Manutenção de instalações elétricas e armazenamento de energia

A manutenção é um processo que tem por objetivo prolongar o tempo de utilização e melhorar o rendimento de um equipamento e de instalações elétricas, resultando daí o trabalho em condições seguras e a redução de custos operacionais e o número de interrupções e paragens no funcionamento de equipamentos. Desta forma, a fiabilidade e rendimento das instalações elétricas é também melhorada.

As ações de manutenção são imprescindíveis para que os equipamentos sejam conservados, restaurados ou substituídos, de forma a garantir que o mesmo continua a operar nas condições ótimas. A manutenção não é mais do que uma forma de manter os equipamentos com as características originais, tanto no que se refere às funcionalidades dos mesmos como em relação à segurança de quem trabalha com eles e de todos os intervenientes. Todas as máquinas e equipamentos devem ser alvo das respetivas manutenções e certificações.

A manutenção de instalações elétricas é um tema muito abrangente, por este motivo descrevemos aqui alguns dos principais tópicos a ter em consideração:

1. Ferramentas e instrumentos de medição elétrica.
2. Manutenção de motores AC.
3. Transformadores de potência.
4. Fator de potência e condensadores.

1. Ferramentas e instrumentos de medição elétrica.

Com o aumento e variação nas demandas de energia a partir de vários processos industriais, muitas cargas impõem hoje em dia graves distúrbios na rede, originando uma má qualidade da onda de tensão / corrente e maior manutenção de equipamentos em instalações elétricas.

Uma fraca qualidade de energia é o problema de muitas indústrias, desde "data centers" até plataformas petrolíferas. A fraca qualidade energética contribui para elevados custos de energia e distúrbios na produção no qual é especialmente problemático para os equipamentos modernos que tenham maior sensibilidade. Ironicamente, muitas vezes é o próprio equipamento que gera os distúrbios.

Desta forma os instrumentos de medição elétrica assumem um papel preponderante em todas as ações de manutenção preventiva e corretiva, permitindo assim a redução e otimização de custos e processos.

Antes de seguir para uma manutenção e resolver o problema é necessário identificar a causa e o problema existente. Para isso, existem diferentes instrumentos de medição elétrica, entre os quais:

• Analisadores de energia,
• Voltímetros e amperímetros,
• Ohmímetro,
• Camara termográfica,
• Analisador de espectro,
• Medidor de temperatura e ruído,
• Entre outros.

Uma análise avançada de qualidade de energia para captação de todos os pormenores relativos a perturbações de energia, análises de tendências e testes de conformidade da "qualidade do serviço" de Classe A ao longo de um período de tempo definido pelo utilizador, fazem parte dos procedimentos a efetuar antes de uma manutenção.

2. Manutenção de Motores AC

A manutenção de motores AC engloba dois aspetos importantes, envolvendo a parte elétrica e a mecânica. É necessário o domínio destas duas áreas para a manutenção do equipamento como um todo. Em função da exigência da aplicação e necessidade de operação contínua, a manutenção básica é deixada muitas vezes em segundo plano. Fatores imprescindíveis para a operação do motor tais como relubrificação, alinhamento, dimensionamento, limpeza e especificação, se mal elaborados, refletem negativamente no desempenho da máquina. Como consequências ocorrem quebras e paragens inesperadas.

Na manutenção de motores AC é importante ter especial atenção às seguintes partes:

• Enrolamento do estator e rotor, macais, caixas de ligação e aterramentos, acoplamento, dispositivos de monitorização, filtros, variadores de velocidade, arrancadores suaves e cabos elétricos.

Com os variadores de velocidade é possível variar a velocidade e o binário de um motor elétrico e por outro lado uma manutenção reduzida. Desta maneira, existe menos desgaste e danos no motor e na máquina acionada. Por exemplo, a capacidade de aumentar a velocidade de processos lentamente evita o choque repentino da carga dinâmica que, ao longo do tempo, pode danificar um motor e a máquina acionada.

3. Transformadores de Potência

Os transformadores de potência são máquinas estáticas que transferem energia elétrica de um circuito para outro, mantendo a mesma frequência e, normalmente, variando valores de corrente e tensão. Esta transferência de energia é acompanhada de perdas que dependem basicamente da construção do transformador, do seu regime de funcionamento e da manutenção efetuada.

As principais perdas de energia em transformadores são as perdas no ferro. As perdas no ferro são determinadas pelo fluxo estabelecido no circuito magnético e são praticamente constantes para cada transformador, estando ele a operar com carga ou em vazio.

