A distribuição da energia elétrica, em instalações que possuem elevado número de cargas, sempre foi um desafio para os estabelecimentos industriais de médio e grande porte.
* Edi Carlos Martins, Vasco Trestini Neto e Leonardo Astini Muniz
A distribuição da energia elétrica, em instalações que possuem elevado número de cargas, sempre foi um desafio para os estabelecimentos industriais de médio e grande porte. Isso porque, cada vez que se necessitava a instalação de uma nova carga, motor, máquina operatriz, sistema de iluminação, etc, um novo disjuntor, no painel de baixa tensão, precisava ser instalado e o “lançamento” de um novo cabo era necessário para transportar a energia do painel até a carga. Isto significava necessidade de modificar o painel, desenergizá-lo, na maioria das vezes, rearranjar os cabos e, com isso, interromper a produção ou a operação do estabelecimento.
Esta situação começou a se modificar nos anos 1970, quando os barramentos blindados pré-fabricados se popularizaram, passando a substituir os cabos, em algumas situações. A grande vantagem era a possibilidade de “descentralizar” os dispositivos de proteção e, ao mesmo tempo ter a energia disponível em toda a instalação, ao invés de tê-la concentrada em apenas um ponto – o painel de baixa tensão. Basicamente a configuração da instalação passou a ser: um painel, com um disjuntor geral, de maior calibre para proteger o barramento ou sistema de barramentos, e os disjuntores das cargas, que antes estavam no painel passaram a ser instalados sob os barramentos. O nome distribuição descentralizada passou a ser utilizado nestes casos. A figura abaixo mostra os dois exemplos: a distribuição com cabos, centralizada, e a distribuição com barramentos, descentralizada.
Distribuição centralizada. Painel central maior, por concentrar os disjuntores para as cargas. Quando de uma nova carga, novos cabos são instalados
Distribuição descentralizada. Painel central menor, por concentrar os disjuntores para as cargas sob os barramentos. Quando de uma nova carga, basta instalar a “caixa de derivação” sob a máquina
A instalação dos disjuntores, sob os barramentos, se dava por meio de “pontos ou janelas” de derivação. Nestes pontos passaram a ser instalados os cofres de derivação - caixas fechadas, equipadas com sistemas de proteção, fusíveis e disjuntores. Por serem fechados os cofres protegiam os operadores contra toques acidentais.
Os barramentos blindados passaram a ser utilizados amplamente, especialmente naquelas indústrias em que a mudança de cargas era uma constante. A indústria automotiva e de autopeças foi a primeira a adotar o uso de barramentos blindados. A explicação era que, em períodos relativamente curtos de tempo, novos carros ou versões eram lançados. Em decorrência disto, novas máquinas operatrizes eram necessárias para a produção das novas versões dos carros e autopeças.
O que há de novo hoje, depois de quase quarenta anos, quando da popularização dos barramentos blindados na indústria? A grande novidade é a utilização dos barramentos, em edifícios comerciais, residenciais e data-centers. A justificativa para esta popularização é que houve o crescente uso de sistemas de computadores, cargas não-lineares, etc, nos edifícios, numa velocidade e freqüência extremamente elevados. Com isso, o uso de cabos instalados em túneis ou “shafts” verticais, como é o caso dos edifícios, passou a se tornar muito complexo e “rígido”, no sentido de não permitir a instalação rápida de novas cargas, sem interromper o funcionamento de toda a instalação e por demandar um rearranjo e organização dos cabos, que era quase impossível de se conseguir.
Assim, o barramento blindado acabou se transformando em uma solução para estas instalações; ele é mais compacto em relação aos cabos, apresenta menor queda de tensão (mais confiável e com menores perdas), permite a derivação sem lançar novos cabos ou sem desenergizar o sistema, permite o monitoramento do consumo de energia setorial ou por andar, pois atualmente os cofres podem ser equipados com disjuntores que possuem medição e comunicação embutida.
Este processo de popularização dos barramentos, também no setor comercial e residencial, ganhou impulso no fim dos anos 1980 e atualmente estamos vivendo uma série de transformações no sentido de buscar mais qualidade e conformidade das instalações quando se utilizam de barramentos blindados e sistemas de distribuição descentralizados. A aplicação em edifícios cresceu tanto, que há iniciativas de entidades de classe e associações, tais como ABINEE, Certiel, concessionárias de energia, etc, com o objetivo de se adotarem padrões de instalação, ensaios de tipo e certificações das instalações. Este movimento não decorre da desconfiança dos usuários e entidades, mas constatação de que houve um crescimento no uso, e os instaladores e clientes finais não estão familiarizadas com os barramentos, tanto quando estavam com o sistema de cabos.
