Apresentacao Fluke 2013 10 Identificar e Quantificar o Desperdicio de Energia PT

7/24/2019 Apresentacao Fluke 2013 10 Identificar e Quantificar o Desperdicio de Energia PT

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Sem inrio de energ ia

Princpios demedio deenergia

Identificando equantificando

o desperdciode energia

1Princpios de medio de energia 2013 Fluke Corporation. A modificao ou a reproduo deste documento no permitida sem permisso por escrito da Fluke Corporation.


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Roberto oyato

IG Regional Product Manager for Fluke Latin America

(excluding Brazil)

Experiencia de ms de 20 aos en mantenimiento,equipos electrnicos e instalaciones de potencia

[email protected]+34 690681750

Ponente


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Aquecimento: O que Energia?

A energia medida em Joule (j).

A energia de um Joule em um segundo = um Watt (W). Usamos a energia para produzir trabalho.

Quando fazemos isso, parte da energia transformadaem energia trmica.

Chamamos isso de perda de energia, e a quantidadedessa perda define a eficinciade um processo.

A eficincia do motor eltrico ideal de 80 a 90%. Isso significa que 80 a 90% da energia eltrica so

transformados em trabalho e de 10 a 20% sotransformados em calor.

Se um motor ficar mais quente do que deveria, aeficinciadiminui e a energia desperdiada

Formatos de energia mensurveis: Calor Eletricidade Presso (vapor, ar, gua) Fora mecnica (giratria/centrfuga)



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Por que medi renergia faz diferena?

Os dados de medio apoiam as decises e aes que

reduzem o consumo de energia e os custos, como: Anlise de aprimoramento do equipamento e ROI

Otimizao e dimensionamento correto de suprimento/demanda

Justificativa para a introduo de controles e automao

Solicitaes de incentivo da companhia de energia eltrica Reparos



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Oquenoestincludonestaapresentao

Este workshop revisa somente

onde e como a medio pode Quantificar o consumo de energia Identificar o desperdcio de energia

Se a sua meta reduzir a conta de energiaeltrica, comece entendendo quanto voc est

consumindo e onde.1. Revisar sua conta de energia eltrica

2. Mapear seus principais consumidoresde eletricidade

3. Usar a medio para determinar o consumo

e o desperdcio em cada rea.Ento, vocpode determinar: Que parte de um consumo eltrico necessria

para o negcio

Que parte um desperdcio e pode ser reduzida

No inclui:

Identificar e solucionar deproblemas

Manuteno preditiva Teoria ou prtica de

auditoria energtica Ciclo/tempo operacional

da avaliao de uso Treinamento abrangente

em ferramenta de teste

Energia renovvel(solar, elica)

5

No inclui:

Princpios de medio de energia 2013 Fluke Corporation. A modificao ou a reproduo deste documento no permitida sem permisso por escrito da Fluke Corporation.


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Como o desperdcio de energia se manifesta?

Eletricidade Consumo

de energia

Distorode energia

Superaquecimento

Mecnica Vibrao

excessiva, atrito

Superaquecimento

Som excessivo

Entrada vs. sada Queda de presso

Ar-condicionado

Ar comprimido

Queda de temperatura Vapor Ar-condicionado



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Comoodesperdciodeenergiapodeserquantificado?

Eletricidade

kWh Harmnicos Desequilbrio Fator de potncia Demanda de pico

Vibrao

PSI

Calor

Delta-T



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Economias de medio deenergia na mdia:

"Um exemplo, apresentado em umestudo do Lawrence Berkeley NationalLaboratory, vem da Sysco, uma empresade servios de alimentao de US$ 37bilhes com mais de 140 instalaes da

Amrica do Norte.

Durante um programa de eficinciaenergtica de trs anos lanado em2005-06, a empresa usou a analticacomo um componente essencial paracortar o uso de energia do seu portflioem 28%, um a econ om ia mensal de 18

m ilhes de kWh .

importante destacar que 18% daseconomias vieram de correes de baixoou nenhum cus to , com apenas osltimos 10% exigindo investimento decapital e atualizaes."

Quanto voc pode economizar?

Em geral: As auditorias energticas

da instalao podem reduzir asdespesas com a companhia deenergia eltrica em 25% em um ano

Depende do tamanho e da idade,do tipo de instalao e do escopo

do registro de energia Instalaes com bons programas de

manuteno proativos podemesperar identificar economiasde 10 a 20%

Instalaes em que a manutenoainda combate muitos incndiospodem identificar economiasde at 30%



9/1649Energy Measurement Principles 2013 Fluke Corporation. Modification, or reproduction of this document is not permitted without written permission from Fluke Corporation.

Por otra parte la eficiencia energtica forma parte de lasdiferentes etapas de un sistema.

Diseo

InstalacinOperacin

No es algo nuevo!

Pero ahora, la necesidad de ser ms eficiente es mayor yla disponibilidad de instrumentacin ms avanzada yms fcil de utilizar, abre nuevas posibilidades para laeficiencia y el ahorro.

Maiores oportunidades de economia


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total

$$$ Maiores oportunidades

$$ Oportunidades mdias

$ Menores oportunidades de longo prazo

Maiores oportunidades de economia

Companhia deenergia eltrica,TI/computadores

HVAC (aquecimento,ventilao e arcondicionado)

motores e transmisses

Iluminao, arcomprimido,

sistemasde vapor

Envelope deprdios/

edificaes



11/16411

Onde ocorre o desperdcio?


A instalao agora usa 27% menosenergia que o hospital mdio dos EUA

Olhar para as temperaturas de descarga,para as temperaturas da gua quente econstantemente garantir que oequipamento esteja operando conforme oprojetado


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Infraestrutura do prdio

Distribuio eltricatrifsica (rede eltrica)

Ventilao,aquecimento,resfriamento

Envelope deprdios/edificaes

Iluminao

Subsistema eltrico

Conta de luz

Infraestruturade distribuioeltrica

Foco nos sistemas de trs prdios

12

Sistemas do processo de produo

Cargas mecnicas Fluxo: Compresso de ar, vapor



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Cargas: Iluminao, computadores, etc.

Entrada deservio principal

Carga n 1 50 kVA

Carga n 2

100 kVA

Motor n 1

Subpaineln 1.1

Subpainel n 1.2

Painel de

480 V

Medio do

desperdcio

Motor n 2

Motor de

partida

Desconector

Desconector

Transformador Medio dodesperdcio

Medio dodesperdcio

Medio do

desperdcio Desconector

Capacitor

Pontos de desperdcio do subsistema eltrico



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Identificao de desperdcios na conta de luz

Mximo de encargos por demandaEncargos fixos por demanda

Quanto custa a sua eletricidade? Voc est sendo penalizado? Quanto voc est consumindo?

Principais perguntas:



15/16415

Como as companhias de energia eltricamedem o consumo de energia

Entenda o que medir.

O consumo de energia oacmulo de energia ao longodo tempo expressado emquilowatt/hora (kWh)

Os encargos de consumo deenergia da companhia sodivididos emEnergia (kW) ativa (ou real)entregue pela companhia

Variaes devido ao Fator dePotncia

Variaes devido demandade mercado



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Vdeo: Entendendo sua conta de luz



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O que energia eltrica?

17

Potncia, kWTaxa qual a energia gasta. Watts medem a energia necessria

para realizar o trabalho real, como operar um motor.Demanda, kVATotal de tenso e corrente exigidas da companhia de energiaeltrica, no importa sua eficincia ou se realiza trabalho real.

