Harmónicos em Instalações Eléctricas. Causas, efeitos e normalização

Jean Baptiste Joseph, barão de Fourier, publicou em Paris no ano de 1822 a sua ópera magna “Théorie Analytique de la Chaleur”. Nesta obra Fourier demonstrava que a condução do calor nos corpos sólidos podia ser descrita através de uma série infinita de senos e co‐senos. O trabalho estimulou investigações nos mais variados campos da ciência e da técnica, tendo ressaltado que o tipo de formulação matemática empregada por Fourier era um pré‐requisito para a solução de fenómenos que exibiam natureza periódica. O método de exprimir funções periódicas em termos de somas de senos e co‐senos recebe o nome de Análise Harmónica. O princípio de Fourier é basicamente o seguinte: sendo dado um sinal (função) periódico representá‐lo como série de senos e co‐senos. Obviamente que se o sinal já for um seno ou co‐seno nada mais haverá para dizer (eventualmente, um termo médio não‐nulo); mas o nosso intuito é o de extrair informação de onde a haja, i.e., de funções não‐sinusoidais. Aos vários termos da série de Fourier, cada um deles de argumento múltiplo inteiro do período da função original, dá‐se‐lhes o nome de harmónicos, sendo a ordem destes precisamente o valor desse múltiplo.

Projecto de instalações eléctricas. Secção técnica Vs secção económica de canalizações eléctricas

O projecto das instalações eléctricas deve responder a critérios de ordem técnica, nomeadamente no que se refere a garantia da protecção das pessoas e instalações, mas contrapõem-se necessariamente os aspectos de ordem económica; resultara do compromisso entre estas duas posições contrastantes a definição daquela que será a solução mais acertada para uma dada instalação. No capitulo dos custos associados a uma instalação eléctrica tem um peso crucial a energia desperdiçada durante o funcionamento da mesma, duração esta que pode em media considerar-se compreendida entre 20 e 30 anos. Este desperdício tem duas origens: perdas excessivas por ineficiente concepção das instalações e selecção não criteriosa de equipamentos que utilizam a energia eléctrica e malbaratamento da energia eléctrica por funcionamento alem do necessário. Poe-se, portanto, também neste domínio a questão da eficiência energética. Assim, o responsável pela concepção de uma instalação eléctrica devera procurar não somente a solução técnica funcional da mesma mas preocupar-se que essa solução seja igualmente eficiente do ponto de vista energético. A abordagem dum projecto eléctrico eficiente sob o ponto de vista energético devera contemplar os seguintes pontos: a) Minimização de perdas no sistema de distribuição b) Redução das perdas devido ao desperdício na utilização do equipamento eléctrico c) Redução das perdas associadas aos problemas associados a qualidade da energia d) Prever as instalações para incorporarem aparelhagem de contagem e medida para fins de monitorização e de realização de auditorias eléctricas.

Protecção das pessoas em instalações eléctricas de baixa tensão cálculo dos dispositivos de protecção

O correcto dimensionamento dos dispositivos de protecção das pessoas contra contactos indirectos em instalações eléctricas de Baixa Tensão (BT), é uma das condições fundamentais para que uma instalação possa ser utilizada e explorada com conforto e em perfeitas condições de segurança. De acordo com a normalização em vigor, é, também, uma das condições essenciais para a certificação ou licenciamento das instalações eléctricas por parte das entidades ou organismos responsáveis, a quem estão atribuídas estas competências. A função dos dispositivos de protecção das pessoas contra os contactos indirectos será o corte automático da alimentação da instalação eléctrica, que, em caso de defeito, e em consequência do valor e da duração da tensão de contacto, evitará o risco de se produzirem efeitos fisiopatológicos perigosos nas pessoas. Esta medida de protecção obriga à coordenação entre o Regime de Neutro (ou Esquema de Ligação à Terra (ELT)) adoptado na instalação, e as características dos condutores de protecção e dos respectivos dispositivos de protecção. Neste artigo são apresentados alguns exemplos de cálculo dos dispositivos de protecção das pessoas contra contactos indirectos, de acordo com o Regime de Neutro adoptado para a instalação eléctrica.

A concepção e projecto de instalações eléctricas e o sistema nacional de certificação energética e da qualidade do ar interior em edifícios

O novo sistema nacional de certificação energética e da qualidade do ar interior em edifícios (SCE), que decorre da publicação dos DL, 78 a 80, de 4 de Abril de 2006, vêm impor um novo enquadramento regulamentar para a utilização de energia em edifícios no território nacional. Em particular para o caso dos grandes edifícios de serviços e para aqueles, de serviços ou residenciais, cujos sistemas de climatização ou de aquecimento de águas sanitárias (AQS) tenham uma potência superior a 25kw, o rsece-energia (DL 79/2006, de 4 de Abril), impõe indicadores de consumo específico máximo a verificar, denominados de indicadores de eficiência energética (IEE).

