Brasília, 20 de janeiro de 2006

Emissão de laudo referente à manutenção corretiva e medições de parâmetros elétricos nos barramentos blindados do tipo “bus-way” e disjuntores principais do sistema de distribuição de energia do Edifício Centro Empresarial Norte, localizado no SRTVN – Quadra 701 – Conjunto C, Brasília – DF.

Confeccionado a pedido do Centro Empresarial Norte, Brasília – DF. Este livro é composto desta única edição, composta de 17 páginas, numeradas de 01 a 17, tendo como autor e responsável técnico Lindolfo Antônio Cabral Saraiva – Eng. Eletricista Reg. 7127/D CREA/DF.

Índice Geral 1. Introdução........................................................................................................................... 3 2. Descrição da situação existente e observada ...................................................................... 3 3. Objetivos a serem alcançados na realização do trabalho e medições................................. 4 4.Generalidades ...................................................................................................................... 4 5. Resultados das vistorias e intervenções realizadas............................................................. 6 6. Conclusões........................................................................................................................ 14 7. Recomendações ................................................................................................................ 16

Do Relatório

1. Introdução Este relatório refere-se à apresentação dos serviços executados na manutenção preventiva/corretiva dos barramentos “bus-way” constituintes do sistema de alimentação principal do prédio bem como dos disjuntores gerais do QGBT, além de condensar resultados de medições de parâmetros elétricos de ramal de elevadores. Paralelamente serão tecidos comentários sobre a situação das instalações, fornecendo soluções que venham a melhorar sua estruturação e que possam garantir um bom grau de qualidade e segurança para a mesma. As intervenções têm, portanto, caráter corretivo e preventivo dado que, além de corrigir problemas imediatos, visam também evitar problemas futuros nas instalações.

2. Descrição da situação existente e observada O sistema de distribuição de energia principal do Edifício Centro Empresarial é composto por barramentos blindados do tipo “bus-way”, com tensão de operação de 380 V e com capacidades de condução de corrente compatíveis, cada um deles com as cargas alimentadas. Estas estruturas são levadas desde o QGBT, localizado no Subsolo, até a Cobertura e andar 8º, acomodadas em leitos metálicos, por três caminhos distintos, subindo cada um dos três por prumadas verticais também distintas. O serviço foi requisitado pelo cliente devido ao fato dos barramentos blindados tipo “bus-way” estarem apresentando vibrações, causadas possivelmente por afrouxamento de componentes de fixação. Segundo informações cedidas por funcionários da manutenção técnica do edifício, seguia-se um período de 10 anos sem manutenção nestes, datando da construção do edifício. Os barramentos seguem paralelos entre si dentro dos seus respectivos leitos, servindo às funções para as quais foram projetados. O aparecimento de folgas nestas estruturas é um fenômeno normal e inevitável, provocado pelo próprio uso normal das estruturas, que ao serem utilizadas para o tráfego de correntes elétricas, são submetidos a vibrações e esforços térmicos. O fenômeno pode e deve ser

minimizado, além de controlado a fim de se garantir qualidade e longevidade às instalações. Em alguns trechos da instalação, no entanto, foram encontradas dificuldades técnicas relacionadas à própria edificação com presença tubulações elétricas, de água e esgoto, bem como outras, impossibilitando acesso aos barramentos em certos locais das instalações. Nestes locais, em partes das sessões daqueles barramentos, será necessária implementação de obras civis e adoção de modificações da estruturação dos barramentos e leitos a fim de se garantir a plenitude das manutenções futura. Foi observado que a falta de manutenção técnica em um prolongado decurso de tempo resultou, em alguns trechos da instalação, em considerável folga dos parafusos presentes nos barramentos, vindo em algumas sessões, a gerar excessos de temperatura, e em um ponto específico, abertura de circuito, gerando carbonização e derretimento de parafuso de fixação vindo a gerar interrupção daquela ramal de forma acidental.

3. Objetivos a serem alcançados na realização do trabalho e medições

A manutenção nos barramentos “bus-way” e seus dispositivos foi realizada a fim de se corrigir, durante o ato das inspeções, imperfeições técnicas presentes, afrouxamentos, bem como repor peças que se faziam necessárias à boa estruturação física e acomodação dos barramentos, tais como parafusos e suportes, de forma a recoloca-los em plenas condições de operacionabilidade. Os disjuntores principais do QGBT foram também alvo de manutenção preventiva por meio de aferições, realizadas por pessoal da manutenção técnica do fabricante dos dispositivos. Para os problemas encontrados que porventura não foram passiveis de solução imediata ou que não faziam parte do escopo deste estudo, serão fornecidas soluções e recomendações melhores aplicáveis ao sistema.

