Optimizer (P&D)

O problema: Anomalias da Rede Elétrica

Problemas no fornecimento de energia elétrica são uma realidade em todo o Brasil, e dentre as conseqüências temos o agravamento de anomalias e o aumento de blackouts em todo País. Dados da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) mostram que em 2009 o DEC: número médio de horas que os consumidores ficaram sem energia superou o limite estabelecido por essa Agencia. O tempo médio sem energia por ponto consumidor subiu de 16,63 em 2008 para 18,70 horas em 2009. Porem esse problema é muito maior, pois por orientação da Resolução ANEEL nº 024/2000, na estatística destes indicadores não são consideradas interrupções com duração menores que 3 minutos. Assim, anualmente temos centenas de ocorrências de interrupção no fornecimento de energia elétrica que causam danos nos pontos consumidores, comprometem a segurança publica, mobilidade urbana e põe em risco vidas mantidas por equipamentos em hospitais e clinicas. Assim temos:

· Energia Emergencial: Já existem varias Capitais com legislação própria obrigando o uso de grupos geradores em hospitais e clinicas que tenham serviços de suporte a vida, contudo, infelizmente são cada vez mais comuns termos acesso a relatos jornalísticos narrando casos em que o grupo gerador não atuou durante a ocorrência de blackouts, e que vidas foram perdidas.

Mantendo o foco no desenvolvimento tecnológico de soluções que aprimorem e agreguem valor a prestação de serviços das Empresas do Setor Elétrico brasileiro e, por conseqüência, ofereçam benefícios socioeconômicos para seus usuários; apresentamos a seguir nossos projetos que estão em fase de pesquisa aplicada e desenvolvimento experimental: Linha Optimizer : Dispositivos de baixo custo para garantia e otimização de sistemas emergenciais de geração de energia elétrica para hospitais, hotéis, faculdades, centros esportivos, etc.;


A linha Optimizer tem como finalidades prover proteção elétrica e fragmentar os elevados picos de corrente, denominados como surto de inrush, exigidos de grupos geradores no momento em que esses assumem a energização de uma rede interna de distribuição de energia (hospital, escola, hotel, estádio, etc.). Assim, otimizamos consideravelmente a estrutura geradora instalada, sem a necessidade da execução de obras, sem ter que parar as atividades do local e através de um investimento de baixíssimo custo.

Os surtos de inrush são os responsáveis pelo desarme dos grupos geradores quando de sua partida em um momento de blackout. Quando energizamos cargas reativas como motores, indutores, transformadores, ar-condicionados, lâmpadas eletrônicas, fontes de computadores, etc., essas cargas exigem uma corrente de partida até 10 vezes maior que a corrente nominal, com isso a soma de diversas cargas com essas características pode facilmente superar a capacidade máxima do grupo gerador e este se desliga por incapacidade de gerar a corrente demandada e por proteção.


A linha Optimizer tem capacidade de controlar diretamente cargas de até 120A resistivos em 220VAC, para cargas que exijam correntes acima disso o controle é feito de forma indireta por meio de contatores externos ao Optimizer, garantindo a mesma funcionalidade quanto a fragmentação do surto de inrush no grupo gerador.

Relevância dos Resultados Esperados

O uso do Optimizer é recomendado para qualquer instalação elétrica onde haja um grupo motor gerador (GMG) empregado para o fornecimento de energia durante as falhas da rede comercial, cuja capacidade do GMG esteja próxima da capacidade final da instalação onde sua partida com todas as cargas conectadas possam gerar sobrecargas e até mesmo os desligamento do GMG.

Um exemplo claro desse tipo de ocorrência são as instalações com aparelhos de ar-condicionado ou outras cargas com motores, onde sua partida exige correntes 3 a 10 vezes a corrente nominal. E é essa sua principal característica em termos de aplicação e viabilidade econômica, pois o emprego do Optimizer permitirá o uso e até mesmo eliminará a necessidade de substituição de grupos geradores de menor potência por outros maiores quando do incremento de novas cargas, principalmente as do tipo reativas.

Em diversas cidades do Brasil já há legislação especifica sobre a obrigatoriedade do uso de grupos geradores de energia elétrica em hospitais, clinicas, etc., que tenham equipamentos de suporte a vida. Essa é uma ação preventiva que todo administrado hospitalar deve prever para o melhor atendimento de seus pacientes.

