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.
