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universidade federal do pará instituto de tecnologia programa de

1. a MOTOR ada nano 33 EXECUTAR AUMENTO DA ROTA O GRANDEZAS t tipo Figura 4 19 DFD n vel 3 do sistema de software para controle do pro 72 Caso a ordem seja para aumentar a velocidade a fun o EXECUTAR AUMENTO DA VELOCIDADE ser ativada at a velocidade desejada pelo usu rio fornecendo a ele a indica o do valor da velocidade Assim aumentando se a velocidade do motor aumenta se tanto a vaz o quanto a press o sendo que estas altera es s o armazenadas no dep sito de dados GRANDEZAS Por outro lado caso a ordem seja para diminuir a velocidade a fun o EXECUTAR DIMINUI O DA VELOCIDADE ser ativada at a velocidade desejada pelo usu rio fornecendo a ele a indica o do valor da velocidade Conseqiientemente diminui se tanto a vaz o quanto a press o sendo que estas altera es s o armazenadas no dep sito de dados GRANDEZAS 4 4 2 2 Dicion rio de Dados O dicion rio de dados uma listagem organizada de todos os elementos de dados pertinentes ao sistema de software com defini es precisas e rigorosas para que se conhe am todas as entradas sa das componentes de dep sitos e c lculos intermedi rios YOURDON 1990 O dicion rio de dados define os elementos de dados da seguinte maneira e Descrevendo o significado dos fluxos e dep sitos mostrados nos diagramas de fluxo de dados e Descrevendo a compos
2. 60 Figura 4 11 Sensor de n vel SIEMENS SONAR BERO 60 Figura 4 12 Multimedidor digital SIEMENS MID 144 ceeeeeeeeeeecneecneeneeeeeneees 61 Figura 4 13 Rede de comunica o PROFIBUS DP 62 Figura 4 14 Sistema de automa o do LAMOTRIZ erre 63 Figura 4 15 Diagrama de contexto do sistema de software para controle do prot tipo 65 Figura 4 16 DFD n vel 0 do sistema de software para controle do prot tipo 68 Figura 4 17 DFD n vel 1 do sistema de software para controle do prot tipo 69 Figura 4 18 DFD n vel 2 do sistema de software para controle do prot tipo 71 Figura 4 19 DFD n vel 3 do sistema de software para controle do prot tipo 12 Figura 4 20 DER do sistema de software para controle do prot tipo 76 Figura 4 21 DTE da fun o MOVIMENTAR V LVULA PROPORCIONAL 77 Figura 4 22 DTE da fun o ALTERAR VELOCIDADE DO MOTOR 78 Figura 4 23 Trecho do c digo gr fico do software eeccccesscecessceceeececeeeeecsseeeceeeeeseeeenaeeeenas 81 Figura 5 1 Interface de identifica o de usu rio do sistema 83 Figura 5 2 Interface de rejei o de identifica o do usu rio do sistema
3. 49 3 4 1 4 Melhoria do Rendimento do Motor e da Bomba 49 3 4 1 5 Variadores de Velocidade sas cenas es naniacase praia seasiqueiia tacos tas idade data e ceara dde 50 3 4 2 Indicadores de Efici ncia Energ tica em Sistemas de Bombeamento de Agua 51 3 5 00 LU PED TU GARDO CR PRDO PTE IA DP RGE MPS PRP SOCO ERRA NRO RSRS EAR PRN 4 ARQUITETURA DO LABORAT RIO REMOTO cssssssssssssssessesssssssssesssssssssseseeneees 53 ETM GAUCAG iis RR ROO SR ORAR ERR HE ORDER ERROR EAR RT ON RS RR RE RR DO RR 4 2 Descri o dos Equipamentos ss cccsvcssessscorseserssceusvecssossseiasceisoseesesssnsassreasdoctasensdaiseresseneeeDO 4 2 1 Motor de Indu o Trif sico sessesossossesossossesoossesossossesossossesecsossossossssocsossesoossssess DD 4 2 2 Conversor de Freq ncia Trif sico essesssesccsseessescoesccscesoesoossccscecccesocsseesoesoesseesse DO 4 23 Bomba Centra sessions do inddo ova anat areias a e en DO 4 2 4 Instala o de BombeaMent0 scccscssscssssccssscccssccccscssccssssccscssesscsssscsssssssssesees DO 4 2 5 V lvula Proporcional sssseessescoesocssecsoesocsscesoesccsscesoesocsscesoesoossecssecsossocsseesossocsseesse DS 4 2 6 Transdutor de Press o eessooosooessoessssesssesssesssoososessoesssocssoossoosessssssesssosssoosssssssssss DI 4 2 7 Sensor de Vaz o e seessescossocsoesoosssesooesossosssesoossocssessossocssessossoossesssssoossosssessossosssessse OU 4 2 8 Sensor d Nivel is
4. 84 Figura 5 3 Interface principal do sistema rr erereeereeraceraanea 85 Figura 5 4 Planilha com os dados gravados eeeseessecsseceseeessceceaeceeeeseeeeaeessaecneeeseeeeneees 86 Figura 5 5 Gr fico Pot ncia X Vaz o para os dois m todos 88 Figura 5 6 Gr fico Energia X Vaz o para os dois m todos 89 Figura 5 7 Modelo de qualidade para qualidade interna e externa ABNT 2003 91 Figura 5 8 Gr fico com respostas da quest o 1 do formul rio 92 Figura 5 9 Gr fico com respostas da quest o 2 do formul rio 93 Figura 5 10 Gr fico com respostas da quest o 3 do formul rio 93 Figura 5 11 Gr fico com respostas da quest o 4 do formul rio 94 Figura 5 12 Gr fico com respostas da quest o 5 do formul rio 94 Figura 5 13 Gr fico com rendimento dos alunos da p s gradua o 95 Figura 5 14 Gr fico com rendimento dos alunos gradua o cceesceceseeeeeseceesteeeeneeeeees 96 xi LISTA DE TABELAS Tabela 2 1 Abreviaturas utilizadas nas figuras PROCEL 2009 21 Tabela 2 2 LAMOTRIZES no Brasils gasosa aba IS spas SS LD apa inatas 28 Tabela 3 1 Oportunidades de economia GAIO MONTEIRO 2005 47 Tabela 4 1 Descri o dos equipamentos da banca
5. es realizadas pelo usu rio Os indicadores representam as sa das interativas ou seja a visualiza o dos dados A figura 4 23 apresenta um trecho do c digo gr fico do software desenvolvido onde os n meros apresentados correspondem aos objetos citados anteriormente 80 4 6 Conclus o File Edit Operate Tools Browse Window Help gt 8 ou 8 bal of 13pt Application Font Iodi EA LTAEM 57 300 Bombeamento DB 57 200 Status nivel E gt elocidade do Motor RPM Fator de Pot ncia Vazao lxh Energia Ativa Wh Float y switch x case 90 y 0 break case 85 y 3000 break case 80 y 3500 break case 75 y 3750 break case 70 y 4000 break case 65 y 4500 break case 60 y 5000 break case 55 y 5500 break case 50 y 6000 break case 45 y 6500 break case 40 y 7000 break case 35 y 7250 break case 30 y 7500 break case 25 y 8000 break case 20 y 8500 break case 15 y 9000 break case 10 y 9500 break case 5 y 9750 break case 0 y 10000 break Figura 4 23 Trecho do c digo gr fico do software dispositivos automatizados Neste cap tulo foi apresentado o prot tipo de bombeamento d gua bem como seus Foi descrito ainda o projeto do software para controle do referido prot tipo utilizando a t cnica de An lise Estruturada
6. 2 4 2 Custo M dio de Energia e Fator de Carga da Instala o O custo m dio de energia el trica depende fortemente da forma como ela e utilizada Se estiver sendo usada de forma eficiente seu custo m dio ser menor caso contr rio seu custo ser maior Zz O fator de carga que deduzido pelos dados das contas de energia um dos indicadores de efici ncia pois mostra como a energia est sendo utilizada ao longo do tempo Quanto maior for o fator de carga menor ser o custo do kWh E poss vel projetar uma economia m dia em cima da fatura mensal de energia supondo se a possibilidade de manter ao longo do ano o fator de carga na faixa do mais alto j obtido no per odo analisado Um fator de carga pr ximo de 1 um indica que as cargas el tricas foram utilizadas de modo racional ao longo do tempo Por outro lado um fator de carga baixo indica que houve concentra o de consumo de energia el trica em curto per odo de tempo determinando uma demanda elevada Isto se da quando muitos equipamentos s o ligados ao mesmo tempo Para obter um fator de carga mais elevado existem tr s formas b sicas a Aumentar o numero de horas trabalhadas ou seja aumentando se o consumo de kWh por m conservando se a demanda de pot ncia 14 b Otimizar a demanda de pot ncia conservando se o mesmo n vel de consumo de kWh c Atuar simultaneamente nos dois par metros acima citados Para se avaliar o potencial d
7. Gr fico com respostas da quest o 3 do formul rio A atratividade foi abordada no question rio sob a forma da seguinte pergunta O aplicativo do laborat rio remoto foi capaz de despertar sua aten o bem como mant la at o final das experi ncias propostas As possibilidades de resposta eram sim e n o A figura 5 11 mostra o gr fico comparando as respostas dadas pelos alunos de p s gradua o e pelos alunos da gradua o 93 Quest o 4 100 00 80 00 60 00 40 00 20 00 0 00 m P s Gradua o m Gradua o Figura 5 11 Gr fico com respostas da quest o 4 do formul rio A ltima pergunta do question rio refere se avalia o pessoal do aluno em rela o ao ensaio piloto sendo abordada sob a seguinte pergunta Qual o conceito que voc atribui metodologia utilizada pelo laborat rio remoto As possibilidades de resposta eram excelente bom regular e insuficiente A figura 5 12 mostra o gr fico comparando as respostas dadas pelos alunos de p s gradua o e pelos alunos da gradua o Quest o 5 excelente bom regular insuficiente Op es P s Gradua o E Gradua o Figura 5 12 Gr fico com respostas da quest o 5 do formul rio Por fim o question rio incentivava o aluno a dar sugest es para melhorar a din mica utilizada no ensaio piloto Dentre as sugest es dos alunos de p s gradua o destacam se aumentar a p
8. Ap s a execu o do teste piloto foram encontrados os dados presentes na tabela 5 1 para o m todo de ajuste de vaz o por meio da v lvula proporcional e na tabela 5 2 para o m todo da varia o da velocidade do motor Tabela 5 1 Resultados para o m todo de ajuste de vaz o por meio da v lvula proporcional Vaz o l h Pot ncia W Energia Wh 331 406 958 22 662 031 962 47 1095 469 973 68 1587 031 1000 89 2262 344 1041 110 Energia el trica consumida 110 Wh Tabela 5 2 Resultados para o m todo de ajuste de vaz o por meio da varia o da velocidade do motor Vaz o l h Erro Pot ncia W Energia Wh 330 469 0 003 151 9 632 812 0 044 176 15 1066 25 0 027 269 23 1477 5 0 069 349 40 2194 844 0 030 550 49 Energia el trica consumida 49 Wh Foi utilizado o mesmo volume de gua bombeada 180 litros nos dois m todos para que se pudesse comparar diretamente suas pot ncias e suas energias Al m disso foi calculada a percentagem de erro referente diferen a entre o valor da vaz o dos dois m todos representado pela coluna Erro na tabela 5 2 A partir dos resultados presentes nas tabelas 5 1 e 5 2 elaborou se um gr fico para comparar entre os dois m todos de ajuste de vaz o citados anteriormente a pot ncia e outro para energia decorrentes da opera o do sistema de bombeamento 87 A figura 5 5
9. Esta t cnica descreve o sistema por meio das suas fun es sem a preocupa o com o modo de implementa o do mesmo Al m disso foram mostrados alguns aspectos da implementa o do software em Labview Esta linguagem se mostrou adequada tanto ao projeto quanto ao desenvolvimento do software proposto descritas no seu modelo de an lise No pr ximo cap tulo o software ser apresentado e ser o discutidas as fun es 81 5 LABORAT RIO REMOTO PARA ENSINO DE EFICI NCIA ENERGETICA EM UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO D AGUA 5 1 Introdu o Neste cap tulo ser apresentado o software para acionamento e monitoramento do prot tipo de bombeamento d gua do LAMOTRIZ Tamb m ser apresentado o ensaio piloto elaborado para comparar dois m todos de ajuste de vaz o o estrangulamento da tubula o por uma v lvula proporcional e a varia o da velocidade do motor el trico Al m disso ser o apresentados os resultados do ensaio piloto bem como sua avalia o por parte dos alunos de p s gradua o e de gradua o que realizaram o referido ensaio 5 2 Software para Controle do Prot tipo de Bombeamento D gua do LAMOTRIZ O objetivo do software para controle do prot tipo de bombeamento d gua do LAMOTRIZ permitir que o seu usu rio acione e monitore os dispositivos do referido prot tipo para realizar um ensaio de ajuste de vaz o visando efici ncia energ tica sem a necessidade de estar presente fisicamente no
