Elétrica - Razões para se Utilizar Alta Tensão a Bordo de Navios

Razões para se Utilizar Alta Tensão a Bordo de Navios

Todos sabemos sobre as tensões usadas a bordo de navio. Normalmente é suprimento do tipo trifásica, 60Hz, 440 Volts sendo gerado e distribuído a bordo. Diariamente os proprietários e projetistas buscam por navios maiores no intuito de se obter maiores lucros. À medida que o tamanho do navio cresce, há uma ncessidade de se instalar motores mais potentes e outras máquinas.

O aumento no tamanho das máquinas e de outros equipamentos demandam mais potência elétrica e consequentemente requer-se o uso de tensões mais elevadas a bordo de um navio.

Qualquer Tensão usada a bordo de um navio se vor menor do que 1kV (1000 V) é então chamada de sistema de BT (Baixa Tensão) e qualquer tensão acima de 1kV é denominado de Alta Tensão (AT).

Sistemas AT marítimos típico operam normalmente em 3.3 ou 6.6kV. Navios de passageiros chegam a operar até com 10kV,

Porque a Alta Tensão?

Vamos supor que um navio esteja gerando 8MW de potência na tensão de 440V, a partir de 4 conjuntos diesel-geradores de 2MW, com fatores de potência em 0.8 cada.

Cada cabo de alimentação e disjuntor tem de lidar com uma corrente de carga total de

I = 2 * 10⁶/ (√3 * 440 * 0.8)

I = 3280.4 Amps i.e. Aproximadamente 3300 Amps.

Os dispositivos de proteção como disjuntores devem ser dimensionados para aproximadamente 90kA para cada cabo de alimentação.

Vamos agora calcular o mesmo se a tensão gerada for 6600Volts.

I = 2 * 10⁶ / (√3 * 6600 * 0.8)

I = 218.69 Amps, Aproximadamente 220 Amps. Assim os dispositivos de proteção podem ser dimensionados para valores tão baixo quanto   9 k Amps.

Também há a Perda de Potência = I² * r.

Onde I é a corrente transportada pelo condutor,

R é a resistência do condutor

Consequentemente a perda varia com o quadrado da corrente conduzida pelo condutor. Se a tensão de suprimento for 440V, então a corrente conduzida pelo condutor é 0.002P, e se a tensão for elevada para 6600V, então a corrente conduzida para a mesma potência será

 (1.515 *( 10^-4)) * P

Assim isto significa que a perda de potência é reduzida enormemente se a tensão for aumentada. Assim é sempre eficaz transmitir potência a alta tensão

Por outro lado, a perda de potência pode ser reduzido através da redução da resistência do condutor.

r = ρ * l/a.

Assim, aumentando-se a área da secção transversal do condutor (diâmetro), a resistência do condutor pode ser reduzida e, consequentemente, a perda de energia. Mas isso envolve grande aumento no custo e cabos pesados ​​com suportes. Assim, esta idéia não foi usada para reduzir a perda de potência durante a transmissão e utilização.

Um motor (vamos supor um bow thruster) também pode ser de tamanho menor, se concebido para funcionar com 6600 Volts. Para a mesma potência, o motor poderia ser de um tamanho menor se que é concebido para 6600Volts quando comparado com 440Volts.

Assim, estas são as principais razões pelas quais navios recentes mudaram para sistemas de alta tensão.