Artigo – Cargas Desequilibradas e Medição de Energia Ativa BT

Quase um ano se passou desde que anunciei, previamente, que publicaria o artigo que escrevi mediante uma questão abordada no episódio 14 do EngeCast.

No episódio falamos sobre como é feita a medição da energia elétrica residencial e sobre a maneira adequada de distribuir as cargas numa instalação de baixa tensão, escute o trecho:

A explicação (apenas) com áudio pode ter ficado um pouco abstrata demais, por isso resolvi esclarecer aqui neste post de forma mais didática, além de disponibilizar o artigo completo para Download. Confira também a apresentação que fiz no Prezi para o IV Simpósio de Pesquisa e Iniciação Científica da Laureate/FMU.


O IMPACTO DAS CARGAS RESIDENCIAIS DESEQUILIBRADAS EM UM SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E COMO É REALIZADA A MEDIÇÃO DE ENERGIA PARA FATURAMENTO EM BAIXA TENSÃO

Objetivo

O artigo visa promover e divulgar conhecimento e responder as questões: Por que é importante a distribuição de cargas equilibrada? E, como é medida a energia ativa residencial?

ABNT NBR 5410

A NBR 5410: Instalações Elétricas de Baixa Tensão é norma que se aplica aos circuitos alimentados com baixa tensão (BT), com tensão nominal igual ou menor que 1000V em corrente alternada. Sua finalidade é garantir a segurança de pessoas e animais contra choques, incêndios e efeitos térmicos (NBR 5410 : 2004, p. 1). A situação-problema proposta era uma residência, portanto alimentada em BT, logo esta é a norma que abrange o estudo em questão. A norma também diz que instalações alimentadas com 2 ou 3 fases devem ter cargas distribuídas, de forma a obter o equilíbrio (NBR 5410 : 2004, p. 18).

Problemas no descumprimento da norma

Ressalto três desvantagens econômicas e/ou riscos numa instalação elétrica residencial com cargas desequilibradas:

  • Sobrecarga de fase;
  • Perda de energia / ineficiência energética;
  • Risco de incêndio.

Sobrecarga

As cargas numa instalação residencial estão dispostas em paralelo, isso significa que: quanto mais cargas instalarmos em uma fase, menor será sua resistência equivalente; deste modo, quanto menor a resistência equivalente desta fase, maior será a corrente passante nela. No artigo é exposto os ganhos econômicos de uma instalação segundo a norma.

Perda de energia / ineficiência energética

Com a sobrecarga de fase que resulta na corrente elevada, temos o aumento do calor e temperatura no condutor. Assim, parte da energia registrada no medidor é dissipada no ambiente, ou seja, energia útil desperdiçada no efeito térmico.

Risco de Incêndio

O triângulo do fogo é formado pelo comburente (oxigênio), combustível (fios condutores, plásticos…) e a temperatura de ignição. A temperatura de ignição é a temperatura acima da qual um combustível pode queimar. Com a crescente da corrente e, consequentemente, do calor e temperatura, a temperatura de ignição é questão de tempo.

Triângulo do Fogo.JPG
Triângulo do fogo, O autor

Como é medida a energia ativa residencial?

Considerando o grupo consumidor de característica bifásica, maior parte do consumo em GWh (AES Eletropaulo, 2015), temos o seguinte exemplo aplicável a maioria dos consumidores:

Diagrama Bifásico 115V-230V (Corrigido2).jpg
Medição no sistema de distribuição delta aberto bifásico 115V/230V, O autor

Onde uma bobina de potencial (BP)  ligada em paralelo com a carga medirá a tensão e bobinas de corrente (BC) ligadas em série com a carga medirão a corrente. O campo elétrico do conjugado induz o elemento que contém o disco, desta maneira o disco gira com velocidade proporcional a potência consumida pela carga (Pc) e suas rotações são multiplicadas pela constante Kd (número de watts-hora correspondente a uma volta do disco), este produto resulta no kWh.

Equação 6 Revisão.PNG
Medidor e expressão KWh, O autor

Conclusões

Podemos tirar 3 grandes lições com este estudo:

  • A ABNT NBR 5410 garante a segurança de pessoas e animais contra choques, incêndios e efeitos térmicos indesejáveis;
  • Distribuição de cargas é econômica, eficiente e segura;
  • Faturamento de Baixa Tensão é proporcional a potência consumida.

Para ter maiores fundamentos e base teórica sobre o assunto Baixe AQUI o Artigo !

André Mendes

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