How a Food Plant Cut Outage Losses by 68% with the SINGI SWQ1-63N ATS

Uma planta de processamento de laticínios de médio porte no Meio-Oeste estava perdendo, em média, $42.000 por interrupção de energia. Com 14 interrupções por ano, o custo era insustentável. A instalação do comutador automático de transferência SWQ1-63N da SINGI reduziu as perdas relacionadas a interrupções em 68% no primeiro ano.

Contexto do cliente

Esta unidade de processamento de laticínios emprega 180 pessoas e produz 250.000 galões de leite e produtos de creme por semana. A planta opera três linhas de produção ininterruptamente, cada uma dependente de um fornecimento contínuo de energia para pasteurização, homogeneização e armazenamento refrigerado.

A instalação está localizada em uma área rural atendida por uma rede de distribuição envelhecida. Ela possui um gerador a diesel de 500 kVA como reserva, mas o gerador nunca foi totalmente confiável porque a comutação da rede para o gerador exigia que um funcionário acionasse manualmente um interruptor de transferência na sala elétrica. Em uma instalação operando em três turnos, esse tempo de resposta variava de 3 a 11 minutos.

O problema de energia: interrupções frequentes e paradas custosas

O principal desafio não eram as interrupções em si, mas a transição Cada vez que a energia oscilava ou caía, a planta perdia tempo de produção. Uma linha podia ficar com leite parcialmente processado nas tubulações, que tinha de ser descartado devido a riscos de temperatura e contaminação. A perda média por evento era de US$ 42.000, incluindo produto desperdiçado, mão de obra de reinício e desgaste de equipamentos.

Antes do SWQ1-63N, a planta havia tentado um esquema de transferência simples baseado em relés. Era barato, mas criou um novo problema: o relé às vezes fechava a alimentação do gerador antes que este tivesse atingido tensão e frequência estáveis, causando uma incompatibilidade de fase que desarmava os relés de proteção dos motores. Isso levava a uma falha adicional que exigia que um eletricista rearmasse vários disjuntores. Em uma interrupção relacionada a uma tempestade, a planta ficou parada por 26 horas devido a uma sequência de transferência falha.

O gerente de manutenção observou mais tarde que haviam considerado outras duas marcas de ATS. Uma era mais barata, mas não atendia ao requisito da planta de um tempo de transferência curto. A outra oferecia melhor desempenho, mas vinha com um controlador proprietário que tornava as mudanças difíceis para a equipe interna.

Por que o interruptor de transferência automática SWQ1-63N?

A planta escolheu o SWQ1-63N da SINGI após comparar três opções. A decisão se resumiu a três fatores:

• Conformidade com IEC 60947-6-1. O SWQ1-63N é projetado e testado conforme a norma internacional para equipamentos de comutação de transferência de baixa tensão, o que significava que a planta podia verificar seu desempenho operacional e seu tempo de transferência sem depender apenas das afirmações do fabricante.
• , transferência confiável. O comutador tem classificação de tempo de transferência inferior a 2 segundos, algo fundamental para manter o pasteurizador em funcionamento e evitar perdas de produto.
• Manutenção simples. O SWQ1-63N utiliza um mecanismo acionado por motor com um indicador mecânico claro. Os próprios eletricistas da planta podiam inspecioná-lo e fazer sua manutenção sem chamar um especialista.

Outro fator foi a capacidade do comutador de lidar com as correntes de irrupção da planta. Cada linha de produção tem vários motores que partem simultaneamente, e as capacidades nominais de fechamento e interrupção do SWQ1-63N atendiam a essa demanda sem derating.

Implementação: adaptação do sistema elétrico existente

O projeto levou três dias do início ao fim. A planta dispunha de uma sala elétrica dedicada com espaço para um novo invólucro, de modo que a instalação não exigiu ampliação do prédio.

Os passos principais foram:

• Isolar a alimentação da rede e a alimentação do gerador para conectar com segurança o novo ATS ao quadro de distribuição existente.
• Montagem do SWQ1-63N em um suporte de parede ao lado do disjuntor do gerador.
• Passar a fiação de controle dos terminais de sinal de partida do gerador até o controlador do ATS.
• Programação dos limites de tensão e frequência para ambas as fontes.
• Realização de um teste de transferência a plena carga em condições de interrupção simuladas.