Fator de potncia, PF

Quando um circuito opera a uma eficincia de 100%,demanda = potncia. Quando a potncia inferior demanda,a diferena, kW/kVA, o fator de potncia. Um PF abaixode 0,95 representa ineficincia.

Harmnico e desequilbrioOutras causas de uso ineficiente da energia

Para medir a energia da maneira que a companhia deenergia eltrica cobra por ela, necessria uma medio de potncia considerando volts,ampres, watts e PF.

Para aumentar a eficincia, harmnicos e desequilbrio devem ser avaliados tambm.



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Componentes da energia

18

A energia expressa em potncia

aparente, reativa e realO fluxo de energia descrito por

Potncia real (P) ou ativa em watts (W) Potncia reativa (Q) em volt ampre

reativo (VAR) Potncia complexa (S) em volt ampre

(VA) Potncia aparente, a magnitude da

potncia complexa (VA)

Matematicamente expresso por S = P + jQ

Real

Imaginria

Potnciacomplexa (S)

Potnciareativa (Q)

Potnciareal (P)



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19

Como ela funciona

A taxado fluxo de energia em um sistema dependeda carga - resistiva, reativa ou ambos?

Com uma carga puramente resistiva,

A tenso e a corrente revertem a polaridade aomesmo tempo,

O produto da tenso e da corrente positivo,

H uma transferncia lquida da energia paraa carga

A potncia real transferida

Se a carga for puramente reativa

A tenso e a corrente esto fora de fase,

O produto da tenso e da corrente negativo, emmdia, tanta energia flui para a carga quanto de

volta da carga A transferncia lquida de energia para a carga zero

Somente fluxos de energia reativos

A maioria das cargas possui uma combinao de resistncia, indutnciae capacidade, criando tantoenergia real quanto reativa em um sistema.

Tenso(volts)

Atual



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21

Registro de energia: Por que e onde

9/58/57/56/55/54/53/5

T

lk

160

140

120

100

80

60

40

Onde:1. Registre a potncia

nos painis principale secundrio e ascargas principais

2. Registre kW, kWh e fatorde potncia

3. Identifique qualquer tempode uso de pico (abaixo)

4. Determine se o uso podeser ajustado e quais outrasmaneiras de reduzir o custo

Totaldek

W

Por qu: preciso mapear para onde o seu consumo est indo

Compare com relao a medidores/contas da companhia deenergia eltrica Avalie o pico de consumo e qualquer encargo do fator de potncia



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22

Ferramenta para registro de energia

Recursos do registrador de energia Fluke 1735

para identificar desperdcio de energia Avaliaes de energia Quantifique o consumo de energia antes e depois das

melhorias para justificar o uso de dispositivos queeconomizam energia

Monitore a demanda mxima de potncia

Funes do registrador de desperdcio de energia: kWh

Harmnicos Desequilbrio Fator de potncia Demanda de pico

Fcil de usar, potente e completo

Carregue a bateria, instale o software: pronto para usar

Visualize grficos e gere relatrios com o softwarePower Log.

Classificado para CAT III 600 V.



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23

Vdeo: Como registrar a energia

http://localhost/var/www/apps/conversion/Videos/4315124-MeasuringEnergy-ES-LA-1280x720.wmv


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Identificao de opes de energia econmicas

1. Compare a programao

operacional com a programaoda taxa da companhia deenergia eltrica

2. Altere as operaes paraaproveitar:

Perodos de menor custo

de energia durante o dia Momentos em que as mquinas

podem ser desligadas

Sensores e controles que podempermitir que os sistemas sejamdesligados quando no foremnecessrios

3. Configurar programaes departida/desligamento doequipamento de infraestruturapara os modos ocupado vs.desocupado

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

110.00

00:00

01:00

02:00

03:00

04:00

05:00

06:00

07:00

08:00

09:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

23:00

kWh

Weds 7th Jan

Thurs 5th Feb

Sun 25th Jan

Weds 10th Jun

Sun 17th May

Fri 31st Jul

Sat 25th Jul

Sat 20th Jun

Amostra de registro de energia

24

4. Separe a partida de equipamentos com grandeconsumo de energia eltrica por pelo menos 15minutos para evitar encargos de pico de consumo.

5. Instalar VFDs para grandes motores e substituirmotores em ms condies por motores de altaeficincia



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25

Exerccio prtico: Medio de potncia

Como voc medea potncia?

Conecte um registradorde energia trifsica ou

um analisador a umafonte como essesimulador e passepelas telas de mediopara fase-ngulo, kW,PF, desequilbrio e

harmnico



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Unidade Medies Objetivo

Comutador principal KW, PF, desequilbrio,harmnico

Compare o uso conta,avalie o nvel dedesperdcio

Banco decomutadores/capacitores

PF Verifique a eficincia damediao de PF

Fonte de energiaalt./comutadores

KW, eficincia doinversor, temperatura

Verifique a energiacontribuda e a eficinciado inversor

Painel 230/400 ou carga KW, PF, desequilbrio,harmnico, temperatura

Avalie o nvel dedesperdcio e ROI para

mitigao ou alteraes scargas ou programaes

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Medies para determinar o desperdcio eltrico



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Carga n 1 50 kVACarga n 2100 kVA

Motor n 1

Subpaineln 1.1

Subpaineln 1.2

Painel de480 V

Detectardesperdcio

Motor n2

Motor departida

Desconector

Desconector

Transformador Detectardesperdcio

Detectardesperdcio

Detectardesperdcio Desconector

Capacitor

27

Comece com uma verificao trmica




Banco decomutadores/capacitores

PF Verifique a eficincia damediao de PF


KW, eficincia do inversor,temperatura



Avalie o nvel dedesperdcio e ROI paramitigao ou alteraes scargas ou programaes



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28

Desperdcio de calor por sistemas eltricos

Fundamentos da transfernciade calorcomo as cmaras termogrficasfuncionam

Todos os objetos emitem radiaoinfravermelha

As cmaras termogrficas "veem"

a temperatura medindoa radiao emitida e convertendoesses dados em uma imagemcorrespondente.

Mede apenas temperaturasde superfcie

Objetos eltricos emitem calorcomo um subproduto.

Excesso de calor ou umamudana na quantidade de calorindica ineficincias queconsomem excesso de energia

conveco

radiao



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Motivos tpicos para pontos

eltricos de alta temperatura: Cargas desequilibradas

Harmnicas (corrente da 3 harmnicaem neutro)

Sistemas sobrecarregados/excesso

de corrente Conexes frouxas ou com corroso,

aumento da resistncia no circuito(geralmente um lado de um componentese aquece)

Isolao defeituosa

Componente defeituoso

Erro de fiao

Componentes abaixo das especificaes(como fusveis, aquecem em ambosos lados do fusvel)

29

Teoria da medio: Calor eltrico ou T



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Distribuio de energia

(trifsica) Caixas de fusveis

Cabos e conexes

Rels/Chaves

Isoladores Capacitores

Subestaes

Disjuntores Controladores

Transformadores

Motores

Bancos debaterias

30

Componentes eltricos para inspecionar



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31

Cmeras termogrficas Fluke

Deteco e anlise de problemas aprimorados comIR- Tecnologia de Fusosomente da Fluke. Combinam o poder das imagens infravermelhas com

imagens de luz visvel no mesmo visor.Otimizadas para uso em campo nos ambientes maisdifceis de trabalho.

