A contribuição do conector perfurante (IPC) para a eficiência e a confiabilidade de redes BT Parte I - O Setor Elétrico | Conteúdo técnico para engenheiros
Dicas de instalação: Contribuição do conector perfurante
Os conectores perfurantes de isolação (IPC) têm sido usados na maioria dos países asiáticos nos sistemas de redes multiplexadas há mais de 20 anos e em outras áreas do mundo há mais de 40 anos. Ao longo do tempo, as concessionárias e fabricantes de acessórios puderam acumular e compartilhar experiências importantes que fortaleceram a confiabilidade deste tipo de redes de distribuição. Isso levou à definição e refinamento dos padrões e requerimentos.
Devido ao fato de que muitas concessionárias estão buscando soluções para melhorar a eficiência da rede, este estudo propõe destacar assuntos para melhorar ainda mais as práticas usadas nos perfurantes em redes multiplexadas com o objetivo de diminuir perdas nestas redes e melhorar a sua confiabilidade.
As normas nacionais e internacionais para perfurantes são uma base forte para garantir segurança e confiabilidade ao longo do tempo. Entretanto, nenhuma norma atual leva em conta de maneira séria o nível de eficiência que conectores para baixa tensão oferecem ou poderiam oferecer. Menos óbvia que a eficiência dos transformadores, os conectores perfurantes têm sua própria resistência e contribuem para a eficiência total das redes de baixa tensão multiplexadas. Enquanto a resistência real de um conector BT possa parecer insignificante, na realidade pode haver uma discrepância muito grande na resistência total dos conectores BT. Considerando-se que na maioria das concessionárias asiáticas centenas de milhares de conectores são instaladas a cada ano – com uma vida útil estimada entre 20 e 40 anos, impacto consolidado da resistência dos perfurantes que resultam em perdas técnicas pode ser muito significativo na rede.
Este documento vai apresentar, inicialmente, um breve resumo das normas e especificações usadas como referência para perfurantes, com o objetivo de traçar uma estratégia de trabalho, seguindo um breve aviso com relação ao terrível impacto que pode ser causado por perfurantes de má qualidade. O artigo tratará ainda sobre eficiência e como a resistência destes conectores pode ser determinada.
Contexto das normas internacionais
Para a maioria das concessionárias, usar como referência uma norma internacional em um processo licitatório é uma maneira útil e conveniente como forma de selecionar produtos e ofertantes. O cumprimento de uma norma internacional amplamente utilizada oferece à concessionária uma garantia de que um conjunto básico de critérios de qualidade seja observado, bem como um roteiro para a avaliação técnica dos produtos ofertados, à medida que leis e regulamentos exigem cada vez mais transparência em processos de licitação.
Após um primeiro conjunto inicial de especificações nacionais, duas normas de referência surgiram: a VDE 0220-3 e a NF C33-020 (06/1998). A NF C33-020(98), entretanto, proporcionou um salto de qualidade no que se refere à qualidade e confiabilidade apresentando o ensaio de tensão aplicada em 6 kV, bem como testes para campo confiáveis simulando, de maneira bem próxima à realidade, 30 a 40 anos de serviço em ambientes com incidência agressiva de raios UV e com humidade. Graças a esses critérios técnicos adicionais a NF C33-020 tornou-se, e ainda continua a ser, uma referência inspiradora para a maioria das especificações das concessionárias na Ásia e ao redor do mundo.
Embora o surgimento de uma norma internacional ainda não tenha acontecido, houve uma tentativa no começo dos anos 2000 para consolidar as normas nacionais europeias em uma norma comum: a EN50483. Houve passos muito interessantes no sentido da definição de uma norma multinacional. Entretanto, esta norma europeia apenas colocou no papel procedimentos bastante diferentes e os converteu em várias "opções" dentro da norma.
Como consequência, dependendo das "opções" escolhidas pelo cliente, o cumprimento da norma EN50483 pode resultar em produtos que apresentam níveis de desempenho drasticamente diferentes (isolação, proteção, estanqueidade, elétrica).
Figura 1 – Produto com diferentes níveis de qualidade/desempenho, ambos de acordo com a norma EN50483.
Com um exemplo, o ensaio de envelhecimento climático pode, nesta norma, ser feito sob vários métodos, do mais exigente método para classe 1 (equivalente à norma NF C33-020) a um procedimento muito menos completo para classe 2. Além disso, o teste de tensão aplicada de 6 kV em água, sinônimo de segurança para perfurantes nos últimos 20 anos, é só apresentado como uma "opção" na norma EN50483.
Ainda que inicialmente parecesse uma oportunidade para a melhoria da qualidade (inclusão de ensaio de envelhecimento elétrico com 1.000 ciclos), a EN50483 apresenta, na verdade, uma oportunidade para confusão. Deve-se recomendar cuidado às concessionárias quando forem transpor a norma EN50483 para suas especificações. Para evitar rebaixamento da qualidade é importante verificar nos detalhes o desempenho de cada material que dizem cumprir com as normas.
