Qualidade de Energia e Book

– da Informação à Mitigação Este e-book foi elaborado para ser um guia de informações para os profissionais que atuam junto às empresas na busca constante pela melhoria de performance dos equipamentos, máquinas, processos entre outros. Não pretende em hipótese alguma esgotar o assunto, mas sim acrescentar argumentos na discussão sobre o tema. O conteúdo deste livro é baseado em artigos, pesquisas e vivência do autor durante vários anos em treinamentos, palestra e consultorias. Espero que este material possa lhe ser útil no seu dia a dia, mas principalmente possa contribuir para o aprendizado de cada um.

QALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA

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QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

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O engenheiro eletricista Edson Martinho é formado pela Universidade de Mogi das Cruzes – SP e possui pós-graduações nas áreas de Docência do Ensino Superior e Marketing.

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Atua no setor elétrico e energético há mais de 20 anos, sendo que há mais de 15 anos profere palestras por todo o país (e fora dele) sobre diversos temas relacionados às instalações elétricas de baixa, segurança com eletricidade e Este da e-book foi elaborado paraEstima-se ser um guia que de informações os profissionais distúrbios energia elétrica. já tenha para proferido mais deque 2 atuam mil junto às empresas na busca constante pela melhoria de performance dos equipamentos, palestras. máquinas, processos entre outros. Não pretende em hipótese alguma esgotar o assunto, mas sim acrescentar argumentos na discussão sobre o tema. O conteúdo deste livro é

É fontebaseado e colunista de diversas publicações especializadas, escrito vários em artigos, pesquisas e vivência do autor durante váriostendo anos em treinamentos, e consultorias. Espero que este material possa ser útil noeseu dia a dia, mas artigos palestra sobre temas relacionados à eletricidade com lhe segurança qualidade. principalmente possa contribuir para o aprendizado de cada um.

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É diretor executivo e fundador da ABRACOPEL – Associação Brasileira de Conscientização para os Perigos da Eletricidade, atualmente vice-presidente da Associação de Engenheiros e Arquitetos de Salto-SP, idealizador do Portal Universo Lambda, sócio-diretor da Lambda Consultoria, empresa especializada em prestar assessoria às empresas com problemas de energia elétrica. A Lambda Consultoria possui um braço de treinamento, a Lambda Cursos, que administra os cursos ministrados pelo Eng. Edson Martinho.

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AGRADECIMENTOS

Aos meus filhos Laiz, Stefanie e João Alberto, que sempre são a fonte de energia que tenho para seguir em frente com dedicação e respeito, mas buscando a felicidade pessoal e profissional, pois quando estou feliz, posso proporcionar felicidade a quem está à minha volta. A minha companheira de todas as horas, Meire, sempre ao meu lado e que, além de esposa, é a incentivadora das minhas ideias, é parceira nas minhas divagações, é amiga para me alertar quando preciso mudar e, principalmente, a fonte de todas as minhas inspirações.

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Aos meus pais, Alberto e Sonia, pelos ensinamentos de correção em tudo o que fizesse em minha vida,

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INTRODUÇÃO A IMPORTÂNCIA DA ENERGIA ELÉTRICA DE QUALIDADE

Você já se deu conta do quanto somos dependentes da eletricidade?

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Vivemos em um mundo em que a energia elétrica é sinal de qualidade de vida, que envolve saúde, segurança, conforto e outras tantas coisas que levaríamos o livro inteiro para descrever. Isto nos dá uma visão do quão importante é a eletricidade em nossas vidas.

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A ausência da energia elétrica por uma simples interrupção, ou mau funcionamento de um equipamento, devido a um valor baixo de tensão, causado por qualquer motivo, nos preocupa ou aborrece imediatamente. Esta interrupção, ou redução da tensão, faz parte de um conjunto de parâmetros que garantem a qualidade da energia elétrica que utilizamos em nosso dia a dia. Daí o título desta introdução “A Importância da energia elétrica de qualidade”. A eletricidade no Brasil é fornecida em ciclos senoidais, com determinada amplitude e com frequência de 60Hz. Os problemas de qualidade da energia, que chamaremos aqui de distúrbios que afetam a energia elétrica, podem modificar a amplitude, a frequência ou a forma de onda desta “eletricidade” fazendo com que possam surgir problemas no funcionamento dos equipamentos.

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Abaixo listamos os nomes mais conhecidos dos distúrbios que podem afetar uma instalação elétrica, além de uma breve explanação conceitual e que serão mais detalhadas ao longo deste livro. QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

Distúrbios que variam a forma de onda

Há uma série de distúrbios que podem afetar o funcionamento

Variação de frequência: Alteram a frequência da forma de onda e podem causar problemas no funcionamento de equipamentos

de um equipamento. Devemos estar atentos para

Distúrbios que alteram a forma de onda:

identificar cada um dos

Harmônicas e Inter harmônicas: Modificam a forma de onda original em 60Hz com a composição de outras senoides e outras frequências, distorcendo a senóide original. Surtos e transitórios: Também fazem parte do grupo de alteração da forma de onda, pois altera em um curto espaço de tempo o valor máximo da senóide, criando um pico com valor muitas vezes maior que a senóide. QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

distúrbios e quais as perturbações

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Variação de tensão: Elevam ou reduzem a amplitude de uma forma de onda, sendo classificada por sua duração: de curta (VTCD) ou de longa duração, e são conhecidos por SAG, afundamento de tensão ou DIP para alterações em valores menores que o valor nominal, e SWEL, elevação de tensão ou SURGE, para valores maiores que o valor nominal. Dentro desta categoria, se enquadram também as interrupções de tensão. São responsáveis por vários problemas.

que causam.