10. cscssvccsseostes secetvacesevesvacessunseesevetsceseuvecssessbus seievnccesusvosscsvenscsesvreescssens OO 4 2 9 Central de Medidas sissicssutescsticeisnsacscenenoneceausesacaneetesnsdavesecdecesdoncaddsancanestoncadassconsoensesc OL 4 2 10 Controlador L gico Program vel csscssscssssssssscesscssscssssssscsessssssssssssssssseeces L AS AULUMA O osese sans sacra nero dana spa da dean aaa onda dc encostar OE 4 3 1 Rede Industrial ais aiii veh sasha e assis aaa bygueh dass a caps sina OZ 4 4 Projeto de Software sessseessecesoseccoccccoessooosoooccoceccosecoosoooccosecoosessossocossececosessssssssesssesssse OO 4 4 1 Modelo Ambiental yccsicccccsssssestesdsssccdsesiecdssiacsceetesseseusdsgecsedesgsedaanaiscncdenssdensbicsssavessencoOF 4 4 1 1 Declara o de OBC V OS seis scot apa sp sisda sasteieus sass CTA GUS OR OSS Tae 64 4 4 1 2 Diagrama de Conte ti ieccciisciss ikea avcteisedosssaaessacdisaacadeatpescana Delgado devia Casas nido s 64 distando EVENTOS id ht aN tity ad hat tera O Pd 66 4 4 2 1 Diagrama de Fluxo de Dados DFD rear 66 4A 2 2 Dicion rio de Dads uses ae osssmetjaestiiqlangam enee EI Dodo gos aaa See 73 4 4 2 3 Diagrama Entidade Relacionamento DER a 75 4 4 2 4 Diagrama de Transi o de Estados DTE a 76 4 5 Aspectos de Programa o ccsccassscepicossecsecedssogcnvy cvtecnsosseseuss sonvatvevencasensvsteusdacenacsscetseces 79 4 5 1 M tricas de Implementa
11. o GAIO MONTEIRO 2005 i 43 Figura 3 12 Ponto de Opera o GAIO MONTEIRO 2005 43 Figura 3 13 Rendimento no ponto de opera o GAIO MONTEIRO 2005 44 Figura 3 14 Pot ncia no ponto de opera o GAIO MONTEIRO 2005 44 Figura 3 15 Ajuste de vaz o por estrangulamento de v lvula 45 Figura 3 16 Varia o da velocidade na curva da bomba 46 Figura 3 17 Diagrama de balan o de energia com as perdas do sistema GAIO MONTEIRO 2005 casa O ai a a 47 Figura 4 1 Diagrama esquem tico dos equipamentos serra 54 Figura 4 2 Prot tipo de bombeamento d gua eres eereeneeernanea 55 Figura 4 3 Motor el trico de indu o trif sico ssesesesseseesessresressersresrreseesesrrssresseseresreses 56 Figura 4 4 Bomba centr fuga KSB Meganorm 25 150 57 Figura 4 5 Curva Altura x Vaz o da bomba KSB Meganorm 25 150 assseseseeeereereee 57 Figura 4 6 Curva do NPSH x Vaz o da bomba KSB Meganorm 25 150 58 Figura 4 7 Curva da Pot ncia x Vaz o da bomba KSB Meganorm 25 150 58 Figura 4 8 V lvula proporcional VEP 45 KMC Controls 59 Figura 4 9 Medidor de press o SIEMENS SITRANS P DS HI 59 Figura 4 10 Sensor de vaz o SIEMENS SITRANS F M MEGAFLO 5000
12. 161 31 161 426 2 996 3 018 3 01 140 481 2700 0 789 2194 844 90 550 159 14 15 16 17 18 19 2o TI Re 22 23 24 25 26 27 28 29 a 4 gt PiN Teste I lt Pronto Microsoft Excel experiencia_ismael Iniciar q Adobe Rea ertacd 72 ISO IEC 9 PT gt Figura 5 4 Planilha com os dados gravados Al m de gravar na planilha os dados sao gravados em um banco de dados Isto ocorre pois a planilha repassada ao aluno para que ele fa a suas an lises enquanto que o banco de dados serve como registro hist rico dos resultados da experi ncia Este registro importante pois atrav s dele ser poss vel estudar as caracter sticas do prot tipo de bombeamento no decorrer do tempo Assim ser poss vel comparar no futuro o comportamento dos dispositivos isoladamente ou do sistema todo com os dados do passado 5 3 Ensaio Piloto de Efici ncia Energ tica em Sistemas de Bombeamento D gua O ensaio piloto que foi desenvolvido para ser realizado no laborat rio remoto tem como objetivo comparar a efici ncia energ tica na opera o de dois m todos de ajuste da vaz o em sistemas de bombeamento d gua O primeiro m todo consiste no estrangulamento da tubula o por meio de fechamento abertura de uma v lvula proporcional automatizada e o segundo m todo atrav s da varia o da velocidade do motor el trico por meio de conversor de frequ ncia 86 5 3 3 Resultados do Ensaio Piloto
13. 2 Para que um usu rio possa utilizar o software necess rio que este usu rio esteja autorizado Cabe ressaltar neste ponto que s fornecido o controle do prot tipo de sistema de bombeamento d gua a um usu rio por vez pois seria invi vel para a realiza o dos ensaios a utiliza o simult nea de dois ou mais usu rios No prot tipo do sistema de bombeamento d gua o usu rio poder acionar somente a v lvula proporcional e o motor el trico Isto porque a v lvula o componente que promove a inser o ou retirada de perda de carga por meio da sua abertura e fechamento sendo um m todo de ajuste de vaz o a ser estudado J o acionamento do motor el trico ocorre em fun o do ajuste de vaz o por meio da altera o da velocidade do pr prio motor sendo o outro m todo de ajuste de vaz o a ser estudado Dessa forma a fun o CONTROLAR V LVULA PROPORCIONAL recebe o fluxo de dados com a libera o do usu rio para utilizar o software e a partir disso pode receber o fluxo de dados para movimentar a v lvula Como resposta a essas entradas a referida fun o envia o sinal de controle para movimentar a v lvula e fornece a indica o de movimenta o da v lvula bem como a indica o de vaz o e press o pois essas grandezas s o diretamente alteradas de acordo com a abertura ou fechamento da v lvula 67 YVIONLNOD z F Qe O A e o gt oe KA ES mM kt o a 7 fem FE
14. Ao se tratar de otimiza o energ tica o ponto principal a ser abordado a pot ncia dos motores No caso dos sistemas de bombeamento de gua incide se uma preocupa o adicional a bomba d gua pelo fato de o modo de funcionamento do conjunto motor bomba gerar consumo de energia el trica e demanda da rede de distribui o GAIO MONTEIRO 2005 A express o para o c lculo da pot ncia el trica necess ria para o funcionamento de uma bomba centr fuga 49 x 0x HMT pees 3 15 1 x Mm onde y o peso espec fico do fluido Q a vaz o HMT a altura manom trica total 7 o rendimento da bomba e Nm o rendimento do motor A partir da equa o 3 15 verificam se cinco elementos que interferem no c lculo da pot ncia el trica sendo que os rendimentos da bomba e do motor influem de forma inversamente proporcional Este fato ressalta a import ncia de escolher um conjunto motor bomba com rendimentos adequados a instala o projetada Desse modo a utiliza o de motores de alto rendimento que embora sejam mais caros eventualmente pode compensar o investimento inicial com menor custo operacional Isto depender do tempo de funcionamento di rio previsto ao longo da vida til do equipamento ou do alcance do projeto Motores rebobinados tendem a perder rendimento Assim comparando a efici ncia entre os tipos de motores novo padr o novo alto rendimento ou rebobinado poss vel verificar se a econo
15. Carga A perda de carga definida por Macyntire 1987 como sendo a energia cedida pelo l quido em escoamento devido ao atrito interno entre as mol culas do fluido atrito contra as paredes da tubula o e perturba es no escoamento Estas perdas apresentam se sob duas formas distintas perda de carga distribu da e perda de carga localizada 3 2 2 1 Perda de Carga Distribu da A perda de carga distribu da aquela que se d ao longo das tubula es de forma cont nua GAIO 2005 Na literatura especializada existem diversas f rmulas para determinar a perda de carga distribu da sendo estas estabelecidas para materiais e condi es especiais que dever o se assemelhar aos casos em que se pretende aplic las Segundo Gaio 2005 s o duas as mais utilizadas no saneamento a f rmula de Hazen Williams e a f rmula de Darcy Weisbach 32 2 A primeira delas emp rica muito utilizada devido a sua praticidade Foi desenvolvida pelos pesquisadores Hazen e Williams e sua express o matem tica _ 10 65xQ xL h C882 x Db 3 3 onde h a perda de carga distribu da L o comprimento em metros da tubula o D o di metro em metros e Q a vaz o em m3 s que flui pela tubula o em quest o J o termo C corresponde representa o do estado de conserva o das paredes internas da tubula o Se estas forem muito rugosas o atrito provocado pelo escoamento ser maior gerand
16. DO 3 2 1 Di metro das TUbUlacOes isscassseissosssessssccsonstsssetasensecatssvessoisseeseanesetnsoutseseieonssinrson JL Sa POP OAS OC AEA qa aaa UG ada os DZ 3 2 3 Curva Caracter stica da Instala o cccscccsscssscessssssesssccssccssscsessesssesssesssssssees DD 3 3 BOM a de R NXO 3p ncacssoicecsacscncadsxodeassabensacagcsonctsas vances pansucosssvoenapanonndavasssaccuensoueedaaesccdoastacs SO 3 3 1 Bombas Centr fugas ssessssseessescoesccssecsoesccsscesoesocsscesoesoosscesoesocesocssescossoesseesossocsseesse OO 3 3 2 Curvas de Desempenho das Bombas Centr fugas sessesscesocssesseccoesocsseesoesocsseesoe 40 6 321 Curva Alt ra X Vaz o iae a ayn R A ATR 40 3 3 2 2 Eva Pot ncia X Vazio ee a e e aaa aaa ieda ad A a 41 3 3 2 3 Curva Rendimento x VAZ O aa ad e da 42 vil 33 24 Curva NPSH x VAZ O rnise tedeuttasesceeudascapactesedinceesnaiceve oiee naves 42 3 3 3 Varia o das Curvas Caracter stiCas seessesessossesossossesossesoosossosecssssossossesoossssess FO 3 4 Efici ncia Energ tica em Sistemas de Bombeamento ssscssscsssssssscsscsssscssssesees 40 3 4 1 Oportunidades de Economia csssccssssccssssccsssccsssscssssscscssssssssscssssssssssscssssseses 7 3 4 1 1 Uso Final de A ido fest gessss does Fasano DDS a AUS A a 48 3 4 1 2 Redu o de VazamentoS assuma toe secs nectas eras pas ti saccade dessantasdecadevansdeetdensevaatedessee 48 3 4 1 3 Melhoria da Rugosidade da Tubula o
17. EMEC si sicisecancendssoxssvcssescsatsowsvccsesscesdeetusonassousedsesevsnssessasivieshsneiassousesansesiesen 2 3 Efici ncia Energ tica sessesseescesocsseescescosscesceccoesocsseccoesocsscecoesocsseesoesoesseesoesocssessoessessees LO 2 4 Indicadores de Desempenho em Energia El trica seessecsoesocssecscesocsscesoesocsseesoesoessees LS 2 4 1 Consumo Espec fico de Energia seessescessecsoescocsseesoesocsscesoesocsscesoesoosseessessosseesseesse LO 2 4 2 Custo M dio de Energia e Fator de Carga da Instala o ceccesccescesoes 14 2 5 Leis de Efici ncia Eners tica svsssssvicssescscecssensscusisowssscnsondeovassuensssteycccsvsuvsseuseoecesnassnsssosecs LO Bedok UOT o O A PRN PRP RR UR RED PR PERO SE RP AR RR RE O oc 2 IE 7 pe PERNAS ERRADA STAR ENADE EDER RS NNE RR ASS i 2 5 3 LOM O E L E E E E E EE LO 2 6 Programa Nacional de Conserva o de Energia El trica PROCEL 18 2 6 1 reas de Atua o secssssessesssssssssessssssssssssssessesssessesssssscssessssessssesessessssesessessssesseseese 19 Ou ll PROCES ANGUS asd res a aane tas dati ea cede Redan vehi 21 PATR OT Te LIE Ti REEE EAE EE E ETE T EAE A E EO A 3 SISTEMAS DE BOMBEAMENTO DE AGUA sssssssessssssesssssssssssesssesssssssesssesssssssesseese 30 3 1 TIPO MUCHO PARES RAND ERP ARCADA RR RR ARMA RN RR 3 2 Instala es de Bombeamento esssesssesssocssoosssossssesssesssoossoossssesssesssosssoosssossssssssesssoesssss
18. Perdas fisicas vazamentos 5 10 Figura 3 17 Diagrama de balan o de energia com as perdas do sistema GAIO MONTEIRO 2005 A seguir ser o descritas as oportunidades de promover efici ncia energ tica em sistemas de bombeamento 3 4 1 Oportunidades de Economia De modo geral muitas s o as oportunidades para melhorar a efici ncia de sistema de bombeamento Estas oportunidades podem ser classificadas de acordo com a parte do sistema na qual s o implementadas A tabela 3 7 apresenta as partes do sistema pass veis de a es de efici ncia bem como o percentual de energia que pode ser economizado Tabela 3 1 Oportunidades de economia GAIO MONTEIRO 2005 CT Vale ressaltar que ao se estudar ou planejar uma medida de eficientiza o em uma parte do sistema os impactos nas demais partes devem ser avaliados bem como as 47 consegii ncias sobre outros par metros como m o de obra outros insumos e manuten o Esses impactos devem ser quantificados e considerados nas avalia es econ micas 3 4 1 1 Uso Final de gua O uso final representa o conjunto de consumidores de gua E o ponto final do sistema de bombeamento sobre o qual o operador do sistema n o tem controle O dimensionamento de todo sistema de abastecimento bem como do consumo de energia dado pela demanda por gua GAIO MONTEIRO 2005 A gua usada para diversos fins A iniciativa para o uso adequado e eficiente dev