4.Generalidades Harmônicos

O conceito de qualidade de energia está relacionado a toda e qualquer alteração nos parâmetros da energia fornecida que possam vir a resultar em mau funcionamento, perda de eficiência ou falha dos equipamentos dos consumidores.

Esses problemas se fazem muito presente atualmente nos sistemas do mundo inteiro e se devem ao aumento da presença de cargas não-lineares nas instalações seguido da utilização de equipamentos mais eficientes, no entanto, cada vez mais sensíveis a estes distúrbios. As distorções que se verificam nas formas de onda, tanto de correntes circulantes, quanto de tensão fornecida, quando fogem da característica puramente senoidal, dão origem ao termo por hora conhecido como “harmônicos”, ou distorção harmônica.

Fig.01 – Carga linear Fig.02- Carga não linear

Harmônicos são desvios de formas de onda da tensão ou corrente oriundas dessas cargas com características não-lineares instaladas no sistema de energia. De forma técnica, o conceito de harmônica é a componente de uma onda periódica cuja freqüência é um múltiplo inteiro da freqüência fundamental (no caso da energia elétrica fornecida no Brasil, de 60 Hz), e, o somatório de todas as componentes harmônicas de uma dada situação, representa exatamente a forma de onda que se pode medir naquele sistema. Os próprios consumidores são os causadores das distorções na energia fornecida pela concessionária, gerando prejuízos não apenas a seu próprio sistema, com também os sistemas dos outros consumidores conectados à mesma rede elétrica. São exemplos de cargas não lineares ou deformantes os computadores, fontes de alimentação em geral, retificadores, variadores de velocidade e lâmpadas fluorescentes.

Os computadores, por se tratarem de cargas monofásicas são fontes geradoras de componentes de terceiro harmônico principalmente. Os prejuízos gerados por componentes harmônicas são dentre outros:

o redução da vida útil de equipamentos de fornecimento de energia e elevação do

consumo da sua potência útil, levando a superdimensionamento dos mesmos; o desgaste e operação errônea de fusíveis, relés e disjuntores; o superaquecimento de cabeamentos elétricos e disjuntores; o superaquecimento de equipamentos; o ressonância em banco de capacitores; o perda de eficiência de transformadores e geradores; o geração de carga térmica excessiva no ambiente, exigindo maior consumo em

refrigeração. Os danos gerados pelas harmônicas determinam, dessa maneira, prejuízo financeiro indesejado e desnecessário. Existem soluções para este fenômeno, que quando aplicadas

dão o retorno financeiro a curto, médio ou longo prazo, além de livrar a instalação de transtornos. Uma das formas eficientes de se reduzir o percentual de harmônicas, e desta maneira impedir desgaste prematuro e sobrecarga dos equipamentos é através da instalação de transformadores redutores de harmônicos (THI) ou aplicação de filtros ativos em série ou em paralelo com a entrada daqueles equipamentos que forem fatores de deformação de onda, sendo potencialmente prejudiciais ao sistema. A aplicação de filtros de correção, descarrega os circuitos elétricos à montante, permitindo que novos desenhos, com novos carregamentos sejam possíveis aos sistemas elétricos, ou ainda redução dos mesmos, devido às folgas de consumo elétrico que se possibilitam. O tipo de transformador citado tem a capacidade de filtrar componentes harmônicas, em especial as de ordem mais baixas, sendo aquelas as que maiores danos provocam aos sistemas. Os filtros ativos por sua vez têm por característica tratar o sinal de forma plena, pela geração de uma componente harmônica da corrente com um sinal contrario à gerada pela carga. São sem dúvida elementos de comprovada eficácia sendo, entretanto fator limitante, o seu custo quando comparados a soluções passivas, e em sendo assim, uma avaliação precisa deve ser conduzida, de forma a aplicar a solução que mais relação custo/benefício venha a permitir.