Suportam uma queda de 2 metrosClassificao IP 54 para poeira e gua

Apresentam imagens ntidas e bem definidas paraidentificao rpida de problemas

Diversas capacidades de medioFcil de usar com navegao simples por meio de

selees conduzidas por menuSistema de foco IR-OptiFlex e foco manual

Software SmartViewRelatrio e anlise fceis e de alto desempenho

Srie Ti100: Cmeras termogrficas mais leves, mais robustas e fceis de usar

Srie P3: Provado, Prtico, Performance

Srie Ti: Ferramentas robustas para uso dirio



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Condies bsicas para realizar a

maioria das inspees eltricas: Viso direta - abra as portas do gabinete

ou use uma janela IR (no possvel veratravs das portas do gabinete!)

Tome nota das diferenas de temperaturaentre componentes similares

necessrio conhecer as condies decargas presentes e futuras

A inspeo deve ser efetuada com omximo de carga possvel(no mnimo 40%)

Somente pessoas qualificadas devemter acesso direto ao equipamentoeltrico ativo

Utilize os equipamentos de proteoindividual (EPI) e os procedimentospara termografia

32

Exerccio prtico: Uso de cmaras termogrficas

Exerccios na sala com acmara termogrfica

Voc consegue identificar os pontos de alta temperatura? O que eles indicam?



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Carga n 1 50 kVACarga n 2100 kVA

Motor n 1

Subpaineln 1.1

Subpaineln 1.2

Painel de480 V

Detectardesperdcio

Motor n2

Motor departida

Desconector

Desconector

TransformadorDetectar

desperdcio

Detectardesperdcio

Detectardesperdcio Desconector

Capacitor




Banco decomutadores/capacitores PF Verifique a eficincia damediao de PF


KW, eficincia do inversor,temperatura



Avalie o nvel dedesperdcio e ROI paramitigao ou alteraes scargas ou programaes

33

Acompanhamento com medies eltricas



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34

Amostra de conta do fator de potncia



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35

O que o fator de potncia?

Fator de potncia de

deslocamento (COS) Uma carga puramente resistiva tem

um fator de potncia de 100%

DPF igual ao cosseno da mudana

de fase entre V e I Uma maior potncia reativa significa

um DPF menor

O DPF considera somente a

frequncia fundamental, e noharmnicos

Um baixo PF restringe a capacidadedo sistema, pode causar quedas detenso e superaquecimento

Alta potncia reativasignifica que uma

maior capacidade dosistema (VA)

necessria

Potncia aparente(VA)

Potncia real (watts)

Potnciareativa(VARs)



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Punies do fator de potncia

Muitas companhias de energia eltrica cobram por cada ponto percentualacima do limite (


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Tarifas de la energa reactiva establecidas en el 2010, de acuerdo al

BOE 31/12/2009

Consumos elctricos

Potencia reactiva. Penalizacin por Cos


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La utilizacin de bateras de condensadores permite mejorarel cos y por tanto reducir la factura elctrica

Iarm

C

L

Iarm

Sin embargo se debeprestar atencin a posiblesproblemas de resonanciasdebidas a los armnicos

LC2

1fr

Consumos elctricos

Potencia reactiva. Penalizacin por Cos
http://rcm.c.topica.com/maajgYfabJq10bKOI69eafpKqK/


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Vdeo: Deteco do fator de potncia

Princpios de medio de energia 2013 Fluke Corporation. A modificao ou a reproduo deste documento no permitida sem permisso por escrito da Fluke Corporation. 39
http://localhost/var/www/apps/conversion/Videos/4315160-PowerFactor-ES-LA-1280x720.wmv


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Recursos de diagnstico e soluo de problemas Identificao e soluo de problemas em tempo real:

Analisa tendncias usando ferramentas de zoom e cursores.Determina a tendncia automaticamente para kWh,harmnicos, desequilbrio, fator de potncia, pico de consumo

Registrador:Configure para qualquer condio de teste com memria paraat 600 parmetros no intervalo definido pelo usurio

Monitoramento do Sistema:Dez parmetros de qualidade de energia em uma tela deacordo com o padro EN50160 de qualidade de energia.

Modo automtico de transiente:Captura de dados de formas de ondas de 200 kHz em todas asfases ao mesmo tempo, at 6 kV.

Captura de dados PowerWaveCaptura formas de onda e dados de RMS de meio ciclo rpidospara caracterizar a dinmica do sistema eltrico (inicializaesde gerador, variao de UPS).

Captura de forma de onda:Captura 120 ciclos (60 Hz) de cada evento detectado em todosos modos, sem configurao

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Analisador de qualidade da energia Fluke 435

Fcil de usarCarregue a bateria e instale

o softwareMaior classificao de seguranaClassificado para CAT IV 600 V /CAT III 1000 V para uso na entradada rede eltrica

Grficos e relatrioscom software includo


Programaes da companhia de energia


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Programaes da companhia de energiaeltrica de "tempo de uso"

www.PGE.com- PROGRAMAO ELTRICA A-10SERVIO MEDIDO DE CONSUMO GERAL MDIO

http://www.pge.com/http://www.pge.com/


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Pico de consumo - a energia mais cara

O p ico de consum odetermina quo grande precisa ser o "canal deeletricidade" para entregar a energia necessria para a instalao.

O pico de consumo a maior das leituras medidas consecutivamente damdia de kW em 15 minutos (a tcnica pode variar conforme o fornecedor)

Para alguns grandes consumidores, as companhias de energia eltricaincluem um custo de consumo para cobrir todo o custo de investir no

equipamento necessrio para entregar a energia

kW contnuos

kW mdios em 15 minutos

15min 15min 15min 15min

Princpios de medio de energia 2013 Fluke Corporation. A modificao ou a reproduo deste documento no permitida sem permisso por escrito da Fluke Corporation. 42


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Estudo de casoFornos operando ao pico de consumo

12h10h8h6h4h2h0h22h20h18h16h

T

lk

150

100

50

0

Primeira horapico de 130 kWPenalidade em potencial de

$ 1.950 no ms

Active Power Avg

16/612h16/66h16/60h15/618h

T

l

k

40

30

20

10

0

17 horaspico de 34 kWPenalidade em potencial

de $ 510 no ms

Meta: Otimizar a demanda e o consumo de

energia vs. programao de taxa dacompanhia de energia eltrica

Mtodo de medio: Registrar ao longo de um ciclo operacional

completo para obter o perfil deconsumo completo

Conhecer a programao de taxas da companhia

de energia eltrica/ entender como a companhiade energia eltrica cobra

Desenvolver um plano de gerenciamento paraevitar que grandes cargas atinjam picos duranteas horas de taxa mais cara da companhia deenergia eltrica


Estudo de caso


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rea AMCO registro descobriu que os motores eram deixados emoperao no modo ocioso durante intervalos e o horrio dealmooSoluo: Reprogramar o PCL para automaticamente desligar osmotores depois de um perodo de trs minutos de inatividade

A exibio mostra o status como um banner atravs da tela

Nova partida com uma tecla programvel Rastreamento automtico de perodos de desligamentopara fcil auditoria das economias reais

$ 12.514,95 em econom ias anuais

44

Estudo de caso Programando operaes de carga



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BOLETN OFICIAL DEL ESTADOJueves 31 de diciembre de 2009

BOLETN OFICIAL DEL ESTADO8 de noviembre de 2001

Consumos elctricos

Pico de consumo o Demanda


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46

15 min 15 min 15 min 15 min 15 min

Total KW

Pico de demanda

Gracias a analizadores como el 435 SII se pueden determinarcuando se producen esos excesos de consumo a lo largo del da

Desconectando cargas no necesarias en ese momento se puedereducir la factura elctrica.