Alem da área médica, muitas escolas, faculdades, hotéis e certamente os Estádios para a Copa de 2014 serão equipados com grupos geradores de energia elétrica, nesse cenário o Optimizer tem um grande potencial de mercado pois possibilita o retrofiting – revitalização – de grupos geradores mais antigos onde a potencia de partida requerida pela soma das cargas reativas instaladas em seu circuito supera a sua capacidade instalada e, mesmo em instalações novos, o Optimizer permite o redimensionamento dos grupos geradores a serem instalados pela fragmentação da potencia reativa de partida exigida.

Originalidade e Diferenciais

O Projeto de P&D aqui proposto com base na topologia Optimizer tem o objeto de uso prático que apresenta nova disposição, fruto de ato inventivo, que resulta em melhoria funcional e otimização de grupos geradores de energia elétrica, que são elementos de fundamental importância para instalações médico-hospitalares e também para locais de grande movimentação de pessoas como estádios de esportes, faculdades, etc. Tais características aliadas a aplicação industrial e a originalidade permitiram o deposito de pedido de patente de modelo de utilidade junto ao INPI o qual foi registrado sob o numero PI0904067-6.

A linha Optimizer tem como finalidades prover proteção elétrica e fragmentar os elevados picos de corrente, denominados como surto de inrush, exigidos de grupos geradores no momento em que esses assumem a energização de uma rede interna de distribuição de energia (hospital, escola, hotel, estádio, etc.). Assim, otimizamos consideravelmente a estrutura geradora instalada, sem a necessidade da execução de obras, sem ter que parar as atividades do local e através de um investimento de baixíssimo custo.

O Optimizer permite programar o momento em que cada carga será automaticamente religada após um blackout. Com isso, toda a estrutura elétrica (grupo gerador, cabeamento, quadros de distribuição, etc.) terá que suportar menores picos de corrente de partida (inrush) pela defasagem das cargas, sobretudo das cargas reativas. Com isso o grande pico de corrente inicial de todas as cargas somadas não existira mais, pois passará a ser dividido ao longo do tempo, restando os picos de correntes seqüenciados das cargas individuais que estejam conectadas a cada Optimizer.

Não é de nosso conhecimento que haja no mercado nacional um produto de baixo custo e com as funcionalidades contidas no Optimizer, que alem do que foi exposto no tópico anterior também apresenta os seguintes diferenciais:

Disparo em zero crossing: Em uma rede elétrica que opera em de 60Hz a tensão passa pelo zero a cada 8,33 mS (milisegundos). O Optimizer monitora a rede e detecta quando a tensão atinge seu ponto de zero e sempre ligará a carga conectada na sua saída em corrente nula, permitindo a essas cargas entrarem em operação de forma suave. Esta característica permite maior vida útil tanto às cargas como ao Optimizer. Esta condição de operação é especialmente indicada para a utilização do Optimizer com cargas reativas principalmente as do tipo indutivas, como transformadores, indutores e até mesmo motores. Cargas deste tipo provocam faíscas e/ ou transientes elevados de tensão quando acionados aleatoriamente. Da mesma forma, as cargas capacitivas (carregadores de baterias, fontes de computadores, lâmpadas eletrônicas, etc.), representam um grave problema, pois quando conectados no momento em que a rede esteja próximo do valor máximo, provocam elevados picos de corrente, que são responsáveis por grande parte das falhas nesses equipamentos. Em resumo, a conexão de cargas na passagem por zero da rede elimina praticamente a totalidade dos problemas inerentes às cargas reativas. No caso de uma rede operando a 50Hz o Optimizer opera da mesma forma quanto a detecção do ponto de zero volts.

Menor custo de aquisição: O custo do Optimizer é muito mais baixo que o de sistemas de programação por PLC que podem realizar essas mesmas funções, porem, alem de serem muito mais caros, são mais complexos de operar exigindo pessoas habilitadas em programação.

Menor custo de instalação: A instalação do Optimizer é extremamente rápida e rápida pois não exige a interrupção das atividades do local; não exige obras civis e não exige alterações na instalação elétrica do imóvel.

Aplicabilidade e Benefícios

Exemplo de aplicação e funcionamento: Em um prédio com 30 aparelhos de ar condicionado (ou outras cargas reativas), quando ocorre um blackout e o gerador começa a funcionar, ele tem que suprir um pico de partida de até 60A para cada aparelho (fora as demais cargas), a demanda de partida vai saltar para 1800A; contudo usando o Optimizer podemos programar cada aparelho para ser energizado em um momento diferente, com isso o gerador terá que fornecer uma corrente de partida 30 vezes menor, conforme exemplificado na figura.