VTCD e Aplicação da Solução Técnica-Econômica na Indústria

*por Se Un Ahn

As dores de todos ou quase todos

O fenômeno perturbação transitória Variação de Tensão de Curta Duração (VTCD), popularmente conhecido por “piscas” ou “quedas” de energia, é problema mais frequente nos setores industriais. É  responsável  entre  80  e  90% das reclamações dos clientes e causado pelas perturbações diversas na rede de distribuição, desde acidentes, abalroamento de postes, curtos-circuitos etc. Essas perturbações ocasionam danos a equipamentos e interrupção da produção, com geração de impactos econômicos às empresas.

Desta forma, é apresentado um case de sucesso, da identificação à solução, de um problema causado por VTCDs.

O caso e identificação do fenômeno impactante

Uma indústria multinacional do  ramo de embalagens de vidro  farmacêutica (com produção de aproximadamente 1,2 bilhão de unidades/ano e operação em  três turnos, sete dias por semana) que convivia com problemas relacionados a VTCDs, que acarretavam em paradas de produção e, eventualmente, na queima de equipamentos eletrônicos e perda de programação de CLPs e controladores. Esta possui em torno de 60 máquinas com potência em torno de 38kW cada. As VTCDs ocorriam com uma frequência média de cinco vezes ao mês, com prejuízos cerca de R$20.000 cada evento.

Inicialmente, foi instalado um medidor de QEE para monitorar as grandezas de Power Quality da referida indústria e, através das medições, foi possível identificar e cruzar as informações de VTCDs registadas com as paradas de produção reportadas. Assim, verificou-se que os eventos que causam a parada  produtiva  se  tratava  de VTCDs, denominadas Afundamentos Momentâneos de Tensão (AMT), com valores de magnitude inferiores a 85% da tensão nominal (VFN = 220V) e duração acima de 90ms.

O problema e trabalho a quatro mãos

A   equipe    realizou    os    estudos sob a perspectiva da Qualidade  de  Energia Elétrica e Operação Básica dos equipamentos da linha.  No  entanto, alguns pontos demandaram informações específicas dos equipamentos e processos industriais. Assim sendo, o engenheiro responsável pelo departamento de manutenção elétrica e especialista de processos e sistemas de automação da produção passou a integrar o time de análise. Trabalhando em conjunto, foi possível obter  uma  visão  aprofundada dos processos e ampliar a gama de ideias para contornar o problema e realizar um levantamento detalhado dos componentes internos dos equipamentos afetados, dessa forma, classificados por componentes, tipo e potência.

Da pesquisa, foi possível determinar que, cerca de 2kW de um total de 38kW  do equipamento era realmente afetado pelas VTCDs. Os demais 36kW se tratava de cargas com menor sensibilidade, de forma que as VTCDs, apesar de ocorrerem, não eram percebidas pelos respectivos dispositivos.

Com o problema e as causas devidamente identificados, passou-se à parte  complexa  do  trabalho:  solucionar  o problema, tendo em vista o nível de automação presente no equipamento (reconhecimento de imagem, monitoramento  térmico,  sincronismo, entre outros) e a necessidade de isolar eletricamente as cargas sensíveis do restante (considerando o ponto de  vista  de alimentação de energia). Dessa forma, além realizar essa diferenciação, foram necessárias estratégias de conexão que fossem capazes de manter a automação do sistema idêntica à original.

Uma vez isolados os 2kW de interesse, aplicou-se a solução para o problema, que, no caso, consistiu em conectar as cargas sensíveis a um sistema de alimentação ininterrupta (Nobreak de dupla conversão), mantendo as cargas não-sensíveis  na rede elétrica convencional. Não menos importante adicionadas as devidas sinalizações de segurança no equipamento, visto que agora o mesmo contava com duas fontes de alimentação.

Performance da solução e inovação técnica

Durante os dois dias posteriores às alterações realizadas no equipamento- teste, foi mantida a medição de Power Quality da instalação, a fim de detectar performance da solução aplicada. Nesse período, um AMT semelhante ao registrado no monitoramento inicial (Magnitude < 85% e Duração > 90ms) foi detectado, resultando em nova parada nas máquinas do cliente, com exceção do equipamento- teste, comprovando a eficácia da solução adotada. Nesse caso, o sucesso da solução foi confirmado, de modo a não interromper a produção e tampouco afetar a qualidade da produção.

Com a solução comprovada no equipamento-teste, foram realizados estudos da infraestrutura necessária para aplicar a solução às demais máquinas e equipamentos da fábrica. De maneira semelhante, aliaram-se os conhecimentos da equipe de consultoria com os engenheiros especialistas da indústria  para estudar e conhecer  a  fundo  todos  os equipamentos candidatos à solução. Para todas as cargas sensíveis às VTCDs, dimensionadas e isoladas das demais parcelas, foi possível estabelecer um sistema de alimentação ininterrupto capaz de suprir as necessidades de toda a linha de produção, isto é, a parcela sensível de cada equipamento. A solução encontrada foi a instalação de dois UPS de 100kVA dedicados aos dispositivos sensíveis, mantendo as demais cargas conectadas à rede de alimentação elétrica convencional, tal como no primeiro caso.

Sucesso comprovado e números

O resultado desse desafio foi comprovado VTCD após VTCD. Mantendo o monitoramento de QEE continuamente, identificou    eventos    e    perturbações que antes se traduziam em paradas de produção, e que após a aplicação da solução, não representam mais uma ameaça à indústria. Hoje, esta indústria é robusta a ponto de não ter preocupações relacionadas aos “piscas” de energia, visto que além do sistema  de  UPS  suportar  os VTCDs, foram instalados grupos de geradores automáticos para os casos de interrupção total de energia.

Informa-se que, no total, foram investidos cerca de R$800 mil em equipamentos, materiais, instalações elétricas, estudos de engenharia e medições de qualidade de energia elétrica. Financeiramente, as paradas eram sentidas em cifras superiores a R$1 milhão anual, considerando tempo ocioso da fábrica, materiais perdidos em meio aos processos e danos à equipamentos da linha.

Portanto, este é um case de sucesso à quatro mãos para uma alternativa de solução técnica-econômica factível!

Se Un Ahn é engenheiro eletricista com 38 anos de experiência no setor elétrico, com ênfase em consultoria e em projetos de Pesquisas de Inovação Tecnológica para o setor de distribuição de energia elétrica. Possui título de Doutor e Mestre pela Escola Politécnica da USP, ênfase em Sistemas de Potência, 1997 e 1993, respectivamente, e graduação pela Universidade Mackenzie, 1981. Desde 1995, desenvolve projetos relacionados com Qualidade de Energia Elétrica, identificação e mitigação dos problemas relacionados à QEE na rede de distribuição e plantas industriais. Responsável pela implantação de Setor de QEE da Bandeirante Energia e CPFL Energia. Atualmente, é consultor técnico na área de QEE na empresa Appitec e sócio engenheiro especialista da Empresa Sigmasys Engenharia. Tem cerca de 60 apresentações em conferências nacionais e internacionais.