Por ejemplo, en un hotel se puede desconectar el sistema de aireacondicionado de 8 a 9.30 horas, para compensar el aumento deconsumo debido al uso intensivo de los ascensores debido a lasalida de los clientes de las habitaciones.

Consumos elctricos

Pico de consumo o Demanda


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Consumo de energa (kWh)Para la mejora de este apartado esfundamental la seleccin de equipos eficientes.

Ejemplo: variadores de velocidad contecnologa regenerativa que reinyectan energadel motor a la red, en vez de desperdiciarla.

El analizador de calidad elctrica Fluke 435 SII

es capaz de cuantificar de forma separada: el flujo total de energa la energa consumida por la carga la energa reinyectada por el variador de

velocidad en la red

Consumos elctricos

Potencia y Energa Activa. Flujos de energa


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Analizadores de Energa y Calidad Elctrica

Los analizadores de Energa y Calidad Elctrica son instrumentos demedida que nos van a permitir medir entre otros aspectos las potencias y

energas consumidas por las cargas elctricas.

Existen muchos analizadores de calidad elctrica en el mercado:

Sin embargo para el anlisis de la eficiencia energtica es recomendable

la utilizacin de equipos combinados como el Fluke 434 SII o el Fluke 435

SII que en un mismo instrumento combina un analizador de calidad

elctrica con un analizador de Energa.


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Varios modos de medir la potencia:

Potencia Clsica

Potencia IEEE 1459-2010

Potencia unificada

Medida de Potencia


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Originalmente, los mtodos de clculo de lapotencia y energa fueron desarrollados porSteinmetz (1897).

La norma IEEE1459-2010Establece lasdefiniciones para la medida de parmetroselctricos para la medida de la potencia seconvierte en la norma en la Industria.

Tambin incluye las prdidas de energa debido aarmnicos y desequilibriosmedidas por todo el mundo,incluyendo el 430 Serie I

En los ltimos 10 aos los clientes industrialesquieren saber ms acerca de: Calidad elctrica deficiente debido a prdidas de

productividad

En los ltimos 5 aos los clientes demandansaber ms acerca de: Los consumos de Energa

Steinmetz

Medida de Potencia. Historia

Cul es el coste actual de unaCalidad Elctrica deficiente?


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Tres fases:

Activa: PT= PA+ PB+ PC

Reactiva QT= QA+ QB+ QC

Aparente: ST= SA+ SB+ SC (aritmtica)

ST= (PT2+ QT

2) (vector)

Potencia Clsica (Steinmetz 1897)

Una potencia reactiva mayor implica quese requiere una mayor potencia por parte

del generador e instalacin (VA)

PotenciaReactiva

(VAR)

PotenciaAparente

(VA)

Potencia activa(Watios)


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La Potencia Clsica funciona bien si :

El sistema es senoidal

El contenido de armnicos es despreciable

El desequilibrio es despreciable

Desequilibrio por amplitud

Desequilibrio por desfase

Potencia Clsica (Steinmetz 1897)


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Pero, qu sucede si los armnicos y desequilibrios noson despreciables?

Intentos de ampliar o corregir la Potencia Clsica:

Buchholz (1922)

Budeanu (1927)

Fryze (1932)

Depenbrock (1960)

Otros

Potencia Clsica


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Medida de los armnicos, THD, FD

Cmo medir las diferenciascon la forma de onda ideal?

Forma de onda distorsionada Senoide ideal

Armnicos


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FORMAS DE ONDA

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 5 10 15 20

TIEMPO

V(RMS)

50 Hz

150 Hz

350 Hz

Suma

Descomposicin Serie de Fourier

Armnicos


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Toda funcin peridica se puede descomponer como suma de formasde onda senoidales, cuyas frecuencias son mltiplos enteros de lafrecuencia de la seal analizada.

Componente fundamental. La forma de onda senoidal cuya frecuenciacoincide con la de la seal analizada.

Componentes armnicas.Las formas de onda senoidales resultantescon frecuencias mltiplos enteros de la frecuencia fundamental.

Jean-Baptiste-Joseph Fourier (21 de marzo 1768 Auxerre 16 mayo1830 Pars), matemtico y fsico francs conocido por sus trabajossobre la descomposicin de funciones peridicas en seriestrigonometricas convergentes llamadas series de Fourier.


Armnicos

O h i ?


56/164

57

O que so harmnicos?

Em um sistema de alimentao deCA normal, a tenso varia

sinusoidal Com cargas no lineares, como

retificadores e comutadores, oconsumo de corrente no necessariamente sinusoidal

A forma de onda ento podeser complexa

A forma de onda complexa podeser decomposta em componentessinusoidais individuais

Esses componentes harmnicos

tm impacto sobre motores,transformadores, cabos eoutros componentes eltricos



57/164

1 32 4Orden

armnico

6...

Amplitu

d

5

Fourier

Tbase=20 ms fbase=50 Hz Componentes senoidalesde frecuencia k50

Seal nosenoidal

C1

C3

C2

C4

C5


Armnicos


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Descomposicin Serie de Fourier Los armnicos se caracterizan por su orden, su

frecuencia, su secuencia y su fase

La fase de un armnico se puede dar con respecto a la

fase de la componente fundamental de la tensin, o a lafase del armnico de tensin correspondiente (depende

del equipo de medida)

En las instalaciones elctricas generalmente no hay

armnicos pares. Estos armnicos aparecen cuando en

la forma de onda no hay antisimetra (simetra invertida

entre los dos semiciclos de la seal)

Orden

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Frecuencia (Hz) 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Secuencia + - 0 + - 0 + - 0

Armnicos

S i d i H i


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Sequncia de ensino: Harmnicos

Movimento sinusoidal tambm chamado de"oscilao harmnica"

Um sinal com dois harmnicos obviamente no fornecer "doisvalores" quando medido.

O medidor "v" o resultado final total (somado) do sinal(forma de onda) como podeser visto em laranja

Normalmente, temos um sinal"sujo" nas nossas entradas...

ento quais harmnicosele contm?

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151 161 171 181 191 201Volt

50Hz

150HzTotaal

Que harmnicos esto "ocultos" nesse sinal?

-400,0

-300,0

-200,0

-100,0

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

1 23 45 67 89 111 133 155 177 199 221 243 265 287 309 331 353

Stroom

Stroom

-400,0

-300,0

-200,0

-100,0

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

1 23 45 67 89 111 133 155 177 199 221 243 265 287 309 331 353

Current

1e

3e

5e

7e

Mesmo sinal com TODOS os harmnicos em uma visualizao

Ordem do harmnico

Visualizao em um histograma



60/164

Amplitud relativa (Uh) de cada armnico con relacin a la tensinfundamental (U1)

Valor rms de cada armnico

Distorsin armnica total1

40

2h

2

h

U

U

THD

Medida de los armnicos, THD, FD

Factor de Distorsin

TotalRMS

h

h

U

U

FD

40

2

2

EVALUACION

Globalmente

Individualmente

Con Uhel valor rms correspondiente al armnico h

Tensin senoidal cuya frecuencia es un mltiplo enterode lafrecuencia fundamental de la tensin de alimentacin

Tensin armnica

Armnicos


61/164

62

Por que se preocupar com desperdcio de harmnicos?