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Notching: Conhecido como recorte de tensão, são pequenos afundamentos na tensão durante a senóide que acabam causando várias passagens por zero (zero crossing), causando problemas em equipamentos que usam esta condição para atuarem.

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Ruídos: Sinais com valores abaixo de 200 Khz que são superpostos no sinal original senoidal alterando sua composição e, com isto, afetando o funcionamento dos equipamentos. Desequilíbrio de tensão: Acontece em circuitos trifásicos com defasagem de 120 graus e, por algum motivo, se deslocam alterando esta defasagem, causando problemas para o bom funcionamento. Como podemos ver, há uma série de distúrbios que podem afetar o funcionamento de um equipamento. Devemos estar atentos para identificar cada um dos distúrbios e quais as perturbações que causam. Eu afirmo que quase a totalidade das instalações elétricas atuais tem algum problema de qualidade da energia elétrica. É importante avaliar o efeito negativo destes distúrbios para então poder avaliar as soluções.

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A IMPORTÂNCIA DE TODOS NA QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA É fato que a qualidade da energia elétrica é importante em todos os segmentos, seja ele indústria, comércio, residência ou em instalações especiais, como hospitais, por exemplo.

importantes no processo de avaliação e resolução de problemas, quando o assunto é a qualidade de energia elétrica. O produtor de energia elétrica, ou seja, quem gera esta energia, é responsável por fornecê-la com qualidade e dentro de parâmetros aceitáveis. O agente de transmissão de energia é outro que deve manter os padrões de energia, dentro dos limites de qualidade, nas transformações para tensões maiores ou menores, deve sempre levar em consideração as quedas de tensão pelas distâncias e as intempéries que afetam toda a transmissão (veja figura 1). Da mesma forma, as empresas distribuidoras de energia devem cuidar da qualidade da energia que é fornecida aos consumidores, e também verificar se os consumidores não estão "poluindo" a sua rede, o que provavelmente

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Entretanto, é importante que tenhamos a consciência de que todos são

afetará alguns outros consumidores.

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Figura 1 - Da geração ao consumo - os problemas que podem afetar a qualidade da energia elétrica.

Mas, os consumidores não podem ficar alheios a esta responsabilidade, já que boa parte dos problemas de qualidade da energia é gerada por eles mesmos, como harmônicas, por exemplo. E, no caso dos consumidores, além de responsáveis pela qualidade de energia da sua instalação, ele também é responsável pela qualidade da energia que ele “devolve” à rede da distribuidora, pois isto poderá afetar os outros consumidores. Por outro lado, é importante que todos os atores se integrem na busca pela solução dos problemas de qualidade da energia elétrica. Isto significa que o consumidor e a distribuidora de energia elétrica devem ter como parceiros, o(s) projetista(s), os fabricantes dos equipamentos alimentados pela energia elétrica e os fabricantes de alguns dispositivos de segurança, bem como os

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fornecedores de soluções. QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

Todos os atores deste cenário devem estar integrados na busca pela melhor forma de identificar se há problemas, onde eles são gerados e quem é afetado. Vamos a um exemplo prático: se em uma indústria há uma determinada máquina que tem a sensibilidade a um afundamento de tensão de 20%, é necessário que a distribuidora de energia forneça energia sempre acima adequado para que suporte as cargas e não ceda a afundamentos desta monta, isto significa, às vezes, reforçar a instalação ou mesmo prever este reforço no projeto. Outra opção será contatar o fabricante da máquina para verificar se há a possibilidade de dessensibilizá-la para algo maior, por exemplo, 40%, para que em caso de afundamento, ela não sofra. Porém, esta situação somente poderá avançar quando um estudo da qualidade da energia tiver sido concluído e a identificação dos problemas da qualidade estiver equacionada. Neste caso, um especialista em qualidade da energia elétrica deverá integrar esta equipe.

Resumindo, é importante que todos estejam preocupados com a qualidade da energia, pois todos são responsáveis por ela. Então não fique aí

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deste valor, também é importante que o projeto da instalação elétrica seja

esperando que o outro solucione o problema, reúna a equipe e mãos à obra!

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OS BENEFÍCIOS DA ENERGIA COM QUALIDADE Já falamos da importância de todos os atores no processo de obtenção da qualidade da energia elétrica. Agora, vou tentar mostrar a vocês os benefícios de uma energia elétrica com qualidade. Primeiramente, cada equipamento tem um determinado desempenho

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esperado, ou seja, uma máquina têxtil, por exemplo, tem uma capacidade para tecer mil metros por minuto de um determinado tecido e, assim deve ser até que o gestor de produção defina diminuir sua velocidade. Também, uma máquina ou componente de uma instalação, tem uma vida útil esperada, por exemplo, um transformador deve durar vinte anos, e então é esperado que uma substituição somente acontecesse depois deste período.

