Eficiência energética na indústria: como reduzir perdas

Melhorar a eficiência energética na indústria exige entender onde, quando e como a energia está sendo utilizada. Afinal, perdas elétricas, baixo fator de potência, desequilíbrios, harmônicos e alterações na alimentação podem reduzir o desempenho dos sistemas e aumentar o consumo sem gerar produção adicional.

Por isso, a análise de qualidade de energia tem um papel importante em programas de manutenção e gestão energética. Equipamentos capazes de registrar tensão, corrente, potência, energia, fator de potência e distorções permitem transformar percepções sobre consumo em dados que podem ser comparados ao longo do tempo.

Como um analisador de qualidade de energia ajuda a encontrar perdas?

Um analisador instalado na entrada da planta, em quadros ou em circuitos específicos permite acompanhar o comportamento da instalação durante diferentes períodos de operação.

Na prática, esse tipo de análise ajuda a responder perguntas como:

• Em quais horários ocorre maior demanda?
• Quais cargas estão associadas aos maiores consumos?
• O fator de potência está adequado?
• Existem níveis relevantes de distorção harmônica?
• Há quedas ou elevações de tensão recorrentes?
• Existem diferenças importantes entre fases?
• O consumo permanece elevado mesmo fora dos períodos produtivos?

Assim, a empresa consegue priorizar investigações e intervenções com base em medições, em vez de depender apenas de estimativas.

Quais parâmetros devem ser acompanhados?

Para avaliar a eficiência energética de uma instalação, alguns parâmetros merecem atenção constante.

A potência ativa mostra a energia efetivamente convertida em trabalho útil. Já as potências reativa e aparente ajudam a entender como a instalação utiliza a capacidade elétrica disponível. Além disso, o fator de potência permite identificar situações em que existe circulação de energia reativa elevada.

Também é importante acompanhar tensão, corrente e frequência. Em paralelo, a análise de harmônicos e THD ajuda a detectar distorções associadas a cargas não lineares, enquanto o registro de afundamentos, elevações e transientes fornece informações sobre eventos que podem prejudicar equipamentos e processos. O SUIN SA2300 e o SignumTechs ST-6104A incluem essas grandezas entre suas funções de análise.

Portanto, os principais parâmetros incluem:

• tensão;
• corrente;
• frequência;
• potência ativa;
• potência reativa;
• potência aparente;
• energia;
• fator de potência;
• harmônicos;
• THD;
• tendências;
• afundamentos e elevações de tensão;
• eventos e transientes.

E os motores e inversores de frequência?

Os sistemas motrizes precisam de uma análise mais específica. Isso ocorre porque um inversor de frequência possui diferentes etapas elétricas entre a alimentação da rede e o motor.

Um equipamento dedicado, como o Fluke MDA-550 Série III, consegue avaliar a entrada do inversor, o barramento CC, a saída do acionamento e o próprio motor. Entre as medições estão tensão, corrente, desequilíbrio, harmônicos, nível e ondulação do barramento CC, modulação da tensão e descargas de tensão no eixo.

Além disso, uma ondulação excessiva no barramento CC pode indicar problemas em componentes do inversor, enquanto desequilíbrios de tensão ou corrente podem apontar condições que merecem investigação. A análise do sinal de saída também permite verificar fenômenos relacionados aos pulsos PWM e ao dV/dt.

Isso significa que um analisador de qualidade de energia e um analisador dedicado de acionamentos não exercem exatamente a mesma função.

O primeiro ajuda a compreender a alimentação elétrica e o comportamento energético da instalação. Já o segundo aprofunda o diagnóstico dentro do conjunto inversor-motor.

Como os dados ajudam a reduzir desperdícios?

Uma medição isolada mostra uma condição específica. Entretanto, o registro durante horas, dias ou diferentes ciclos de produção permite identificar tendências.

Por exemplo, uma auditoria pode revelar aumento de demanda em determinado turno, baixo fator de potência em certas condições ou crescimento da distorção harmônica quando grupos específicos de cargas entram em operação.

A partir desses dados, a equipe pode direcionar a investigação para os circuitos envolvidos. Desse modo, torna-se possível avaliar correções de operação, redistribuição de cargas, manutenção de equipamentos, revisão de sistemas de compensação ou outras ações compatíveis com o diagnóstico encontrado.

Além disso, comparar medições antes e depois de uma intervenção permite verificar se a mudança realmente produziu resultado.

Como os dados contribuem para a sustentabilidade?

Eficiência energética e sustentabilidade industrial estão diretamente relacionadas à capacidade de produzir utilizando os recursos de maneira mais racional.

Quando uma empresa identifica consumo desnecessário, perdas ou equipamentos operando fora das condições esperadas, ela pode reduzir a energia utilizada sem necessariamente diminuir sua capacidade produtiva.

Além disso, os registros ajudam a estabelecer uma linha de base. Depois disso, a planta pode comparar períodos, acompanhar indicadores e verificar os resultados de projetos de melhoria.

