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Aplicação de sensores a fibra óptica para o setor elétrico foi tema de palestra de professor da Coppe/UFRJ no Cepel

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Aplicação de sensores a fibra óptica para o setor elétrico foi tema de palestra de professor da Coppe/UFRJ no Cepel

01-03-2019

 A  convite do Cepel, o professor Marcelo Martins Werneck, coordenador do Laboratório de Instrumentação e Fotônica (LIF) da Coppe/UFRJ, proferiu, no último dia 27, uma palestra sobre sensores a fibra óptica para o setor de energia elétrica ao corpo técnico do Centro. O tema despertou bastante interesse, à medida que o desenvolvimento deste tipo de sensor resultou em mudanças relevantes no campo da instrumentação, e que a tecnologia tem diversas aplicações nas áreas de pesquisa e desenvolvimento do Centro.  

 

Os sensores a fibra óptica são uma excelente opção para aplicações em ambientes inflamáveis, de intensa radiação eletromagnética e de alta tensão, pois apresentam, dentre outras características, imunidade à interferência eletromagnética e isolamento galvânico.

 

“Existe uma interseção muito grande entre o que o Laboratório de Instrumentação Fotônica da Coppe tem desenvolvido e os interesses do Cepel em instrumentação voltada para o setor elétrico”, afirmou o pesquisador do Departamento de Linhas de Transmissão e Equipamentos (DLE) do Centro André Tomaz, ao dar as boas-vindas ao especialista.

 

O professor Werneck iniciou sua apresentação, descrevendo o LIF. Ocupando uma área de 650 mno subsolo do Bloco I do Centro de Tecnologia da UFRJ, o  laboratório é multidisciplinar, atuando não só em projetos de pesquisa e desenvolvimento em tecnologia fotônica, como também em consultoria nas áreas de instrumentação, sensoriamento e sistemas a fibras ópticas para as áreas de telecomunicações, biomédica, energia, petróleo, meio ambiente e industrial.

 

Em seguida, Werneck abordou algumas das vantagens das fibras ópticas de plástico em relação às de vidro e de sílica, justificando a crescente utilização de sensores de fibra óptica de plástico:  “As fibras ópticas plásticas passam a ter uma importância muito grande pelo fato de serem muito mais baratas para se trabalhar. Os componentes e equipamentos periféricos também são bem mais baratos. Por exemplo, para emendar fibras ópticas de plástico, podemos usar um tubinho oco, enquanto para emendar fibras ópticas de sílica, é preciso uma máquina de cerca  de 15 mil dólares”.

 

Boa parte da apresentação do especialista centrou-se na exposição de projetos desenvolvidos pelo LIF relativos à aplicação de sensores a fibra óptica no setor elétrico, a exemplo dos realizados para monitorar corrente e tensão em linhas de distribuição, mais recentemente usando sensores de fibra óptica de plástico.

 

A instrumentação de elementos do sistema elétrico submetidos a potenciais elevados torna-se um problema para dispositivos eletroeletrônicos convencionais, dificultando também o acesso do operador. Embora os transformadores usados pelas concessionárias de energia para estas medições tenham tido uma boa evolução ao longo do tempo, os equipamentos optoeletrônicos, com tecnologia de fibra óptica, são mais simples e apresentam maior confiabilidade.

 

De acordo com o professor, os sensores a fibra óptica para a medida de tensão elétrica não necessitam de caixa de comando local e podem operar em contato físico com alta tensão. Além disso, certos sensores podem ser alimentados pela própria fibra óptica, possibilitando o desenvolvimento de sistemas de monitoramento ativos em pontos de difícil acesso por meio do sensoriamento remoto. Acrescente-se a isso o fato de vários sensores poderem estar contidos em uma única fibra óptica, conduzindo seus respectivos sinais a um ponto de monitoramento remoto.

 

 

Impressões

 

Para a pesquisadora Marcelle de Almeida Collis Seixas, do Departamento de Laboratórios de Adrianópolis (DLA), a palestra foi uma grande oportunidade de ter contato com o universo dos sensores em fibras óticas plásticas e saber o que já vem sendo desenvolvido de tecnologia neste ramo, principalmente em favor do setor elétrico. “O que abre possibilidades e nos motiva a pensar em novas perspectivas e alternativas de aplicação que venham a colaborar em nossas atividades”, assinalou.

 

Segundo o pesquisador Athanasio Mpalantinos Neto, do DLE, na palestra, percebeu-se a grande experiência da Coppe em projetos de P&D para desenvolvimento de sensores e utilização de fibra ótica para medições de tensão e corrente para o setor elétrico.  “Temos interesse no desenvolvimento de sensores para medição de campos elétricos, cuja presença não altere a distribuição do campo elétrico. [...] Construir sensores de pequenas dimensões e com materiais não condutores traria uma grande melhoria nas medições de campo elétrico ou distribuição de potencial ao longo de cadeias de isoladores, por exemplo”,  ressaltou.

 

“Particularmente, chamaram a minha atenção as soluções apresentadas pelo professor Werneck para o monitoramento em operação de chaves seccionadoras e também para medições de correntes de fuga em isoladores sujeitos a poluição”, pontuou o pesquisador Wagner Lima, do Departamento de Laboratórios do Fundão (DLF). Ele explica que estão trabalhando na solução de problemas relacionados a estes equipamentos: “ Trata-se de chaves seccionadoras do tipo SDA que não conseguem completar sua manobra, dessa forma os disjuntores fecham, mesmo sem a chave ter sido fechada por completo. Com isso, acontecem falhas no sistema. Outra situação é a limpeza em isoladores de linhas de transmissão. Estamos estudando recobrimentos hidrofóbicos a serem aplicados na superfície desses isoladores, trazendo benefícios como autolimpeza e que dificultam a formação de limo nesses equipamentos”.

 

A  respeito de medições de fuga em isoladores poluídos, o pesquisador do DLE Ricardo Wesley considerou: “O trabalho desenvolvido pelo prof. Marcelo Werneck tem características bastante abrangentes, em se tratando dos diferentes tipos de sensores que são criados no seu laboratório, mas particularmente aquele que desenvolveu com o objetivo de medir a corrente de fuga em isoladores poluídos, campo de minha atuação no Cepel, é de grande interesse. Somos sempre procurados por concessionárias para análise de poluição em isoladores de diversas linhas de transmissão, e os ensaios de laboratório são elementos importantes nessa avaliação. Dispositivos de medição de corrente de fuga que garantam segurança no processo de aquisição dos dados, em ensaios que normalmente terminam em descarga elétrica, são vitais nesses estudos”.

 

O pesquisador José Eduardo da Rocha Alves, do Departamento de Tecnologias de Distribuição (DTD), também destacou a aplicação de sensores de fibra óptica em sua área de atuação: “Dentre outros projetos, desenvolvemos, no DTD, protótipos de sensores, voltados primariamente para distribuição de energia elétrica. Como exemplo, há o Transformador de Corrente Automonitorado (TCAM). Desta forma, pode haver sombreamento e/ou complementaridade entre as nossas pesquisas com o trabalho do prof. Marcelo, na medida em que podemos usar instrumentação óptica para os nossos projetos”.