Pense: Eletricidade é imprescindível, mas deve ser tratada com todo o respeito e cuidado para que sua qualidade seja a melhor.

É fato que há vários fatores que podem alterar a vida útil, mas a qualidade da energia é um fator a ser considerado, pois se a energia não tiver qualidade, pode afetar a velocidade de processamento de uma máquina, pode também aquecer um transformador, um motor ou mesmo um condutor reduzindo sim sua vida útil e então você estará desperdiçando dinheiro. Imagine que por motivo de qualidade da energia você tiver que substituir seu transformador antes da hora, ou se tiver que fazer hora extra para cumprir o

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pedido de um cliente, pois sua produção não teve a velocidade esperada. Tudo isto é custo e, neste caso, desperdício. QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

Em um mundo capitalista, não se pode pensar de outra forma a não ser no valor monetário que tudo representa e a qualidade da energia não é diferente. A qualidade da energia participa diretamente do desempenho das máquinas, garantindo que sempre que desejar você terá a velocidade máxima a seu dispor. Participa, também, da redução de paradas, o que representará inúmeros recursos economizados em refugos, atrasos de entrega e reprovação por má qualidade do

E, por fim, mas não menos importante, a energia com qualidade significa que você também está economizando energia elétrica e, consequentemente, participando da sustentabilidade do planeta. Isto porque com uma energia de qualidade, você terá o melhor aproveitamento para suas atividades, reduzindo os desperdícios, por baixo fator de potência, retrabalho etc.

“Em um mundo capitalista, não se pode pensar de outra forma a não ser no valor monetário que tudo representa, e a qualidade da energia não é diferente”.

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produto.

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A PERCEPÇÃO DO USUÁRIO Sabemos que a eletricidade é imprescindível e que sua qualidade deve ser mantida em níveis aceitáveis. A percepção da qualidade da energia é subjetiva e vai de encontro ao funcionamento ou não do equipamento. Um exemplo é o de um escritório de contabilidade, que poderá ficar sem energia elétrica por alguns minutos sem prejudicar suas

Tanto o

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operações. Já um banco, na mesa de operações financeiras, terá um

escritório de

grande prejuízo nas mesmas condições. Outro exemplo: comparando

contabilidade

uma instalação elétrica com afundamentos de tensão em uma serralheria de bairro e em uma metalúrgica industrial fornecedora de

como a

autopeças. Um afundamento de tensão poderá afetar o funcionamento

serralheria de

dos equipamentos da metalúrgica, mas dificilmente terá o mesmo

bairro precisa

impacto para os equipamentos da serralheria.

de uma

Por outro lado, tanto o escritório de contabilidade como a serralheria

energia

de bairro precisa de uma energia elétrica de qualidade e devem prezar

elétrica de qualidade e

por esta condição. Entretanto, a decisão de solucionar o problema, ou conviver com ele, dependerão de vários fatores, sendo o primeiro deles justamente o fator de funcionamento do sistema x desempenho

devem prezar

dos equipamentos. Isto significa que temos que avaliar a energia,

por esta

verificar os distúrbios presentes, se existirem, compreender as perdas

condição.

e tomar a decisão correta. Uma frase que repito em minhas palestras é que não há “receita de bolo” nas soluções dos problemas de qualidade de energia elétrica, “cada caso é um caso único”, e com isto é necessário uma avaliação

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sempre criteriosa.

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SEJA, OU APRENDA COMO CONTRATAR, UM CONSULTOR EM QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA

Vamos refletir sobre como ser um consultor de qualidade da energia elétrica.

problemas de qualidade da energia elétrica, verificar como estes problemas irão afetar o sistema, avaliar e propor soluções e, naturalmente, justificar o investimento nesta ou aquela solução. Pois bem, chamo de consultor, o especialista em qualidade de energia elétrica e, naturalmente, não precisa necessariamente ser um profissional de fora da empresa, mas sim qualquer pessoa, de preferência com formação em eletricidade, que possa reunir as informações, avaliar corretamente, e propor as melhores soluções. Pode ser um profissional interno que será responsável por esta atividade dentro da empresa. Da mesma forma como há os profissionais que são

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Um consultor é alguém que irá avaliar todos os possíveis

contratados para cuidar das utilidades de uma empresa, ou mesmo para trabalhar na redução do consumo de energia, há a possibilidade de eleger um ou uma equipe de profissionais consultores em qualidade da energia elétrica. Não sei se ao ler o texto, você atentou para um detalhe que citei quando falei do consultor, foi quando apontei entre as diversas atividades do consultor que ele deveria "justificar o QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

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investimento em uma determinada solução". Pois bem, o real consultor deve ser um profissional ou uma equipe que entrega ao cliente, seja ele interno ou externo, um relatório com informações relevantes sobre os problemas de qualidade de energia encontrados, e que realmente afetam os diversos setores, mas também deve apontar os efeitos destes problemas de qualidade da energia elétrica, suas causas e,

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principalmente, apontar soluções que possam ser adotadas com uma relação de possíveis resultados, ou resultados esperados. Um relatório extenso, cheio de gráficos sem explicações ou com explicações sem embasamento, é um monte de papel ou um arquivo eletrônico que nunca será aberto ou, se for aberto, nunca será lido até o fim. Se neste relatório não forem apontadas soluções e os resultados esperados, além naturalmente da justificativa, não será um relatório conciso e, portanto, será desperdício de tempo e dinheiro. Portanto, se você pretende ser ou fazer parte de uma equipe, ou ainda contratar alguma consultoria para avaliar a qualidade da sua instalação elétrica, lembre-se dos principais pontos a serem apresentados ou solicitados: 

Problemas de qualidade de energia que realmente afetam o sistema;



Base em normas explicando os valores;



Apresentação de solução para os problemas encontrados;



Resultados esperados para cada solução;



Justificativa de investimento em cada uma das soluções apontadas.

