Compensação reativa de cargas alimentadas por geradores  diesel: soluções, limitações, eficiência e mitigação das emissões

Na edição de dezembro de 2023 (https://www.osetoreletrico.com.br/geradores-diesel-solucoes-limitacoes-eficiencia-e-mitigacao-das-emissoes/) chamávamos a atenção quando da operação de geradores diesel no suprimento de cargas de missão crítica, não só como fonte de back-up, mas de uso continuo, quando a rede da distribuidora possa apresentar instabilidade, em função da eminência de descargas atmosféricas ou de impactos nas redes aéreas de alimentação dos consumidores pela vegetação da circunvizinhança, aumentando assim o consumo de combustível e das emissões decorrentes. Também foram apresentados cuidados a serem tomados na operação dos geradores. 

Outros aspectos a serem considerados, são a mudança da impedância das fontes, quando a carga é alimentada por geradores após transferência da alimentação da rede da distribuidora de energia, com os efeitos na regulação de tensão e a mudança da frequência de ressonância do sistema, quando capacitores compensam o fator de potência da carga. A Figura 1 apresenta o comportamento da tensão de alimentação de carga transitória com as duas fontes, onde se pode notar a perda de regulação com alimentação pelo gerador. Nesse caso, além de estudos específicos de dimensionamento, a adoção da solução da compensação estática deve ser aplicável se for desejável efetuar a operação industrial com uso dos geradores. 

A solução da compensação estática é a única possível para atendimento simultâneo às curvas de capabilidade e à curva de redução de emissões, presentes na coluna de dezembro de 2023. Isso ocorre em função da necessidade de se manter o fator de potência das cargas alimentadas por geradores na região indutiva em qualquer situação de perfil de carga, mesmo quando da variação abrupta em cargas transitórias. 

Figura 1 – Comportamento da tensão com rede e gerador

Sistemas de compensação reativa aplicados às cargas alimentadas por geradores consideram resposta imediata durante a variação da carga, evitando que o fator de potência permaneça na região capacitiva, mesmo por alguns segundos, causando a atuação do sistema de proteção de excitação e desligando o gerador. Sistemas estáticos de compensação reativa com resposta de um ciclo (16 milissegundos) fabricados pela Elspec e distribuídos no Brasil pela Ação Engenharia e Instalações Ltda – www.acaoengenharia.com.br são indicados para as situações de compensação reativa em cargas transitórias e não lineares (com conteúdo harmônico de corrente) e possuem aplicações comprovadas em operação com geradores. 

Sistemas convencionais, manobrados com sistemas mecânicos, possuem atraso no desligamento das células capacitivas, causando a sobre compensação de energia reativa e seus efeitos citados, atuando o sistema de proteção de excitação. Essa prática leva aos operadores de instalações com bancos automáticos com manobra mecânica a desligarem os capacitores, quando a fonte de suprimento de energia às cargas é efetuada com geradores.

A Figura 2 indica o efeito da compensação estática em tempo real em carga transitória. Além da compensação plena da potência reativa, sem efeitos relacionados à sobre compensação, além do período de um ciclo, a regulação de tensão apresenta importante melhora no comportamento. Ainda os compensadores estáticos considerados possuem automação com operação em dois modos de compensação: em suprimento de energia pela distribuidora, ou por gerador, onde se pode optar por ajustes de fator de potência diferentes, para atender as duas situações. Devido à compensação instantânea, os efeitos das variações de tensão de curta duração, as VTCDs, originadas pelas cargas são compensados com suprimento pelas duas fontes, mantendo ainda a adequação da capacidade dos geradores para atendimento a picos de potência reativa, evitando os efeitos de afundamentos de tensão e fundamentalmente possibilitando a limitação da corrente da carga, adequando-a à capacidade do gerador.  

Os sistemas antirressonantes presentes nesses compensadores funcionam de forma adequada, tanto pela rede, como por gerador no controle da circulação das correntes harmônicas. Os sistemas podem ainda ser equipados com medidores de qualidade de energia classe A, com capacidade de monitoração completa, ciclo a ciclo, e qualquer distúrbio que venha a ocorrer com monitoração em alta taxa de amostragem e integração com disponibilização de formas de onda em qualquer intervalo. A figura 3 ilustra a instalação de dois sistemas estáticos de compensação reativa em indústria alimentícia.

Figura 3 – Sistemas estáticos de compensação reativa instalados em indústria de alimentos

Projetos podem atender simultaneamente, premissas de confiabilidade, de eficiência energética, redução de investimentos iniciais, redução de consumo de combustíveis e de emissões. Tecnologias disponíveis e conhecidas agregam valor e confiabilidade às instalações, mantendo robustez e implementando aspectos de sustentabilidade.

Sobre o autor:

Por: Eng José Starosta – Diretor da Ação Engenharia e Instalações Ltda – jstarosta@acaoenge.com.br

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