38ª ASSEMBLÉIA NACIONAL DA ASSEMAE PROTEÇÃO ELÉTRICA VISTA COMO EFICIÊNICA ENERGÉTICA RICARDO DANIELI ZANIN 1 RENATO PESSANHA SANTOS 1 EDISON LUIZ MENDES 1 (1) Endereço: TME SANASA Rua Abolição, 180 Bairro: Ponte Preta Cidade: Campinas S.P. CEP: 13.041.445 e-mail: manut.eletrica@sanasa.com.br manut.eletrica1@sanasa.com.br manut3.eletrica@sanasa.com.br RESUMO CURRICULAR RICARDO DANIELI ZANIN: Engenheiro Eletricista, Eletrônica e Telecomunicações, formado pela Universidade de Taubaté em 1982. Realizou vários cursos de aperfeiçoamento nas áreas de Instalações Elétricas, Projetos Elétricos, Equipamentos Eletrônicos Sensíveis. Pós Graduação Latu Sensu em Teologia. RENATO PESSANHA SANTOS: Engenheiro de Controle de Automação, formado pela Universidade Paulista em 2003. Realizou vários cursos de aperfeiçoamento nas áreas de Instalações e equipamentos elétricos com especialidade em testes de transformadores. EDISON LUIZ MENDES: Engenheiro de Controle de Automação, formado pelo Centro Universitário Salesiano de São Paulo, em 2007. Trabalha na área de Manutenção Elétrica desde 1997. PALAVRA CHAVE: PROT EL EF ENERG 2008
PROTEÇÃO ELÉTRICA VISTA COMO EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1. Introdução 1.1 Alternativas para eficiência energética. Eficiência energética é um tema amplo que não pode ser restringido apenas a substituição de equipamentos menos eficientes eletricamente por equipamentos que realizam o mesmo trabalho com um consumo menor de energia.. Muitas outras ações podem ser tomadas, que não a substituição pura e simples de equipamentos com o objetivo de tornar mais eficiente uma instalação elétrica. Entre as ações cabíveis podemos citar: Correção do Fator de Potência, Transferência de cargas do horário de Ponta para o horário Fora de Ponta, Substituição dos sistemas de acionamentos clássicos por sistemas com controle de velocidade de motores, controle de pressão de recalque, etc.. Uma alternativa para eficiência energética que encontramos, dentre tantas disponíveis, foi a adequação das instalações elétricas, tanto de transmissão de energia dentro da unidade quanto a adequação do sistema de proteção elétrica de toda a instalação, na entrada geral, na distribuição de energia e na proteção de equipamentos. 1.2 Idade e características das instalações. Muitas empresas de saneamento tiveram suas atividades iniciadas em datas anteriores à metade do século passado e esta é a situação também das instalações elétricas da principal unidade de captação de água de nossa empresa.. Levando-se em consideração: as tecnologias existentes na época das instalações de origem, onde a grande maioria dos equipamentos de proteção elétrica era importada e com características eletromecânicas, podemos verificar:. A dificuldade de calibração dos equipamentos de proteção.. O desgaste mecânico / elétrico dos equipamentos. A falta de investimento na modernização das instalações. Ampliações necessárias sem as devidas atualizações tecnológicas, etc. 1.3 Problemas encontrados. Encontramos, então, uma situação de proteção elétrica parcial das instalações, com possibilidades de ocorrência de pequenos sinistros, sem o desligamento de energia, possibilitando danos a equipamentos que podem chegar a importâncias monetárias consideráveis. Como exemplo, temos o dano e a reforma de um motor de 1200 cv que bate à casa dos R$ 100.000,00 (Fotos 1 e 2).. Não podemos deixar de levar em consideração que a queima de um motor desse porte, apesar de possuirmos motor reserva, gera transtornos quanto à paralisação da Captação de Água Bruta e consequentemente a paralisação das Estações de Tratamento e Distribuição de Água Tratada, além da dificuldade para retorno ao normal de todo o sistema de captação, tratamento e distribuição, exigindo manobras rápidas, precisas e eficientes.
