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trabalho interdiscilinar dirigido II INTITUTO POLITÉCNICO – Centro Universitário UNA
PROTEÇÃO DE MOTORES ELÉTRICOS
CURSO: ENG. CIVIL Professora: Jacqueline Alves Vilela. Alexandre Carlos Azevedo, Elias Alves de Souza, Evandro Alves Silveira, Jardel Lacerda Viana, Junio Xavier Pereira, Rafaela Julia Oliveira, Sergio Aparecido Carlos, Tiago Henrique Monteiro.
Resumo Este ar�go pretende demonstrar o uso do Relé Inteligente, u�lizado na indústria para proteção de motores elétricos, com o obje�vo de mostrar que este sistema contribui para prevenir danos ao equipamento, evitar atrasos na produção e gastos excessivos com manutenção corre�va. Esta pesquisa é qualita�va, e pretende demonstrar as vantagens do relé, não só com relação a defeitos no motor, mas também no sistema de controle integrado do usuário final.
Palavras-chaves Relé Inteligente, Motor, Energia Elétrica.
1. Introdução
O Brasil vive um momento importante de sua história, e, embalado pelo aumento do consumo, a preparação para grandes eventos, como a Copa do Mundo de 2014 e Olimpíadas de 2016; a produção industrial deu um salto (IBGE, 2012), exigindo cada vez mais processos eficientes e cada vez mais rápidos. A indústria nacional está investindo cada vez mais máquinas, que maximizam os lucros e aceleram a produção. Grande parte das máquinas usa motores elétricos para seu acionamento e operação, e, um problema constantemente detectado em tais motores, que habitualmente chamamos de “queima do motor”, pode ocorrer por sobrecarga de trabalho, descargas elétricas, etc.
De acordo com estudos da Agencia de Energia Elétrica (ANEEL), a indústria consume 46,74 % do total de energia produzida no país (ANEEL 2010), estima-se que 55% desta energia são consumidas pelos motores elétricos utilizados pela indústria.
Seguindo esta linha de raciocínio, cerca de 26% da energia consumida no Brasil em 2007, foi proveniente do uso de motores elétricos pela indústria.
Figura 1 – Distribuição do Consumo de Energia Elétrica por Setor
Figura 2 – Distribuição do Consumo de Energia na Indústria
Falhas elétricas podem ocasionar um problema tanto no motor, quanto na rede elétrica que o motor está conectado. Em certos casos, principalmente quando esse motor está numa indústria, linha de produção, obra ou mineração, a falha do mesmo pode acarretar perda de tempo de trabalho, colocar em risco a vida dos trabalhadores e etc.
Esta pesquisa analisará um motor de baixa tensão e velocidade constante, demonstrando o uso do relé inteligente, usado na indústria.
Conforme Bulgarelli (2006), para evitar a sobrecarga do motor, é necessário controlar o corrente, que pode variar, caso ocorra aumento de frequencia de chaveamento da tensão na fase (aumento da velocidade do motor) o tempo de resposta da corrente torna-se maior, fazendo com que a corrente do motor não alcance o valor projetado para cada passo, o que resulta em diminuição do torque.
A taxa de elevação da corrente no motor pode ser aumentada por meio da aumento da tensão aplicada, o que melhora o desempenho do motor, por outro lado a resistência da carga deve ser man�da a menor possível, para reduzir as perdas por efeito Joule (Uma corrente elétrica que passa por um condutor elétrico gerando calor). Se considerando estes dois fatores, e lembrando da lei de Ohm, preve-se um aumento de corrente e por consequência é necessário um sistema que mantenha a corrente limitada afim de garan�r o bom funcionamento e enrolamento do motor.
Figura 3 – Gráfico da taxa de elevação da corrente
Conforme Costa (2011), as falhas elétricas podem ocasionar um problema tanto no motor, quanto na rede elétrica que o motor está conectado. Em certos casos, principalmente quando esse motor está numa indústria, linha de produção, obra ou mineração, a falha do mesmo pode acarretar perda de tempo de trabalho, colocar em risco a vida dos trabalhadores e etc. Assim, a adequada seleção e ajuste do motor são fundamentais para o bom desempenho do sistema. Para isso a indústria vem desenvolvendo ao longo dos anos, mecanismos que visam à proteção e prevenção de acidentes relacionados a motores elétricos, e, um mecanismo utilizado nos dias de hoje é o Relé Inteligente.