19. Rio Grande do Sul Em andamento Conv nio em andamento Al m de disseminar os conceitos de efici ncia energ tica para otimiza o de sistemas motrizes industriais e fomentar atividades de pesquisa e extens o o laborat rio permite ainda que os alunos tenham acesso ao que h de mais moderno em automa o e controle industrial 2 7 Conclus o Neste cap tulo foram apresentados dois conceitos importantes o de energia e o de efici ncia energ tica Entender o conceito de energia fundamental para que se possa utiliz la de modo adequado a fim de se evitar seu desperd cio Do outro lado a efici ncia energ tica a ferramenta que orienta o homem para o uso correto e racional da energia Al m disso atrav s dos indicadores de efici ncia energ tica foi visto como poss vel mensurar a efici ncia de um processo Ainda foi apresentada a recente legisla o brasileira sobre efici ncia energ tica a qual faz parte de uma das iniciativas do governo brasileiro para conter o desperd cio de energia el trica Por ltimo foi apresentado o Programa Nacional de Conserva o de Energia El trica PROCEL Este compreende outra iniciativa do governo brasileiro em conter o desperd cio de energia atrav s de a es voltadas principalmente para a conscientiza o da popula o empresas p blicas privadas e institui es de ensino no que diz respeito a mudan a no seu h bito de consumo de energia Destacou se
20. a carga gerada pela bomba igual carga requerida pelo sistema conforme apresentado na figura 3 12 Ponto de funcionamento Bomba KSB WKL 125 Rotor 320 mm 1750 RPM HMT mca 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 Vaz o m h Figura 3 12 Ponto de Opera o GAIO MONTEIRO 2005 43 Atribuindo se o ponto de opera o mostrado na figura 3 12 as curvas das figuras 3 8 3 9 e 3 10 pode se determinar as demais caracter sticas de opera o da bomba centr fuga potencia mec nica e rendimento Rendimento 9 Bomba KSB WRL 125 Rater 320 mm 1750 RPM Riandimanta a a0 100 350 200 250 v0 350 Vaz o mh Figura 3 13 Rendimento no ponto de opera o GAIO MONTEIRO 2005 BHP CV bomba KSB WHKL 125 Rotor 320 mm 1750 RPM Pot ncia CV 50 100 150 200 250 300 350 Vaz o mh Figura 3 14 Pot ncia no ponto de opera o GAIO MONTEIRO 2005 A forma mais usual de variar o ponto de opera o da curva da instala o atrav s do m todo de estrangulamento da tubula o por meio de uma v lvula Este m todo baseado na inser o ou retirada de perdas de carga localizadas em uma v lvula decorrente de sua abertura ou fechamento A figura 3 15 mostra como a altera o da curva da instala o atrav s da 44 inser o de perdas de carga Hz gt H altera o ponto de opera o que vai de Q Hi para Q2 H2 obtendo a redu o de vaz o
21. apresenta o gr fico no qual comparada a pot ncia utilizada nos dois m todos poss vel observar que para o m todo que utiliza a v lvula proporcional a pot ncia quase constante Isto se deve ao fato de o motor funcionar em suas caracter sticas nominais de tens o corrente e pot ncia fazendo com que este dispositivo utilize quase a mesma pot ncia tanto para uma baixa vaz o quanto para uma vaz o maior Al m disso a pot ncia el trica possui rela o direta com a vaz o conforme a equa o 3 15 Dessa forma quanto maior a vaz o maior ser a pot ncia el trica do motor V lula Proporcional X Varia o de Rota o ao 2 m O e a 331 406 662 031 1095 469 1587 031 2262 344 Vaz o l h e v lvula proporcional varia o de rota o Figura 5 5 Gr fico Pot ncia X Vaz o para os dois m todos poss vel observar ainda que para o m todo que utiliza a varia o da velocidade do motor a pot ncia possui uma varia o maior e menor que no m todo anterior Isto ocorre devido utiliza o do conversor de freqii ncia para varia o da velocidade do motor Dado que o conversor do tipo escalar possui rela o direta entre a freqii ncia e a tens o quanto menor a velocidade menor ser a frequ ncia e a tens o gerada pelo conversor Dessa forma a pot ncia ser menor para rota es abaixo da nominal O outro gr fi
22. consumo de energia el trica nas edifica es atrair um n mero cada vez maior de parceiros ligados aos diversos segmentos da constru o civil melhorando a qualidade e a efici ncia das edifica es brasileiras e divulgar os conceitos e pr ticas do bioclimatismo por meio da inser o do tema conforto ambiental e efici ncia energ tica nos cursos de Arquitetura e Engenharia 19 Ffici ncia Energ tica em Equipamentos esta rea de atua o est voltada para os equipamentos eletroeletr nicos atrav s do Procel Selo que tem por objetivo orientar o consumidor no ato da compra indicando os produtos que apresentam os melhores n veis de efici ncia energ tica dentro de cada categoria proporcionando assim economia na sua conta de energia el trica Tamb m estimula a fabrica o e a comercializa o de produtos mais eficientes contribuindo para o desenvolvimento tecnol gico e a preserva o do meio ambiente Ffici ncia Energ tica no Saneamento Ambiental esta rea de atua o est voltada para o saneamento ambiental atrav s do Procel Sanear que tem como objetivo promover a es que visem ao uso eficiente de energia el trica e gua em sistemas de saneamento ambiental incluindo os consumidores segundo uma vis o integrada de utiliza o desses recursos incentivar o uso eficiente dos recursos h dricos como estrat gia de preven o escassez de gua destinada gera o hidroel trica e contribuir para a universa
23. esse percentual poder ser menor em fun o das caracter sticas do projeto e da opera o desses sistemas Destaca se como ponto importante desse trabalho a intera o dos alunos com o laborat rio remoto Embora a turma da p s gradua o estivesse cursando a disciplina de Efici ncia Energ tica a realiza o do ensaio piloto forneceu uma abordagem pr tica e real da aplica o do conte do te rico ministrado em sala de aula Por outro lado a turma da gradua o que cursava a disciplina de Laborat rio de Convers o de Energia II teve a oportunidade de conhecer um pouco sobre efici ncia energ tica visto que n o h uma disciplina que contemple o referido tema na grade curricular do curso de Engenharia El trica da UFPA Al m disso o ensaio piloto possibilitou a estes alunos estudar o comportamento do motor el trico de indu o trif sico inserido em uma aplica o real de movimenta o de carga dado que este um dos objetivos da referida disciplina Cabe ressaltar a import ncia de se inserir a disciplina de efici ncia energ tica na grade curricular n o somente do curso de gradua o em Engenharia El trica e sim nos demais cursos de Engenharia da UFPA Isto se justifica pela abrang ncia do referido tema e pela relev ncia deste no contexto ambiental Ainda em rela o intera o dos alunos com o laborat rio remoto ao se confrontar a opini o de ambas as turmas fornecida pelo question rio com
24. o e Promover campanha de aferi o de medidores e Realizar pesquisas de vazamentos de forma planejada e frequente 3 4 1 3 Melhoria da Rugosidade da Tubula o A rugosidade interna ou o estado de conserva o da tubula o influencia a perda de carga distribu da na altura manom trica total Quanto maior a rugosidade maiores as perdas e o consumo de energia para o transporte da gua Os materiais que constituem a tubula o influenciam a rugosidade Em linhas gerais podem se separar os tubos em met licos e n o met licos Os primeiros a o a o galvanizado e ferro fundido s o utilizados quando se trabalha com press es maiores ou quando se trabalha com di metros de maior dimens o caso do a o Os tubos de a o n o apresentam revestimento interno enquanto que as tubula es de ferro fundido s o cimentadas internamente As tubula es n o met licas normalmente n o t m qualquer revestimento uma vez que a caracter stica construtiva do material bastante liso j lhes confere uma baixa resist ncia ao escoamento e conseqiientemente baixo atrito importante observar que a melhoria da rugosidade da tubula o aplica se com melhores resultados na etapa de projeto do sistema onde poss vel estimar a influ ncia do material na perda de carga da tubula o uma vez que ap s a implanta o do mesmo torna se dif cil promover a sua substitui o 3 4 1 4 Melhoria do Rendimento do Motor e da Bomba
25. o do motor parar motor ativar executar aumento da rota o ativar executar diminui o da rota o indica o de aumento de rota o do motor indica o de diminui o de rota o do motor desativar executar aumento da rota o desativar executar diminui o da rota o Figura 4 22 DTE da fun o ALTERAR VELOCIDADE DO MOTOR 78 A v lvula proporcional conforme o DTE da figura 4 21 possui tr s estados distintos inativo abrindo e fechando A mudan a do estado inativo para os estados abrindo e fechando ocorre quando o usu rio insere um ngulo para moviment la Isto representa a condi o ou seja o fluxo ordem de movimenta o da v lvula J a a o o sinal el trico emitido a v lvula para que ela se movimente o qual representado pelos fluxos ativar executar abertura da v lvula proporcional e ativar executar fechamento da v lvula proporcional Ap s a v lvula atingir o ngulo determinado pelo usu rio ela passa ao estado Inativo O motor el trico conforme o DTE da figura 4 22 possui quatro estados inativo aumentando funcionando e diminuindo A mudan a do estado inativo para o estado funcionando ocorre quando o usu rio liga o motor sendo que neste caso n o h condi o e a a o o sinal el trico representado pelo fluxo ligar motor enviado ao CLP Cabe ressaltar que o usu rio pode inserir um val
26. o do sistema de automa o 62 N Serv ihr Supervisie Rede Industrial Ethernet Frequ ncias Moluow de lego Fme de Costactores y Rule damn de Sobroenaver Opera o e des de Sedeoverrenti Opera o amp kto dn EXAUSTOR Dumpet Motarirado COMPRESSOR onan AP ra SS Medin de Fumo a amp i Vilvolas Sivhertieabes cur lisera nvursor de lever de requ ncia Transmissor Frequ ncia de Press o qa lisa ss timleg do Indico vo Motor dd w Mintor de K de Prensa 2 Pisa de ry Opera o vi Mealich azan verwar ie Vibwula VCA Velho z cle flew n Frequ ncia Vilwulee gt J diao Eincodi sa MM Cid vpn Soleediten Y Carga Rel Mecumeme d Autor ne Contectore se gt ecurmerne da wur s mni i tdu o je Sabrecarmente Sonar Uitrus mico Desocumento Linear r Soomnge de nivel BOMBA CENTRIFUGA CORREIA TRANSPORTADORA Figura 4 14 Sistema de automa o do LAMOTRIZ A comunica o entre o software de controle e as mem rias de dados do CLP mestre realizada pelo protocolo OPC Object Linking and Embedding for Process Control 4 4 Projeto de Software Para que se tornasse poss vel controlar e monitorar remotamente os dispositivos do prot tipo de bombeamento d gua foi necess rio desenvolver um software que fornecesse tais funcionalidades Dentro dessa perspectiva o tipo de sistema de software adequado o de tempo real Um sistema de processament
