A oferta de controladores eletrônicos para correção de fator de potência cresceu enormemente nos últimos anos. Com isso surge a questão básica : como usar o melhor modelo de controlador para minha necessidade?

Para lançar alguma luz sobre a questão, vamos listar alguns cuidados imprescindíveis na análise das opções.

• Qual a carga a ser compensada?

O primeiro passo do projeto é analisar a carga que está sendo alimentada pelo barramento.

Qual o valor do fator de potência? Qual o perfil dessa carga? Serão motores? Com ou sem controle eletrônico? Qual o tempo de variação dessa carga? Existe presença de harmônicos significativa?

Se soubermos esses dados podemos definir o valor de capacitância necessário e o número de passos que terá o banco de capacitores. Esses cálculos foram mostrados em nosso artigo “Rotina Simplificada de cálculo  para um banco de capacitores“.

Quando temos uma predominância de carga trifásica, já vimos em artigo anterior que podemos usar controlador monofásico porque uma fase reflete perfeitamente o perfil das outras.

O valor de harmônicos pode nos ajudar dizendo se devemos ter alarme de excesso de harmônicos no controlador e até conectar a saída de alarme a um filtro que possa mitigar esse problema nos momentos em que ele ocorre.

O tempo de variação nos dá um dado fundamental para definirmos os tempos de ligação e desligamento dos estágios. Um bom controlador deve permitir programar esses tempos.

Quando a carga é de variação lenta, podemos ter tempos maiores de conexão e desconexão dos bancos porque nosso tempo de integração para fins de medição legal é de uma hora. Então a decisão do controle pode demorar um pouco. Imagine uma misturadora de pasta por exemplo que permanece muitos minutos ou mesmo horas sem variar a velocidade do movimento ou a carga.

Já no caso de cargas rápidas e de variação continuada, o problema aumenta e teremos que traçar estratégias particulares. Podemos ter tempos curtos e acionamentos de estado sólido com indutores de proteção, permitindo que o banco reaja em intervalos próximos de 10 ciclos. Nesse caso o controlador encarece e as contatoras tiristorizadas e seus acessórios aumentam ainda mais o preço. Esse é o caso da máquinas de solda que trabalham em ciclos de segundos modificando o fator de potência instantaneamente para mais e para menos. Porém podemos ter cargas rápidas de variação esporádica. Se for esse o sintoma, um tempo maior entre estágios amortece a variação de carga e faz o controle pela média. Pense num elevador de baixa utilização. Ele funciona poucas vezes mas no período que funciona o fator de  potência baixa. Se consideramos uma hora de integração oficial, não há problema de multa. Se consideramos a eficiência energética,  com reação em 30 segundos manteremos uma boa média de fator de potência.

Agora, se temos cargas desbalanceadas, com fases de corrente muito diferentes, não há duvidas que devemos usar um equipamento trifásico que calcule o fator de potência individual de cada fase. É o caso de endereços comerciais onde máquinas de ar condicionado, iluminação e outras cargas mono ou bifásica são significativas.

Outra recomendação de instrumento trifásico é no caso de querermos usá-lo como registrador. Nesse caso será mais eficiente registrar os dados individuais em cada fase.

• Número de passos

Para definir o número de passos ou estágios do banco, vamos usar o valor a ser corrigido como parâmetro de decisão. Quanto maior o valor de potência reativa capacitiva (KVAr) tivermos que inserir, maior deverá ser o número de estágios.

Lembre que um capacitor causa um surto na rede ao ser inserido além de gerar conteúdo harmônico. Sendo assim, quanto menor o impacto menor o estrago que será feito na qualidade da tensão do barramento a cada inserção ou retirada de um estágio. Nessa hora é bom que o controlador tenha um parâmetro programável de BANCO MÁXIMO, isto é, qual o máximo valor de KVAr permitido numa conexão. Isso fará com que, mesmo que seja necessário um valor grande, esse valor seja agregado aos poucos ao barramento.

As boas marcas de controladores de fator de potência podem ter equipamentos para até 16 estágios.

• Correção de Carga Mínima

Se nossa instalação não roda 24 horas precisamos nos preocupar com a correção das cargas residuais que permanecem ativas fora do horário de expediente. O transformador de entrada a vazio, o escritório que faz serão, a guarita do vigia , a iluminação dos pátios, a casa de bombas dágua, etc..

É uma boa pedida escolher um controlador que permita estipular um valor de KVAr que será ligado quando a carga total cair de um certo valor. Um BANCO MÌNIMO ligado abaixo de uma CORRENTE MÍNIMA

De outro modo teremos que colocar um banco fixo que não vai estar gerenciado pelo cfp e com o passar do tempo, perdendo sua potência não vai corrigir o valor necessário. Além disso não computará no tocante a horas de funcionamento e número de conexões, podendo estragar sem ser notado.

Para o cálculo desse valor deve ser considerado o conjunto de cargas que permanecerão ativas e o seu fator de potência isolado da instalação.

