Balanceamento de fases elétricas
O balanceamento de fases significa dividir em partes iguais ou aproximadas as correntes dos circuitos elétricos. Pautado nos princípios fundamentais da elétrica “4.1.2 Proteção contra efeitos térmicos”, “4.1.3 Proteção contra sobrecorrentes”, “4.1.12 Prevenção de efeitos danosos ou indesejados” e “4.1.11 Seleção dos componentes”, presentes na NBR5410, está relacionado a evitar que uma fase, isto é, um condutor conduza demasiadamente mais corrente do que o outro, desencadeando efeitos danosos indesejados, como sobrecorrentes, sobretemperatura, superaquecimento, derretimento de condutores, consequente ignição de incêndio, etc. Exemplo a utilização de muitos motores elétricos em uma úncia fase pode desbalanceá-la, gerando surtos energéticos, sobrecorrente, etc.
4.1.2 Proteção contra efeitos térmicos
A instalação elétrica deve ser concebida e construída de maneira a excluir qualquer risco de incêndio de materiais inflamáveis, devido a temperaturas elevadas ou arcos elétricos. Além disso, em serviço normal, não deve haver riscos de queimaduras para as pessoas e os animais.
(ABNT NBR 5410/2004 versão corrigida de 2008)
Com o desequilíbrio de fases poder-se-á ocasionar sobrecorrente, corrente acima do limite, em um dos condutores, ultrapassando sua determinação nominal de corrente, gerando como consequência direta superaquecimento que, ultrapassando a temperatura nominal da capa do condutor ou do metal, podendo proporcionar incêndio.
4.1.3 Proteção contra sobrecorrentes
As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra os efeitos negativos de temperaturas ou solicitações eletromecânicas excessivas resultantes de sobrecorrentes a que os condutores vivos possam ser submetidos.
4.1.11 Seleção dos componentes
Os componentes da instalação elétrica devem ser conforme as normas técnicas aplicáveis e possuir características compatíveis com as condições elétricas, operacionais e ambientais a que forem submetidos. Se o componente selecionado não reunir, originalmente, essas características, devem ser providas medidas compensatórias, capazes de compatibilizá-las com as exigências da aplicação.
4.1.12 Prevenção de efeitos danosos ou indesejados
Na seleção dos componentes, devem ser levados em consideração os efeitos danosos ou indesejados que o componente possa apresentar, em serviço normal (incluindo operações de manobra), sobre outros componentes ou na rede de alimentação. Entre as características e fenômenos suscetíveis de gerar perturbações ou comprometer o desempenho satisfatório da instalação podem ser citados:
– o fator de potência;
– as correntes iniciais ou de energização;
– o desequilíbrio de fases;
– as harmônicas. (ABNT NBR 5410)
(ABNT NBR 5410/2004 versão corrigida de 2008)
A resultante principal do balanceamento ou equilíbrio de fases é a similaridade do valor em módulo das correntes em todas as fases, isto é, ao medir a corrente nas fases os valores dever-se-ão idênticos ou bem aproximados. Apesar da inexistência de procedimentos normativos específicos determinando seus valores, bibliografias de profissionais da área estabelecem um máximo de 10% de desequilíbrio.
Como é muito difícil obter correntes de demanda máxima das fases exatamente iguais, deve-se realizar a distribuição de carga de modo que, pelo menos, a corrente maior não exceda em 10% a corrente menor.
(CRUZ, 2019)
Conforme explicado por CRUZ/2019, atingir o perfeito balanceamento ou equilíbrio de fases torna-se algo extremamente penoso principalmente em circuitos de alta complexidade. A esse fato dá-se a explicação de que nunca se sabe quantos equipamentos estarão ligados ao mesmo tempo, qual será o consumo instantâneo de cada equipamento e quais equipamentos serão adicionados (ligados) às TUGs (tomadas normais) ou TUEs (tomadas especiais), portanto o consumo e consequentemente a corrente em cada fase será sempre variável. Porém é possível dimensionar o equilíbrio pelo valor nominal, valor de consumo máximo médio estabelecido por exaustivos testes por parte do fabricante, de cada equipamento conhecido no circuito, das TUGs e das luminárias, isto é, é possível somar os valores nominais e distribuir igualitariamente entre as fases.
Por fim para evitar todo e qualquer efeito danoso ou indesejado aos sistemas elétricos, a NBR5410 exige, em seu item 4.2.5.6, o mais perfeito balanceamento possível.