A principal dificuldade foi coordenar o teste com a concessionária. A planta precisava de um evento real de perda de rede para verificar o comportamento da transferência, mas a concessionária não conseguia agendar uma interrupção controlada com pouca antecedência. A equipe de manutenção resolveu isso utilizando um grupo gerador portátil como fonte temporária e simulando uma falha de rede ao abrir o disjuntor principal durante uma troca de linha programada. Esse teste confirmou um tempo de transferência de 1,7 segundos, bem dentro da janela exigida.

Resultados quantificados: disponibilidade, economia de custos e retorno do investimento

Nos 12 meses após a instalação do SWQ1-63N, a planta registrou 16 perturbações na rede. Todas as 16 transferências automáticas foram bem-sucedidas, e o gerador partiu e assumiu a carga em todas as ocasiões. O tempo médio de transferência foi de 1,8 segundos, e nenhuma linha de produção parou devido à própria comutação.

Comparando o mesmo período de 12 meses com o ano anterior:

• As perdas relacionadas a interrupções caíram de US$ 42.000 por evento para US$ 13.400 por evento — uma redução de 68%.
• O tempo de inatividade anual total causado por eventos de energia caiu de 5,2 horas para 1,1 horas.
• O produto desperdiçado devido a interrupções de energia caiu 74%. A fábrica economizou US$ 312.000 em perdas de produto e mão de obra evitadas no primeiro ano.

A unidade SWQ1-63N e a instalação custaram $9.800. O período de retorno foi inferior a dois meses.

Além da economia direta, a confiabilidade das entregas da planta a seus clientes varejistas melhorou. O desempenho de envios pontuais passou de 96,2% para 99,1%, porque a planta deixou de perder os prazos de pedido após eventos na rede.

Comentários de clientes

Don, o gerente de manutenção da planta, foi direto: “Antes, prendíamos a respiração toda vez que as nuvens apareciam. Agora o interruptor faz o seu trabalho. Já revisei os registros de eventos após cada interrupção, e o SWQ1-63N nunca deixou de transferir. É o equipamento mais confiável da nossa sala elétrica.”

O diretor de operações da planta acrescentou: “O comutador se pagou na primeira temporada de tempestades. Se o tivéssemos instalado anos atrás, teríamos economizado bem mais de um milhão de dólares.”

Lições para outras instalações

Três lições deste projeto se aplicam a qualquer planta de fabricação que dependa de um comutador automático de transferência:

• Teste o tempo de transferência real sob carga, e não em condições sem carga. O único teste significativo é uma transferência a plena carga com os motores em funcionamento, porque as quedas de tensão durante a irrupção do motor afetam a resposta do gerador.
• Escolha um interruptor que sua própria equipe de manutenção possa dar manutenção. Controladores proprietários podem oferecer recursos extras, mas exigem suporte de fábrica. O design aberto do SWQ1-63N manteve a solução de problemas simples.
• Planeje uma simulação controlada caso a concessionária não possa fornecer uma interrupção programada. Um grupo gerador temporário e a abertura do disjuntor principal proporcionam um teste realista sem esperar por um evento real na rede.

Se o projeto fosse repetido, a planta instalaria um segundo SWQ1-63N na alimentação separada do armazenamento refrigerado, porque essa área funciona com um comutador de transferência manual e ainda está exposta a 20 minutos de parada durante uma interrupção prolongada. Essa é a próxima melhoria da lista.

Referências

[1] IEC 60947-6-1:2021, Aparelhagem de baixa tensão – Parte 6-1: Equipamentos de comutação de transferência. https://webstore.iec.ch/publication/60947-6-1

[2] Reliability analysis of automatic transfer switches in power supply systems, Energies, 2022. https://doi.org/10.3390/en15031024

[3] Robust automatic transfer switch system for grid/solar PV/genset sources, AIJASET, 2024. https://doi.org/10.25077/aijaset.v5i02.219