Analisadores de qualidade de energiaexibem um grfico de espectro doscomponentes harmnicos presentes emum sistema, mas o grfico por si s noquantifica a quantidade de energiadesperdiada por harmnicos.

Os harmnicos causam:

Potncia inutilizvel, consumidada companhia de energiaeltrica, mas no convertida emtrabalho real.

Circulao de alta corrente emcondutores neutros

Motores e transformadores ficamquentes, reduzindo a eficincia eencurtando a vida til

Menos eficincia dotransformador, ou se torna

necessria uma unidade maiorpara dar conta dos harmnicos.



62/164

Grado de desequilibro y simetraI1

I2

I3

V1

V2

V3

Desequilibrios entre fases


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Grado de desequilibro y simetra

L2L1 L3

120

120

50 Hz

120

- Distinta amplitud

- Desfase distinto de 120 elctricos

Tensiones

desequilibradas

U

L

U

L2

U

L3

L3

L1



64/164

120

120

50 Hz

120

U

L

U

L2

U

L3

130

110

50 Hz

120

U

L

U

L2

U

L3

Sistema desequilibradoSistema equilibrado



O que desequilbrio de tenso?


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120

120

120

A

BB

O desequilbrio uma medio do graude desigualdade entre as tenses da fase.

O desequilbrio de tenso provoca tensosobre cargas trifsicas, levando a umconsumo ineficiente e a uma consequentefalha do dispositivo.

66

O que desequilbrio de tenso?



66/164


Cmo medir el desequilibrio de unainstalacin? qu parmetros se debenMEDIR?

+ +

Secuencia positiva

(L1 L2 L3)

Secuencia cero

(L1=L2=L3)

Secuencia negativa

(L1 L3 L2)



67/164


Grado de desequilibrio pos

neg

dU

U

+ +Udir

Uinv U0

Grado de asimetra

po s

ceroa

U

U


Sequncia de ensino: Desequilbrio


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Sequncia de ensino: Desequilbrio

Em um sistema de alimentao sinusoidal equilibrado, astenses neutras-trifsicas so iguais em tamanho e diferem120 graus em fase.

Qualquer diferena que ocorra no tamanhoda tenso e/ouuma mudana de fase afastando-se dos 120 graus faz osistema ficar desequilibrado

Sistema equilibrado Sistema desequilibrado

Va

Va

Va Va Va

Va

Duas definies

1) A NEMA (Associao Nacional dos Fabricantes Eltricos dos EUA) usa a equaoabaixo. Tenses de fase-neutras no devem ser usadas aqui!

2) Teoria dos Componentes Simtricos da IEC. Divide um sistema desequilibrado em

trs sistemas equilibrados, como mostrado abaixo.



69/164


Desequilibrios entre fases. Medida


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Pero, qu sucede si los armnicos y desequilibrios noson despreciables?

P(t) = V(t) * I(t)

V = Vfundamental + V armnicasV fundamental= V sec pos + V sec nega+ V sec cero

I = I fundamental + I armnicas

Ifundamental

= Isec pos

+ Isec nega

+ Isec cero

P = (V sec pos + V sec nega+ V sec cero+ V armnicas)*(I sec pos + I sec

nega+ I sec cero+ IV armnicas) =

Potencia


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Originalmente publicada en 2000 :

Presidente: A.E. Emanuel

Actualizado: 2010

Proyecto de Definiciones

estndar para la Medida de las

variables de Potencia Elctrica

bajo situaciones de redes

senoidales, no senoidales,

equilibradas o desequilibradas



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Ventajas: Completa

Matemticamente correcta

Desventajas: Muchos parmetros

El significado fsico no siempre es claro

Utiliza un sistema sustitutorio virtual para los

desequilibrios

Demasiado acadmico para un uso prctico



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Desarrollada por los profesores Vicente Len y JoaqunMontaana de la Universidad Politcnica de Valencia

Unifica varias teoras de potencia.

(el resultado es compatible con otras teoras p.e. IEEE-1459)

Descompone la Potencia total en componentes fsicas

significativas (medibles con instrumentos fsicos)

Proporciona una visin directa de los problemas de prdida de

energa

Proporciona una visin directa en problemas de desequilibrios

y armnicos

Ms adecuada para Ingenieros y Tcnicos

Potencia Unificada

P i U ifi d


74/164

Descomposicin de la potencia total:

u(t) = u+(t) + uU(t) + uH(t)

i(t) = i+(t) + iR(t) + iU(t) + iH(t)

p(t) = u(t).i(t) = pE(t) + pR(t) + pU(t) + pH(t)

activa reactiva desequilibrio armnica

Potencia Unificada

P t i U ifi d


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Aspectos bsicos de la potencia unificada:

1 : Solamente la componente fundamental transporta potencia til.

3 : Solamente la componente de secuencia positiva transporta

potencia til.

Solamente la reactiva fundamental es de inters.

Todas las componentes armnicas se agrupan como potencia armnica

PHy se considera como no deseada (prdidas).

Totas las componentes desequilibradas se agrupan como potencia dedesequilibrio PUy se considera como no deseada (prdidas).

Potencia Unificada

M did d P t i C l i


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Potencia Clsica: - sencilla pero limitada- compacta- familiar

Potencia IEEE : - completa- extensa- difcil de comprender

Potencia Unificada: - orientada a la aplicacin- razonablemente compacta- ofrece diagnstico

Medida de Potencia. Conclusin

P t i U ifi d


77/164

Fluke apoya y adquiere la patente de la Universidad

Politcnica de Valencia

Potencia Unificada

M did d P t i C l i


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Medida de Potencia. Conclusin

Exerccio prtico: Calcular o desperdcio


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ROI de corrigir o desequilbrio de tenso em

um motor1. Use um analisador de qualidade de potncia

trifsico para determinar a quantidade dedesequilbrio de tenso

2. (Exemplo: 93%, vs, 94,4 nominal)

3. Calcular o desperdcio de desequilbrio: 9.517 kWh

4. (Hsp x watt/hsp x tempo de operao x % de diferena)

5. Calcular o custo:

6. A $ 0,05 por kWh, economia anual = $ 476/ano

80

Exerccio prtico: Calcular o desperdcio


Onde o restante do desperdcio acontece?


80/164

81

Onde o restante do desperdcio acontece?

O desperdcio acontece na

transferncia de energia entre ascargas, no cabeamento: Perdas de I2R Primeira lei de Joule

O calor produzido (Q) no condutor que transportacorrente eltrica proporcionado para o

quadrado da corrente (I) multiplicado pelaresistncia (R) do condutor por um tempo (t)

Conforme a resistncia do condutor aumentadevido ao comprimento do condutor, o dimetroou resistividade geral, o calor gerado tambm

aumentar Mensurvel automaticamente pelo Fluke 435-II!

= 2

R =

Em que

R = Resistncia = ResistividadeL = ComprimentoA = rea

Perdas de I2R de cabeamento


81/164

82

Os harmnicos de corrente gerados pelos transmissores, tenses e correntesdesequilibradas ou dimensionamento inadequado do cabeamento podemresultar em um aumento das perdas de energia ao longo dos cabos quealimentam o transmissor na forma de mais calor, que pode danificar ainstalao e aumentar a conta de luz.

Perdas de I2R de cabeamento

Onde medir com o Fluke 435-II

Transmissor

Motor CargaComutador dedesconexo

T1

T2

T3

L1

L2

L3

L1

L2

L3


Opes de calculadora automtica


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Opes de calculadora automtica

83

Com um Analisador de qualidade de energia Fluke

435, voc pode medir e calcular tanto o consumoquanto o desperdcio simultaneamente.

