Como monitorar a qualidade de energia em ativos elétricos?

A qualidade de energia em ativos elétricos é um fator decisivo para o desempenho, a confiabilidade e a vida útil de motores, transformadores, geradores e outros equipamentos críticos da planta industrial. 

Quando a alimentação elétrica apresenta desvios, o impacto não fica restrito ao sistema elétrico, ele pode comprometer diretamente a operação do ativo, aumentar o desgaste dos componentes, elevar o risco de falhas não planejadas e causar a parada total da planta.

Por isso, monitorar a qualidade de energia vai muito além de uma exigência de conformidade. O acompanhamento ajuda a entender como as condições elétricas estão influenciando o comportamento dos ativos e oferece mais base para decisões de manutenção, confiabilidade e operação.

Neste artigo, você vai entender o que é qualidade de energia em ativos elétricos, quais parâmetros devem ser acompanhados, como esse monitoramento pode ser feito na prática e de que forma essa análise se conecta à manutenção preditiva e à tomada de decisão baseada em dados.

O que é qualidade de energia em ativos elétricos?

No contexto industrial, qualidade de energia em ativos elétricos é a condição da alimentação elétrica que permite ao equipamento operar dentro do comportamento esperado. 

Esse conceito está ligado à estabilidade de grandezas como tensão, corrente, frequência e forma de onda, que precisam se manter em níveis adequados para o funcionamento correto do ativo.

Assim, quando essas variáveis se desviam do padrão esperado, a alimentação deixa de oferecer a condição ideal para a operação. Esse desvio pode levar à parada completa de uma linha de produção, do ativo, ou até mesmo gerar a quebra ou queima de componentes. Além disso, esta variação pode causar defeitos em produtos que estão sendo processados.

Isso acontece, por exemplo, por desequilíbrio de tensão ou corrente, distorção harmônica, afundamentos, elevações de tensão, transientes ou variações de frequência.

Por isso, ao falar em qualidade de energia, não se trata apenas de observar a rede elétrica de forma genérica, mas de entender se a energia que chega ao ativo está adequada para sustentar sua operação de forma estável, segura e compatível com suas características elétricas.

Além disso, existem normas técnicas que devem ser observadas para garantir um padrão da qualidade de energia e alimentação, como IEC 61000, IEEE 519, PRODIST (ANEEL), entre outras.

Por que monitorar a qualidade de energia na indústria?

Na indústria, desvios na qualidade de energia podem comprometer diretamente a confiabilidade dos ativos e a estabilidade da operação. 

Desse modo, quando esses desvios não são acompanhados, a equipe perde visibilidade sobre uma causa que pode estar por trás de falhas recorrentes, perda de desempenho e redução da vida útil dos equipamentos.

Na prática, esse impacto pode aparecer em diferentes frentes:

• Aquecimento anormal, que acelera o desgaste de componentes;
• Instabilidade operacional, com funcionamento fora da condição esperada;
• Perda de desempenho, especialmente em ativos sensíveis à qualidade da alimentação;
• Desgaste acelerado, com redução da vida útil do equipamento;
• Risco de paradas não programadas, quando o desvio evolui sem ser identificado a tempo.

Por isso, o monitoramento da qualidade de energia ajuda a transformar desvios elétricos em critério de decisão, permitindo investigar causas com mais contexto e agir antes que o impacto chegue à operação.

Quais parâmetros devem ser acompanhados no monitoramento da qualidade de energia?

Para acompanhar a qualidade de energia, é preciso observar os parâmetros que melhor revelam distúrbios contínuos e eventos elétricos na alimentação. 

Entre os principais, estão harmônicas, THD, desequilíbrio de tensão e corrente, frequência, afundamentos, elevações e transientes.

Harmônicas e distorção harmônica total (THD)

As harmônicas surgem quando a forma de onda deixa de ser senoidal e passa a apresentar componentes em múltiplos da frequência fundamental. 

Essas anomalias são geradas principalmente por equipamentos eletrônicos, cargas não lineares, especialmente eletrônica de potência (retificadores, inversores, UPS, fontes chaveadas).

As harmônicas distorcem a forma de onda e podem sobrecarregar sistemas elétricos. Para acompanhar esse comportamento, um dos indicadores mais usados é a THD (Total Harmonic Distortion), que representa o nível de distorção presente na tensão (THDv, que indica o quanto a rede é distorcida pela interação das cargas com a impedância do sistema) ou na corrente (THDi, que indica o nível de distorção gerado pelo equipamento).

Dessa forma, esse parâmetro é importante porque níveis elevados de distorção podem estar associados a aquecimento adicional, perdas e maior estresse elétrico sobre os componentes. 

Logo, acompanhar harmônicas e THD ajuda a entender se a forma de onda está contribuindo para a degradação da condição do ativo ao longo do tempo.

Veja alguns exemplos:

Desequilíbrio de tensão e corrente

Outro ponto essencial é o desequilíbrio de tensão e corrente. Esse desvio ocorre quando as fases deixam de se comportar de forma equilibrada, isto é, uma das fases apresenta tensão ou corrente muito maior ou menor que as outras fases, o que pode gerar esforço adicional no sistema elétrico e alterar a resposta do equipamento em operação. 