2. Objetivo. Tendo em mente todos os transtornos e riscos inerentes à situação das instalações e proteções elétricas obsoletas de nossa unidade de captação de água bruta, a necessidade de atendimento das normas brasileiras de eletricidade e as normas da concessionária de energia elétrica local, nossa empresa está tomando atitudes no sentido de contribuir enormemente para a eficiência energética global das instalações e atendimento das normas em vigor.. Nosso objetivo, então, é apresentar as ações práticas tomadas visando:. A segurança dos trabalhadores envolvidos no processo de captação de água.. A segurança da continuidade de operação dos equipamentos envolvidos e de toda a estação de captação.. Aumento do tempo de produção em relação ao tempo de parada por falha de equipamento. 3. Metodologia 3.1. AÇÕES PRÁTICAS TOMADAS: 3.1.1 Substituição da entrada de energia sem proteção elétrica, com medição efetuada por equipamento obsoleto tipo MOLONEY (Foto 3) por Cabine de Medição e Proteção (Foto 4) contendo: disjuntor a SF6 (Foto 5), TCs, TPs, rele eletrônico de proteção de sobre corrente, sobre carga, sub e sobre tensão (Foto 7), etc, com desligamento e religamento, também, remoto (Foto 8) e manualmente; Instalação de aparelho conversor de pulsos da concessionária (Foto 6) com transmissão de dados de medição e visualização à distância. Esta atitude de adequação da entrada de energia ás normas vigentes nos proporcionou acordo com a concessionária de energia local no sentido de nossa unidade ser alimentada por duas fontes de energia (subestações) distintas, com chaves de transferências operadas a distância. Isto nos possibilitou maior confiabilidade no recebimento de energia da concessionária e maior rapidez no restabelecimento de energia da unidade quando de uma falha de uma das linhas alimentadoras. 3.1.2 Substituição da linha de distribuição interna de energia em Média Tensão, composta de postes e cruzetas de madeira instalados a longas distâncias uns dos outros provocando grandes catenárias e esforços físicos, composta de cabos já com várias emendas por danos causados em conexões (Fotos 9, 10 e 11). A linha foi substituída por postes em concreto de alta resistência mecânica, cabos isolados, cruzetas em aço e também em madeira tratada, instalação de chaves seccionadoras para isolação de unidades (Foto 12), facilitando a manutenção individual de unidades internas, proporcionando, também, segurança aos funcionários de manutenção. A rede de distribuição interna em 11.9 kv sofria, em média, em cada verão, pelo menos de um a dois desligamentos devido aos efeitos causados pelos ventos e descargas atmosféricas. A partir da nova instalação, não percebemos nenhum desligamento. 3.1.3 Substituição dos disjuntores a volume normal de óleo com rele de proteção eletromecânico primário (Foto 13), na entrada das unidades, por disjuntores a SF6, TCs, TPs, reles de proteção eletrônicos de sub e sobre tensão, sobre corrente, com desligamento e religamento remoto à subestação. As proteções disponíveis no disjuntor a volume normal de óleo eram: sub tensão por uma bobina de mínima e sobre corrente por um rele eletromecânico. Com a instalação do rele de supervisão eletrônico, todas as
proteções necessárias à entrada de energia de cada casa de bombas (três grupos) foram implementadas com precisão e rapidez suficientes para proteger tanto equipamentos, instalações e operadores. 3.1.4 Substituição de disjuntor a volume normal de óleo com rele de proteção eletromecânico primário na distribuição de energia interna das unidades, por disjuntores à SF6, TCs, TPs e reles de proteção eletrônicos de sub e sobre tensão, sobre corrente. Substituição dos reles eletromecânicos de proteção dos motores de grande porte 600cv e 1200 cv, por reles digitais com todas as proteções elétricas exigidas por esses equipamentos: proteção de sobre corrente instantânea, curto retardamento, longo retardamento; sobre carga; falta a terra; proteção térmica para cabos; falta de fase; proteção contra arco elétrico (Foto 14); etc. A implementação de disjuntores a SF6 comandados por reles eletrônicos de proteção nos dá a garantia de que qualquer situação que possa causar danos aos motores será detectada e a alimentação elétrica será imediatamente extinguida preservando assim a integridade tanto dos motores quanto da instalação elétrica. Além de nos poupar gastos com reparos de motores ainda nos proporciona maior tempo de operação e maior tempo de vida útil dos equipamentos. 