Voc pode, inclusive, quantificar quanto desperdcioest vindo de cada um dos fatores que revisamosgraas a um algoritmo patenteado chamado

Potncia Unificada.Decomposio da energia total

Tenso: u(t) = u+(t) + uU(t) + uH(t)

Corrente: i(t) = i+(t) + iR(t) + iU(t) + iH(t)

Potncia: p(t) = u(t).i(t) = pE(t) + pR(t) + pU(t) + pH(t)

Efetivo(ativo)

Reativo desequilbrio harmnico

Em queSub U = DesequilbrioSub H = HarmnicosSub R = ReativoSub E = Efetivo


Calculadora Prdidas de Energa


83/164

Para el clculo de las prdidas resistivasse puede introducir la longitud delcableado as como su seccin.

Se pueden introducir hasta cuatro tarifashorarias diferentes a lo largo del da.

Las prdidas en la instalacin semuestran en diferentes apartados:resistivas, reactivas, armnicos,

desequilibrio y neutro.

g

A calculadora de perda de energia Fluke


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ca cu ado a de pe da de e e g a u e

85

Identificar, quantificar e monetizar perdas de energia abrangentes,

incluindo harmnicos, desequilbrio, fator de potncia e cabeamentoKilowatts teis (energia)disponvel

Energia reativa (no usvel)

Potncia associadaa desequilbrio

Potncia associadaa harmnicos

Custo total de kilowatts-hora desperdiados

Corrente neutra

O comprimento e o dimetro do caboso fatorados nos desperdcios acima


Informacin proporcionada


85/164

Estos cincovalores son

directamentecalculadosde acuerdo aIEEE 1459.




86/164

Estos valores segeneran a partir delmtodo dePotencia Unificada

para descubrir lasprdidas deenerga en elsistema.

El mtodo declculo utilizadoest patentado porFluke.




87/164

Kilowatios tiles(potencia)disponiblesPotencia Reactiva (notil)

Potencia no tildebida adesequilibriosPotencia no tildebida a armnicos

Kilowatios-horadesperdiciadostotales por ao

Corriente de neutro


Consumos elctricos


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Fluke 435 SII. Calculadora de Prdidas de Energa

Para el clculo de las prdidas resistivas se puedeintroducir la longitud del cableado as como suseccin o utilizar el modo automtico

Se pueden introducir hasta cuatro tarifas horariasdiferentes a lo largo del da.

Las prdidas en la instalacin se muestran endiferentes apartados: resistivas, reactivas,armnicos, desequilibrio y neutro.

Ineficiencias en el Sistema de Distribucin

Consumos elctricos


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Subestacin en un parque industrial

12.000 Euros de ahorro energtico anual gracias a ajustes enla calidad elctrica

Las medias realizadas en el transformador de la subestacinque alimenta al parque industrial revelaron unas prdidas de

energa de 353.6 kWh/da (valor promedio) debido a potenciareactiva.

Solucin: Instalar rels de control para desconectar elementosde la batera de condensadores durante la noche.

Planta de automviles

42.000 Euros anuales de ahorros en energa Inspecciones en seis reas clave como motores, y montaje

mostraron unas prdidas de energa significativas debido aproblemas de calidad elctrica.

Solucin: Actualizar el transformador e instalarcondensadores y sistemas de regulacin.

Ejemplo de grandes consumidores


Consumos elctricos


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1 Ohm

1 Ohm

1 Ohm

L1

L2

L3

N

Sencillo ejemplo de prdidas en un sistema senoidal desequilibrado

1 Ohm

L1

L2

L3

N

1 Ohm 1 Ohm

Corriente por fase = 230 V / 1 Ohm = 230 APrdidas por fase = PL1= PL2 = PL3= I2*R = 2302*R = 52.900*R

Corriente por el neutro = 0 (cargas lineales equilibradas)Kirchhoff law. PN= 0Prdidas totales en los cables =PT Unb= PL1+ PL2 +PL3 +PN= PT Bal= 3 * (I2*R) = 3 * (2302*R) =158.700*R

Corriente L1: 230 V / (1/3 Ohm) = 690 ACorriente fase L2 y L3 = 0 ACorriente N = 690 A

PL1= P = IL12*R = 6902*R = 476.100*RPL2= P = IL22*R = 0PL3= P = IL22*R = 0PN= P = IN2*R = 6902*R = 476.100*RPT Unb = PL1+ PL2 + PL3 + PN = 2*476.100*R = 952.200*R

PT Unb/ PT Bal= 952.200*R / 158.700*R = 6

Las prdidas en el s. desequilibrado son 6 veces superiores a las del s. equilibrado

A) V e I equilibradas A) I desequilibradas


Vdeo: Calculadora de perda de energia


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p g

92

Identifica perdas de energia e

sua origem junto com cabos Fornece uma monetizaodessas perdas

Fornece os principais pontos dedados para entender o impactogeral dos colaboradores paraperdas de energia

Os dados de perda de energiapodem, ento, ser usados paraavaliar e determinar asprximas etapas

Ajuda a conduzir a empresa reduo de custos e melhoriada eficincia energtica.

http://localhost/var/www/apps/conversion/Videos/4315151A-430II-EnergyLossCalculatorwiththeFluke430seriesII-ES-LA-1280x720.wmv


92/164


Subsistema

de processosde produo


Subsistema de processos de produo


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Subsistema eltrico


Conta de luz

Infraestruturade distribuioeltrica



Iluminao

94




Cargas eletromecnicas


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PQ

95

Resistncia do isolamentoe desequilbrio

Temperatura e vibrao

Temp.


Medies eletromecnicas


95/164

Aspecto Medies

Mecnica Vibrao, temperatura

Eletricidade Desequilbrio de tenso,desequilbrio de corrente,fator de potncia

Manuteno Aterramento, conexes,resistncia do isolamento

96

Dicas de priorizao:

1. Pesquisar e documentar quantos motores, em que

idade, potncia e classificaes2. Documentar que cargas tm controles combinando

sada com demanda e quais so operadoscontinuamente ou em um estado rgido

3. Identificar as cargas mais altas e mais crticas


Preciso da medio de temperatura


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Causas de superaquecimentomecnico

Resfriamento inadequado devido poucacirculao de ar Rolamentos com problemas de lubrificao,

desgaste, tolerncia Alinhamento inadequado Eletricidade

Inspeo trmica de cinco pontos1. Enrolamentos e padro de calor geral2. Caixa de terminaes/disjuntor

aberto, todos os componentes eltricos*3. Acoplamentos/eixos/correias

de transmisso4. Rolamentos, quando no bloqueados por

tampas de cap ou ventiladores(extremidade da transmisso e noextremidade da transmisso)

5. Ventilador de resfriamento por conveco,se estiver presente

* Com a segurana eltrica adequada

Custo do superaquecimento do motor

Aumento sobre a

classificao mximade temperatura

Vida til do

isolamentoReduzida em

+10C (18F) -50%

+20C (36F) -75%

+30C (54F) -88%


Vdeo: Inspeo do motor em cinco pontos


97/164


Uma nova opo: Termmetro de IR Visual
http://localhost/var/www/apps/conversion/Videos/4315954-5PointThermalInspection-ES-LA-1280x720.wmvhttp://localhost/var/www/apps/conversion/Videos/4315954-5PointThermalInspection-ES-LA-1280x720.wmv


98/164

99

Capacidades do Fluke VT02

A convenincia de um termmetro de IR com avantagem visual de uma cmara termogrfica.