5. Resultados das vistorias e intervenções realizadas Figura 01

Parte do leito que acomoda os barramentos que seguem pela Ala B. A forma de acomodação está bem implementada, posto que permite boa ventilação ao mesmo tempo em que garante segurança, por não deixar os barramentos expostos. A mancha observada é indicativa de que ocorreram pontos de sobre-aquecimento nos barramentos.

Figura 02

No detalhe vemos as junções entre as partes que compõem os barramentos. Estas junções contêm parafusos, os quais necessitam de manutenção periódica, pois folgas resultam em mau contato, que podem gerar faíscas, e vibração dos barramentos, os quais por sua vez podem gerar indesejados esforços nos mesmos.

Figura 03

Esta parte do barramento representa o trecho das subidas por entre os pavimentos. Nota-se uma quantidade considerável de conexões elétricas por parafusos.

Figura 04

Parafusos presentes nos “bus-way”, alvos de aperto ou troca, caso fosse necessário.

Figura 05

Os parafusos que se encontraram com folga foram todos re-apertados. No detalhe se observa o profissional atuando.

Figura 06

As câmaras de extinção instaladas no disjuntor geral de proteção dos elevadores, representada pela figura à esquerda, mostraram sinais evidentes de que houve fenômenos de faiscamento, mas que foram absorvidos de forma eficiente pelo dispositivo. A figura à direita é o componente de outros elementos de disjunção. Observa-se claramente, pelas comparações feitas entre este e os outros componentes dos outros elementos de disjunção, que este especificamente, relativo aos elevadores, foi submetido a uma quantidade considerável de aberturas, muito provavelmente provocadas por sobre-carregamento que fizeram atuar as proteções por sobrecorrente.

Figura 07

Neste trecho dos barramento da Ala A o revestimento termo-contrátil da barra foi afetado pela ocorrência de excesso de temperatura entre as barras de ligação. A barra, no entanto, não foi afetada fisicamente, não acarretando em problemas. A substituição de elementos danificados, bem como reaperto geral da estrutura, deixou-a em condições plenas de uso. A ocorrência de curto-circuito, é indesejada, pois pode comprometer fisicamente os barramentos e os parafusos a depender da intensidade e quantidade deste fenômeno.

Figura 08

Observa-se o grau de folga dos parafusos no trecho em que ocorreu o fenômeno citado anteriormente, indicando que tal situação foi a geradora do faiscamento, através da geração de arcos entre os contatos. Tal fato está intimamente relacionado à falta de manutenção periódica nos barramentos.

Figura 09

Em alguns trechos dos leitos foi encontrada grande quantidade de sujeira sobre os mesmos. A limpeza foi implementada na presença de resíduos sobre os leitos.

Figura 10

As chaves seccionadoras, presentes a cada dois pavimentos de também foram alvo de manutenção preventiva. Todos estes dispositivos apresentam-se em boas condições de funcionamento, não sendo necessárias considerações.

Figura 11

Em todos os 11 (onze) disjuntores gerais existentes no QGBT do edifício foi realizada manutenção preventiva com implementação de aferições, testes e limpeza. Somente um dos disjuntores, o responsável pelo circuito dos elevadores, apresentou imperfeições. A peça com defeito neste disjuntor, o percussor, deverá ser substituída por uma nova.

Medição de cargas dos Elevadores Em virtude de o foco de vibrações dentro das estruturas estar relacionado aos carregamentos elétricos provocados pelos elevadores da edificação, medições daqueles parâmetros de consumo foram realizadas, no intuito de se tomar o conhecimento do fator gerador e visualizar uma gama de procedimentos necessários à correção daqueles efeitos prejudiciais. Figura 12

Valores de corrente de consumo durante o funcionamento de um elevador. Observe que os valores elevados de corrente duram curtos períodos de tempo e representam a sua partida. O valor medido para o consumo em pico de corrente, quando levado em consideração que existem 8(oito) elevadores em atividade dentro das instalações, associado ao fato de que o disjuntor de proteção geral é fixado em corrente de 800 ampéres, implica em probabilidade de queda do ramal.

Figura 13

O comportamento do consumo de energia durante a partida do carro e funcionamento normal do elevador apresenta-se conforme o esperado dada a natureza da carga. A escala associada à medição é de 1mV/Amp.

