexão do aparelho televisor com a rede de distribuição durante todo o período de análise, o qual compreende: situação normal, ocorrência da falta e atuação do religador na forma de três operações.
Fig. 9. Tensão na entrada do aparelho televisor sob a ação de uma manobra de emergência e consequente religamento automático no
barramento de média tensão.
Fig. 10. Corrente na entrada do aparelho televisor sob a ação de uma manobra de emergência e consequente religamento automático
no barramento de média tensão.
Objetivando associar os resultados que expressam as solicitações impostas pelo distúrbio com as curvas de suportabilidade do aparelho televisor, o APR produz resultados finais que se apresentam na forma evidenciada pelas Figs. 11 e 12. A primeira contempla as questões dielétricas, enquanto que a segunda destaca o desempenho térmico. Uma vez que as solicitações são diretamente correlacionadas com os níveis correspondentes de suportabilidade, os gráficos permitem, visualmente, concluir sobre a probabilidade ou não da ocorrência de danos causados pela ocorrência em questão. Vale observar que os limites admissíveis de tensão foram traçados em consonância com as três referências destacadas no artigo.
Fig. 11. Análise comparativa das solicitações dielétricas diante dos níveis de suportabilidade do aparelho.
Fig. 12. Análise comparativa das solicitações térmicas diante dos níveis de suportabilidade do aparelho.
Tempo [s] 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 Tens ã o [ V ] 800 600 400 200 0 -200 -400 -600 -800 Tempo [s] 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 C o rr e nt e [ A ] 60 40 20 0 -20 -40 -60
Os resultados mostrados nas figuras conclusivas evidenciam que:
• Após o instante de 310,9 ms ocorre uma violação dos níveis de tensão admissíveis pelo equipamento eletroeletrônico no tocante às curvas de suportabilidade estabelecidas pelas referências [4] e [9]. Portanto, no que tange às questões dielétricas, fica evidenciada a possibilidade de danos físicos na forma de rompimento da isolação do equipamento; • Em nenhum momento houve violação dos limites
térmicos tolerados pelo equipamento. Portanto, com respeito a questões associadas com as elevações de correntes e respectivos impactos térmicos pode-se verificar que não há possibilidade de danos físicos na forma de sobreaquecimentos.
Consequentemente, de acordo com os resultados das investigações realizadas através do programa desenvolvido, o APR aponta para o fato que o caso em questão está vinculado com uma solicitação procedente para o pedido de ressarcimento.
Não obstante as constatações acima, os trabalhos investigativos avançaram no sentido de inserir uma situação hipotética, a qual consiste, fundamentalmente, na conexão de uma proteção na forma de pára-raios localizados do lado de média tensão do transformador de 112,5 kVA, conforme esclarece a Fig. 13. Tais dispositivos foram adotados como do tipo ZnO e conectados a uma malha de terra com impedância nula.
Fig. 13. Rede de distribuição modelada no aplicativo APR, considerando a existência de pára-raios num barramento de 13,8
kV.
Sob tais condições, as Figs. 14 e 15 mostram, respectivamente, as novas formas de onda da tensão e da corrente observadas no ponto de conexão do equipamento do consumidor com a rede de distribuição.
Fig. 14. Tensão na entrada do aparelho televisor, considerando a existência de pára-raios num barramento de 13,8 kV.
Fig. 15. Corrente na entrada do aparelho televisor, considerando a existência de pára-raios num barramento de 13,8 kV.
No que tange aos resultados para as solicitações dielétricas e térmicas, quando da presença dos pára-raios, estes se encontram, respectivamente, indicados pelas Figs. 16 e 17.
Fig. 16. Análise comparativa das solicitações dielétricas diante dos níveis de suportabilidade do aparelho, considerando a existência de
pára-raios num barramento de 13,8 kV.
Tempo [s] 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 Te ns ão [ V ] 800 600 400 200 0 -200 -400 -600 -800 Tempo [s] 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 Cor rent e [ A ] 60 40 20 0 -20 -40 -60
Fig. 17. Análise comparativa das solicitações térmicas diante dos níveis de suportabilidade do aparelho, considerando a existência de
pára-raios num barramento de 13,8 kV.