27. o subprograma Procel Ind stria pelas a es 28 realizadas em parceria com Universidades Federais para implanta o de Laborat rios de Otimiza o de Sistemas Motrizes os quais fornecem aos alunos uma boa estrutura de equipamentos para realiza o de estudos de efici ncia energ tica em sistemas motrizes industriais No pr ximo cap tulo ser o discutidos os conceitos envolvidos em sistemas de bombeamento d gua os quais s o objeto de estudo desse trabalho 29 3 SISTEMAS DE BOMBEAMENTO DE GUA 3 1 Introdu o Neste cap tulo faz se uma descri o das caracter sticas do sistema de bombeamento com a finalidade de compreender seu princ pio de funcionamento Aborda se inicialmente a determina o do di metro timo da tubula o e das perdas de carga existentes ao longo do trajeto do fluido bem como da curva caracter stica da instala o Logo ap s s o mostradas as caracter sticas de uma bomba centr fuga destacando suas curvas caracter sticas Por ltimo trata se dos meios de aplicar os conceitos de efici ncia energ tica em sistemas de bombeamento de gua 3 2 Instala es de Bombeamento Segundo Macyntire 1987 a opera o normal de bombeamento consiste em fornecer energia ao l quido para que este possa executar o trabalho representado pelo deslocamento do seu peso entre duas posi es que se considerem vencendo as resist ncias que se apresentarem em seu percurso Assim
28. processo ensino aprendizagem torna se essencial A experimenta o remota tem a vantagem de oferecer ao usu rio situa es e fen menos que s o dif ceis de simular al m de permitir a intera o com problemas e caracter sticas exclusivas dos sistemas reais Um laborat rio remoto pode ser definido como uma interface de software respons vel por controlar experimentos reais sendo que estes s o realizados remotamente Os par metros de controle s o repassados a interface e esta os converte em um formato que seja aceito por um computador local o qual gerencia a execu o do experimento Dessa forma n o necess ria a presen a f sica de alunos no laborat rio POINDEXTER HECK 1999 O conceito de laborat rio remoto abre uma s rie de possibilidades no que diz respeito ao incremento da produ o cient fica e tecnol gica Para as institui es de ensino podem ser oferecidas vantagens no uso de um laborat rio remoto em compara o a um laborat rio local tais como redu o dos custos de instala o opera o e manuten o menores investimentos na aquisi o de equipamentos atualiza o permanente de equipamentos minimizando os custos associados deprecia o e obsolesc ncia Essas vantagens s o adquiridas principalmente se houver associa o entre duas ou mais institui es pois os investimentos podem ser divididos entre as participantes Outro aspecto importante da associa o dessas institui e
29. s leis voltadas a efici ncia energ tica a lei n 9 991 de 24 de julho de 2000 a lei n 10 295 de 17 de outubro de 2001 e a lei n 11 465 de 28 de mar o de 2007 2 5 1 Lei n 9 991 Disp e sobre a realiza o de investimentos em pesquisa e desenvolvimento e em efici ncia energ tica por parte das empresas concession rias permission rias e autorizadas do setor de energia el trica e d outras provid ncias Dessa forma as concession rias e permission rias de servi os p blicos de distribui o de energia el trica ficaram obrigadas a aplicar anualmente 0 75 de sua receita operacional l quida em pesquisa e desenvolvimento do setor el trico e 0 25 em programas de efici ncia energ tica no uso final Ficou estabelecido ainda que 30 dos recursos que trata a lei ser o destinados a projetos desenvolvidos por institui es de pesquisa sediadas nas regi es Norte Nordeste e Centro Oeste incluindo as respectivas reas das Superintend ncias Regionais Al m disso esta lei indicou a constitui o de um Comit Gestor com a finalidade de definir diretrizes gerais e plano anual de investimentos acompanhar a implementa o das a es e avaliar anualmente os resultados alcan ados na aplica o dos recursos mencionados anteriormente 2 5 2 Lei n 10 295 Disp e sobre a Pol tica Nacional de Conserva o e Uso Racional de Energia estabelecendo n veis m ximos de consumo espec fico de energia ou m nimos de ef
30. sua aten o bem como mant la at o final das experi ncias propostas SIM a NAO 5 Qual o conceito que voc atribui a metodologia utilizada pelo laborat rio remoto EXCELENTE BOM w REGULAR INSUFICIENTE 6 Caso voc tenha alguma sugest o compartilhe a conosco 107
31. um dado requerimento de pot ncia avaliada em KW poss vel afirmar que a sociedade moderna buscando atender suas demandas energ ticas de forma r pida t o vida em pot ncia quanto em energia Dessa forma sendo a energia entendida como a capacidade de promover mudan as de estado esta pode apresentar se de diversas formas energias nucleares e at micas em n vel 9 at mico energia qu mica sob forma de liga es entre tomos e mol culas energia el trica presente na circula o de cargas el tricas atrav s de um campo de potencial el trico energia magn tica acumulada em campos magn ticos energia t rmica apresentada na forma de radia o t rmica energia mec nica associada a massas com energia cin tica e potencial entre outras formas de energia existentes 2 3 Ffici ncia Energ tica Segundo Kassik apud NEGRAO LOBATO 2005 o conceito de efici ncia energ tica baseado no melhor aproveitamento da energia el trica e no combate ao desperd cio para assim evitar ou diminuir o ritmo de aumento de capacidade do sistema el trico reduzindo os impactos ambientais associados ao aumento da capacidade preservando os recursos naturais Conforme a Primeira Lei da Termodin mica a energia total num sistema isolado constante e de acordo com a Segunda Lei a entropia de um sistema isolado tende a um m ximo A efici ncia energ tica de um processo pode ser medida em termos da Primeira ou da Segunda L
32. vel de abstra o YOURDON 1990 A entidade pode ser definida como um conjunto de objetos da realidade modelada sobre os quais se deseja armazenar informa es J o relacionamento pode ser definido como um conjunto de associa es entre entidades HEUSER 1998 A associa o de informa es a ocorr ncias de entidades ou de relacionamentos chama se atributo J a quantidade de ocorr ncias de uma entidade associada a uma ocorr ncia da entidade em quest o atrav s do relacionamento chama se cardinalidade HEUSER 1998 A figura 4 20 apresenta o DER do sistema de software para controle do prot tipo de bombeamento d gua do LAMOTRIZ O sistema de software em quest o necessita registrar os dados dos usu rios para permitir acesso somente aos autorizados ou seja alunos das disciplinas que realizam experi ncias no prot tipo Al m disso o sistema necessita registrar os valores das grandezas el tricas e mec nicas obtidos durante a realiza o das experi ncias para repass los aos alunos 75 USU RIO 1 n GRANDEZAS MONITORAMENTO Figura 4 20 DER do sistema de software para controle do prot tipo 4 4 2 4 Diagrama de Transi o de Estados DTE O diagrama de transi o de estados DTE descreve o comportamento tempo dependente do sistema do software ou seja apresenta os v rios estados em que todo sistema pode assumir e as circunst ncias que o conduzem a uma mudan a de es
33. x 3 11 onde Q a vaz o em m s H a altura manom trica correspondente a Q e np a rota o expressao nominal da bomba em rpm A pot ncia mec nica da bomba obtida pela express o Po yX QX HMT 3 12 onde y o peso espec fico do fluido Q a vaz o e HMT a altura manom trica 3 3 2 Curvas de Desempenho das Bombas Centr fugas As caracter sticas de desempenho das bombas centr fugas s o representadas por curvas fornecidas pelos fabricantes Elas traduzem o desempenho esperado de cada bomba S o basicamente quatro as curvas caracter sticas tradicionais e Curva de Carga x Vaz o e Curva de Pot ncia Absorvida x Vaz o e Curva de Rendimento x Vaz o e Curva NPSH x Vaz o que traduz o NPSH requerido pela bomba o qual deve ser comparado ao NPSH dispon vel do sistema 3 3 2 1 Curva Altura x Vaz o Obtida a partir dos ensaios de press o e vaz o da bomba Embora seja teoricamente uma par bola devem se descontar os efeitos do atrito que mudam a curva te rica Representa a rela o entre a vaz o que a bomba capaz de recalcar e a altura manom trica total contra a qual essa vaz o pode ser recalcada O ponto de funcionamento 40 dessa bomba em um determinado sistema dado pelo cruzamento da curva do sistema com a curva da bomba importante notar que a curva da bomba nada tem a ver com a curva do sistema Ela uma caracter stica da bomba assim como a curva do sistema
34. 14 3 P mecl 2 3 15 P o Se forem aplicadas as equa es 3 11 e 3 12 a cada ponto da curva de carga da bomba rota o obtida a curva para a velocidade z A Figura 3 16 mostra como a varia o da velocidade altera o ponto de opera o que vai de Qt Hi para Qt H2 obtendo a redu o de vaz o desejada Qt lt Qt Em acr scimo observa se uma redu o na carga H2 lt Hi ponto de trabalho 2 ponto de trabalho 1 curva do sistema rota o 1 rota o 2 Figura 3 16 Varia o da velocidade na curva da bomba 3 4 Ffici ncia Energ tica em Sistemas de Bombeamento Existem basicamente duas formas de se promover efici ncia energ tica em sistemas de bombeamento A primeira delas consiste em utilizar instala es hidr ulicas adequadas J a segunda consiste em evitar ou reduzir o consumo de energia el trica principalmente no hor rio de ponta Para tanto se torna necess rio identificar as perdas que reduzem a efici ncia do referido sistema Uma an lise no balan o energ tico do sistema fornece um ponto de partida para reconhecer as oportunidades de melhoria na efici ncia A figura 3 17 apresenta um balan o de energia caracter stico com as perdas de um sistema de bombeamento 46 Perdas no motor el trico e acoplamento Efici ncia global 5 20 do sistema 20 35 En El trica Uso Final 100 Motor Bomba Distribui o n 50 Perdas na bomba
35. ABORAT RIO REMOTO 4 1 Introdu o Neste cap tulo ser descrito o prot tipo do Sistema de Bombeamento D gua bem como dos equipamentos de controle e medi o utilizados Este prot tipo foi doado a Universidade Federal do Par atrav s do programa Procel Ind stria por meio de um conv nio firmado entre a Eletrobr s e a referida universidade Al m do prot tipo ser descrito o projeto do software desenvolvido para permitir a intera o do usu rio com o processo de bombeamento d gua Por ltimo descreve se o ensaio realizado com objetivo de comparar a efici ncia energ tica entre o m todo de ajuste de vaz o por v lvula de estrangulamento e o m todo de ajuste de vaz o pela varia o de velocidade do motor el trico 4 2 Descri o dos Equipamentos O prot tipo composto por dois reservat rios de gua um motor de indu o trif sico uma bomba centr fuga registro globo registros de esfera v lvulas solen ides v lvula de controle transmissor de press o transmissor de n vel e medidor de vaz o A rela o completa dos equipamentos mostrada na tabela 4 1 Tabela 4 1 Descri o dos equipamentos da bancada Sigla Significado Sigla Significado B Bomba d gua SNS1 Sensor de N vel 1 CLP Controlador L gico Program vel SNS2 Sensor de Nivel 2 IF Inversor de Freqii ncia SNUS Sensor de N vel Ultrass nico MT Medidor de Fluxo VCA V lvula de Controle Aut
36. Confiabilidade Usabilidade Manutenbilidade Portabilidade Adequa o Maturidade Inteligibilidade Comportamento Analisabilidade Adaptabilidade Acur cia Toler ncia a Apreensibilidade em rela o ao Modificabilidade Capacidade para Interoperabilidade Falhas Operacionalidade tempo Estabilidade ser instalado Seguran a de Recuperabilidade Atratividade Utiliza o de Testabilidade Coexist ncia Acesso recursos Capacidade para Conformidade Conformidade Conformidade substituir Conformidade relacionada relacionada Conformidade relacionada relacionada confiabilidade usabilidade relacionada a manutenibilidade Conformidade funcionalidade efici ncia relacionada portabilidade Figura 5 7 Modelo de qualidade para qualidade interna e externa ABNT 2003 91 Conforme a figura 5 7 as sub caracter sticas de usabilidade s o e Inteligibilidade Capacidade do produto de software de possibilitar ao usu rio compreender se o software apropriado e como ele pode ser usado para tarefas e condi es de uso espec ficas e Apreensibilidade Capacidade do produto de software de possibilitar ao usu rio aprender sua aplica o e Operacionalidade Capacidade do produto de software de possibilitar ao usu rio oper lo e control lo e Atratividade Capacidade do produto de software de ser atraente ao usu rio A inteligibilidade foi abordada no question rio sob a seguinte pergunta Ao utilizar o laborat rio remoto voc