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TÉCNICAS DE MITIGAÇÃO DOS PROBLEMAS DE QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA

MITIGAÇÃO DOS PROBLEMAS

Mitigar significa: tornar ou ficar mais suave ou menos intenso, geralmente o que é mau de sofrer. Está ligado às palavras Abrandar, Atenuar, Suavizar. "mitigar", in Dicionário Priberam da Língua Portuguesa [em linha], 2008-

No nosso caso podemos dizer que mitigar os problemas de qualidade da energia elétrica significa atenuar os efeitos que a má qualidade da energia elétrica poderá causar na instalação elétrica. Mas como podemos fazer isto? Durante minhas pesquisas, encontrei um roteiro que foi publicado na revista Eletricidade Moderno em 2008, que ajuda na busca por soluções dos problemas de qualidade da energia elétrica. Este roteiro, publicado abaixo, se seguido de forma correta e por especialistas (consultores) lhes trarão excelentes resultados.

“...mitigar os problemas de qualidade da energia elétrica significa atenuar os efeitos que a má qualidade da energia elétrica poderá causar na instalação elétrica”.

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2013, http://www.priberam.pt/dlpo/mitigar [consultado em 24-12-2014].

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ROTEIRO PARA MITIGAÇÃO DOS PROBLEMAS DE QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA

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• Avaliação da instalação elétrica.

• Identificação dos problemas de QEE por instalação de medidores.

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• Entendimento do processo produtivo (relato de produção, manutenção, qualidade).

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• Histórico de ocorrência de problemas com suspeita de distúrbios de QEE.

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• Relação dos equipamentos e cargas críticas.

• Levantamento de dados estatísticos de paradas. • Simulação dos distúrbios em laboratório (se possível), com implementação de soluções e análise de resultados. • Avaliação dos resultados.

• Proposição de soluções.

• Implantação das soluções propostas.

• Avaliação dos resultados.

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Adaptando para situações gerais de eletricidade, podemos identificar que os dois primeiros itens, avaliação da instalação elétrica e identificação dos problemas, requerem que você tenha uma visão mais apurada da situação, usando todas as ferramentas necessárias para obter o máximo de informações. É neste momento que dispor da ferramenta adequada será a diferença entre “achismo”, ou seja, “Eu acho que é isto”, ou “eu acho que é aquilo”. Pois bem, no caso de instrumentos de medição, a escolha do equipamento correto é o ponto mais importante em uma avaliação da instalação elétrica e na identificação dos problemas. Por exemplo, se você possui um multímetro RMS e está tentando descobrir porque o dispositivo de proteção à sobrecorrente (disjuntor) está atuando e se seu circuito possuir a circulação de correntes harmônicas, provavelmente você estará medindo o valor errado e então levará um tempo maior para descobrir o problema, e muitas vezes tomará a decisão no “achismo”. Por outro lado, com um equipamento RMS-verdadeiro, ou TRUE-RMS, sua avaliação estará mais próximo da realidade, verificando que os valores reais de corrente são maiores e estão ultrapassando o ponto de atuação do

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você ter o diagnóstico correto ou apresentar uma avaliação com base no

dispositivo de proteção. Entretanto, se o seu problema for uma parada de uma determinada máquina, em um circuito com várias máquinas da mesma marca, e a parada desta determinada máquina for causada por um afundamento de curta duração – SAG é provável que com um voltímetro RMS-verdadeiro, você não consiga detectar este afundamento e não consiga concluir o estudo para tomar medidas de proteção, como a aplicação de um condicionador de energia, por QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

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exemplo. Neste caso, você precisará de um analisador de energia com registradores para que possa avaliar, durante um determinado tempo, o desempenho da rede elétrica, e então possa identificar o afundamento. Outro exemplo é com relação a um aquecimento de transformador. Se seu instrumento for um termômetro, você terá a visão pontual da temperatura e terá que medir vários pontos para tentar traçar um perfil, já se seu

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equipamento é um termógrafo, o cenário de diferenças de temperatura lhe será mostrado no visor e a decisão sobre uma investigação das causas será mais bem dirigida. Como se vê, a escolha do equipamento correto para cada verificação é algo que precisa ser definido com cautela. Mas a escolha do equipamento correto dependerá da sua necessidade. Cuidado, pois temos a tendência de querer o equipamento mais completo quando o dinheiro que irá comprar não é o nosso, e o mais baratinho quando é o nosso dinheiro que irá pagar. Se optarmos pelo mais completo, pode ser que na maioria das vezes não haja demanda para este equipamento e ele será subutilizado, fazendo com que o investimento nunca seja amortizado. Como dizia um colega durante algumas apresentações que fizemos juntos, não vale a pena investir em um analisador de energia de última geração para medir a qualidade da energia da sua casa, por outro lado se sua missão é cuidar dos problemas de qualidade da energia da sua empresa, este poderá ser um excelente investimento. 18

A escolha de um ou de outro irá depender de vários fatores.