Figura 14

A curva representativa do consumo de energia deste mesmo elevador durante o processo de frenagem está compatível com o comportamento normal, pois, apresenta-se simétrica. A corrente consumida tem alta incidência de terceiro harmônico, alto fator de crista, e é fator de degradação do consumo, sendo fator de vibração em 180 Hz das estruturas. Gerando ainda altas correntes circulantes pelo neutro, mesmo que por curto intervalo de tempo.

Figura 15

No caso do elevador n° 02 a forma de onda que representa a corrente durante o seu funcionamento apresenta-se completamente diferenciada da normal. Observe que ele está consumindo durante apenas meio ciclo da corrente. Além disso, foi observado que o motor responsável por este elevador está fazendo vibrar a estrutura civil do prédio. Este elevador, portanto, necessita de manutenção e intervenção técnica em seu módulo de controle elétrico, a fim de se ajustar seus parâmetros de consumo.

Considerações

O prédio possui um total de 8 (oito) elevadores, sendo que o comportamento anormal só foi observado em um deles, o elevador n° 02. Figura 16

Percentual de harmônicos capturados de forma instantânea quando do funcionamento de um dado elevador do estabelecimento. O percentual de harmônicos representa mais da metade total. É observada, principalmente, nesta medição, a presença de harmônicos pares, o que representa grande risco às instalações, por se tratar de conseqüência de consumo não simétrico da corrente elétrica, gerando recirculação de corrente dentro da estrutura que pode comprometer outras partes da instalação.

Figura 17

Neste momento do funcionamento dos elevadores foi capturada uma corrente de consumo com alto percentual de harmônicos, entretanto observa-se relativa simetria de consumo. Esta carga avaliada é típica, representando o comportamento elétrico de um elevador em boas condições funcionais.

Figura 18

Em momento de frenagem, o comportamento elétrico da carga típica injeta harmônicos no sistema. O fenômeno provoca vibrações excessivas de estruturas mecânicas, dentre elas o barramento que serve de transporte à energia, sendo, entretanto passível de solução mediante a adoção de filtros de confinamento.

6. Conclusões

Barramentos “bus-way” O sistema para as canalizações elétricas do tipo barramento blindado é muito flexível, além de permitir transporte de energia elétrica com eficiência e reduzida perda de energia. Esse tipo de sistema, no entanto, requer manutenção periódica em suas estruturas para se garantir seu bom funcionamento e eficiência. O sistema em questão está bem estruturado, aproveitando-se dos benefícios e facilidades oferecidos pelo mesmo. Alguns trechos dos barramentos das Alas A e B, no entanto, apresentaram-se inacessíveis para manutenção devido a presença de tubos de instalação elétrica e de água e esgoto paralelas e rentes a este, e também há caixas de inspeção da tubulação elétrica rentes às caixas de inspeção dos “bus-way”, impossibilitando abertura. Pela observação destas situações percebe-se que não houve uma solução de compromisso entre as diversas instalações existentes na edificação, não se garantindo as distâncias mínimas para manutenção nas mesmas. Para solucionar estes problemas devem ser executadas obras de readequação, garantindo, dessa forma, as manutenções necessárias atualmente e as futuras em toda a extensão dos barramentos.

A visível falta de manutenção nos barramentos por um período tão longo pode afetar diretamente a qualidade das instalações, comprometendo as vantagens determinadas pela adoção daquela solução. Cerca de 90% dos barramentos do trecho que segue pelo fosso do elevador apresentava folgas e afrouxamentos de conexões elétricas, evidenciando os efeitos das vibrações observadas nessas estruturas. Os barramentos que seguem pelas Alas A e B, por sua vez, apresentaram cerca de 50% de seus barramentos com folgas. Tal estatística mostra claramente os malefícios da falta de manutenção nessas estruturas. O mau contato entre as barras de ligação destes barramentos, conseqüência das folgas dos parafusos foi fator de geração de arco e conseqüente curto-circuito, como o ocorrido em num ponto do “bus-way” da Ala A. No caso observado estes não foram razão de transtornos ou prejuízos devido à presença de dispositivos de proteção na instalação, no entanto, a ocorrência constante e exaustiva de tais fenômenos pode trazer danos, conforme o observado no disjuntor relativo aos elevadores, que em virtude do excesso de manobras, veio a apresentar avaria em componente interno. Além disso, havia trechos dos leitos que estavam sem alguns dos parafusos que os sustenta, sendo providenciado para estes a sua reposição, durante a própria manutenção. Disjuntores do QGBT