Para saber qual a corrente mínima para acionamento desse banco mínimo basta definir a corrente dessa carga. Normalmente os controladores parametrizam essa corrente mínima como um percentual do Transformador de Corrente. Assim, quando o controlador perceber uma corrente menor que a mínima, liga o banco mínimo e cessa o controle automático. Quando carga total é reestabelecida a automação volta a pleno.

• Proteção e Manutenção

Capacitores são sensíveis à tensão e distorção harmônica. Dessa forma, é fundamental que um bom controlador ofereça a possibilidade de desligar o banco quando houver sobretensão e ou excesso de conteúdo harmônico.

Por sua vez, as contatoras podem se deteriorar e até incendiar se a tensão cair em excesso pois a baixa tensão reduz a corrente de magnetização e o atraque da chave fica prejudicado. O conteúdo harmônico excessivo, principalmente nas baixas frequências também provoca a oscilação dos contatos.

Os controles automáticos de boa marca permitem programar alarmes de sobre tensão, baixa tensão e excesso de conteúdo harmônico de forma que o técnico responsável possa parametrizar essas proteções entre as fronteiras da norma e da realidade da instalação.

Os melhores controladores oferecem ao usuário indicadores sobre o uso dos estágios do banco. Assim o responsável pela manutenção pode saber quais os capacitores que permaneceram mais tempo ligados e quais os que sofreram mais conexões à rede.

Isso ajuda a planejar a substituição dos capacitores, informando quando a vida útil se aproxima do fim e evitando curtos na rede ou queima dos módulos.

• Registros e comunicação

O que o controlador pode agregar a mais nas funções oferecidas?

Podemos pensar fora da caixa e considerar que um controlador, já que vai medir tensão, corrente, fator de potência, potências e frequência da rede, pode também mostrar estes valores no mostrador e gravá-los na memória.

Alguém pode questionar que memória é um componente caro, porém um controlador que faça essas funções é um registrador com controle e pode permitir análises mais qualificadas no caso de problemas.

Se a concessionária cobrou multa, podemos verificar em que data e que hora houve problema, qual o fator de potência naquela hora, se havia realmente indicação de falta de KVAr,

Se as máquinas sofreram danos elétricos podemos estudar o histórico de tensão e corrente e diagnosticar sobretensões ou sobrecorrentes, curtos, faltas de energia ou intermitência de fornecimento.

Quem administra qualquer coisa sabe que sem dados não há gestão. Assim as informações do histórico da rede são importantes para a eficiente administração elétrica.

E se temos todos esses dados podemos escolher um controlador que tenha interface serial pois basta conectá-lo a um software vez ou outra para fazer download de dados e gerar relatórios e gráficos. Não é recomendável o uso de registro exclusivo na nuvem porque a propriedade dos dados é fator de independência e segurança da empresa. Já pensou que justamente quando ficar sem energia ficará sem memória do que aconteceu porque a transmissão para a nuvem parou?

Já um equipamento com memória local vai registrar a falta de energia, o retorno e os níveis dos parâmetros medidos nesses momentos.

Outra questão que depõe contra a nuvem é o fato dos registros estarem atrasados em relação ao momento atual. Como o tráfego de dados é cobrado, os serviços de telemetria registram normalmente de hora em hora. Assim se quisermos verificar instantaneamente os valores não será possível.

Num equipamento com memória local o registro está feito e se o acesso for ponto a ponto podemos ler os dados instantâneos.

• Transformador de Corrente ou Interface de Usuário?

Já discutimos em outros artigos o que é o Interface de Usuário ou Saída Serial de Usuário do medidor da concessionária.

Na hora de escolher um controlador podemos ficar entre as duas opções de aquisição de dados: transformador de corrente e interface de usuário.

A primeira coisa a verificar é se o medidor é um Registrador Eletrônico de Potência (REP) e se tem SSU.

Outro fator importante é a distância entre o REP e o banco de capacitores. Não existe norma para o comprimento do cabo opto-acoplado mas fabricantes de REP recomendam que não seja maior que 15m.

Se não há SSU ou se a distância é longa vamos optar por entrada de sinal de TC.

Se a carga é de variação rápida, novamente voltamos à opção com transformador de corrente porque permite reação em menor tempo.

Quando temos vários transformadores de entrada, com vários barramentos internos e um único REP conectado na média tensão, também vamos optar por controle com TCs porque não é possível distinguir qual dos braços da rede está exigindo correção, já que a medição do REP enxerga a carga toda antes do rebaixamento.

Conclusão

Ao longo desse texto procuramos orientar sobre as boas práticas no controle automático de bancos de capacitor.

Importante notar que o preço, muitas vezes usado com desculpa para uma compra mais barata, não é significativo se comparado ao custo de capacitores, contatoras, proteções e armário de aço. Muito mais se a carga reativa capacitiva, isto é, o valor de KVAr a ser controlado for muito grande. Então não poupe justamente naquilo que pode lhe dar eficiência energética, conforto gerencial e dados históricos importantes.

A Sultech desenvolve e fabrica controladores automáticos de fator de potência há 28 anos e pode auxiliá-lo na escolha de um ótimo cfp.

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