De acordo com Silva (2007) o Relé Inteligente possui rapidez e precisão no diagnostico de falhas ou alarmes, reduz o tempo de máquina parada, através da monitoração, supervisão e controle dos sistemas gera maior confiabilidade na proteção de motores e maior segurança na operação, supervisão e manutenção do mesmo, onde podemos destacar:
- (^) Maior confiabilidade no sistema de proteção;
- Segurança do operador na operação;
- Rapidez e precisão na identificação de defeitos.
Figura 4 – Esquema de funcionamento do relé inteligente
3. Materiais e Métodos
Para analisar o uso do relé inteligente, e obter a comprovação que seu uso traz bene�cios, foi feita uma pesquisa esta�s�ca em duas empresas A e B, onde a empresa A u�liza o equipamento, e, a empresa B não. Com base em textos cien�ficos, realizamos um estudo de caso, para chegarmos aos resultados e conclusões para elaboração do nosso Ar�go Técnico Cien�fico (ATC) e elaboração de protó�po.
4. Resultados Experimentais
De acordo com a pesquisa, em sete meses, 86,7% dos motores são queimados em empresas que não usam o relé. Já em empresas que usam o relé, apenas 16,3% correm o risco de sofrerem essa perda, isso se houver falhas humanas em alguma parte do processo.
A função que expressa esse resultado é y= 0,866x, onde y é a quantidade de motores que a empresa pode estar perdendo sem o uso do relé e x é a quantidade de motores previstos para serem usados. Ao analisar a quantidade y com o preço do tipo de motor adotado, tem-se um prejuízo muito alto.
Devido a utilização destes aparelhos “relés”, o custo com a troca ou manutenção dos motores diminuirá gradativamente, constituindo com o custo benefício de qualidade e atendimento eficaz. Dentre os benefícios do uso do relé, podemos destacar sua alta confiabilidade e precisão em que o torna apto a enfrentar as mais rigorosas aplicações industriais. As posições de monitoramento on-line, diagnósticos de falhas e estatísticas de falhas, tornam a manutenção preventiva mais eficaz, reduzindo assim o número de paradas ao longo prazo.
O relé dispõe de modos de operação pré - programados, que demonstrou ser eficiente para executar diversos �pos de par�das ou monitoração. As funções das entradas e saídas digitais são definidas de maneira rápida e simples de acordo com a seleção do usuário, outro ponto posi�vo é o modo de operação transparente, que permite que o usuário programe o relé de acordo comas suas necessidades, tornando o produto apto para as mais diversas aplicações.
5. Conclusão
A utilização do relé inteligente, segundo estudos pesquisados para este
trabalho, trás um grande benefício para as empresas quando se aplica em um
circuito em que se bloqueia o funcionamento de um equipamento nos casos
de sobrecarga. A eficiência deste equipamento de proteção vem trazendo
informações mais complexas onde as empresas traçam seus objetivos sem
perder nos estudos e programações de produção.
O relé, portanto, se mostrou uma ferramenta prática e de grande importância
para os sistemas de proteção elétricos da indústria, pois produz resultados
satisfatórios, que até o momento atende as expectativas.
Assim sendo, concluímos que a utilização do relé inteligente é ideal para
projetos de utilização industrial com motores de equipamentos elétricos.
6. Referência Bibliográfica
IEEE – Institute of Electrical and Electronic. Disponível em < http://www.ieee.org.br >
IBGE – Instituto Bras. de Geog. e Estatíst. Disponível em http://www.ibge.gov.br
BULGARELLI, Roberval. Prot. Térm. de Motores Trifásicos Ind. Tese (Mestrado de Engenharia) – USP, São Paulo, 2006.
FITZGERALD, A.E; KINGSLEY Jr. C.; UMANS, S. D. Máquinas Elétricas com Introdução à eletrônica de Potência. 6º Ed. Porto Alegre; Ed. Bookman, 2006.
NISKIER, Julio; MACINTYRE, A. J. Instalações Elétricas. Rio de janeiro: LTC, 2008