Em ativos trifásicos, esse acompanhamento é relevante porque diferenças entre fases podem comprometer a estabilidade do funcionamento.

Essas oscilações podem disparar sistemas de segurança e proteção, como relés de proteção de tensão. Isso pode levar a parada do equipamento e por consequência até toda uma linha de produção.

Monitorar esse parâmetro ajuda a identificar condições que podem estar relacionadas a aquecimento anormal, instabilidade e desempenho abaixo do esperado. Além disso, o desequilíbrio é um dos distúrbios de regime permanente recorrentes em sistemas de qualidade de energia.

Fisicamente:

• Desequilíbrio de tensão é causa;
• O desequilíbrio de corrente é consequência, modulada pela impedância e carga.

Um motor pode apresentar desequilíbrio de corrente mesmo com tensões equilibradas. Por exemplo, defeitos internos, algo relevante para separar qualidade da alimentação de falha do ativo.

Frequência, afundamentos, elevações e transientes

A frequência também deve ser acompanhada, porque sua variação pode indicar anomalias no sistema elétrico. Junto dela, entram eventos como afundamentos de tensão (sags), elevações de tensão (swells) e transientes, que representam mudanças abruptas ou temporárias nas condições elétricas.

Tais eventos são importantes, visto que podem causar instabilidade operacional, disparos, reset de sistemas eletrônicos e outros efeitos em equipamentos sensíveis. Por isso, não basta acompanhar apenas valores médios, também é necessário observar a ocorrência, a magnitude e a recorrência desses eventos ao longo do tempo.

A variação de frequência tende a ser mais relevante em sistemas isolados, geração própria ou operação com grupos geradores. Em plantas conectadas à rede, seu monitoramento é menos crítico, mas ainda importante em contextos específicos.

Fator de potência

O fator de potência indica o quanto da energia elétrica consumida está sendo convertida em trabalho útil. Ou seja, ele mostra a relação entre:

• Energia ativa: energia que realiza trabalho, como acionar motores e equipamentos.
• Energia reativa: energia necessária para criar campos magnéticos em motores, transformadores e outras cargas indutivas.

Quando o fator de potência está baixo, a instalação passa a demandar mais energia reativa. Como consequência, podem ocorrer:

• Aumento do gasto com energia elétrica;
• Cobrança por excedente reativo, quando aplicável;
• Maior circulação de corrente no sistema;
• Aquecimento de cabos, motores e transformadores;
• Desgaste acelerado de componentes elétricos;
• Maior risco de falhas, queima de componentes e paradas não programadas.

No Brasil, o fator de potência de referência costuma ser 0,92. Portanto, operar abaixo desse valor pode gerar cobrança adicional por energia reativa excedente.

Para corrigir esse desvio, uma das soluções mais comuns é o uso de bancos de capacitores, que ajudam a compensar a energia reativa e melhorar a eficiência do sistema elétrico. 

O acompanhamento contínuo do fator de potência permite identificar perdas, evitar penalizações e preservar a vida útil dos ativos elétricos.

Em conjunto, esses parâmetros ajudam a transformar o monitoramento da qualidade de energia em uma leitura prática da condição elétrica do ativo. Assim, a manutenção consegue acompanhar quais desvios realmente importam para a confiabilidade da operação.

Como monitorar a qualidade de energia em ativos elétricos na prática?

Monitorar a qualidade de energia exige definir onde medir, quais ativos priorizar e como acompanhar a evolução dos parâmetros ao longo do tempo.

Ademais, em ambiente industrial, essa decisão deve considerar a criticidade do ativo, o impacto de uma falha e o tipo de desvio que a equipe precisa observar.

Onde medir e quais pontos priorizar?

O primeiro passo é definir os pontos de medição com base no risco operacional. Em geral, o monitoramento prioriza:

• Entradas principais de energia;
• Alimentadores críticos;
• Ativos elétricos com maior impacto na produção, como motores, transformadores, geradores e eletrônica de potência;
• Pontos da planta em que um desvio elétrico pode comprometer continuidade, desempenho ou segurança.

Em ativos menos críticos, a medição também pode ser feita, mas com um nível de instrumentação compatível com o objetivo da análise. 

Dessa maneira, a escolha do ponto de medição deve responder a uma pergunta simples: onde um problema de qualidade de energia traria mais risco para a operação?

Monitoramento contínuo ou coleta periódica?

A escolha entre monitoramento contínuo e coleta periódica depende da criticidade do ativo e da necessidade de capturar eventos elétricos ao longo do tempo.

O monitoramento contínuo é mais indicado quando:

• O ativo tem alto impacto operacional;
• Há necessidade de registrar afundamentos, elevações e transientes;
• O desvio pode ocorrer fora da janela de inspeção;
• Gerar mais previsibilidade e confiabilidade no sistema;
• A operação exige maior previsibilidade.

Já a coleta periódica pode fazer sentido quando:

• O ativo tem menor criticidade;
• O objetivo é uma análise pontual;
• O foco está em parâmetros mais estáveis;
• Deseja-se fazer uma análise ou investigação de falhas;
• Não há necessidade de vigilância contínua do circuito.