Fases de realização e tipos de projectos de instalações eléctricas

A realização do projecto eléctrico de uma instalação requer, além do domínio técnico dos assuntos particulares que a esta digam respeito, sistematização na sua abordagem e programação, necessária tanto no faseamento da sua concepção como na elaboração processual dos seus documentos. Neste sentido a publicação da portaria nº 701‐H/2008, de 29 de Julho, através do seu anexo I ‐ Instruções para a Elaboração de Projectos de Obras ‐ representa um salto qualitativo significativo no processo de realização do projecto, visando uma concepção de mais elevada qualidade do mesmo, ao definir a metodologia a seguir na sua elaboração, com discriminação das suas fases, seus conteúdos e objectivos. Embora a portaria se destine expressamente a projectos de obras públicas e uma vez que a caracterização das obras particulares se rege, de um modo geral, pelas regras das obras públicas, a transposição dos seus princípios para aquele tipo de obras representa uma mais‐valia significativa para o projectista e para a consequente melhoria do projecto electrotécnico. Este artigo faz uma ligeira incursão nos aspectos das Instruções para a Elaboração e revêem‐se alguns princípios formais da estruturação do projecto de licenciamento.

Quedas de tensão em instalações eléctricas de baixa tensão

Numa instalação eléctrica, por motivos técnicos e funcionais, a tensão aplicada aos terminais das cargas, isto é, dos equipamentos de utilização, deve manter-se dentro de determinados limites. Cada equipamento possui uma tensão estipulada, fixada pela norma respectiva. A aplicação de tensões abaixo dos limites definidos, pode prejudicar o desempenho desses equipamentos, podendo reduzir a sua vida útil ou mesmo impedir o seu funcionamento. As quedas de tensão nas instalações devem ser calculadas durante a fase de projecto, devendo ser cumpridos os limites máximos fixados pelos respectivos regulamentos aplicáveis.

Gestão de instalações eléctricas para optimização do desempenho, eficiência e qualidade de energia em grandes edifícios com integração de Miniprodução

As alterações climáticas e as emissões de CO2 são questões que suscitam a nível internacional e nacional o desenvolvimento de estratégias que atenuem os seus impactes. A Eficiência Energética (EE) é essencial para que num futuro próximo não haja impactes significativos no meio ambiente devido a elevado e ineficiente consumo energético. A União Europeia (UE) e Portugal têm desenvolvido políticas e programas que estimulam a eficiência energética, bem como a diminuição de gases com efeito de estufa (GEE) e a promoção da utilização de fontes de energia renovável. Por outro lado vivemos numa sociedade que passa cerca de 80% do seu tempo em edifícios e, nestes, é consumida 40% da energia mundial. Com uma dependência energética superior a 80%, Portugal tem vindo a apostar, nos últimos anos, em fontes de energia renovável. Esta aposta serve como substituição de fontes, mas não leva directamente à redução de consumos. A redução da factura de energia só pode ser atingida com uma maior eficiência energética e melhores práticas de gestão de energia em edifícios, transportes e industria. Esta dissertação centra-se especificamente num conjunto de edifícios públicos, património municipal da autarquia de Matosinhos, cujo modelo de fornecimento da energia eléctrica é passível de análise crítica no sentido de uma optimização radical ao nível da concepção da rede e exploração, com consequente redução de custos ao nível da facturação. Esta nova metodologia de exploração e gestão de sistemas eléctricos incidirá na criação de um “campus” energético autárquico resultante do novo layout da rede e respectivo fornecimento de energia a partir da rede de distribuição pública. O estudo permitirá fornecer ferramentas fundamentais para a gestão municipal e empresarial ao nível da sustentabilidade energética nos edifícios públicos com abrangência aos serviços empresariais. De referir que a gestão das instalações eléctricas para optimização do desempenho, eficiência e qualidade de energia é aplicável aos 308 municípios nacionais com relevância para as empresas que apresentam consumos significativos nos seus edifícios. Enquanto funcionário da Câmara Municipal de Matosinhos, este município foi uma escolha natural como referência, na análise da relação existente entre a administração local e a gestão da energia. Para ajudar à análise foi efectuado um benchmarketing a cinco edifícios municipais: Edifício dos Paços do Concelho, Biblioteca Municipal Florbela Espanca, Palacete Visconde Trevões, ex-Edifício dos SMAS e Edifício do ex-Tribunal, visando potenciar a correcta gestão de energia destes edifícios por parte das entidades que os gerem, perante novas oportunidades de melhoria e soluções encontradas. Como contributo às metas impostas pela Directiva 2009/28/CE para 2020, a qual prevê uma redução de 20% no consumo final de energia através da eficiência energética, a incorporação de 20% de energia renovável no consumo energético global e a consequente redução em 20% da emissão de GEE, é apresentado um estudo ao nível de um parque fotovoltaico com a componente técnica e económica.