37. DDAD 2006 b De acordo com o modo de entrada do l quido no rotor conforme a figura 3 4 e Simples Suc o Apresenta a entrada do l quido em um lado do rotor e Dupla Suc o Apresenta a entrada do l quido nos dois lados do rotor possuindo a fun o de dobrar a vaz o para mesma press o 4 a a ala d 4 SIMPLES SUCCAO DUPLA SUC O Figura 3 4 Rotores radiais de simples suc o e dupla suc o HADDAD 2006 c De acordo com o n mero de rotores em uma mesma carca a conforme a figura 3 5 e Um Est gio A bomba possui apenas um rotor 37 e V rios Est gios A bomba possui mais de um rotor e aumenta a press o para mesma vaz o jj Entrada c Figura 3 5 a Bomba radial simples suc o um est gio e eixo horizontal b Bomba radial simples suc o quatro est gios e eixo horizontal c Bomba de eixo vertical rotor radial e um est gio d De acordo com a posi o da bomba conforme a figura 3 5 e Fixo Horizontal Operando com a bomba emersa e Eixo Vertical De eixo prolongado operando com a bomba submersa e De acordo com a posi o do eixo da bomba em rela o ao n vel da gua conforme a figura 3 6 e Bomba de Suc o Positiva Quando o eixo da bomba localiza se acima do n vel do reservat rio e Bomba de Suc o Negativa Afogada Quando o eixo da bomba localiza se abaixo do n vel do reservat rio 38 J LAE TFET Figura 3 6 Cl
38. LAMOTRIZ para 90 acessar o software de controle do prot tipo Este acesso foi realizado atrav s de uma p gina tempor ria hospedada no espa o reservado ao site do laborat rio no servidor da Faculdade de Engenharia El trica A p gina tinha o objetivo de redirecionar o usu rio para o software de controle residente no servidor dentro do LAMOTRIZ Ao final do ensaio os alunos receberam suas planilhas com os resultados A ltima etapa consistiu em receber os relat rios e solicitar aos alunos que respondessem a um question rio sobre a din mica do laborat rio remoto Este question rio continha cinco quest es objetivas de m ltipla escolha e uma quest o subjetiva referente a sugest es para melhorar a referida din mica O question rio foi baseado na caracter stica de usabilidade do produto de software da norma NBR ISO IEC 9126 1 Esta norma descreve um modelo de qualidade do produto de software composto de duas partes qualidade interna e externa e qualidade em uso A primeira parte do modelo especifica seis caracter sticas para qualidade interna e externa que s o subdivididas em sub caracter sticas ABNT 2003 A figura 5 7 apresenta a primeira parte do modelo A sub caracter stica de usabilidade representa a capacidade do produto de software de ser compreendido aprendido operado e atraente ao usu rio quando usado sob condi es especificadas ABNT 2003 Qualidade externa e interna Funcionalidade
39. OVADA PELO COLEGIADO DO PROGRAMA DE P S GRADUA O EM ENGENHARIA ELETRICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR E JULGADA ADEQUADA PARA OBTEN O DO GRAU DE MESTRE EM ENGENHARIA EL TRICA NA REA DE SISTEMAS DE ENERGIA EL TRICA APROVADA EM 11 09 2009 BANCA EXAMINADORA Profa Dra Maria Emilia de Lima Tostes ORIENTADORA UFPA Prof Dr Aldebaro Barreto da Rocha Klautau Junior MEMBRO UFPA Prof Dr Marcus Vinicius Alves Nunes MEMBRO UFPA Prof Dr Ricardo Silva The MEMBRO UFC VISTO Prof Dr Marcus Vinicius Alves Nunes COORDENADOR DO PPGEE ITEC UFPA AGRADECIMENTOS A Deus por iluminar meu caminho e me guiar at a realiza o dessa conquista A minha fam lia por todo apoio e est mulo Aos meus pais Luiz e Rosely por sempre acreditarem e investirem na educa o dos seus filhos Aos meus irm os Yuri Tagore e Sergei por sempre estarem dispostos a ajudar no que fosse preciso A Vanderlene por sempre estar ao meu lado em todos os momentos Ao Programa de P s Gradua o em Engenharia El trica pela oportunidade de qualifica o Aos funcion rios da secretaria do referido programa por serem sol citos no atendimento aos alunos Ao Professor Marcus Vinicius Alves Nunes pelo incentivo e motiva o para cursar a p s gradua o A Professora Maria Em lia de Lima Tostes que com toda sua experi ncia e vis o aceitou o desafio de desenvolver este trabalho e contribuiu de forma
40. PA r m em o indica o de vaz o zs A Dw 3e D Rye e g gi S ne A 2 o A amp A EA Figura 4 16 DFD n vel O do sistema de software para controle do prot tipo 68 De forma an loga a fun o descrita anteriormente a fun o CONTROLAR MOTOR recebe fluxos de dados de libera o do usu rio e de altera o da velocidade do motor A partir disso a fun o envia o sinal de controle para alterar a velocidade do motor bem como o fluxo de dados da indica o dessa altera o e da indica o da vaz o e press o O pr ximo DFD que est no n vel imediatamente inferior ao diagrama n vel 0 chamado diagrama n vel 1 Nele existem maiores detalhes sobre a fun o CONTROLAR V LVULA PROPORCIONAL A figura 4 17 apresenta o DFD n vel 1 USU RIOS 14 VERIFICAR NOME E SENHA DE USU RIO 1 2 FORNECER ACESSO AO USU RIO Figura 4 17 DFD n vel 1 do sistema de software para controle do prot tipo Este diagrama possui apenas duas fun es visto que a fun o IDENTIFICAR USU RIO tem a finalidade apenas de controlar o acesso dos usu rios ao sistema de software Dessa forma a fun o VERIFICAR NOME E SENHA DE USU RIO recebe um fluxo de dados contendo o nome e senha informados pelo usu rio Com esses dados a fun o verifica no dep sito de dados de usu rios se o usu rio est cadastrado A partir da a fun o envia um fluxo de dad
41. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR INSTITUTO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE P S GRADUA O EM ENGENHARIA EL TRICA LABORAT RIO REMOTO PARA ENSINO DE EFICI NCIA ENERG TICA EM UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE GUA IGOR BITTENCOURT LOUREIRO DM 19 2009 UFPA ITEC PPGEE Campus Universit rio do Guam Bel m Par Brasil 2009 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR INSTITUTO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE P S GRADUA O EM ENGENHARIA EL TRICA IGOR BITTENCOURT LOUREIRO LABORAT RIO REMOTO PARA ENSINO DE EFICI NCIA ENERG TICA EM UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE GUA DM 19 2009 UFPA ITEC PPGEE Campus Universit rio do Guam Bel m Par 2009 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR INSTITUTO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE P S GRADUA O EM ENGENHARIA EL TRICA IGOR BITTENCOURT LOUREIRO LABORAT RIO REMOTO PARA ENSINO DE EFICI NCIA ENERG TICA EM UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE GUA Disserta o submetida Banca Examinadora do Programa de P s Gradua o em Engenharia El trica da UFPA para a obten o do Grau de Mestre em Engenharia El trica UFPA ITEC PPGEE Campus Universitario do Guama Bel m Para Brasil 2009 iii UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR INSTITUTO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE POS GRADUA O EM ENGENHARIA ELETRICA LABORAT RIO REMOTO PARA ENSINO DE EFICI NCIA ENERG TICA EM UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE AGUA AUTOR IGOR BITTENCOURT LOUREIRO DISSERTA O DE MESTRADO SUBMETIDA A AVALIA O DA BANCA EXAMINADORA APR
42. VCA Indicador de status VCA Os valores a serem atribu dos a VCA encontram se na tabela 1 Tabela 1 Valores de VCA para o experimento Valor de VCA 15 25 35 45 55 Go Ro gt Siga os seguintes passos para realizar o experimento 105 3 2 2 Acione o bot o de comando da VCA at o valor 15 e acompanhe a movimenta o da v lvula at a posi o escolhida Acione o bot o de comando de rota o do motor at o valor de 3600 rpm Acione o bot o Co para dar partida no motor Espere a vaz o estabilizar e clique no bot o OK para gravar os dados Repita os passos a e d para cada valor de VCA da tabela 1 Ao final do ltimo valor acione novamente o bot o C8 para parar o motor Ajuste de Vaz o por Varia o de Rota o do Motor A varia o de rota o do motor na aplica o realizada por um bot o de comando que envia a rota o selecionada ao inversor de frequ ncia Este bot o mostrado na figura 2 glocidade do Motor RPM a Figura 2 Comando para ajuste da rota o do motor Siga os seguintes passos para realizar o experimento Acione o comando da VCA at o valor 90 Abra o arquivo que foi salvo com os valores do experimento anterior verifique os valores de vaz o gravados e anote os na tabela 2 Em seguida feche o Acione o comando da rota o do motor at que a rota o atingida gere a vaz o igual do experimento
43. a o de fluxo 79 de dados sendo que este fluxo determina as opera es DUARTE 2006 Essa caracter stica corrobora com o modelo descrito pela an lise estruturada apresentada anteriormente Outra caracter stica determinante da linguagem a possibilidade de integrar o seu programa a uma p gina HTML para sua disponibiliza o na Web Isto poss vel atrav s de um servidor Web pr prio incorporado ao ambiente de desenvolvimento do Labview Para executar a aplica o Web o cliente precisa ter o Labview ou o Labview Run Time Engine Este ltimo corresponde a um plug in para o navegador do usu rio sendo que este plug in respons vel pela comunica o entre o referido navegador e o servidor da aplica o permitindo a intera o do usu rio 4 5 1 M tricas de Implementa o A codifica o do software foi constitu da de 264 n s 43 diagramas 38 estruturas 144 linhas 20 controles 28 indicadores e 22 vari veis locais 21 cm A Os n s s o objetos que t m entradas e ou sa das e permitem a execu o de opera es a 2 entre os blocos de fun es Os diagramas representam os blocos de fun es As estruturas equivalem a representa es gr ficas de la os e condicional de caso das linguagens de programa o baseadas em linhas de texto As linhas s o objetos pelos quais os dados s o transferidos entre os diagramas Os controles representam as entradas interativas ou seja as a
44. a Ffici ncia de Processo Industrial Anais da VII Conferencia Internacional de Aplica es Industriais INDUSCON Recife 2006 FILIPPO Filho G E Conserva o de Energia El trica em Sistemas Fluidomec nicos XVIII SNPTEE Outubro de 2005 GAIO Marcelo Monachesi Efici ncia Energ tica em Sistemas de Bombeamento Rio de Janeiro Eletrobr s 2005 100 GAIO Marcelo Monachesi MONTEIRO Marco Aur lio Guimar es Efici ncia Energ tica em Sistemas de Bombeamento Manual Pr tico Rio de Janeiro Eletrobr s 2005 GOMEZ F J CERVERA M MARTNEZ J A World Wide Web Based Architecture for the implementation of a Virtual Laboratory Universidad AutOnoma Madrid Espana GUEVARA Y CARMONA R Unsteady and Steady Flow Control on Pumping Systems IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS VOL 26 NO 5 SEPTEMBER OCTOBER 1990 HADDAD J Conserva o de Energia Efici ncia Energ tica de Instala es e Equipamentos Itajub FUPAI 2006 HENRY J Engineering Lab Online s tio University of Tenn Chattanooga http chem engr utc edu KNIGHT C D DEWEERTH S P World Wide Web Based Automatic Testing of Analog Circuits Proc 1996 Midwest Symp Circuits and Systems pp 295 298 Agosto de 1996 LYSHEVSKI S E Control of High Performance Induction Motors Theory and Practice Energy Conversion and Management vol 42 pp 877 898 2001 MACHADO F V P Efici ncia Energ tica em Conjuntos Moto bom