As perdas no cobre correspondem à dissipação de energia por efeito Joule, determinada pelas correntes que circulam nos enrolamentos do primário e secundário e dependem da carga elétrica alimentada pelo transformador, sendo proporcionais ao quadrado dessa carga.

Com relação às perdas no cobre, para se determinar o carregamento económico de cada transformador devem ser considerados os parâmetros de construção, operação, tempo de utilização com carga e em vazio e preço da energia.
Na prática deve-se evitar o funcionamento dos transformadores com carga superior à potência nominal. O carregamento máximo deve situar-se em torno de 80%.

Para as perdas no ferro, deve-se avaliar o regime de operação em vazio de cada transformador, verificando-se a possibilidade de desligamento nos períodos onde eles não fornecem energia útil, evitando essas perdas. Essa avaliação deve ter em consideração as características construtivas de cada transformador e os custos de operação e manutenção envolvidos. Por exemplo, torna-se interessante o dimensionamento de um transformador de menor porte, exclusivo para a alimentação da iluminação, de modo que seja permitido mantê-lo ligado para a execução dos serviços de limpeza e vigilância nos horários em que a empresa não estiver em funcionamento.

Manutenção corretiva de transformadores

A partir das informações das rotinas periódicas, a manutenção propõe à operação, o procedimento que deve ser adotado para manutenção preventiva ou corretiva. Para alguns tipos de informações retiradas impõe-se uma atuação urgente, pois, no caso de demora, podem ocorrer avarias muito graves no transformador. Em outros casos, a operação de manutenção pode demorar mais tempo a ser efetivada. Desta forma é possível, a programação detalhada das verificações e trabalhos de otimização a executar. A data de interrupção pode ser programada de acordo com os interesses do planeamento e da operação.

A título de exemplo, são indicadas algumas ocorrências típicas que levam a atuações urgentes ou programadas.

1. Ruído anormal.
2. Vazamento forte de óleo.
3. Defeito nos enrolamentos.
4. Diminuição do nível de pressão.
5. Disparo de dispositivo de proteção.
6. Sobreaquecimento excessivo dos conectores, verificado por termografia.

4. Fator de Potência e Condensadores

A maioria das cargas em instalações elétricas consome energia reativa indutiva, tais como: motores, transformadores, balastros para lâmpadas de descarga, fornos de indução, entre outros. As cargas indutivas necessitam de campo eletromagnético para o seu correto funcionamento, por isso a operação requer potência ativa e potência reativa.

Relativamente à manutenção de baterias de condensadores esta passa pela análise das correntes consumidas por cada banco de condensadores (escalões), por forma a determinar o grau de deterioração dos respetivos condensadores. Caso estes estejam a consumir menos de 60% da sua corrente nominal é aconselhável a sua substituição.

Outro aspeto a ter em conta é a presença ou não de fusíveis fundidos e condensadores cilíndricos com o dispositivo de proteção à sobrepressão ativo. Devem ainda ser verificadas as condições em que se encontram os contactores, parâmetros do relé varimétrico e estado do isolamento da cablagem.
Especificamos aqui alguns critérios de inspeção:

- Verificar visualmente em todos os condensadores se houve atuação do dispositivo de segurança interno - expansão da parte superior do condensador. Em caso positivo, substituir por outro com a mesma potência.
- Verificar se há fusíveis queimados. Em caso positivo, tentar identificar as causas antes da troca.
- Usar fusíveis de corrente nominal adequada.
- Verificar o funcionamento adequado de contactores.
- Nas baterias de condensadores com ventilação forçada, comprovar o funcionamento do termostato e do ventilador.
- Medir a temperatura interna.
- Medir a tensão e a corrente dos condensadores.
- Verificar o aperto das conexões dos condensadores.
- Efetuar a limpeza completa do armário metálico interna e externamente, usando álcool isopropílico.
- Reapertar todos os parafusos dos contactos elétricos e mecânicos.
- Medir a temperatura dos cabos conectados ao contactor.
- Verificar o estado de conservação das vedações e grelhas contra a entrada de insetos e outros objetos.

Observações: É necessária ter especial atenção ao repique (Inrush Current - rápida abertura e encerramento dos contactos de saída) que pode ocorrer no controlador, provocando a queima das resistências de pré-carga dos contactores e expansão dos condensadores.