Torna fcil localizar pontos quentes e frios durantea verificao em uma superfcie

Combina imagem digital e infravermelha.


Custos eletromecnicos da companhiade energia eltrica


99/164

100

Principais parmetros para economias deenergia eletromecnica: kWh, pico de consumo Questes como fator de potncia ou harmnicos

so importantes, mas podem exigir uma soluode engenharia

Metodologia: Registrar o equipamento grande acargas representativas sobre um ciclo

operacional completo (geralmente, umasemana) Calcular o consumo e o custo dessa unidade

em particular

Mapear o consumo com relao conta de luz

Identificar quaisquer melhorias eficincia da unidade

Manuteno Atualizao

Controles

Identificar qualquer alterao operacional possvel quepossa aproveitar as taxas mais econmicas dacompanhia de energia eltrica


Calculando o desperdcio eletromecnico


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Use a calculadora de perda de energia paraquantificar o efeito de problemas

eletromecnicos comuns e, ento, faa asaes corretivas com base no ROI.

Conexes com alta resistncia

Sobrecarga ou corrente excessiva

Desequilbrio de fase

Tenso no deacordo com o projeto

Harmnicos


Desperdcio de atrito eletromecnico


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102

Ineficincias baseadas em atrito em equipamentoeletromecnico = desperdcio de energia

Alinhamento: Em unidades motrizes de motores, quo bem a linha central de doiseixos acoplados coincide

Rolamentos: Operando a uma eficincia reduzida

Desequilbrio: Ocorre quando o centro da massa no est no centro do "ponto pesado"

Frouxido: Folga excessiva entre peas ou montagens que precisem de aperto


Desperdcio por atrito: Trmico vs. vibrao


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Ponto em que afalha comea aaparecer

Alteraes no intervalo de P-F de vibrao 1 a 9 meses

Fragmentos de desgaste no intervalo de 1 a 6 meses de P-F de leo

Intervalo de P-F de termografia infravermelha3 a 12 semanas

Intervalo de 5 a 8 semanas de P-F de MP quantitativa

Intervalo de P-F de rudo audvel1 a 4 semanas

Intervalo de 1 a 5 dias de P-F de calorde contato

F

P P1 P2

P3P4

P5

P6

P = Falha em potencial

F = Falha

Quanto mais alm ao longo do caminho, maior o graude consumo excessivo de energia, uma vez que a

unidade compensa para a questo baseada em atrito.


Estudo de caso:Custo do desequilbrio mecnico


103/164

104

Empresa:Setor de reciclagem de ao - Alemanha

Aplicao:Ventilador acionado por correia para resfriamento deprocesso, 24 horas por dia, sete dias por semana

Teste:O Fluke 810 detectou um desequilbrio moderado,bem como um mau alinhamento e desgaste dorolamento

Correo:Rebalanceamento

Economia de energia

Motor de 350 kW operando a 80%da potncia nominal.

Potncia medida: ~280 kW

Aps o balanceamento, o consumo

de energia reduziu em 3% Economia de

8,4 kW x 8.760 = 73.584 kWh

A 0,11 euro/kWh, economias anuais:73.584 x 0,11 = 8.094 euros


Deteco de desperdcio com teste de vibrao


104/164

105

Capacidades do Testador

de Vibrao Fluke 810 Diagnstico integrado e localizao de falhas mecnicas: rolamentos, frouxido, mau alinhamento,

desbalanceamento e outro (falhas no padro) Escala de gravidade da falha

Leve, moderada, grave e extrema

Recomendaes de reparos priorizadas Os detalhes do diagnstico incluem

picos mencionados e espectros de vibrao Exportao de dados para uma anlise mais detalhada Armazenamento e rastreamento de dados com

software VIEWER

1 2 3


Exerccio prtico: Teste de vibrao


105/164

106

Com o Testador de Vibrao Fluke 810e o Medidor de Vibrao 805

Vamos usar um pequeno ventilador abateria porttil para demonstrar como adeteco e a anlise de vibrao podemajudar a detectar o desperdcio de energia.


Subsistemas do processo: Ar comprimido


106/164

Fontes primrias de desperdcio:Produo excessiva devido distribuio(vazamentos) e uso ineficientes

Ineficincias comuns: Vazamentos, bloqueios, falhas Mau alinhamento do sensor Padres de consumo

Fontes primrias de vazamentos: Vazamentos em mangueiras, conexes,

ferramentas, etc. Falha mecnica de vlvulas, cilindros, etc. Reguladores de presso e sistemas de

coleta de condensado Pontos de drenagem e purga

107

Paineleltrico Compressor

Tubulaese vlvulas

Ferramentaspneumticas

Registro Sada depresso Vazamentos Queda depresso


Sistemas de ar comprimido:pontos de desperdcio


107/164

108

Vlvula de arSem vedaode tubulao

Regulador edesconexes

rpidas em mscondies

Vlvula de arSem vedaode tubulao


Ineficincias do ar comprimido


108/164

Fluxo de energia em um compressor

100% de energiaeltrica Energia na forma de arcomprimido: 5%

Perda de energia para resfriamento: 75%

Outras perdas de energia (rudo, radiao, atrito, etc.): 20%

109

Somente 5% do total de consumo de energia pelos compressores so convertidosem ar comprimido. Os 95% restantes so transformados em energia mecnica,calor, perda de rudo, etc. Entre 20 e 30% do rendimento de um compressor frequentemente so perdidos por

vazamentos de ar.

Em fbricas com pneumtica, ar comprimido = 10% do total da conta de luz.

As contas de luz podem ser reduzidas em 20 a 40% detectando e vedandovazamentos de ar.


Medies do ar comprimido


109/164

110

Unidade Medies

Especificaestrmicas

Tanque, linha, vlvula, vedao,cabea do compressor

Eletricidade Tenso, corrente, kW,

fator de potncia

Diferencial,

presso

Entradas, separadores,

interestgios, atravs decomponentes

Fluxo de ar Consumo de ar durante a operao

vs. carga principal durante perodos

sem produo


Quantificando o desperdcio de ar comprimido


110/164

Como quantificar o desperdcio1. Registre o consumo de energia cargatotal ao longo de um ciclo de produocompleto - quantifique o custo total eidentifique as horas de operaodesnecessrias

2. Determine os requisitos da demanda3. Verifique o diferencial de presso no

compressor vs. a demanda4. Use um testador ultrassnico para

verificar vazamentos de ar

Meta de economias1. Determinar o menor nvel de presso

possvel exigido para operar oequipamento.

2. Eliminar o excesso de queda de pressoatravs de bancos de filtros ou outroscomponentes que cause um consumo deenergia maior que o normal.


Estudo de caso: Economias de ar comprimido


111/164

"Identificados 36 vazamentos de ar em apenas uma parte da instalao, seguindo

indicaes de nvel de rudo.

Recomendao: Realizar uma verificao de vazamento completadurante o perodo sem produo."

Instalar solenoides para desligar o ar

quando as mquinas estiverem desligadas:

Economia anual de $ 7.100, aps um

custo de instalao de $ 2.500.

Reparar os 36 vazamentos:

Economia anual de $ 4.800.

Desligamento do compressor no fim

de semana:

Economia anual de $ 32.700.