4.2.5.6 As cargas devem ser distribuídas entre as fases, de modo a obter-se o maior equilíbrio possível.
(ABNT NBR 5410/2004 versão corrigida de 2008)
Barramento de cobre nos quadros de distribuição – QD
Uma das ferramentas utilizadas para facilitar o balanceamento de fases são os QD (quadros de distribuição) com barramentos de cobres. Trata-se de uma malha de cobre, derivada do disjuntor geral daquele, perfeitamente disposta, capaz de distribuir uniformemente as fases entre os subdisjuntores, isto é, os disjuntores subjacentes ao disjuntor geral. Com a utilização deste tipo de quadro, é possível dividir ao máximo as cargas instalando os disjuntores subjacentes de valores (amperes) descendentes, de cima para baixo e da esquerda pra direita, isto é, agrupam-se os disjuntores para que as somas de cada coluna do barramento (fases) atinja valores iguais ou semelhantes, garantindo assim que o valor máximo dos circuitos não ultrapassem o valor nominal dos condutores das fases.
Utilização do IMS u IME
IMS/IME é um analisador de energia mono/bi/trifásico que possui a função de analisar a rede elétrica e acompanhar as principais variáveis envolvidas no consumo, dentre elas a tensão de cada fase, medida em Volts, a corrente de cada fase, medida em amperes, o DRP (Duração Relativa da Transgressão de Tensão Crítica) e DRC (Duração Relativa de Transgressão de Tensão Crítica Equivalente), ambos medidos em porcentagem, mostra a eficiência do consumo. O IMS é instalado na rede da Unidade Consumidora (UC) por aproximadamente 7 dias, coletando 1008 amostras, valor sugerido pelo PRODIST ANEEL Módulo 8 Revisão 12. Após coletar todas as informações, o IMS gera um relatório que ao ser analisado por um profissional competente, é possível determinar se a prestadora está entregando uma energia de qualidade ou não.
9.1.2 O conjunto de leituras para gerar os indicadores da qualidade do produto de regime permanente (distorções harmônicas, flutuação de tensão e desequilíbrio de tensão) deve compreender o registro de 1008 (mil e oito) leituras válidas obtidas em intervalos consecutivos (período de agregação) de 10 minutos cada, salvo as que eventualmente sejam expurgadas conforme item 9.1.6.1. No intuito de se obter 1008 (mil e oito) leituras válidas, intervalos adicionais devem ser agregados, sempre consecutivamente.
(PRODIST ANEEL Módulo 8 Revisão 12)
Analogia
Os condutores de eletricidades (cabos/fios) poder-se-ão comparados aos canos condutores de fluídos (ex.: água) de uma edificação e, a corrente elétrica com o fluído (água). Quando se tem um imóvel simples que consome pouca água, basta a instalação de um cano de entrada de ¾ de polegada, pois será o bastante para abastecê-la por completo. Porém se for um condomínio de inúmeras residências, um cano de ¾ já não será o bastante. Portanto existem duas soluções lógicas como meios de dimensionamento ideal ao alto consumo: a instalação de inúmeros canos de ¾ ou aumentar a seção do cano, onde, em ambos os casos possibilitaria maior fluxo hídrico. No caso da hidráulica, pela característica de implantação de um único hidrômetro (medidor de consumo d’água) por parte da fornecedora, escolhe-se o aumento da seção do cano. Já no caso da elétrica, devido à características próprias, escolhe-se a divisão em 03 condutores.
Na hidráulica quando se ultrapassa o limite de fluído em um condutor (cano), uma quantidade considerável de fluído é concentrado em um determinado ponto, aumentando assim a pressão interna, podendo romper o condutor e proporcionar vazamentos, infiltrações, inundações, consequente deterioração da estrutura civil e até colapso estrutural. Na elétrica algo parecido acontece, quando se ultrapassa o limite de corrente (corrida de elétrons) em um condutor (cabo/fio), uma quantidade considerável de elétrons é concentrado em um determinado ponto e, devido sua altíssima velocidade, o aumento de choque desses elementares (sobrecorrente) provoca aumento de temperatura (superaquecimento) no material condutor (metal), provocando os efeitos danosos ou indesejados já conhecidos como derretimento, ignição, fogo, incêndios, etc.
Fontes:
CRUZ, Eduardo Cesar Alves. ANICETO, Larry Aparecido. INSTALAÇÕES ELÉTRICA: fundamentos, práticas e projetos em instalações residnciais e comerciais. 3 ed. São Paulo: Érica, 2019. 456 pgs.
JUNIOR, Ivo Chaves da Silva. ENE065: Instalações Elétricas I. Disponível em: <https://www.ufjf.br/ivo_junior/files/2010/12/ENE065_-07_05_2012.pdf>. Publicado em: 07 maio 2012. Acesso em: 26 abril 2021.