Estas figuras evidenciam que:
• Diferentemente da situação anterior, não há violação dos níveis de tensão admissíveis pelo televisor. Portanto, no que tange às questões dielétricas pode-se verificar uma improbabilidade de danos físicos na forma de rompimento da isolação do equipamento;
• Novamente, em nenhum momento ocorre uma violação dos limites térmicos tolerados pelo equipamento.
Portanto, à luz destes novos resultados, se esta fosse a situação real, o pedido de ressarcimento seria considerado improcedente.
IV. OBSERVAÇÕES FINAIS
Este artigo apresentou um estudo de caso real de ressarcimento de danos em um equipamento eletroeletrônico, o qual corresponde a um aparelho televisor. Também foi realizada uma descrição sucinta a respeito da relevância que o tema assume na atualidade diante do volume de pedidos de indenização. No que se refere ao caso investigado, as análises foram conduzidas de maneira a mostrar os resultados encontrados por um aplicativo computacional que se utiliza de uma metodologia para transformar os impactos dos distúrbios em indicadores de solicitações térmicas e dielétricas. Desta maneira, os resultados encontrados, para o pedido ora feito, mostraram-se condizentes ao deferimento da solicitação de ressarcimento do consumidor. Uma análise hipotética foi posteriormente realizada, considerando-se a presença de pára-raios na rede. Diante da nova situação, o julgamento, estabelecido por meio de simulações, conduziria ao indeferimento do pedido caso assim estivesse caracterizado o sistema de distribuição.
Muito embora os autores reconheçam o bom desempenho obtido pelo programa ressalta-se a necessidade de investigações complementares para a consolidação do processo. Para tanto, será essencial a realização de trabalhos adicionais envolvendo outras situações reais e subsequentes avaliações através do aplicativo APR.
REFERÊNCIAS
[1] R. C. Dugan, M. F. McGranaghan., S. Santoso., H. W. Beaty, Electrical Power Systems Quality, 2nd Edition. USA: McGraw-Hill, 2003.
[2] M. H .J. Bollen, Understanding Power Quality Problems: Voltage Sags and Interruptions, Piscataway, IEEE Presss, 2000.
[3] H. R. P. M. Oliveira, N. C. Jesus, M. L. B. Martinez, "Avaliação do Desempenho de Equipamentos Eletrodomésticos Durante Ensaios de Sobretensões" - XVIII SNPTEE, Curitiba/PR, Outubro de 2005.
[4] M. D. Teixeira, R. L. Araújo, L. M. Ardjomand, , A. R. Aoki, N. S. R. Quoirin, I. Wunderlich, "Acceptable Power Quality Limits to Avoid Damages in Appliances", WSEAS Transactions on Circuits and Systems, Issue 5, vol. 4, May 2005.
[5] K. Ermeler, W. Pfeiffer, D. Schoen, M. Schocke, "Surge Immunity of Electronic Equipment", IEEE - Electrical Insulation Magazine, Vol. 14, 1998.
[6] A. S. Jucá, "Avaliação do Relacionamento entre Consumidores e Concessionárias na Solução de Conflitos por Danos Elétricos: Proposta de adequação", Tese de Doutorado em Engenharia Elétrica, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, São Paulo/SP, 2003. [7] C. E. Tavares, J. C. de Oliveira, M. V. B. Mendonça, A.
C. Delaiba, R. M. T. Silva, “An Approach for Consumers Refunding Analysis Associated to Voltage Disturbances and Equipment Damages”, Revista Eletrônica de Potência – SOBRAEP, vol. 13, Nº 1, Fevereiro de 2008.
[8] C. E. Tavares, “Uma Estratégia Computacional para a Análise Técnica de Pedidos de Ressarcimento de Danos a Consumidores”, Tese de Doutorado, UFU, Uberlândia/MG, 2008.
[9] ITI (CBEMA) Curve Application Note [Online]. Disponível em: http://www.itic.org/archives/iticurv.pdf, acessado em janeiro de 2007.
AGRADECIMENTOS
Os autores expressam seus agradecimentos à FAPEMIG, CAPES e CNPq pelas bolsas de doutorado e de mestrado no programa de Pós-Graduação da FEELT-UFU e outros apoios financeiros que viabilizaram a pesquisa.
