|
|
Conteúdo :
|
1. Introdução.
2. A evolução da tecnologia.
3. Por que gerenciar a energia elétrica.
4. As vantagens da medição eletrônica.
5. Ferramentas de análise financeira, estatística e de processos.
6. Novidades da medição eletrônica.
7. Controlador LOBO.
8. Por que controlar a demanda.
9. Como a concessionária mede a demanda e o fator de potência.
|
1. Introdução.
Em face do crescente uso de automação nas indústrias, e do aumento das multas e ajustes cobrados pelas
concessionárias, o gerenciamento da energia elétrica vem se tornando uma necessidade para as empresas interessadas em
reduzir custos. Os consumidores não estão se preocupando apenas com os ganhos decorrentes da eliminação
de multas, e passam a exigir recursos para que se alcance um aumento de produtividade através da diminuição de
interrupções, maior vida útil dos transformadores, e demais equipamentos instalados nas subestações.
Esta crescente automação nas indústrias brasileiras vem sendo impulsionada principalmente por três
fatores: as empresas sentem cada vez mais a necessidade de redução de custos, os preços dos equipamentos e sistemas
vem caindo significativamente, e a capacidade destes mesmos sistemas vem crescendo em progressão geométrica. Dentro
deste quadro, surge com destaque o gerenciamento e a conservação de energia elétrica dado a
crescente rigidez nos critérios de faturamento das tarifas de energia elétrica e a sua aplicação à quase
totalidade dos processos industriais.
2. A evolução da tecnologia.
Até o início dos anos 80, usavam-se conjuntos de relés para controlar a demanda de energia.
Nesta época, o surgimento das tarifas horo-sazonais coincidiram com os primeiros controladores micro-processados.
Os equipamentos eram verdadeiras "caixas pretas", sem nenhuma capacidade de programação por parte do
usuário. A evolução continuou, e os controladores passaram a dispor de CPUs mais potentes, capazes de controlar
displays, teclados, e de armazenar dados. Em 1988, surge o primeiro equipamento com capacidade de comunicação serial,
justamente no momento em que os PCs começavam a se espalhar por todo o país.
De lá para cá, se passaram anos. A evolução da interface visual dos sistemas (software) foi enorme :
Gráficos mais bonitos, relatórios mais completos, mais análises e mais estatísticas. Mas enquanto a informática
explodiu em todo o mundo, os sistemas de controle pouco evoluiram, principalmente no quesito hardware. Prova disto é
que, ainda hoje, grandes marcas do setor vendem sistemas baseados em velhas CPUs de 8 bits. Seus fabricantes alegam ter
capacidade de fazer gerenciamento energético, bastando para tanto instalar medidores de energia ativa com saída em
pulsos, e placas de entradas digitais que levarão as informação até a CPU central, ou a CPUs auxiliares ou expansões.
Esse tipo de solução para gerenciamento energético surgiu por volta de 1993. Os resultados foram pífios e pouco
confiáveis. Talvez por isso a solução não se disseminou, e a maioria dos consumidores continuou a fazer o controle de demanda pura e simplesmente. Mas a mudança de paradigma veio
em 1997, com o lançamento do primeiro controlador com protocolo aberto, pela Engecomp, e do primeiro transdutor digital,
pela Yokogawa. Coincidentemente, ambos os aparelhos utilizavam o protocolo Modbus, e se comunicavam por saídas seriais
RS-485. Quando as duas empresas aplicaram esta solução pela primeira vez, na fábrica da Coca-Cola em Cuiabá, ainda não
se tinha uma exata noção de como isto viria a mudar o conceito de gerenciamento de energia.
3. Por que gerenciar a energia elétrica.
Existem duas razões para se gerenciar a energia de uma instalação: reduzir a conta de energia, e aumentar a
produtividade.
A redução na conta se dá otimizando os contratos de demanda, e eliminando as ultrapassagens de demanda e os ajustes
de fator de potência. Isto é possível porque existe uma legislação de âmbito nacional que regula a cobrança da
eletricidade por todas as concessionárias. A figura seguinte ilustra o comportamento das demandas (ativa e reativa) e do
fator de potência a cada 60 segundos, onde podem ser visualizadas oscilações de maior importância.
A importância do gerenciamento de energia vem crescendo porque, além da redução na conta de energia, atualmente já
é possível alcançar grandes ganhos de produtividade, facilitando a manutenção e a operação das plantas. O gerenciamento é importante porque :
- a riqueza de informações e detalhes
permite a supervisão total do fluxo de energia na
instalação, inclusive alimentando sistemas de
gestão empresarial (ERP) em tempo real.
- a competitividade da economia
globalizada obriga as empresas a conhecer
detalhadamente seus custos de energia, rateando-o
entre os vários setores (centro de custos) da
planta.