45. a aos eventos definidos no modelo ambiental Este modelo possui cinco componentes diagrama de fluxo de dados dicion rio de dados diagrama entidade relacionamento especifica o de processos e diagrama de transi o de estados 4 4 2 1 Diagrama de Fluxo de Dados DFD O diagrama de fluxo de dados uma ferramenta de modelagem que permite imaginar um sistema como uma rede de processos funcionais interligados por dutos e tanques de armazenamento de dados YOURDON 1990 66 Este diagrama uma das mais utilizadas ferramentas de modelagem de sistemas principalmente quando suas fun es s o de fundamental import ncia e mais complexas que os dados manipulados pelo pr prio sistema Os DFD s s o organizados em n veis para possibilitar o detalhamento de sistemas complexos Dessa forma cada n vel respons vel por fornecer maiores detalhes sobre uma parte do n vel que lhe seja superior O diagrama de contexto apresentado anteriormente o DFD de n vel mais alto Abaixo deste tem se o DFD chamado figura ou nivel 0 o qual representa a visa de mais alto n vel das principais fun es do sistema bem como as principais interfaces entre essas fun es A figura 4 16 apresenta o DFD n vel O do sistema de software para controle do prot tipo de bombeamento d gua As tr s principais fun es mostradas no diagrama n vel 0 s o identificar usu rio controlar v lvula proporcional e controlar motor
46. a eficientiza o pode ser considerada como uma ferramenta a ser utilizada por empresas procurando melhorar seu estado atual 12 particularmente porque est relacionada s opera es considerada uma fonte de sustent vel vantagem competitiva Medidas de efici ncia energ tica em sistemas motrizes industriais s o a es que buscam maior racionaliza o do consumo de energia de m quinas e equipamentos constituintes do processo de produ o Essas a es s o fundamentadas em diagn sticos energ ticos que identificam oportunidades de redu o e analisam as melhores propostas para serem implantadas Assim partindo dos conceitos de melhoria cont nua s o estipuladas metas de custo espec fico do processo sendo o consumo energ tico monitorado para a implanta o de novas a es As a es compreendem na maioria das vezes e Modifica o do projeto substituindo os equipamentos existentes por equipamentos mais eficientes e Modifica o na rotina de manuten o evitando que o equipamento se deteriore e passe a trabalhar consumindo mais energia Ox e Mudan as operacionais ou seja na forma como determinada opera o realizada no processo 2 4 Indicadores de Desempenho em Energia El trica A quantifica o da melhoria proporcionada por um plano de efici ncia energ tica obtida atrav s dos indicadores de efici ncia energ tica Pode se afirmar de modo geral que a efici ncia energ tica aumenta qu
47. a para gest o dos alunos que utilizam o laborat rio remoto bem como para gest o do conte do utilizado 99 7 REFER NCIAS 2005 Balan o de Energia til Ano Base 2005 Bras lia Minist rio de Minas e Energia 2003 Plano Decenal de Expans o 2003 2012 Bras lia ELETROBRAS 2008 Balan o Energ tico Nacional 2008 Ano base 2007 Bras lia Minist rio de Minas e Energia ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS NBR 12214 Projeto de Sistema de Bombeamento de gua Para Abastecimento P blico Procedimento 1992 ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS NBR 10131 Bombas Hidr ulicas de Fluxo 1987 ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS NBR ISO IEC 9126 1 Engenharia de software Qualidade de produto Parte 1 Modelo de Qualidade 2003 ARPAIA P BACCIGALUPI A CENNAMO F DAPONTE P A remote measurement laboratory for educational experiments Measurement vol 21 no 4 pp 157 169 Agosto de 1997 ATANASIO V et al Laborat rio Experimental para Ensino de Ilumina o em Arquitetura Atrav s de um AVA Anais do Congresso Nacional de Ambientes Hiperm dia para Aprendizagem 2006 Florian polis Brasil BHANDARI A SHOR M Access to an Instructional Control Laboratory Experiment Through the World Wide Web Proc ACC Philadelphia pp 1319 1325 Junho de 1998 DUARTE A O de S M et al Desenvolvimento de um Sistema Supervis rio Utilizando Protocolo ProFibus e OPC par
48. a sobre efici ncia energ tica e a cria o do Programa Nacional de Conserva o de Energia El trica PROCEL Ao final apresenta se com detalhe o subprograma Procel Ind stria que tem como objetivo estudar os sistemas motrizes da ind stria brasileira e propor a es para reduzir as perdas de energia el trica existentes nesses sistemas 2 2 Defini o de Energia Uma defini o bem usual correspondente ao senso comum e encontrada em muitos livros afirma que energia a medida da capacidade de efetuar trabalho Por m a rigor esta defini o est parcialmente correta e aplica se a alguns tipos de energia como a mec nica e a el trica que em princ pio s o totalmente convers veis em outras formas de energia HADDAD 2006 Em 1872 Maxwell prop s uma defini o que pode ser considerada mais correta do que a anterior energia aquilo que permite uma mudan a na configura o de um sistema em oposi o a uma for a que resiste a esta mudan a Esta defini o refere se a importantes mudan as de condi es e a altera es do estado de um sistema HADDAD 2006 Um conceito importante que frequentemente relacionado energia o da pot ncia Esta corresponde ao fluxo de energia sobre um determinado tempo sendo de grande valia para se comparar processos f sicos Em termos gerais estamos dispostos a atender uma dada demanda energ tica medida em kWh mas sobre a imposi o do tempo resultando em
49. al da tubula o GAIO 2005 Sabe se pelo teorema de Bernoulli que a velocidade do fluido proporcional a quantidade de energia por unidade de peso necess ria para o seu deslocamento Assim para uma mesma vaz o quanto maior o di metro da tubula o para o caso de tubula es com se o transversal circular menor a quantidade de energia a ser cedida e menor ser o custo com a opera o do sistema mas seu custo de implanta o ser alto Entretanto se o di metro 31 da tubula o for relativamente pequeno a instala o ter baixo custo de implanta o por m os custos com a opera o do sistema ser o maiores SCHIMIDLIN 2006 Schimidlin 2006 destaca que para a determina o do di metro timo da tubula o de recalque recorre se f rmula emp rica de Bresse d KxJo 3 1 onde d dado em metros Q a vaz o dada em m3 s e K um fator que leva em considera o vari veis econ micas sendo 0 7 lt K lt 1 0 Em circunst ncias onde as tubula es de recalque s o operadas apenas algumas horas por dia utiliza se a f rmula emp rica de Forchheimer dg 1 3X40X4 X 3 2 onde X a porcentagem de horas do dia que o sistema est em opera o O resultado das equa es fornece o valor do di metro comercial imediatamente superior Para o di metro da tubula o de suc o utiliza se o di metro comercial imediatamente superior ao da tubula o de recalque 3 2 2 Perdas de
50. ando se consegue realizar um servi o e ou produzir um bem com uma quantidade de energia inferior a que era usualmente consumida HADDAD 2006 2 4 1 Consumo Espec fico de Energia A an lise do consumo de energia kWh ou da carga instalada kW em rela o ao produto gerado servi o prestado ou a rea ocupada produz indicadores de desempenho pass veis de compara o a padr es estabelecidos no pa s e no exterior HADDAD 2006 Em rela o rea ocupada o ndice W m determinado e comparado com as edifica es tipol gicas e funcionalmente semelhantes mas com diferentes n veis de efici ncia Pode se dessa forma projetar padr es muito mais eficientes de consumo de 13 energia el trica considerando se a utiliza o de produtos e processos de melhor desempenho energ tico Para o c lculo do consumo espec fico de energia CE faz se A CE ea 2 1 QP onde CA o consumo mensal de energia em kWh m s QP quantidade de produto ou servi o produzido no m s pela unidade consumidora e i o ndice referente ao m s de an lise do hist rico de dados importante ressaltar que o consumo mensal de energia CA deve coincidir com o per odo da quantidade de produto ou servi o produzido no m s QP Isto para que n o se obtenha resultados incorretos Torna se portanto importante saber qual o exato per odo de medi o do consumo de energia e a real quantidade produzida neste mesmo per odo
51. angulamento da tubula o por meio de fechamento abertura de uma v lvula e o segundo m todo atrav s da varia o da velocidade do motor el trico por meio de inversor de frequ ncia 2 Introdu o Te rica A a o de bombeamento de um fluido pode ser definida como o efeito de adicionar energia a este fluido para mov lo de um ponto a outro Como energia a capacidade de produzir trabalho adicion la a um fluido permite que o mesmo execute um trabalho ou seja fluindo atrav s de uma tubula o ou atingindo um ponto com a cota mais elevada Este efeito obtido atrav s das bombas que s o m quinas operatrizes hidr ulicas As bombas possuem um ponto de melhor funcionamento para uma determinada vaz o altura ou carga e rota o no qual as perdas do escoamento s o m nimas A este ponto denomina se ponto de opera o comum que instala es de bombeamento exijam que a bomba opere fora desse ponto pela necessidade de ajustar a vaz o Usualmente na ind stria as instala es de bombeamento operam suas m quinas em rota o constante O ajuste da vaz o principalmente sua diminui o feito utilizando se v lvulas que estrangulam a tubula o sendo que esta pr tica penaliza energeticamente a instala o Outra possibilidade de promover o ajuste da vaz o em instala es de bombeamento atrav s da varia o de rota o do motor el trico acoplado a bomba Esta pr tica recomendada pela comunidade cien
52. anterior Ao atingir a vaz o desejada clique no bot o OK para salvar os dados Repita os passos c e d para os outros valores de vaz o anotados na tabela 2 Tabela 2 Valores de vaz o para o experimento Valor da vaz o O1 Co RO gt 4 Relat rio O relat rio deve conter uma introdu o descrevendo o seu objetivo um breve desenvolvimento te rico sobre os modos de ajuste de vaz o abordados na experi ncia os resultados obtidos nos ensaios e a conclus o Utilizar o consumo espec fico de energia como indicador de efici ncia energ tica 106 APENDICE II QUESTION RIO DE AVALIA O Universidade Federal do Par Instituto de Tecnologia Faculdade de Engenharia El trica Laborat rio de Qualidade e Efici ncia Energ tica Question rio para Avalia o do Laborat rio Remoto para Ensino de Efici ncia Energ tica em Sistemas de Bombeamento de Agua 1 Ao utilizar o laborat rio remoto voc conseguiu identificar os conceitos te ricos relacionados as experi ncias propostas a SIM E N O 2 Voc conseguiu aprender com facilidade a utilizar o aplicativo do laborat rio remoto para realizar as experi ncias propostas SIM E N O 3 Voc conseguiu operar e controlar com facilidade o aplicativo do laborat rio remoto para realizar as experi ncias propostas SIM E N O 4 O aplicativo do laborat rio remoto foi capaz de despertar
53. ara a varia o de velocidade do motor el trico citado anteriormente utiliza se um conversor de freqii ncia modelo Micromaster 420 de fabrica o da SIEMENS Este equipamento controlado por microprocessador e utiliza tecnologia IGBT Transistor Bipolar de Gate Isolado 4 2 3 Bomba Centr fuga A bomba centr fuga utilizada da marca KSB modelo Meganorm 25 150 de execu o horizontal est gio nico de suc o simples horizontal e recalque na posi o vertical para cima Os di metros de suc o e recalque s o iguais a 1 e o do rotor igual a 150 mm A figura 4 4 apresenta a foto da bomba 56 Figura 4 4 Bomba centr fuga KSB Meganorm 25 150 A figura 4 5 apresenta a curva de carga da referida bomba Conforme visto no cap tulo anterior esta curva representa a rela o entre a vaz o que a bomba capaz de recalcar e a altura manom trica total contra a qual essa vaz o pode ser recalcada Em mm Figura 4 5 Curva Altura x Vaz o da bomba KSB Meganorm 25 150 A figura 4 6 apresenta a curva do NPSH da referida bomba O NPSH representa a carga requerida na entrada do rotor sendo um par metro importante para se evitar a cavita o 57 Figura 4 6 Curva do NPSH x Vaz o da bomba KSB Meganorm 25 150 A figura 4 7 apresenta a curva da pot ncia da referida bomba Esta representa a rela o entre a vaz o bombeada e a pot ncia necess ria para tal vaz o ou seja a