3.1.5 Rejuvenescimento dos motores, com substituição de rolamentos, nova impregnação de isolante nos enrolamentos, limpeza geral, balanceamento de rotor, revisão geral nos rotores, etc. Passamos a dar também prioridade na manutenção preventiva dos grandes motores, aumentando assim, consideravelmente o tempo entre falha dos mesmos. Uma manutenção corretiva de um motor de 1200 cv paga a manutenção preventiva de pelo menos 8 motores de mesmo porte. As ações tomadas foram executadas durante os anos de 2006 e 2007. Sabemos, porém que outras instalações de nossa empresa deverão passar por este mesmo processo. 3.2. AÇÕES GERENCIAIS TOMADAS.. Devido a procedimentos antigos, toda manobra de desligamento de um motor de 1200 cv era seguida do desligamento do seu respectivo transformador alimentador através de chave seccionadora com fusível HH. Um erro na manobra, ou seja, a abertura da chave alimentadora de um transformador com seu respectivo motor em funcionamento causava o desligamento total da unidade. Até que a chave seccionadora fosse substituída, pelo menos três motores de 1200 cv permaneciam fora de operação. Realizamos a alteração no procedimento de ligamento e desligamento de motores, encerrando com as ações de desligamento da alimentação elétrica dos transformadores alimentadores individuais de cada motor, quando da parada e religamento dos mesmos. Esta ação resultou no fim de operações não programadas (erros) e como conseqüência no prolongamento da vida de equipamentos de manobras não próprios para manobras em carga e risco zero para o operador da estação. 4. RESULTADOS As ações tomadas trouxeram como resultados práticos de Eficiência Energética. Proteção elétrica confiável na entrada de energia quando de ocorrência de fenômenos atmosféricos em dias de tempestades, ou em situação de alguma falta no sistema elétrico geral da estação.. Proteção elétrica aos operadores nas ações de ligar, desligar e quando em estado de funcionamento das unidades de bombeamento de água bruta.
. Religamento rápido da instalação e retomada rápida da produção quando de um desligamento por falta de fornecimento de energia elétrica pela concessionária, possibilitando maior produtividade e retorno financeiro à empresa. Uma hora sem produção de água tratada significa 12.600 m3 de água não faturada.. Confiabilidade no fornecimento de energia às unidades internas através de linhas de distribuição adequadas aos equipamentos instalados.. Segurança na manutenção devido à garantia de seccionamento e conseqüente impossibilidade de reenergização acidental.. Danos mínimos aos motores quando de falha, por exemplo, de isolação. 5. CONCLUSÃO Todas as ações tomadas para proteção das instalações elétricas reverteram e revertem não só em eficiência energética por meio de redução do tempo de parada, aumento de produtividade, aumento de faturamento, mas, também, na proteção e segurança de instalações e pessoal de operação e manutenção e especialmente na imagem perante a opinião pública como empresa com alto índice de constância na oferta de seu produto. 6. REFERÊNCIAS NBR 5410/2004 NBR 14039 NBR 5419 CPFL Instalações Elétricas de Baixa Tensão Instalações Elétricas de Alta Tensão de 1 a 36,2 kv Proteção de Estruturas Contra Descargas Atmosféricas GED 2855, 2856, 2858, 2859 e 2861 Fornecimento em Tensão Primária 15 kv e 25 kv
FOTOS 1 E 2 ESTATOR DE MOTOR DE 1200cv DANIFICADO FALHAS:RELE DE TENSÃO, RELE DE CORRENTE E DISJUNTOR DE ALIMENTAÇÃO.
FOTO 3 EQUIPAMENTO DE MEDIÇÃO TIPO MOLONEY FOTO 4 CABINE DE MEDIÇÃO E PROTEÇÃO - 8 MVA
FOTO 5 DISJUNTOR A SF6 FOTO 6 CONVERSOR DE PULSOS
FOTO 7 RELE DE PROTEÇÃO CORRENTE E TESÃO FOTO 8 ACIONAMENTO EXTERNO DO DISJUNTOR
FOTO 9 CRUZETAS DE MADEIRA DETERIORADAS FOTO 10 CABOS COM VÁRIAS EMENDAS
FOTO 11 LINHA EM 11.9 kv COM GRANDE CATENÁRIA FOTO 12 NOVA LINHA EM 11.9 kv
FOTO 13 DISJUNTORES AVOLUME NORMAL DE ÓLEO FOTO 14 RELÉS ELETRÔNICOS PARA PROTEÇÃO DE MOTORES