Instalar filtros no sistema:

Economias anuais de $ 6.000, aps uma

despesa nica de $ 6.000


Exerccio prtico de custos: Ar comprimido


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Fonte: DOE

Equao de custo(bhp x 0,746 x horas de

operao x $/kWh x % do tempode operao x % da carga totalem bhp), eficincia do motor

SituaoUma instalao tem um compressor

de 200 hp que requer 215 bhh eopera por 6.800 horas anualmente.Ela est totalmente carregada 85%do tempo (eficincia do motor = 0,95)

Determine

Custo quando totalmentecarregado = Custo quando totalmente

carregado = Custo de energia anual =


Ferramentas para identificar equantificar o desperdcio


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Detector de vazamentoUltrassnico Amprobe

ULD-300Ferramenta de nvel de entradapara realizar testes devazamento em tubulaespressurizadas

DDM de RegistroFluke 289 + Mdulo

de Presso PV 350:Mea e registre o diferenciale a queda de presso emsistemas de ar comprimido.

Registrador de energiaFluke 1735

Registre o consumo de energiapor compressor de ar duranteum ciclo completo. Determine ocusto de operar e identifiqueincompatibilidades entreatividade e demanda


Subsistema do processo: Calor do vapor


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Aquecimento/caldeira

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Pontos de medio por unidade:Isolamento, tubulao/linhas, vlvulas,purgadores, vedaes

gua

Registro

Gs

Caldeira

Eltrica

Bomba VFD

Radiador

Coletor de vaporRetorno decondensao


Inspeo do sistema a vapor/caldeira


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Por que eu devo me importar?De acordo com o Departamento de Energia dos EUA,

mais de 45% de todo o combustvel queimado pelosfabricantes dos EUA so consumidos para gerar vapor.

Oportunidades de economia?Melhorias do sistema a vapor podem economizar 11% emcustos de combustvel em uma instalao industrial tpica.

A eficincia depende da:

Eficincia do equipamento Quantidade de perdas

por espera paradistribuio incorrida

Remoo de condensado

Pontos de inspeo: Equipamentos Perdas por espera Vazamento de dutos Vazamentos do

envelope de ar Perdas condutivas

do envelope


Medies do sistema a vapor/caldeira


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Unidade Medies

Caldeira Temperatura, corrente, tenso, fluxo de gua

Painel da fonte de alimentao Tenso, corrente, kW, fator de potncia

VFD ou controlador Corrente, tenso

Bombas e motores de transmisso Temperatura e/ou diferena de temperatura,

corrente, tenso, fluxo de gua

Tubulaes (distribuio),purgadores de vapor

Temperatura e/ou diferena de temperatura

Bombas auxiliares Temperatura, corrente, tenso, fluxo de gua

Torneiras Temperatura

Equipamento de produo Temperatura da gua, do vapor ou dolquido; presso


Identificao de desperdcio de isolamentode vapor/caldeira


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Falhas de isolamento da caldeira

Problemas de isolamento e vlvula

Vlvulas da caldeira no isoladas

Normal

Mau estado


Quantificao da perda de calor devidoa isolamento ruim


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Para grandes sistemas de tubulao:Quantos metros ou locais com a tubulaosem isolamento h em toda a unidade fabril?

A perda de calor em superfcie isoladacom uma temperatura de 40C, dimetrodo tubo de 50 mm e espessura deisolamento de 30 mm:

W(1m)=53 W

Perda de calor em superfcie noisolada, 1 m de comprimento,temperatura de superfcie de 80C,dimetro do tubo de 50 mm:

W(1m)=132 W,

2,5 vezes mais do que com isolamento!

Perda de calor em superfcie no isolada,1 m de comprimento, temperatura desuperfcie de 150C, dimetro do tubo de50 mm:

W(1m)=373 W7 vezes mais do que com isolamento!

Como ela funciona

A perda de calor calculada combase na terceira lei de Newton deresfriamento

A perda de calor uma combinaode perdas por conveco eradiao

As perdas da temperatura desuperfcie podem ser calculadasusando

Onde:

ts = temp. da superfcie

ta = temp. ambiente

= emissividade do corpo

= constante deStephen-Boltzmann,5.67*10-8Wm-2K-4


Estudo de caso: Desperdcio de vapor


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Descobertasda inspeo:

6 purgadores

com falha

Custo de

substituio porpurgador: $500

Economias por

purgador:

$ 3.200

Total deeconomias:

$ 16.200


Ferramentas para identificar e quantificaro desperdcio


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CmaratermogrficaFluke Ti125:Inspecione a caldeirae o sistema detubulao quanto alacunas no isolamento,bloqueios evazamentos

Testadorde vibraoFluke 810Detecte ediagnostiqueineficinciasmecnicas

Registradorde energiaFluke 1735Registre o suprimentode energia para acaldeira paraquantificar o consumo



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Infraestruturado prdio


Subsistema de infraestrutura do prdio


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Subsistema eltrico


Conta de luz

Infraestrutura

de distribuioeltrica




Iluminao


Infraestrutura do prdio: Ventilao


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Registra

HVAC

Suprimentode ar

BombaVFD

Distribuio

eltrica

Fuga

Retorno de ar

Janelas,portas,

paredes,telhado

Temperaturae fluxo de ar% do ar externo,

inspeo do filtro

Registrar o consumo

de energia

Temperaturae vibrao


Oportunidades de economia de ventilao


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Temp. eumidade

Nveis doar externo

Fluxode ar

Demandaeltrica

Recalibrar termostatos

Implementar atrasos

Otimizar a ventilao

Volumeconstante/varivel

Transmisses de

velocidade varivelVentiladores detamanho adequado

1. Adicionartransmisses develocidade varivelpara cargas grandes:reduz a energia emquase 50%!

2. Otimizar, atualizar ouaperfeioar o sistemade AVAC: Novossistemas usam de 30a 60% menoseletricidade!

3. Ventiladores dotamanho certo: 60%

dos ventiladores deprdios sosuperdimensionados!


Medies do envelope e ventilao


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Unidade Medies

Suprimento de ar CO2 , % do ar externo, fluxo de ar

Painel da fonte de alimentao Tenso, corrente, kW, fator de potncia

Ventiladores, manuseamento dear e motores

Temperatura, vibrao, corrente, tenso

Dutos (distribuio) Temperatura, presso: vazamentos de ar

Registra Temperatura, fluxo de arTermostatos e sensores Temperatura comparativa

Envelope do prdio(paredes, telhado, portas, janelas)

Vazamento de ar, diferenas de

temperatura comparativas, diferena

de temperatura


Quantificar o custo eltrico da ventilao


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1. Trace o perfil do seu sistema de AVAC

2. Registre o consumo de energia na fonte de

alimentao, bem como grandes cargas, paraque possa quantificar custos e economiasespecficos

3. Avalie a presena de energia desperdiada(fator de potncia, harmnicos, desequilbrio)

4. Verifique encargos de pico de consumo e

identifique questes de horrio deuso/programao de taxa mais alta tantosemanal quanto sazonalmente

5. Inspecione termicamente todos osequipamentos eltricos e eletromecnicos


Estudos de caso: Pontos de ajuste e telhados


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Incrustao 4 CT

Escala 106 CTResultados da auditoria de pontode ajuste:

O ponto de ajuste do local de 21C 27 unidades de AVAC

Proposta:

Trocar as 17 unidades de AVACpara 23C

Econ

Apresentacao Fluke 2013 10 Identificar e Quantificar o Desperdicio de Energia PT

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