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Vou tentar listar abaixo alguns deles através de algumas perguntas que você deve se fazer: Qual será sua utilização? Interna na planta que você trabalha ou externa prestando consultoria para várias plantas?

Qual a complexidade dos problemas de qualidade da energia elétrica você pretende identificar, ou seja, qual é a profundidade da investigação que você irá fazer?

Você está apto ou disposto a se qualificar para usar o equipamento que está querendo adquirir e principalmente interpretar os resultados que este equipamento lhe apresentará?

Qual o valor disponível para adquirir o (s) equipamento (s)?

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Se for utilização interna, qual o tamanho da sua planta? É possível compartilhar este equipamento com outras unidades ou mesmo setores dentro desta planta?

Você irá adquirir um único equipamento ou mais de um? Quantos serão?

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Quais os distúrbios que tenho necessidade de analisar?

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Você precisa de um equipamento para registrar máximos e mínimos ou todos os valores?

Sua necessidade é instalar um equipamento para visualizar o que está ocorrendo ou você irá avaliar os resultados após retirar o equipamento?

Observe que cada uma destas perguntas irá levar você a procurar por um equipamento A, B ou C. O importante é que você responda estas questões antes de decidir qual ou quais instrumentos você irá adquirir. É importante que você ao responder as perguntas acima entre em contato com os fornecedores de instrumentos e solicite auxílio para definir o melhor modelo. Vou tentar lhe ajudar com as perguntas e respostas acima: A primeira pergunta é se você irá prestar serviços sendo um funcionário interno ou um consultor. Esta diferença vai refletir no que já comentei anteriormente, pois será você que irá pagar a compra do instrumento ou a sua empresa. Na segunda pergunta, quero saber se sua empresa poderá compartilhar os instrumentos com vários setores, pois assim você poderá dividir o custo de forma compartilhada, justificando o investimento em equipamentos mais completos.

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A terceira e quarta questões farão você decidir se irá adquirir um instrumento mais simples para identificar que tem problemas, como um alicate QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

amperímetro com identificação de THD – distorção harmônica, ou um analisador de energia mais sofisticado. Se você é um profissional ou sua equipe tem a capacitação para interpretar resultados e tiver condições de adquirir um equipamento mais completo, opte por um analisador de energia elétrica, caso sua capacitação seja pequena e seu objetivo é identificar que há um problema para justificar a contratação de produto mais sofisticado, então faça a opção por um equipamento mais simples. Na quinta questão, o valor disponível para o investimento é importante, pois junto com as primeiras questões poderá lhe orientar qual equipamento irá comprar. Da mesma forma, a sexta questão envolve custo, pois o número de equipamentos a ser adquiridos irá influenciar diretamente no valor. Neste caso, lembre-se que o primeiro item das técnicas de mitigação que apresentei anteriormente fala em avaliar a instalação elétrica quanto aos prováveis problemas de qualidade da energia elétrica, e isto requer fazer medições simultâneas em vários pontos, sendo recomendáveis pelo menos três pontos.

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uma consultoria para a investigação, então não há porque adquirir um

Nas três últimas perguntas você decide se o equipamento será um logger – que registrará os valores máximos, médios e mínimos em memória de massa, para depois ser capturado por um software e analisado; se o equipamento será um registrador, que capta os vários distúrbios e todos seus valores, incluindo as formas de ondas e gráficos, porém todos são armazenados na memória para ser recuperado através de softwares, ou QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

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ainda, se o seu objetivo é fazer as leituras localmente para ir acompanhando online o que está ocorrendo. Neste caso, seu equipamento é conhecido como analisador de qualidade de energia que possui visor gráfico. Se a opção for pelo analisador, é importante saber se o equipamento a ser adquirido possui memória para armazenamento das medições, e quais as limitações do software e

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armazenamento que ele possui.

Minha sugestão é: Antes de comprar ou alugar um equipamento, procure informações sobre os vários modelos no mercado, compare as funções dos equipamentos com suas necessidades atuais e futuras – faça sempre a pergunta: eu vou precisar desta função sempre ou só uma vez ou outra? O custo maior deste equipamento é vantajoso ou não? Converse com outros colegas sobre os equipamentos, converse com os especialistas dos fabricantes para obter mais detalhes sobre os equipamentos que eles oferecem, incluindo as limitações de cada um. E, por fim, tome a decisão de adquirir o melhor equipamento que atenda a todas as suas necessidades, deixando de lado aquelas necessidades que não serão usadas. Atualmente é possível alugar equipamentos em vários locais do país, verifique se a sua necessidade não será suprida por um equipamento mais simples e de tempos em tempos você poderá alugar um equipamento mais

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completo.