- fusões e cisões de empresas, tão
comuns em nossos dias, criam a necessidade de se
dividir os custos da energia entre as distintas
áreas contábeis.
- motores de indução tem máxima vida
útil quando operados com fator de potência entre
0,95 e 1.
- transformadores tem máximo rendimento
quanto maior for o fator de potência, e sua
eficiência é um grande trunfo contra a
obsolescência precoce de subestações.
- proteções (fusíveis e disjuntores)
podem atuar desnecessariamente se a qualidade da
energia utilizada cair abaixo de certos limites (uma
combinação de fator de potência, distorções
harmônicas e número de interrupções e
transientes).
- um fenômeno chamado "efeito
joule" causa aquecimento desnecessário em
quaisquer equipamentos elétricos, incluindo fios e
cabos, à medida em que cai o fator de potência,
comprometendo a vida útil de inúmeros componentes.
Mais e mais empresas tem avançado na idéia de se gerenciar as grandezas elétricas em cada uma das subestações,
controlando o fator de potência e várias outras grandezas em cada barramento elétrico de distribuição.
|
|
4. As vantagens da medição eletrônica.
A tabela abaixo produz uma comparação entre os sistemas baseados em medição eletrônica, e os sistemas com medidores
eletromecânicos.
|
Sistemas com medição eletrônica
|
Sistemas com medidores eletromecânicos
|
Várias grandezas no mesmo instrumento
|
Um instrumento para cada grandeza
|
Leituras
instantâneas diretas permitem o registro histórico
de todas as grandezas elétricas
|
Valores
precisam ser processados, e não podem ser usados em
manutenção preventiva.
|
Demanda
e Fator de Potência instantâneos
|
Demanda
e Fator de Potência1 projetados2
|
Leituras
de tensão e corrente por fase
|
Não
informa valores de tensões e correntes
|
Leituras
de potências3 por fase
|
Não
informa valores de potência
|
Leituras
de Distorções Harmônicas4
|
Não
informa valores de distorções harmônicas
|
Leituras
de consumos acumulados (ativo e reativo)
|
Valores
de consumos devem ser acumulados pelo sistema de
gerenciamento5
|
Consistência
dos dados é total (inclusive dos acumuladores)
|
Consistência
pode ser quebrada por falta de energia nos diversos
componentes do sistema
|
Leituras
detalhadas auxiliam a conferência da ligação do
próprio medidor
|
Requer
muita experiência para garantir a correta ligação
dos medidores
|
Instalação
simplificada (rede serial RS-485 com um par de fios
apenas)
|
Cabos
de cada ponto de medição devem ser levados até a
CPU central
|
Menor
número de componentes (apenas os medidores e o
gerenciador)
|
Vários
componentes adicionais (emissores de pulsos, placas
de entradas, etc.)
|
Maior
confiabilidade e precisão (até 0,2%)
|
Partes
móveis diminuem a precisão (entre 1 e 2%)
|
Calibração
única (na fabrica)
|
Necessidade
de calibrações periódicas
|
|
1. Disponível apenas se forem instalados medidores de energia reativa.
2. Não são divulgadas informações sobre os algoritmos de projeção destas grandezas no caso das medições setoriais.
3. Potências ativa, reativa e aparente (total).
4. Apenas alguns modelos de medidores.
5, Valores podem ser inconsistentes em caso de falta de energia.
5. Ferramentas de análise financeira, estatística e de processos.
Com ferramentas de análise de custos, a administração da planta terá todas as informações para fazer um perfeito
custeio do produto acabado, seja por lotes ou turnos de produção. Por esta razão, o sistema deve possuir ferramentas
de análise, estatística e gerenciamento, habilitadas individualmente por meio de senhas. Com elas, um operador ou
gerente pode dimensionar expansão de bancos de capacitores, estimar novos valores ideais para as demandas contratadas
junto à concessionária, determinar potenciais de economia, simular transferência ou instalação/retirada de novas
máquinas, além de visualizar todas as informações sob a forma de gráficos ou tabelas.
6. Novidades da medição eletrônica.
A partir de 1996, passou-se a utilizar sistemas de medição eletrônicos por todo o país. A grande diferença entre um
registrador e um medidor eletrônico é que este último dispensa o uso dos medidores eletromecânicos.
Os medidores eletrônicos são mais modernos, mais fáceis de calibrar e testar, mais baratos, e mais simples de
instalar. Com tantas vantagens, não há dúvida que as instalações com medidores eletromecânicos e registradores
serão eliminadas aos poucos pelas concessionárias.
No que se refere à medição de energia reativa, os medidores eletrônicos são muito mais eficientes. Eles tem a
capacidade de ler a energia reativa, seja ela indutiva ou capacitiva. Entretanto, na tentativa de manter os medidores
parecidos com os registradores o máximo possível, o CODI (em conjunto com a ABNT) não fez alterações no protocolo
da saída serial do usuário.