Todos os disjuntores num total de 11 foram alvo de manutenção preventiva e testes funcionais, realizada pela manutenção técnica do próprio fabricante, com implementação de limpeza geral, lubrificação, testes de comando, aferição dos reles de sobrecorrente, regulagem das molas dos contatos principais, ajustes nos contatos e análise das condições gerais dos disjuntores. Segue a relação dos disjuntores e seus respectivos diagnósticos:

– DM1 – n° 27755 = 2000 A – OK – DM1 – n° 27756 = 2000 A – OK – DM1 – n° 27883 = 800 A – OK – DM1 – n° 27884 = 1250 A – OK – DM3 – n° 27885 = 2500 A - OK – DM3 – n° 27886 = 2500 A – OK – DM1 – n° 27887 = 800 A – OK – DM1 – n° 27888 = 800 A – OK – DM1 – n° 27889 = 1250 A – OK – DM1 – n° 27890 = 800 A – OK – DM1 – n° 27891 = 800 A – Defeito no percussor

O único disjuntor que apresentou imperfeições foi o disjuntor n° 27891, responsável pela alimentação dos elevadores. A peça com defeito deverá ser providenciada e substituída.

Elevadores

Através do estudo das formas de onda de corrente durante o funcionamento normal e corriqueiro dos elevadores, foi observado que o elevador n ° 02 está desajustado, gerando, inclusive, vibração perceptível da estrutura do edifício. Tal vibração está diretamente relacionada ao fato de o consumo elétrico do mesmo estar atuando de forma a degradar o sistema elétrico, pois é realizado de forma assimétrica, gerando além das vibrações normais dos harmônicos injetados, também uma vibração em 30 hertz, devido ao consumo em meia onda observado para o período de frenagem daquele equipamento. A presença de alto grau de componentes harmônicas na forma de onda da corrente consumida pelos elevadores, mesmo este consumo sendo de curta duração, é prejudicial ao sistema posto gera vibrações nos motores, quadros, estruturas mecânicas e em especial, se mostraram prejudiciais ao funcionamento dos barramentos objetos deste trabalho. A presença de harmônicos implica também, diretamente em ineficiência na energia consumida, implicando em maiores consumos elétricos. A presença de harmônicas agrava a vibração e acelera o processo de folga dos barramentos “bus-way”.

7. Recomendações Barramentos “bus-way” e disjuntores do QGBT A fim de evitar que as barras de ligação dos barramentos alcancem um grau indesejado de folga, colocando em risco a qualidade e segurança da instalação, recomenda-se que os mesmos, assim como os disjuntores do QGBT, sejam alvo de manutenção preventiva a cada 12 (doze) meses. Os trechos dos barramentos que se encontram inacessíveis devem ser desobstruídos, e naqueles pontos onde se encontram congestionados, terem seus espaçamentos mínimos para manutenção garantidos. Dessa forma, ao final das obras para tal finalidade, deve estar garantida a distância mínima entre os leitos dos barramentos e as outras tubulações que seguem pela estrutura do prédio.

Elevadores

O elevador n° 02, o qual apresenta parâmetros anormais de consumo de energia, necessita de manutenção preventiva para se ajustar seus parâmetros. Tal ação além ser fator de garantia de bom funcionamento do mesmo, poderá poupar maiores transtornos, por reduzir consideravelmente as folgas geradas nas barras de ligação dos barramentos, assim como os efeitos desconfortáveis e degradadores que as vibrações de estrutura tem provocado. A fim de ajudar na solução do problema das folgas dos barramentos, garantindo maior longevidade às instalações e maiores períodos entre paradas para manutenção, e ao mesmo tempo melhorar a qualidade da energia consumida pelos elevadores, aconselha-se instalação de filtros de confinamento de harmônicos. Esta prática além de tornar mais eficiente o funcionamento geral da instalação, reduzindo vibrações, ruídos e desperdícios de energia, virá a rebaixar aqueles valores excessivos de corrente de partida observado para os elevadores, vindo a reduzir os riscos de desligamentos aleatórios do disjuntor geral de proteção quando da entrada simultânea de várias máquinas, o que é fato corriqueiro e comprovado atualmente.