O fenômeno da cintilação (flicker)

O fenômeno da cintilação (flicker)
Causas, efeitos, limites, avaliação e correção.

Por René Wierda, da Scheneider Electric

Este artigo analisa a cintilação de luz (flicker), e descreve as flutuações de tensão provocadas por cargas variáveis de potência elevada, que causam variações na luminosidade das lâmpadas. Define o desconforto visual, e apresenta métodos de medição de cintilação e os limites impostos pela normalização, incluindo os exemplos de cálculo. Mostra ainda as possíveis medidas corretivas para diminuir seus efeitos.

A cintilação (flicker) corresponde a variações luminosas. Resulta de pequenas flutuações de tensão provocadas pelo funcionamento de cargas variáveis de grande porte: fornos a arco, máquinas de solda, motores, etc. Provoca fadiga física e psíquica nos usuários de iluminação conectados nas proximidades da carga perturbadora.

Este artigo apresenta este fenômeno específico com que se defrontam às vezes os projetistas ou concessionárias de redes; define as grandezas que permitem medi-lo e os limites que não devem ser ultrapassados; e apresenta as soluções praticadas, mais frequentemente nas redes de MT (média tensão) e AT (alta tensão), para reduzir as flutuações de tensão e, portanto, da cintilação.

Definição de cintilação

A cintilação ou piscamento de luz é definida como “impressão subjetiva de flutuação da luminância” (conforme IEX 555-1). É um fenômeno de desconforto fisiológico visual, sentido pelos usuários de lâmpadas alimentadas por uma fonte comum à iluminação e uma carga perturbadora.

O desconforto correspondente à cintilação manifesta-se nas lâmpadas em BT (baixa tensão). Já as cargas perturbadoras podem estar conectadas em qualquer nível de tensão.

As flutuações bruscas de tensão da rede são a origem deste fenômeno. Nesta definição da cintilação estão compreendidas apenas as flutuações de amplitude menor que 10%, e de período inferior a uma hora.

A cintilação resulta principalmente das flutuações rápidas de pequena amplitude de tensão de alimentação, provocadas quer pela flutuação da potência absorvida por diversos equipamentos de utilização (fornos a arco, máquinas de solda, motores, etc.), quer pelo chaveamento de cargas de elevada potência (partida de motores, manobra de bancos de capacitores em estágios, etc.).

A cintilação, estudada principalmente para as lâmpadas incandescentes, alcança mais ou menos importância de acordo com o tipo de fonte luminosa. Pode ter outras causas além das variações de tensão. Faz 50 anos que a cintilação tem sido objeto de numerosas publicações. É um fenômeno atualmente bem definido (norma IEC 868), analisado, mensurável, para o qual existem elementos de previsão e medidas corretivas.

As causas da cintilação: as flutuações de tensão

Em todos os países industrializados, os distribuidores de energia devem respeitar tolerâncias quanto a variações de amplitude e de freqüência nas suas redes, caso contrário não poder mais ser garantido o bom funcionamento dos equipamentos.

Assim na França, a norma EM 50 160 fixa esta tolerância:
- +- 10% de tolerância para as tensões nominais BT (Um < 1000 V);
- de + 6 % a – 10 % especificamente para as tensões BT 230/400 V, entre 1996 e 2003 (harmonização internacional); e
- +- 1 % da freqüência nominal (50 Hz).

Existem, porém, diferentes espécies de variações de tensão, como as flutuações (variações cíclicas), os afundamentos de tensão, as interrupções, as sobretensões, etc.

Nos parágrafos seguintes, são apresentados os dois principais tipos de flutuação de tensa que provocam cintilação, além da lembrança da relação entre flutuação de tensão e potência absorvida. Duas outras causas de cintilação e os diferentes tipos de cargas perturbadoras são abordados na parte final deste item.

Descrição das flutuações de tensão que originam a cintilação

As variações de tensão periódicas e rápidas – Estas variações periódicas ou erráticas permanentes têm uma decomposição espectral numa banda de 0,5 a 25 Hz. São devidas a cargas (ou conjuntos de cargas) cuja utilização se caracteriza por uma variação permanente da solicitação de potência (ex: fornos a arco, máquinas de solda, etc.).

As variações bruscas de tensão – Trata-se aqui, de variações bruscas de tensão que produzem de maneira sistemática ou errática (intervalos entre variações superiores a alguns segundos). Estas variações são devidas à energização de grandes cargas (ex: partida de motor, chaveamento de bancos de compensação, etc.).

Explicação matemática da origem da cintilação – AS fontes destas flutuações são os equipamentos elétricos cujo funcionamento necessita de grandes variações cíclicas de corrente que, percorrendo a impedância da rede (R, X), provocam as variações de tensão U.
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