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SEGURANÇA DOS EQUIPAMENTOS

Falando ainda de equipamentos é importante avaliar os instrumentos quanto a sua segurança. O primeiro item a se levar em consideração é com relação à segurança de quem irá instalar os equipamentos, pois as medições que serão executadas você estará sujeito a todos os procedimentos de segurança descritos na NR10 – Norma Regulamentadora número 10, do Ministério do Trabalho e Emprego, que rege a segurança nos serviços com eletricidade. Estes requisitos solicitam planejamento adequado com análise dos riscos e elaboração dos procedimentos de segurança. Estes procedimentos devem ser conhecidos e seguidos à risca para que não haja nenhuma exposição ao risco. Se possível, ao instalar os equipamentos desenergize os circuitos. O segundo passo é com relação às categorias de instrumentos, pois cada instrumento tem sua categoria e aplicação (veja na tabela abaixo) e a determinação do equipamento correto é a diferença entre um acidente ou

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acontecerão em sistemas energizados em uma determinada tensão, então

uma medição segura. Da mesma forma a tensão e correntes máximas que o equipamento poderá medir, para que você não danifique o instrumento ou sofra algum acidente.

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Quadro 1 - Locais de utilização dos instrumentos de acordo com sua categoria.

Imagem 1 - Representação gráfica de locais de utilização dos instrumentos de acordo com sua categoria.

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diretamente ligadas. A recomendação é: Escolha primeiro a categoria e depois a tensão de trabalho.

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Observe que a categoria do instrumento e a tensão de trabalho dele estão

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AS QUATRO FASES DA IDENTIFICAÇÃO DOS PROBLEMAS DE QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA

Já tivemos a oportunidade de discorrer, neste e-book sobre como contratar ou realizar uma avaliação da qualidade da energia elétrica, sobre como escolher equipamentos, também apresentamos alguns roteiros para mitigar

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os problemas de qualidade da energia elétrica, e agora quero falar das quatro fases desta identificação: SUSPEITA, CONFIRMAÇÃO INVESTIGAÇÃO E RESULTADO Primeiramente vem a suspeita, que na verdade surge quando algum problema é apontado pelo usuário, ou cliente e você começa a promover o estudo suspeitando de várias coisas que podem causar aquele problema apontado.

SUSPEITA CONFIRMAÇÃO INVESTIGAÇÃO

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RESULTADO QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

Por exemplo, a parada de uma determinada máquina é o ponto de partida para uma suspeita de problema de qualidade da energia elétrica. Se não for nenhum problema conhecido ou detectado pelo pessoal da manutenção, pode ser um distúrbio da energia elétrica, e então está lançada a suspeita. Ainda neste exemplo, podemos suspeitar, por exemplo, de um afundamento de tensão, ou a presença de harmônicas, entre os distúrbios apresentados.

confirmação, então se a suspeita é da presença de harmônicas, um equipamento que mostre o valor de distorção harmônica total pode ser o ponto de partida. Se o valor apontado for um valor significativo (acima de 20% de distorção harmônica total de corrente, por exemplo), a suspeita pode ser confirmada e então podemos partir para uma investigação mais apurada. Mas não é tão simples assim, pois o simples fato de existir um valor de 20% de THDi não significa que o circuito elétrico tem problemas. A confirmação deve ser feita com uma avaliação mais detalhada. Quando temos a confirmação, então é hora de aprofundar os estudos e nesta hora é que devemos investigar com equipamentos e estudos mais precisos e que podem fornecer mais dados, para que então você possa tomar decisões que vão desde a definição do problema, onde ele está sendo

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Diante da suspeita, vamos começar uma série de estudos para obter esta

gerado, o que este problema está causando e assim tomar medidas para minimizar o efeito e obter um bom resultado. Estas são as três fases na identificação dos problemas de qualidade da energia elétrica, ou seja, é a simplificação das técnicas de mitigação dos problemas de qualidade da energia elétrica já apresentada. O anexo A deste e-book traz uma lista de suspeitas e confirmações para orientá-lo. QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

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IDENTIFICAÇÃO DOS PRINCIPAIS PROBLEMAS DE QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA

Normalmente, a maioria dos problemas em uma instalação elétrica está ligado a má qualidade da energia elétrica. Resta saber se esta má qualidade

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é gerada antes de receber a energia elétrica ou se está sendo gerada internamente. Talvez este seja o maior desafio, pois é muito comum os gestores da energia culparem a distribuição de energia elétrica pelos problemas de qualidade da energia. Mas posso afirmar que na maioria dos casos (cerca de 80%) os problemas estão dentro de casa, ou seja, são gerados ou amplificados dentro da própria instalação elétrica do consumidor. Então para identificar o(s) problema(s) que afeta(m) a instalação elétrica é importante partir da premissa que este problema pode estar sendo gerado internamente.