54. assifica o das bombas com rela o posi o do eixo em rela o ao n vel d gua HADDAD 2006 f De acordo com a posi o das p s no rotor conforme a figura 3 7 e Rotor Fechado Apresenta dois discos o traseiro e o dianteiro e Rotor Semi aberto Apresenta somente um disco onde s o fixadas as p s e Rotor Aberto N o apresenta nenhum disco e as p s s o fixadas no cubo do mesmo Figura 3 7 Rotores fechado aberto e semi aberto HADDAD 2006 3 3 1 Bombas Centr fugas Como visto na se o anterior as bombas centr fugas produzem escoamento ortogonal do l quido em rela o ao eixo delas Dessa forma essas bombas podem ser entendidas como fontes de press o pois geram uma press o negativa na sua entrada capaz de sugar o l quido do reservat rio de origem e geram uma press o positiva na sua sa da capaz de impulsionar o l quido at o reservat rio de destino SCHMIDLIN 2006 Para Gaio 2005 a sele o da bomba deve utilizar dois crit rios o primeiro a determina o da vaz o e da altura manom trica total requerida e o segundo a escolha da 39 bomba de menor pot ncia que satisfa a os valores obtidos no primeiro crit rio ou seja a bomba mais eficiente e de melhor rendimento Desataca se ainda no contexto da escolha da bomba sua rota o espec fica Esta uma grandeza que define a geometria ou o tipo de rotor da bomba mais adequado dada pela 2 ny m
55. ba Anais do II Congresso Brasileiro de Efici ncia Energ tica II CBE 2007 Vit ria ES Brasil MACINTYRE A J Bombas e Instala es de Bombeamento Editora Guanabara Rio de Janeiro 1987 MOSSIN E A Laborat rio Remoto para Ensino a Dist ncia de Sistemas de Controle Distribu dos Disserta o Mestrado Escola de Engenharia de S o Carlos S o Paulo 2006 NEGRAO F LOBATO J Estudo dos Sistemas Motrizes Industriais Monografia Curso de Especializa o em Qualidade e Efici ncia Energ tica Universidade Federal do Par Bel m 2005 101 PHYLIPSEN G J M BLOK K WORREL E 1997 International Comparisons of Energy Efficiency Methodologies for the Manufacturing Industry Energy Policy vol 5 pp 715 725 POINDEXTER S E HECK B S Using the Web in Your Courses What Can You Do What Should You Do IEEE Control Systems Magazine vol 19 no 1 pp 83 92 fevereiro de 1999 POTTEBAUM J R Optimal Characteristics of a Variable Frequency Centrifugal Pump Motor Drive IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS VOL IA 20 NO 1 JANUARY FEBRUARY 1984 PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVA O DE ENERGIA EL TRICA PROCEL Dispon vel em lt http www eletrobras gov br procel gt Acesso em 01 de Agosto de 2009 SALZMANN C LATCHMAN H GILLET D CRISALLE O Virtual Laboratories and Real time Experiments in Engineering Education ICEE 99 1999 http www fs vsb cz akce 1999 icee99 Proceed
56. bjetivou se proporcionar um contato inicial entre os alunos e o tema de efici ncia energ tica uma vez que o curso de gradua o em Engenharia El trica da UFPA n o possui em seu curr culo uma disciplina espec fica que aborde o referido tema A estrat gia utilizada para organiza o do ensaio foi dividida em quatro etapas A primeira delas consistiu em ministrar uma aula te rica com no es b sicas de sistemas de bombeamento d gua Al m disso foi mostrado como utilizar o software de controle do prot tipo e quais eram os resultados esperados que deveriam ser apresentados em um relat rio Para a turma da p s gradua o foi estipulado que o relat rio valeria 20 da nota da ltima avalia o da disciplina J para a turma da gradua o foi estipulado que o relat rio valeria como a nota integral da ltima avalia o A segunda etapa consistiu em enviar o roteiro do ensaio via correio eletr nico aos alunos e agendar um dia e hor rio para que se dirigissem ao LAMOTRIZ a fim de realizar o ensaio Os alunos da p s gradua o por possu rem uma turma reduzida realizaram o ensaio individualmente J os alunos da gradua o por possu rem uma turma maior realizaram o ensaio em duplas A terceira etapa consistiu em receber os alunos no LAMOTRIZ conforme o dia e hor rio agendados e realizar o ensaio propriamente dito Esta ltima atividade foi desenvolvida utilizando se um notebook conectado a rede wireless do
57. cad ccsccsscsscssscssccssssscssescsecsscsssccsecssesssssesssessecsneees 80 AO CONCIUS O PAERATA T OTA E TEAS 81 5 LABORAT RIO REMOTO PARA ENSINO DE EFICI NCIA ENERG TICA EM UM SISTEMA DE BOMBEAMENTO D GUA essesesescssesosossesesosocsosossesesosoesosoesesesessesosse 82 Dy ETE OU CAO Assis sore cal no cdr E T paia a 82 5 2 Software para Controle do Prot tipo de Bombeamento D gua do LAMOTRIZ 82 5 3 Ensaio Piloto de Efici ncia Energ tica em Sistemas de Bombeamento D gua 86 5 3 3 Resultados do Ensaio Piloto seessesooesoessessoesoossessossoossessoesoosseesoesoossoesoesoossoesoesooe 87 5 3 4 Avalia o do Ensaio Piloto scceccsscisssctsessssccssisasdoctasensscansescssorssecessscdsteesosusssostsenssenxees 90 5 3 5 Rendimento dos Alunos no Ensaio Piloto sccscssccsscssssssccccecscsescsscsescseseeees 95 5 4 COMEINISAO PEDRAS PDR ENCORE DARE JD ERP RSRSRS seresa RR SEDA RD SEP 96 6 CONCLUS O EE A A A E A A 98 6 1 Trabalhos Futuros seessessoesoessessoesoossessoesoossoesoesoossoesoesoossoesoesoossosssessossoossossoesoossossoesooe 99 TIRERERENCIAS as a a ER 100 AP NDICE I ROTEIRO DA EXPERI NCIA scssssssssssssssesssesssseeesssesnesseessecssesesesees 104 APENDICE II QUESTION RIO DE AVALIA O sesssssssssseessesssessecsscsecssneeaneesees 107 IX LISTA DE ILUSTRA ES Figura 2 1 Plano de estudos do CGIBE srie a neeetininnidse eGuide 17 Figura 2 2 Bancada de Bomba Cent
58. ciente em novas usinas geradoras e incertezas quanto ao futuro das usinas t rmicas dependentes do g s produzido na Bol via em virtude de recentes manobras pol ticas neste pa s O aumento do consumo motivado pelo aumento produtivo e programas de universaliza o da energia el trica em nosso pa s haja vista que uma quantidade consider vel de pessoas n o atendida por este insumo no Brasil s o vari veis que alimentam ainda mais a busca de solu es fact veis para o problema da oferta de energia el trica no Brasil As ind strias brasileiras consomem atualmente cerca de 47 da energia produzida no pa s sendo que os sistemas motrizes s o respons veis pelo consumo m dio de 55 da energia el trica destinada ao parque industrial brasileiro MINIST RIO DE MINAS E ENERGIA 2008 O motor el trico pode ser aplicado para acionar diferentes tipos de cargas como por exemplo bombas ventiladores e exaustores compressores sistemas de refrigera o correias transportadoras pontes rolantes guindastes entre outras Estas cargas n o podem ser paralisadas para fins de estudo visto que isso comprometeria a produ o industrial e traria preju zos a este setor Uma forma de se estudar o comportamento das referidas cargas sem interferir na produ o industrial atrav s de ferramentas did ticas de simula o Atrav s desta classe de ferramentas pesquisadores estudantes e profissionais podem simular o comportamento das cargas in
59. cio de energia el trica Neste sentido este trabalho apresenta um laborat rio remoto voltado a realiza o de ensaios de efici ncia energ tica em um sistema motriz de bombeamento d gua Para isto foi desenvolvido um software que permite acionar e monitorar o prot tipo de bombeamento d gua pertencente ao LAMOTRIZ da Universidade Federal do Par Ainda foi elaborado um ensaio piloto para testar a experimenta o remota com alunos de gradua o e p s gradua o da referida universidade e foi realizada uma avalia o desta experimenta o pelos referidos alunos PALAVRAS CHAVES Efici ncia energ tica bombeamento d gua laborat rio remoto xiii ABSTRACT The rational use of electric energy is a subject much discussed at present A major concern is with the Brazilian industrial sector which is responsible for most of the consumption of such energy due to the use of motor systems Allied to this fact the lack of an appropriate approach to teaching energy efficiency and energy conservation in many Engineering courses in Brazilian universities contributes to the increase in electricity waste In this sense this work presents a remote laboratory aimed at testing the energy efficiency in a system driving water pumping For this we developed a software to monitor and trigger the prototype water pumping LAMOTRIZ belonging to the Federal University of Par Still we designed a pilot trial to test the remote experimentation with u
60. co gerado para compara o da energia el trica apresentado na figura 5 6 Assim como a pot ncia a energia el trica consumida pelo motor no m todo da v lvula proporcional bem maior que a energia el trica consumida pela varia o de velocidade o motor Isto ocorre devido a energia el trica ser dada por uma rela o direta entre a pot ncia el trica e o tempo Dado que o tempo de realiza o da experi ncia para os dois m todos foi aproximadamente o mesmo o valor da energia neste caso dado em fun o da pot ncia Dessa forma como a pot ncia para o m todo da v lvula proporcional foi superior a do 88 m todo de varia o da velocidade a energia do primeiro m todo tamb m ser superior a energia do segundo m todo V lvula Proporcional X Varia o de Rota o S D Lu 331 406 662 031 1095 469 1587 031 2262 344 Vaz o l h e v lvula proporcional varia o de rota o Figura 5 6 Gr fico Energia X Vaz o para os dois m todos Al m da an lise feita pela observa o dos gr ficos poss vel comparar a efici ncia energ tica dos dois m todos em quest o atrav s do consumo espec fico de energia Este ndice relaciona a energia consumida com o volume de gua bombeado Uma vez que o tempo de realiza o da experi ncia e o volume de gua bombeada foram aproximadamente o mesmo para os dois m todos de ajuste de vaz o ut
61. conseguiu identificar os conceitos te ricos relacionados s experi ncias propostas As possibilidades de resposta eram sim e n o A figura 5 8 mostra o gr fico comparando as respostas dadas pelos alunos de p s gradua o e pelos alunos da gradua o Quest o 1 100 00 80 00 60 00 40 00 20 00 0 00 m P s Gradua o E Gradua o Figura 5 8 Gr fico com respostas da quest o 1 do formul rio A apreensibilidade foi abordada no question rio sob a seguinte pergunta Voc conseguiu aprender com facilidade a utilizar o aplicativo do laborat rio remoto para realizar as experi ncias propostas As possibilidades de resposta eram sim e n o A figura 5 9 mostra o gr fico comparando as respostas dadas pelos alunos de p s gradua o e pelos alunos da gradua o 92 Quest o 2 Se A Op es m P s Gradua o EB Gradua o Figura 5 9 Gr fico com respostas da quest o 2 do formul rio A operacionalidade foi abordada no question rio sob a seguinte pergunta Voc conseguiu operar e controlar com facilidade o aplicativo do laborat rio remoto para realizar as experi ncias propostas As possibilidades de resposta eram sim e n o A figura 5 10 mostra o gr fico comparando as respostas dadas pelos alunos de p s gradua o e pelos alunos da gradua o Quest o 3 Dm P s Gradua o E Gradua o Figura 5 10