Assim, a sustentabilidade deixa de ser apenas uma meta genérica e passa a ser acompanhada por grandezas mensuráveis.

SUIN SA2300 para auditorias e qualidade de energia

O Analisador de Qualidade de Energia SUIN SA2300 é uma opção para monitoramento e registro de sistemas elétricos de baixa e média tensão.

O equipamento utiliza medição True RMS e acompanha tensão, corrente, potência ativa, reativa e aparente, energia, fator de potência, frequência, harmônicos e THD. Além disso, registra afundamentos, elevações e transientes e permite visualizar formas de onda, tendências e espectros harmônicos.

Outro ponto importante para auditorias energéticas é a possibilidade de registrar dados por períodos prolongados. O SA2300 possui memória interna, interface USB e software dedicado para transferência, análise e elaboração de relatórios.

Por isso, sua escolha faz sentido para aplicações como:

• auditorias energéticas;
• monitoramento de consumo;
• análise de fator de potência;
• investigação de harmônicos;
• acompanhamento de eventos da rede;
• diagnóstico de instalações industriais;
• comparação de condições antes e depois de melhorias.

SignumTechs ST-6104A para manutenção e gestão de energia

O Analisador de Qualidade de Energia SignumTechs ST-6104A também foi desenvolvido para sistemas monofásicos e trifásicos e atende atividades de manutenção elétrica, engenharia e gestão de energia.

Assim como o SA2300, o ST-6104A utiliza medição True RMS e analisa tensão, corrente, potência, energia, fator de potência, frequência, harmônicos e THD. Além disso, captura eventos como afundamentos, elevações e transientes.

O armazenamento interno, a conexão USB e o software de análise permitem registrar tendências e elaborar relatórios técnicos. Consequentemente, o equipamento pode ser utilizado tanto em diagnósticos pontuais quanto em campanhas de medição mais longas.

Sua escolha é indicada principalmente para:

• manutenção elétrica industrial;
• investigação de distúrbios;
• monitoramento de circuitos;
• análise de qualidade de energia;
• acompanhamento de consumo;
• auditorias;
• gestão energética.

Qual dos dois analisadores escolher?

Pelas informações públicas disponíveis na Datasonic, o SUIN SA2300 e o SignumTechs ST-6104A possuem um conjunto bastante semelhante de funções: ambos trabalham com True RMS, sistemas monofásicos e trifásicos, análise de potência e energia, fator de potência, harmônicos, THD, eventos, memória interna, USB e software.

Por isso, não seria tecnicamente responsável afirmar que um é superior ao outro em determinada aplicação apenas com as informações publicadas atualmente.

Na escolha final, vale confirmar com a Datasonic aspectos como:

• faixas exatas de tensão e corrente;
• classe de precisão;
• categoria de segurança;
• acessórios e sensores incluídos;
• capacidade e intervalo de registro;
• compatibilidade do software;
• necessidades específicas da instalação.

Assim, a configuração pode ser escolhida com base no projeto real, e não somente no nome do equipamento.

Como combinar análise da rede e sistemas motrizes?

Um programa de eficiência energética pode começar pela visão geral da instalação.

Primeiro, o analisador de qualidade de energia pode ser instalado na alimentação principal ou em alimentadores estratégicos. Dessa forma, a equipe estabelece uma linha de base de consumo, potência, fator de potência, harmônicos e eventos.

Em seguida, circuitos ou equipamentos com comportamento anormal podem ser investigados individualmente.

Quando o problema estiver associado a motores acionados por inversores, pode ser necessário complementar a análise com instrumentos específicos para acionamentos. Afinal, grandezas como barramento CC, PWM, dV/dt e tensão de eixo exigem uma ferramenta dedicada, como demonstra a arquitetura de medição do MDA-550.

Portanto, a combinação mais eficiente é trabalhar em níveis:

1. medir o comportamento geral da rede;
2. identificar circuitos com maiores perdas ou anomalias;
3. aprofundar a análise nas cargas críticas;
4. executar ações corretivas;
5. medir novamente;
6. comparar os resultados.

Eficiência energética começa pela medição

Reduzir desperdícios exige saber onde eles estão acontecendo.

Por isso, analisadores de qualidade de energia são ferramentas importantes para transformar consumo, potência, fator de potência, harmônicos e eventos elétricos em informações úteis para manutenção e gestão.

O SUIN SA2300 e o SignumTechs ST-6104A oferecem recursos adequados para monitoramento, auditorias e diagnóstico da rede elétrica industrial. Já aplicações que exigem análise interna de inversores e motores podem demandar instrumentos específicos complementares.

Assim, a indústria consegue construir um programa de eficiência energética baseado em dados, acompanhar os resultados das intervenções e direcionar investimentos para os pontos que realmente apresentam oportunidade de melhoria.

Para definir o analisador adequado à sua instalação e às grandezas que precisam ser monitoradas, entre em contato com a Datasonic e solicite uma cotação técnica.