De qualquer maneira, a norma NF C-33020 evolui para uma revisão 2013. Esta nova versão da NF C33-020 (2013) é, na verdade, baseada na EN50483 (inclusão do ensaio de envelhecimento elétrico com 1.000 ciclos). A NF C-33020 é um documento de referência interessante, já que ela pré-seleciona "opções" da EN50483 garantido, no mínimo, o nível de qualidade da NF C-33020 (1998). Isso simplifica a evolução para esta nova geração de normas.
Figura 2 – Câmaras de envelhecimento climático para fazer ensaios classe 1-método 1 sob a norma EN50483.
Essa nova evolução da NF C33-020 permite garantir, sem equívoco, ao menos desempenho que funciona há mais de 20 anos, incluindo:
Classe 1 – teste de tensão aplicada 6 kV sob água;
Classe A – envelhecimento elétrico com curto-circuito para conectores de rede em condutores maiores que 35 mm²;
Método 1 – ensaio de envelhecimento climático.
Devemos lembrar que o comitê da ANSI C119 emitiu, em 2009, uma nova norma americana para perfurantes (C119.5). Esta norma ainda não foi totalmente adotada. Apesar da inexistência de uma norma realmente internacional a NF C33-020 de 1998 se tornou a referência de fato em muitos países. A publicação da NF C33-020 de 2013 dá aos comitês normativos e engenheiros de especificação um caminho claro para projetar normas de perfurantes dentro do padrão mais avançado de requerimento de desempenho.
O impacto dos conectores de baixa qualidade na qualidade das redes
Antes de discutirmos como os perfurantes podem contribuir para a eficiência geral da rede, é crucial lembrar que perfurantes de má qualidade irão diminuir tanto a eficiência como a confiabilidade de uma rede multiplexada.
Os conectores perfurantes ser tornaram uma commodity para a maioria das concessionárias e um grande número de fornecedores, com mais ou menos escrúpulo, e que garantem cumprir com as normas, acabaram aparecendo.
Conectores perfurantes de má qualidade produzem basicamente três tipos de impacto na rede: falha na conexão, aumento das perdas por pontos quentes e quebra da confiabilidade geral da rede.
O problema mais óbvio relacionado à instalação de conectores perfurantes de má qualidade é a falha do próprio conector. Qualquer falha no conector poderá causar um desligamento de um ou vários clientes, exigir que uma equipe de reparos seja despachada para o local, danificar aparelhos dos clientes caso haja quebra do neutro, requerer mais material e condutor para o reparo ou criar um risco de segurança (fogo, destruição da isolação).
Toda concessionária deve estar preparada para avaliar os custos envolvidos nos problemas acima comparados com a economia de curto prazo feita na compra do produto. Se levarmos em conta os pontos de A a D no parágrafo anterior (menos horas de trabalho de uma equipe treinada, combustível, tempo e manutenção do caminhão, reposição de componentes, reposição de aparelhos danificados dos clientes, reclamações dos clientes, outros custos envolvidos na solução do caso) podemos estimar um custo médio para a concessionária por cada falha de um perfurante na ordem de R$ 820,00 – deixando de lado o importante risco de segurança (ponto difícil de quantificar).
Considerando o custo de R$ 820,00 para cada perfurante que falha, uma taxa de falha baixa como 1 entre 120.000 perfurantes por ano de serviço irá impactar, durante a vida útil, o custo de aquisição do perfurante em R$ 0,10. Ainda que cada concessionária possa ajustar o cálculo à sua própria situação, a ordem de grandeza detalhada acima é clara: a confiabilidade dos perfurantes é um critério-chave na hora de avaliar uma oferta econômica.
O segundo impacto causado por perfurantes de má qualidade esta ligado às perdas devido à alta resistência. Vale a pena mencionar que o custo de perfurantes de má qualidade é muito maior quando eles não queimam do que quando eles queimam. De fato, com base em cálculos apresentados ao longo deste documento, cada perfurante de baixa qualidade instalado e que se torna um ponto quente pode custar perdas de R$ 2 a R$ 4 por ano em operação.
Por fim, o último impacto de perfurantes de baixa qualidade, ainda que não seja fácil de avaliar, é, na verdade, mais devastador. O conceito da rede multiplexada é baseado no princípio da isolação total de ponta a ponta. Há muitos benefícios nisso, entre os quais, segurança e proteção contra água, e, portanto, contra corrosão galvânica.
Uma das falhas mais comuns em perfurantes de má qualidade é a baixa qualidade do termoplástico usado como matéria-prima, o que pode levar a relaxamento excessivo, rachaduras e baixa resistência mecânica. Aqui o problema está no fato de que a água pode entrar na área da conexão e infiltrar-se pela rede multiplexada. Com água no seu interior, tanto a confiabilidade como a segurança da rede ficam comprometidas: isolação, corrosão.
Representando apenas uma pequena porcentagem do custo de uma rede multiplexada os perfurantes de má qualidade irão, nesta condição, colocar em perigo a rede inteira. Este fato fez que muitos grandes países asiáticos reconsiderassem a tecnologia de perfurantes como um todo após uma experiência que tiveram com perfurantes de má qualidade.
Na próxima edição, serão abordadas a eficiência elétrica do conector, a eficiência segundo as normas técnicas, o impacto econômico da eficiência do conector e as consequências para as concessionárias.