A maioria dos problemas em uma instalação elétrica está ligada a má qualidade da energia elétrica. Resta saber se esta má qualidade é gerada antes de receber a energia elétrica ou se está sendo gerada internamente. 28

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De todos os distúrbios apresentados, os mais comuns são as variações de tensão, harmônicas e surtos. Isto não significa que os demais distúrbios devem ser descartados ou que em uma determinada instalação pode ser afetada por outro tipo de distúrbio. Entretanto, pela experiência estes são os primeiros suspeitos, seria como o “mordomo” nas histórias de Sherlock Holmes.

recursos disponíveis para que seja detectado o real problema, onde ele se origina, e então partir para o estudo das prováveis soluções, a aplicação da solução mais viável e avaliação dos resultados. Os instrumentos disponíveis no mercado vão lhe ajudar muito neste processo, desde a suspeita até a investigação e o resultado passando pela confirmação. Alguns destes instrumentos e suas possíveis aplicações podem ser vistos no quadro abaixo:

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É importante que seja feita uma investigação mais aprofundada com os

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Fonte: Fluke

Observe que os instrumentos são divididos em 3 modalidades:

Os trobleshooters permitem a visualização da situação no local através de visores. Com estes equipamentos você pode avaliar os problemas que possam estar acontecendo no momento em que eles acontecem, entretanto, quando se trata de qualidade da energia, vivo repetindo que não há receita de bolo e tão pouco se aconselha tomar decisões com medições instantâneas.

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Os loggers permitem que você grave vários parâmetros durante um tempo, porém não permite a visualização local, você precisa dos respectivos QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

softwares para avaliar os dados gravados. Normalmente os dados gravados são só numéricos e não trazem formas de onda. Existem alguns modelos que possuem telas, onde é possível avaliar alguns dados, normalmente numéricos como é o caso do modelo 1730, da Fluke.

Os recorders são equipamentos que também não possuem tela na sua números, formas de onda, o que permitirá uma análise mais aprofundada com relação aos problemas de qualidade da energia encontrados.

Há também equipamentos simples, que apenas indicam prováveis problemas de qualidade da energia, como é o caso do VR1710, da Fluke, que indica distorção harmônica de tensão nas fases. Ou os detectores de tensão sem fio que podem indicar a ausência de tensão ou Interrupção em um determinado circuito. A escolha do equipamento é muito importante e já citamos anteriormente em Mitigação dos Problemas, então faça uma avaliação de todas as ferramentas disponíveis, e o que você realmente precisa, para não comprar algo que não seja adequado para sua necessidade.

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maioria, mas que tem capacidade de armazenar além das medições em

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AS SOLUÇÕES É fato que o que se pretende é solucionar os problemas de qualidade da energia elétrica e para o cliente, normalmente não importa como será feito, mas sim que seja feito. Entretanto, adotar a solução requer passar por todos os passos já citados e, principalmente, escolher a melhor solução visando a relação facilidade de instalação x custo x benefício. Vale lembrar que o anexo

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B deste E-book traz uma planilha para que você possa custear os problemas de qualidade da energia que está sofrendo e, portanto, ajudará na composição do custo na hora de decidir a solução. Nesta etapa, vou apresentar de forma sucinta algumas soluções que podem ser usadas para vários problemas, inclusive alguns de forma integrada, como já vimos anteriormente.

...o que se pretende é solucionar os problemas de qualidade da energia elétrica e para o cliente, normalmente não importa como será feito, mas sim que seja feito.

Redimensionamento da rede elétrica de alimentação – Adequar a rede elétrica para suportar as cargas instaladas pode ser uma boa solução, Contudo, é importante que esta adequação seja efetuada quando da ocasião de uma reforma e que seja projetada levando em consideração todos os parâmetros necessários. O aumento da seção de condutores pode melhorar 32

os efeitos das harmônicas, pois reduz a impedância do circuito, ajudará nos afundamentos de tensão causados por partidas de máquinas etc. QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

Transformadores de separação – O uso de transformadores de separação pode ser uma boa opção quando os problemas são distúrbios, como ruídos e harmônica, mas há que se preocupar com o custo e o benefício, pois muitas vezes existem soluções que podem ser mais úteis com o mesmo custo.

desclassificação da potência) na construção do transformador pode ser uma boa solução quando o problema é harmônica, pois irá minimizar os efeitos neste componente.

Uso de filtros – Os filtros possuem três categorias, os filtros passivos, os filtros ativos e os filtros híbridos. O uso de um ou de outro dependerá de vários fatores, entre eles a facilidade de instalação, o custo, a característica do distúrbio, o ponto de instalação (característica da instalação), frequências de ressonância, impedância da rede etc. É fato que quando o problema é harmônica, o filtro ativo é o mais fácil de instalar e o que poderá apresentar melhor resultado, contudo, pode ser uma solução mais cara do que o filtro passivo ou o híbrido.

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Desclassificação de transformadores – O uso do fator K (fator de

Substituição de máquinas e equipamentos – Algumas vezes existe a possibilidade de substituir um equipamento ou uma máquina por outra, com melhor desempenho, frente à geração de problemas de qualidade da energia. É o caso de fornos a arco, por exemplo, que podem ser substituídos por tecnologias DC e vão minimizar os efeitos do Flicker e Interharmônicos, QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

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ou mesmo a substituição de inversores de 6 por 12 pulsos, ou com filtros incorporados que farão com que as harmônicas geradas sejam menores. Esta decisão é difícil e deve ser realizada no projeto ou na reforma, com um estudo aprofundado.

UPS ou Nobreak – Usado para atuar em situação de interrupções de energia

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elétrica, pois atua com energia extra através de baterias. Porém, se dimensionado corretamente e escolhida a tecnologia correta, pode incorporar outros dispositivos que vão ajudar com diferentes problemas de qualidade da energia, como variação de tensão, harmônica, ruídos, surto e até desequilíbrio de tensão, entre outros.