O protocolo atualmente utilizado informa o número de pulsos de energia reativa apenas, não prevendo a informação
destes serem indutivos ou capacitivos. Para minimizar o problema, decidiram permitir que os medidores pudessem receber
três tipos de programação:
- para informar pulsos de energia reativa indutiva.
- para informar pulsos de energia reativa em KQh.
- para informar pulsos de energia reativa capacitiva durante o horário capacitivo, e de energia reativa
indutiva durante o resto do dia.
Com a implantação da Portaria DNAEE 1569/93, as concessionárias de energia tem padronizado a programação dos
medidores na alternativa 3, que coincidentemente era a única das três que não era aceita pelos controladores de
fator de potência do mercado. Isto forçou os fabricantes de controladores a alterarem os programas de seus equipamentos,
para operarem na nova configuração.
Abaixo, mostramos a tabela dos fabricantes e dos modelos de medidores e registradores uso mais frequente no
momento:
|
| Fabricante |
Medidor Eletrônico |
Registrador |
| ESB |
Saga 1000 |
- |
| ELO |
MEP e MEMP |
REP |
| Telemática |
- |
REP |
| Nansen |
MEL |
- |
| ABB |
Alpha |
- |
|
7. Controlador LOBO.
Um Controlador LOBO pode monitorar o comportamento da demanda e do fator de potência continuamente. fornecer
relatórios diários com tabelas e gráficos que permitem analisar o comportamento da demanda e do fator de potência
(mediante o uso de software opcional de gerenciamento), e que permitem tomar as medidas corretivas cabíveis. controlar
automaticamente as cargas e os capacitores, impedindo a ocorrência de multas.
Resumidamente, o modo de funcionamento do LOBO é o seguinte: Entrada de Dados: Os pulsos emitidos pelo medidor REP,
utilizado pela concessionária para fazer os registros que servirão ao faturamento da energia, são os mesmos que o
LOBO utililiza para fazer cálculos e controles. Isto torna o controle 100% compatível com a sua medição. Estes pulsos
são recebidos pela placa de interface do sistema, especialmente desenhada para este fim.
Cálculos da Concessionária: A concessionária registra a DEMANDA ATIVA consumida a cada 15 minutos, o chamado intervalo
de integração. A concessionária registra, igualmente, DEMANDA REATIVA a cada 15 minutos, e com base nestes valores,
calcula o FATOR DE POTÊNCIA médio da instalação em cado intervalo de uma HORA, ao longo do mês.
Cálculos do LOBO: O LOBO faz constantemente vários cálculos que permitem alcançar os valores de demanda e fator de
potencia conforem legislação em vigor, sem desligar inutilmente as cargas, sem sobrecarregar os capacitores, e sem
prejudicar a produção.
Atuação do LOBO: O LOBO atua sobre as cargas e sobre os capacitores obedecendo aos critérios definidos pelo
usuário, e garante que a demanda e o fator de potência alcançados no final de cada intervalo estarão dentro do
limites prefixados.
A instalação de um Controlador LOBO pode ser realizada de várias maneiras, dependendo do ambiente industrial e do
modo de operar desejado pelo usuário. A figura a seguir mostra um diagrama típico utilizado com bastante frequência.
Normalmente, as distâncias entre o controlador e a cabine de medição da concessionária, e entre o controlador e as
cargas é que determinam com maior precisão o tipo de instalação que será implementada. Por esta razão, o
amplificador que consta do diagrama pode ou não ser necessário na sua instalação. Consulte a engenharia da
Engecomp para uma avaliação do seu caso específico.
8. Por que controlar a demanda?
Qualquer que seja o seu enquadramento tarifário dentro do Grupo A, a sua demanda registrada (para fins de faturamento)
será, a cada mês, a maior demanda de cada um dos intervalos de integração de 15 minutos ao longo do mês. Se sua
empresa estiver enquadrada na tarifa horo-sazonal azul, terá uma demanda registrada para o horário fora de ponta e outra
demanda registrada para o horário de ponta. Estes valores, quando elevados, podem ocasionar pesados acréscimos à sua
fatura de energia.
9. Como a concessionária mede a demanda e o fator de potência.
Assuma, como fato quase que certo, que a sua concessionária possui instalados, junto à sua entrada de energia,
todos os medidores e registradores de energia necessários à cobrança das grandezas elétricas que o seu enquadramento
tarifário permite a ela cobrar.
Para isto, são medidos e registrados a demanda ativa e reativa a cada 15 em 15 minutos, durante todos os dias entre
as leituras de energia. Durante a leitura, esses dados são transferidos para um coletor de dados, e posteriormente, eles
são descarregados no computador da concessionária que faz o faturamento de cada um dos clientes.
Este Site possui material da : 
|
|