Certificação LEED e a contribuição dos barramentos blindados
Outro tema da atualidade é o crescente interesse em construir edifícios ambientalmente sustentáveis, assim como, energeticamente eficientes. Para guiar a concepção e construção de tais empreendimentos, tem sido usual no Brasil, a utilização do LEED, que é a abreviação, em tradução livre, de Liderança em Energia e Design Ambiental.
O LEED é um sistema de pontuação, desenvolvido pelo USGBC (Green Building Council dos EUA), para medir a performance ambiental. Ele ajuda a definir o quão sustentável é a instalação, dada a utilização de critérios de construção e operação do edifício, tais como, o uso eficiente da água, o uso de materiais isolantes de ambiente, que evitem o uso demasiado dos sistemas de ar-condicionado, a utilização de fontes de energia renovável, o aproveitamento de luz natural, entre outros tópicos.
Em relação à distribuição de energia elétrica, uma das exigências do LEED é que a queda de tensão, até a carga terminal não ultrapasse 5%. Esta exigência é bem mais rigorosa do que prescreve a norma de instalações elétricas de baixa tensão, NBR 5410, que determina queda máxima de 7%. O resultado prático disso é que haverá a necessidade de sobredimensionar os condutores elétricos.
Estudos recentes, realizados pela Schneider Electric, para um empreendimento que exigia a certificação LEED, mostraram que, para um circuito com corrente nominal de 250 ampéres, para atender ao critério de máxima queda de tensão de 2%, houve a necessidade de sobredimensionar o circuito na ordem de 4 vezes. A conclusão foi que, dependendo da corrente nominal, curto-circuito e distância da carga, o condutor poderia ter que ser sobredimensionado entre 3 a 12 vezes, em relação à corrente nominal.
O grande problema é que ao sobredimensionar, aumentamos o número de condutores por fase, a instalação fica mais complexa e há um maior número de cabos, o que gera dificuldades para derivar o circuito, alimentar uma nova carga e eventualmente será necessário aumentar as dimensões do “shaft”, de encaminhamento dos cabos. A instalação com barramentos blindados torna-se uma alternativa interessante para estes casos, já que o barramento é mais compacto e permite as derivações por meio das caixas de derivação. Além disso, tradicionalmente, os barramentos blindados apresentam menor queda de tensão em relação aos cabos, permitindo que o sobredimensionamento não seja tão exagerado.
Hoje em dia é comum os instaladores e clientes finais procurar os fabricantes de barramento fazendo a seguinte pergunta: o seu produto atende a certificação LEED ou me ajuda na certificação LEED? O que é preciso esclarecer é que o produto poderá ajudar, dado que a utilização de condutores de boa qualidade, a instalação e a geometria construtiva dos barramentos podem reduzir as perdas e diminuir a queda de tensão. Mas o produto em si é um meio, reconhecidamente mais eficaz que os cabos.
Os projetistas precisam, entretanto, dimensionar os barramentos, seguindo as recomendações dos fabricantes, que disponibilizam as informações sobre quedas de tensão por metro linear-corrente, que permitirá definir o correto calibre do barramento, que garanta a queda de tensão máxima prevista no LEED. A Schneider Electric, como tradicional fabricante de barramentos blindados, disponibiliza, tanto tabelas, como software de dimensionamento elétrico como o Ecodial, que auxilia profissionais na elaboração de seus projetos.
Para concluir, o uso de barramentos simplifica a instalação, tem sido cada vez mais utilizado, em aplicações verticais e em prédios “verdes” e isso está popularizando o uso, antes limitado ao segmento industrial. Em razão de tudo isso, um maior interesse técnico despontou. Caberá aos fabricantes responder às demandas e exigências dos clientes, para popularizar ainda mais esta tecnologia, utilizada para distribuir a energia elétrica.
Ilustração para aplicação na Vertical.
Ilustração para distribuição descentralizada.
* Edi Carlos Martins é engenheiro eletricista e gerente de marketing da unidade de negócios Energy da Schneider Electric Brasil; Miguel Rosa Júnior é engenheiro eletricista e trabalhou na Schneider Electric por mais de 25 anos até se aposentar; e Vasco Trestini Neto é engenheiro eletricista e gerente e consultor tecnico da Schneider Electric.