Estudo da influência de variáveis do processo de corte em ‘wafers’ para semicondutores nas avarias eléctricas devidas a ‘curling’

Mestrado em Engenharia Mecânica - Materiais e Tecnologias de Fabrico

Estudo e Coordenação das Principais Protecções Eléctricas de Geradores e Transformadores de uma Central de Cogeração

O Sector eléctrico possui uma grande importância nas sociedades modernas. Dados os elevados custos de produção de energia e o grande impacto que esta tem na nossa economia e na sociedade, em geral, a utilização mais eficiente da energia é um factor fulcral. Com a evolução da electrónica e consequente aumento das capacidades dos computadores, as protecções eléctricas são cada vez mais eficazes e com índices de fiabilidade mais elevados, algo muito importante em instalações de elevado custo de investimento e manutenção. No entanto, o seu bom funcionamento está dependente do correcto dimensionamento das protecções e de uma análise técnica capaz de prever necessidades futuras. Após uma breve introdução no capítulo 1 é efectuado no capítulo 2 um breve estudo de protecções eléctricas e o seu estado de arte. Nos Capítulos 3 e 4 é efectuado o dimensionamento e estudo da selectividade das protecções de grupo de Alternador e Transformador escolhidos para a nova central de cogeração da refinaria de Matosinhos da Galp. No presente estudo foram apenas consideradas as protecções típicas de alternador e apenas a protecção diferencial do transformador. Todas as protecções foram dimensionadas com base no tutorial de protecções de geradores do IEE e com informação referente ao manual de instruções do relé G60 da GE industrial systems, o DTP-B da GE multilin e o ELIN Power Plant Automation. No Capítulo 5 é demonstrada a importância da análise Safety Instruments Systems (SIS), o seu modo de aplicação e necessidade de implementação em locais industriais como o caso em estudo. Por último, é efectuado um pequeno estudo económico onde é efectuada a comparação dos custos dos diversos equipamentos, protecções e manutenções efectuadas.

Análise da Qualidade de Energia em Instalações Eléctricas com MiniProdução

Com a alteração da legislação energética em Portugal, nomeadamente a implementação da legislação de Micro e Minigeração, a produção distribuída cresceu de forma exponencial na rede elétrica nacional, diminuindo por um lado as perdas no transporte e distribuição, e por outro aumentando a complexidade na gestão do trânsito de potência ao Distribuidor. No entanto a motivação desta dissertação prende-se com o facto de que as centrais de produção distribuída, em particular as de tecnologia fotovoltaica, pela sua dimensão, serem instaladas nos pontos de consumo, em paralelo com a instalação elétrica de utilização do cliente e como tal, têm sido verificadas diversas anomalias no funcionamento e exploração das mesmas, por influência da má qualidade de energia resultante das más condições de funcionamento e exploração em que se encontram as instalações de consumo. A presente dissertação pretende apresentar uma descrição das anomalias mais frequentes verificadas nas centrais fotovoltaicas de minigeração com origem na qualidade da energia que transita das instalações elétricas de consumo ligadas ao mesmo ponto de interligação com a rede elétrica nacional. Como base de fundamento, foram demonstradas através de três casos práticos reais, algumas das mais frequentes e prejudiciais anomalias descritas na presente dissertação. Foram escolhidos 3 casos reais com diferentes tipos de instalação de consumo sendo que um deles não apresenta qualquer anomalia de forma a comprovar o bom funcionamento em condições normais de ambas as instalações. Foram encontradas e demonstradas várias soluções paras os diferentes tipos de anomalias, no entanto esta dissertação vai permitir não só a resolução deste tipo de anomalias em centrais fotovoltaicas em exploração e já com prejuízos avultados mas também introduzir em futuras instalações a análise da qualidade da energia nas instalações de consumo em fase preliminar de estudo de implementação de centrais fotovoltaicas de minigeração e de autoconsumo, precavendo futuros problemas de rentabilidade técnico-económica. Este estudo, irá certamente servir de motor de impulsão para a preocupação com a Qualidade da Energia essencialmente dentro das instalações elétricas de consumo sensibilizando os seus gestores energéticos. Poderá ainda impulsionar a reformulação do Regulamento de Qualidade de Serviço para exigências ainda mais apertadas de forma a incorporar algumas das anomalias aqui descritas, sendo por isso um elemento de alerta para todos os “Players” do Sistema Elétrico Nacional tendo como limite a melhoria continua da Segurança e da Qualidade da energia na rede elétrica beneficiando da sensibilização de todos os intervenientes.

Projecto e implementação de uma fonte de alta tensão para produção de descargas eléctricas

O objetivo deste trabalho consistiu em projetar, construir e testar um protótipo em laboratório de uma fonte de alimentação de alta tensão que permita descargas elétricas {estáveis e de dimensões reduzidas}, de modo a que possa ser utilizada, dada a sua essencialidade, na fabricação de redes de período longo (LPG) em fibra ótica nos chamados turning points. Estes são pontos de elevada sensibilidade, fundamentais no desenvolvimento tecnológico de sensores em fibra ótica, em particular, de sensores refractométricos. O protótipo da fonte de alimentação é composto por um regulador do tipo BUCK, um inversor para alimentação do transformador de alta tensão, o circuito de realimentação e controlo PWM e um microcontrolador para o comando da fonte. Posteriormente procedeu-se à otimização dos parâmetros de descarga, o que conduziu a fabricação de redes de período longo com períodos inferiores a 150 micrómetros. Este é um resultado sem paralelo a nível internacional no que concerne ao uso da técnica do arco elétrico.