A qualidade da energia elétrica é um aspeto fundamental para garantir o funcionamento correto das instalações. Qualquer perturbação elétrica em parâmetros como magnitude, forma de onda ou frequência, entre outros, é um problema para a qualidade da energia.
Por que devemos preocupar-nos com a qualidade da energia? Atualmente, 15% das instalações opera com problemas de qualidade de energia, o que pode causar danos nos equipamentos e períodos de inatividade, entre outras questões. Importa também dizer que 70% das perturbações tem origem dentro das instalações, e causa entre 30 e 40% dos incidentes de inatividade. Um dos desafios mais importantes neste sentido são os harmónicos, fenómenos que podem causar perturbações e danos nos equipamentos se não forem controlados adequadamente.
O que são os harmónicos?
Em primeiro lugar, é importante entender que os harmónicos podem ocorrer em praticamente todas as instalações. Segundo a UNE EN 50160, uma tensão harmónica é uma tensão senoidal cuja frequência é um múltiplo inteiro da frequência fundamental da tensão de alimentação. Os harmónicos podem ser gerados por cargas não lineares presentes nas instalações, como equipamentos industriais, variadores de velocidade, UPS, dispositivos eletrónicos, etc.
A presença de harmónicos pode ter consequências económicas e técnicas, incluindo o envelhecimento prematuro dos equipamentos, sobrecargas na rede e problemas de funcionamento nas cargas não lineares, o que implica maiores gastos com manutenção e substituição de equipamentos. Portanto, é fundamental detetar e analisar os harmónicos para tomar medidas corretivas.
Felizmente, a redução das distorções harmónicas para níveis aceitáveis é relativamente simples. As diretrizes da International Electrical and Electronics Engineers (IEEE) são frequentemente utilizadas para determinar o nível aceitável de harmónicos em diversos sistemas, e também existem ferramentas e software para prever o nível de atividade harmónica e avaliar as soluções para a mitigar.
Analisadores de rede
Os analisadores de rede permitem visualizar o que está a acontecer em relação à qualidade da energia, monitorizando os parâmetros básicos de consumo, como tensão, corrente, potência e harmónicos, e fornecem informações para analisar profundamente os problemas de uma instalação.
Um exemplo é a solução PowerLogic ION9000 da Schneider Electric, concebida para as aplicações mais exigentes. Graças à sua análise da qualidade da energia, nenhuma perturbação ou incidente passa despercebido, nem mesmo os transitórios de alta velocidade.
Variação de frequência
Embora a variação de frequência seja um dos fatores que gera harmónicos, é indispensável para qualquer indústria e instalação com motores. A variação é crucial para reduzir a fatura elétrica, já que otimiza o consumo das instalações. Variadores de velocidade como o Altivar Process, que integram a redução de harmónicos por princípio, com retificador ou filtros de 12/24 impulsos. O variador regista e visualiza a curva da bomba centrífuga e o seu Ponto de Melhor Eficiência (BEP, na sua sigla em inglês), supervisiona o seu estado de funcionamento e envia alarmes em tempo real, dando informações sobre o estado da instalação. Para além disso, e cada vez mais, estes variadores de frequência têm vindo a ser implementados com algoritmos de manutenção preditiva.
Filtros ativos
Os filtros ativos são uma solução avançada e eficaz para mitigar os efeitos dos harmónicos nas instalações elétricas. Estes dispositivos detetam a corrente harmónica presente na rede e geram uma corrente de igual magnitude, mas em fase oposta, o que permite compensar e reduzir a distorção harmónica. Ao injetar essa corrente compensatória, os filtros ativos conseguem manter um sinal elétrico mais limpo e estável, minimizando assim os problemas associados aos harmónicos, como sobrecargas, aquecimento de equipamentos e perturbações nos sistemas de telecomunicação.
Uma das principais vantagens dos filtros ativos é a sua capacidade de se adaptarem dinamicamente às condições em constante mudança da rede elétrica. Estes dispositivos conseguem ajustar o seu funcionamento em tempo real para compensar as variações na carga e as condições de operação, garantindo assim uma correção contínua dos harmónicos. Para além disso, os filtros ativos são altamente eficientes e podem proporcionar uma correção precisa e eficaz, mesmo em ambientes com altos níveis de distorção harmónica.
É importante abordar os problemas de qualidade da energia com uma abordagem estruturada que envolve três passos fundamentais: medição, análise e ação. Este processo permite identificar eventos perturbadores, compreender o seu impacto e tomar medidas corretivas ou preventivas eficazes. A deteção precoce e a gestão proativa dos problemas de qualidade da energia podem evitar danos dispendiosos nos equipamentos e otimizar a eficiência operacional das instalações.
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