Os desafios das emissões eletromagnéticas na operação das instalações elétricas

Na edição de março de 2023, comentávamos sobre as emissões de gases poluentes por geradores operados de forma bastante intensa, mesmo que em situação de fonte de contingência em Data Centers, Hospitais e outras instalações. O acesso ao artigo pode ser feito pelo link: https://www.osetoreletrico.com.br/os-desafios-das-emissoes-na-operacao-das-instalacoes-eletricas/

A questão a ser ora tratada considera outros tipos de emissões, as eletromagnéticas e como consequência observa-se a ocorrência de má operação de equipamentos, dificuldades na transmissão de sinal e paradas muitas vezes inexplicadas nas instalações elétricas. O tema é complexo e possui diversas abordagens e linhas de estudo e pesquisa.

Os acionamentos efetuados por fontes eletrônicas, os sinais analógicos e digitais de comando e controle, capacitores fixos ou manobrados de forma automática, cargas transitórias, máquinas girantes, topologia dos sistemas de aterramento, as descargas atmosféricas, manobras em sistema industrial, os limites de operação e imunidades de cargas eletrônicas entre outras estão entre as vítimas e os causadores dos distúrbios nas instalações nem sempre com causas identificáveis, contudo, as consequências são quase sempre verificadas com o desligamento, má operação e queima de equipamentos.

A preocupação das normas nacionais e internacionais em seus conteúdos, prescrições e recomendações é intensa e tal constatação pode ser feita na nossa NBR 5410 onde uma série de restrições e recomendações estão bem definidas, relacionadas à formação de circuitos e seus invólucros, limitação de cabos com secções adjacentes diferentes, esquemas de aterramento, proteção a surtos, efeitos de cargas não lineares e as harmônicas (na 5410 somente neutro). Ainda há de se ter cuidados com a limitação de picos de corrente e reativos gerados por cargas transitórias, aspectos de aterramento e dimensionamento do condutor neutro e outros.

No contexto de imunidade, a curva ITIC é uma referência muito aplicada em cargas com fontes eletrônicas, o Prodist – no módulo de número oito (8) – se preocupa em garantir fornecimento confiável em limites estabelecidos nos pontos de conexão entre distribuidora e consumidor. Os fabricantes dos equipamentos, por sua vez, testam e certificam os mesmos em laboratórios para garantir limites operacionais em ambientes poluídos.  

Nas cargas com forte conteúdo eletrônico, como os sistemas eletromédicos, servidores e outras cargas de TI, sistemas de controles urbanos e portuários,  as preocupações são relacionadas à qualidade do serviço e às entregas previstas pelos equipamentos.  A figura 1 indica a imagem de um ultrassom aplicado em exames de laboratórios e hospitais. A imagem está prejudicada devido à presença de artefatos (ruídos) causado por interferência eletromagnética causada por alimentação elétrica inadequada do equipamento.

Figura 1 – Imagem de aparelho de ultrassom hospitalar sujeito a interferência eletromagnética apresentando artefatos (ruídos) na imagem.

As figuras 2 e 3 apresentam os efeitos do uso de cargas não lineares sem maiores cuidados nos acionamentos de motores com inversores e correntes harmônicas que circulam pelo transformador, causando a distorção de tensão.  O efeito pode ser ainda incrementado por distorção da rede da distribuidora causada por outros consumidores conectados.

Notas para as figuras: THDI: distorção total de corrente; THDV: Distorção total de Tensão. 

Fonte: Ação Engenharia e Instalações Ltda. Medições com instrumento classe A, pure da Elspec.

As emissões possuem intensidade e frequências variáveis. Necessário entender o que se deseja conhecer, como medir, e entender as causas e efeitos. Nota-se nas figuras 2 e 3 o efeito da distorção de tensão, causado pela distorção de corrente.

A figura de número 4 apresenta a presença da 100ª harmônica em tensão 6kHz causada possivelmente por pulso de IGBT.

A organização adequada dos componentes da instalação na fase de projeto, instalação e manutenção são atividades necessárias e podem ser a saída para evitar contratempos e aumentar significativamente a continuidade da operação. O conhecimento das emissões e imunidades é ponto fundamental para a confiabilidade.

Autor:

Por José Starosta é diretor da Ação Engenharia e Instalações e presidente da Sociedade Brasileira de Qualidade da Energia Elétrica (SBQEE). [email protected]