Ou seja, quanto maior o impacto da falha e quanto mais difícil for capturar o desvio no momento em que ele acontece, mais sentido faz adotar monitoramento contínuo.

Tendências, alarmes e análise de evolução

Monitorar qualidade de energia não significa apenas registrar valores instantâneos. Para que a medição gere valor, é preciso acompanhar:

• Tendências, para entender se o parâmetro permanece estável ou piora ao longo do tempo;
• Alarmes, para sinalizar desvios que exigem atenção;
• Recorrência de eventos, como repetições de sags, swells ou transientes;
• Evolução da severidade, para avaliar se o desvio está se agravando.

Esse acompanhamento ajuda a transformar o monitoramento em critério de decisão. Assim, quando harmônicas, desequilíbrios ou eventos de tensão passam a se repetir ou a aumentar em intensidade, a equipe consegue relacionar esses sinais ao comportamento do ativo e avaliar a necessidade de intervenção.

Qualidade de energia e manutenção preditiva: qual é a relação?

Nesse contexto, monitorar qualidade de energia fortalece a manutenção baseada em condição porque ajuda a separar melhor sintoma, causa e efeito. Em vez de analisar apenas o comportamento final do ativo, a equipe considera também as condições elétricas às quais ele está sendo submetido. Isso é importante porque parte das anomalias observadas em campo pode ter origem, agravamento ou recorrência ligados à própria alimentação elétrica, e não apenas ao desgaste interno do equipamento.

Do ponto de vista preditivo, isso amplia a qualidade da decisão. A recorrência de um sag, o crescimento da distorção harmônica, o aumento de desequilíbrio entre fases ou a repetição de transientes, por exemplo, deixam de ser vistos como eventos isolados e passam a ser interpretados como elementos de tendência. 

Essa leitura permite investigar com mais profundidade se o desvio está comprometendo a estabilidade, aquecimento, esforço elétrico ou resposta operacional do ativo ao longo do tempo.

É também nesse ponto que a qualidade de energia se aproxima da análise de assinatura elétrica, embora os dois conceitos não sejam equivalentes. A qualidade de energia observa as condições elétricas que chegam ao ativo; a assinatura elétrica amplia essa leitura ao interpretar como o equipamento responde a essas condições por meio dos sinais de corrente e tensão. 

Dessa forma, uma abordagem ajuda a entender o ambiente elétrico de operação, e a outra aprofunda a interpretação do comportamento do próprio ativo dentro desse ambiente.

Assim, inserir qualidade de energia em uma estratégia preditiva não significa apenas registrar distúrbios elétricos. Significa incorporar essas variáveis à lógica de diagnóstico, priorização e tomada de decisão, reduzindo a chance de tratar apenas o efeito visível enquanto a causa elétrica continua atuando sobre o ativo.

Como a Dynamox ESA apoia o monitoramento da qualidade de energia?

A Dynamox ESA apoia o monitoramento da qualidade de energia ao reunir, em uma mesma solução, coleta de dados de corrente e tensão, processamento algorítmico e visualização em plataforma. 

Isso permite acompanhar o comportamento elétrico dos ativos com mais contexto, conectando a medição em campo à análise da condição do equipamento.

Dentro dessa abordagem, a solução direciona a leitura para três frentes principais:

• Diagnóstico de falhas: identificação de anomalias no estator, rotor, parte mecânica e variações de carga, a partir do comportamento dos sinais elétricos;
• Qualidade de energia: avaliação das condições da alimentação elétrica, como desequilíbrios de tensão e distúrbios que podem afetar o desempenho do ativo;
• Eficiência energética: análise do consumo e do desempenho do equipamento, ajudando a identificar perdas e desvios operacionais.

A plataforma transforma esses dados em uma leitura mais aplicável para a rotina da manutenção. Em vez de trabalhar apenas com medições isoladas, a equipe passa a acompanhar o comportamento elétrico do ativo de forma estruturada, com histórico, contexto operacional e maior capacidade de priorização.

Vale destacar também que a solução apresenta valores globais da assinatura de forma mais intuitiva, facilitando a interpretação na rotina de manutenção.

Com isso, a leitura da qualidade de energia ganha função estratégica dentro da manutenção preditiva, apoiando o acompanhamento da saúde e da performance dos ativos elétricos.

Além disso, a solução de assinatura elétrica (ESA) da Dynamox traz uma análise por fatores de severidade. Ao monitorar e dividir o sistema em 5 pontos (rotor, estator, variação de carga, alimentação e parte mecânica), a Dynamox Platform compara a situação real com a ideal e traz um fator de severidade para indicar ao analista o quanto o sistema está degradado. Assim, com dois níveis de alerta, é possível antecipar falhas elétricas com meses de antecedência.

Confira os principais ganhos com a aplicação da Dynamox ESA:

Quer entender como aplicar esse monitoramento na sua operação? Conheça a Dynamox ESA e veja como transformar dados de corrente e tensão em decisões de manutenção mais precisas.

Perguntas frequentes sobre a qualidade de energia em ativos elétricos – FAQ