Condicionador ou Estabilizador de energia – usado para atuar em situações de variação de tensão, pode, no caso de condicionador de energia, ser usado também no combate a problemas gerados por outros distúrbios como harmônica, ruídos e surto, entre outros.

Compensador estático ou dinâmico de reativos – Usado na correção de reativos, pode ser solução para harmônicas, interharmônicas e Flicker, entre outros.

Protetor de Surto – Usado para minimizar os efeitos causados pelos surtos de tensão, tem sua instalação obrigatória desde 2004 para circuitos de baixa 34

tensão. Sua instalação depende de avaliação prévia das condições da instalação e do tipo de carga para que obtenha um resultado satisfatório. QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

Sistema de aterramento exclusivo – O aterramento pode ser uma solução ou o vilão da instalação elétrica. O sistema de aterramento que deve levar em consideração a equipotencialização, muitas vezes pode requerer um sistema exclusivo para minimizar os efeitos. Vale lembrar que aterramento

Outras soluções podem ser utilizadas em cada caso. Já vi situações em que a simples alteração de parâmetros de um determinado dispositivo de proteção solucionou o caso. Portanto, é importante que o estudo seja feito de forma clara e levando em consideração todos os dados possíveis e disponíveis, não esquecendo que este trabalho deve sempre ser realizado de forma integrada entre fornecedor de energia elétrica, usuário, fabricante dos equipamentos, projetistas da instalação e fabricantes de soluções.

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exclusivo não significa separado.

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Esta foto foi tirada na subestação de um prédio comercial que abrigava um Call Center com cerca de 2.000 pontos, no estado de São Paulo. Observe que o sistema de resfriamento forçado está mostrando que o transformador estava sobrecarregado.

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CONCLUSÃO

Discorremos neste e-book, sobre os problemas de qualidade da energia, que chamamos de distúrbios, das formas de mitigação, de algumas possíveis soluções e os resultados esperados.

pouco atinge todas as soluções, mas sim uma pequena contribuição para que o consultor de qualidade da energia elétrica tenha um rendimento mais satisfatório nas suas expectativas.

Da minha parte espero que você tenha gostado do conteúdo e que possa terlhe sido útil. Aproveito para sugerir que visite minha Fanpage no facebook https://www.facebook.com/engedsonmartinho.

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Como citei na introdução, esta não é uma obra que esgota o tema e tão

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BIBLIOGRAFIA

ANEEL. Prodist, 2014.

CAPELLI, A. Qualidade e eficiência para aplicações industriais. São

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Paulo: Editora Erica, 2010.

FLUKE. Catálogo de ferramentas de teste Fluke. São Paulo, volume 43, 2013.

MARTINHO, E. Distúrbios da energia elétrica. São Paulo: Editora Erica, 2014.

BLOG QUALIDADADE DA ENERGIA ELÉTRICA. Disponível na web em http://qualidadedaenergia.blogspot.com.br/.

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ANEXO A Como identificar problemas de qualidade da energia elétrica – suspeita

SUSPEITA DE PROBLEMAS COM QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA  Parada de máquina ou desligamento de equipamentos sem motivo aparente;

 Velocidade de motores menor do que esperado;  Reinicialização de máquinas e equipamentos sem motivo;  Lâmpadas piscando (cintilação);  Mau funcionamento de máquinas e equipamentos;  Displays piscando;  Interferência em portadoras;  Aquecimento de condutores fase acima do normal;  Aquecimento de condutores neutro acima do normal;  Motores com velocidade oscilando;

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 Redução da capacidade de produção de uma máquina;

 Atuação de dispositivos de proteção sem aparente motivo;  Interferência em sistemas de comunicação;  Desprogramação de equipamentos à base de microprocessador / micro controlador;  Queima de discos rígidos, sistemas de armazenamento de dados etc.;

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 Vibração de máquinas sem ser efeito mecânico;  Aumento do tempo de fundição;  Redução de vida útil de motores e transformadores;  Aquecimento de motores acima do normal;  Aquecimento de transformadores acima do normal;

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 Valores de tensão e corrente acima do valor esperado;  Capacitores de correção de fator de potência queimando ou explodindo aleatoriamente;  Vibração em transformadores;  Vibração em Motores;  Desatracamento de bobinas;  Acionamento de bobinas de subtensão;  Acionamento de disjuntores e queima de fusíveis.

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ANEXO B Análise financeira para os problemas de qualidade da energia elétrica O que se deve levar em consideração na hora de compor o custo do problema de qualidade da energia elétrica:  Força de trabalho ociosa;

 Encargos;  Tempo parado sem produzir;  Multa por atraso;  Consumo de energia parado e extra;  Custo administrativo e operacional;  Hora de manutenção – equipe;  Encargos;  Custo das peças de reposição / reparo;  Limpeza de máquina;  Novo setup e startup;

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 Hora extra para recuperar produção;

 Refugo;  Retrabalho em peças que não atingiram a qualidade;  Hora de retrabalho;  Encargos;  Custo Ambiental (multa, imagem etc.). QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA – da informação à mitigação Engenheiro Eletricista Edson Martinho www.facebook.com/engedsonmartinho

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