62. da ereerenaa 53 Tabela 4 2 Principais caracter sticas do motor de indu o trif sico eeeeseeesereerreereeees 56 Tabela 4 3 Sinais de entrada do SIEMENS SIMATIC S7 200 61 Tabela 4 4 Sa das do SIEMENS SIMATIC S7 200 a 61 Tabela 4 5 Lista de eventos do sistema de software para controle do prot tipo 66 Tabela 4 6 Dicion rio de dados do sistema de software para controle do prot tipo 74 Tabela 4 7 Nota o do dicion rio de dado i ceeeeeceesecesceceeneeceecceceeeeecseeeeeeeeeesneeeeneeeaas 75 Tabela 5 1 Resultados para o m todo de ajuste de vaz o por meio da v lvula proporcional RR REED as cua DSR RAR SRU SR AD A SARA URNA DIDO AR UN ES PEN aa 87 Tabela 5 2 Resultados para o m todo de ajuste de vaz o por meio da varia o da velocidade AT OUOE sr Sina a aesa db Spa aa o to ta ada ia ao eiaa aaau d bla 87 xii RESUMO A utiliza o racional da energia el trica um tema bastante discutido na atualidade Uma das principais preocupa es com o setor industrial brasileiro o qual respons vel pela maior parte do consumo desse tipo de energia devido utiliza o de sistemas motrizes Aliado a esse fato a falta de uma abordagem adequada ao ensino de efici ncia energ tica e conserva o de energia em muitos cursos de Engenharia das universidades brasileiras contribui para o aumento do desperd
63. dade e Efici ncia Energ tica localizado na Faculdade de Engenharia El trica da referida universidade Constitui se tamb m como objetivo deste trabalho elaborar um ensaio piloto para ser realizado no ambiente do laborat rio remoto de modo a testar suas funcionalidades O ensaio dever abordar sob o ponto de vista da efici ncia energ tica a compara o de dois m todos de ajuste de vaz o em sistemas de bombeamento d gua estrangulamento da tubula o atrav s de uma v lvula e varia o da velocidade do motor el trico acoplado a bomba via conversor de freqii ncia Como ltimo objetivo destaca se testar a realiza o do ensaio piloto atrav s da utiliza o do software no ambiente do laborat rio remoto Este teste ser feito com uma turma de alunos do curso de P s Gradua o e com outra turma de alunos do curso de Gradua o ambos em Engenharia El trica da Universidade Federal do Par Ap s este teste os alunos dever o apresentar um relat rio do ensaio o qual ir compor uma parcela de 20 da nota da ltima avalia o para a turma da p s gradua o e ser a nota integral da ltima avalia o para os alunos da gradua o Ao final os referidos alunos responder o um question rio com objetivo de avaliar o laborat rio remoto 1 3 Justificativa Recentemente o Brasil passou por um momento no qual existiam especula es sobre uma crise em seu setor energ tico motivadas pelo investimento insufi
64. de doutorado nas reas de Efici ncia e Conserva o de Energia El trica bem como a realiza o de diagn sticos energ ticos em instala es industriais PROCEL 2009 Zz O Laborat rio de Otimiza o de Sistemas Motrizes composto por bancadas de ensaios para simular sistemas de acionamento atrav s de motores de indu o trif sicos padr o e de alto rendimento As cargas acionadas s o PROCEL 2009 22 a Bomba Centrifuga ilustrada na figura 2 2 composta por um sistema de medi o para grandezas el tricas tens es correntes pot ncias ativa e reativa fator de pot ncia e frequ ncia e grandezas mec nicas press o vaz o velocidade angular FONTE GERAL e SUPERVIS RIO ETA MOD BUS RTU Reservat rio Superior Reservat rio Inferior Figura 2 2 Bancada de Bomba Centr fuga PROCEL 2009 23 b Compressor ilustrado na figura 2 3 composto por um sistema de medi o para grandezas el tricas tens es correntes pot ncias ativa e reativa fator de pot ncia e fregii ncia e grandezas mec nicas press o e velocidade angular FONTE GERAL E Lo SUPERVISORIO E YA MOD BUS RTU Tap J ETHERNET oistema de Ar Comprimido ANAL GICO EES 6 Figura 2 3 Bancada de Ar Comprimido PROCEL 2009 24 c Ventilador Exaustor ilustrada na figura 2 4 composta por um sistema de medi o para grandezas el tricas tens es corrent
65. de motores de indu o Pottenbaum 1984 apresentou um estudo com objetivo de fornecer um roteiro aos projetistas de sistemas de bombeamento baseado em um conjunto de caracter sticas da bomba centr fuga para ajudar na adequa o do acionamento do motor Guevara e Carmona 1990 apresentam um estudo sobre a maneira de se variar a velocidade do motor e um algoritmo de controle PID para realizar essa tarefa A caracteriza o do processo industrial como metodologia para an lise da efici ncia energ tica foi estudado por Phylipsen et al 1997 mostrando tamb m como a diferen a estrutural entre as ind strias com o mesmo processo em diversos pa ses fator a ser considerado para defini o de n veis de efici ncia energ tica Em Lyshevski 2001 verificou se um estudo sobre as tend ncias de an lise e controle n o linear de motores de indu o Lyshevski elabora uma t cnica inovadora para o controle vetorial de motores de indu o Zadeh e Hendi 2004 desenvolvem um controlador eficiente para motores de indu o baseado na an lise das perdas el tricas neste tipo de motor O controlador busca o ponto de menor consumo de energia el trica atrav s da varia o cont nua do controle de velocidade O per odo de busca pequeno permitindo a aplica o deste controlador em sistemas com varia es frequentes de velocidade e carga Filippo Filho 2005 apresenta uma estimativa do consumo de energia em bombas
66. decisiva para seu SUCESSO Aos colegas do LAMOTRIZ Allan Airton Thiago Thiane Michele F bio Fabr cio Vitor e Oscarina Em especial agrade o ao Caio e ao Paulo pelas aulas de Labview ao Bosco pela ajuda com a Hidr ulica e ao Rog rio e ao Henrique pelas valiosas opini es Aos meus amigos Maur cio e Daniel que me acompanham desde a poca do Cefet sempre enaltecendo as vit rias e amenizando as derrotas Se enxerguei mais longe foi porque me apoiei nos ombros de gigantes Sir Isaac Newton vi SUM RIO 1 INTRODUCA O e EEEN A A E nde bbe E EAs PER 1 1 WEOUIVACAO siscesictvickscincei cis caveccscngeskseneeesesuaoeenaesacueh seostas Sveio detonado cpocunbeusnsebkschnavereusmavenapecs 1 2 Objeti s JeLIVOS siccctsesescsesestscocsesescsesessdenesesesesenessscoesesescsesesdsenesesedesesssesdoesesesesesessdenesesedesesessocoesesese 1 3 Justificativa sis sgaesdises inicio idadss idas sudo dedo dd ones Enio bo dad do sueuesdser Cedo dd cues dvicsssles esvetesdbercvev icvetsvieos 1 5 Organiza o do Trabalho cssisccsivesisecssssnsscassssacdoussconstensssensnsensssanienasteasasedeceneneevornsssonsssenss 2 ENERGIA EL TRICA E EFICI NCIA ENERG TICA ssesseessesseesseesserseossesssesseessersees E Bik MATEO MU CAG AAEE T A E E EEE EE 1 2 3 4 LA Revis o Bibliogr fica ssescessecsoesocssecsoescocsscescesccsscesceccossocsoeecossocsoeecoesocsseescesoceseesseesossees D 7 9 9 9 2 2 Defini o de
67. desejada Q2 lt Q1 novo ponto de trabalho v lvula parcialmente aberta valvula aberta ponto de trabalho inicial curva da bomba Q Q Q Figura 3 15 Ajuste de vaz o por estrangulamento de v lvula A varia o da curva caracter stica da bomba pode ser obtida em fun o da varia o do di metro do rotor e em fun o da varia o da velocidade da rota o A varia o do di metro do rotor apresenta o inconveniente de n o poder ser realizada com o sistema em opera o pois necess ria a troca do rotor da bomba e algumas vezes at do motor Al m disso permite que somente algumas curvas de carga sejam alcan adas por limita es f sicas da carca a da bomba Em contrapartida a varia o da velocidade de rota o al m de n o precisar de parada do sistema permite que a curva da bomba seja alterada a uma faixa maior de valores Ainda este m todo apresenta a vantagem de garantir uma acentuada redu o da pot ncia necess ria pra o acionamento da bomba Uma forma de facilitar a percep o das varia es dos par metros caracter sticos das bombas centr fugas radiais a partir da varia o da rota o al m de permitir o uso das curvas fornecidas pelos fabricantes utilizarem se as chamadas rela es de Rateaux ou leis de afinidade que s o dadas para bombas centr fugas com o di metro do rotor fixo pelas equa es Q _ a 3 13 Q o 45 Ei 2 3
68. dos da f rmula de Coolebrook desde 33 que o n mero de Reynolds e a rugosidade relativa da tubula o estejam na faixa de 410 lt R lt 10 e 10 lt e D lt 107 Segundo Gaio 2005 estas s o as faixas onde se situam os valores usuais no saneamento A express o matem tica de Swamee Jain 1 325 2 E 5 74 In 37xD R A perda de carga localizada ocorre quando existem pontos singulares na tubula o que e 3 6 3 2 2 2 Perda de Carga Localizada provocam um atrito significativamente maior que o provocado pelo escoamento cont nuo Isto ocorre em fun o do choque das mol culas de gua entre si e entre as paredes do tubo Assim parte da energia cin tica da gua perdida tal qual ocorre em todo processo de transforma o de energia na natureza GAIO 2005 Segundo Macintyre 1987 uma das formas de determinar a perda de carga localizada atrav s do m todo dos comprimentos equivalentes Neste m todo s o somados ao termo L ou ao termo L das equa es 3 3 e 3 4 respectivamente os comprimentos equivalentes em metros de tubula o reta e de igual di metro de todos os acess rios existentes no sistema Assim a equa o 3 3 passa a ser p 10 65x OQ x Lt Lro C82 x pts 3 7 e a equacao 3 4 passa a ser 8x F x L L h ai ala Q 3 8 m xgxD Outra forma de determinar a perda de carga localizada a recomendada pela ABNT NBR 12214 1992 Esta forma utiliza a expre
69. dustriais e abranger diferentes aspectos de funcionamento das mesmas Tais fatores servem de est mulo ao aumento da pesquisa em efici ncia energ tica conserva o de energia e ou utiliza o inteligente da energia Al m disso podem servir de base para a solidifica o de pol ticas p blicas que garantam o avan o da dissemina o dos conceitos e tecnologias para o uso eficiente da energia el trica Com a abrangente presen a da Internet no ambiente acad mico dom stico e industrial acessos remotos podem ser explorados ampliando a flexibilidade de recursos did ticos aos usu rios MOSSIN 2006 Raz es para o crescimento do uso de acesso remoto nesta rea englobam al m de aspectos de comodidade ao usu rio o fato de que a metodologia de ensino acad mico especificamente na rea de acionamento e monitoramento automatizado de sistemas motrizes industriais passa por um processo de adapta o a novas tecnologias de informa o Paralelamente s vantagens no desempenho das tarefas do estudante o acesso remoto e o conceito de educa o a distancia e learning possibilitam s entidades de ensino uma maximiza o do aproveitamento de recursos did ticos como materiais de laborat rio salas de aula professores entre outros al m de n o existir na literatura um laborat rio remoto para ensaios de efici ncia energ tica voltado para sistemas industriais de bombeamento d gua como pode ser visto na se o de rev
70. e partir do questionamento da necessidade real daquela utiliza o Se menor for o desperd cio de gua em seu uso final menores ser o os custos para lev la at o consumidor Desse modo algumas medidas podem ser adotadas para redu o do uso final de gua e Promover campanhas educativas com orienta es sobre procedimentos adequados processos ou equipamentos alternativos para reduzir o tempo de uso e ou a quantidade usada e Promover a compatibiliza o do uso com a qualidade da gua incentivando a reciclagem ou reaproveitamento e Incentivar a capta o de gua pluvial e seu uso em substitui o gua beneficiada e Realizar programas e projetos que visem a redu o do consumo pr prio de gua gerando menos esgoto 3 4 1 2 Redu o de Vazamentos Em sistemas de bombeamento a redu o da perda de gua implica em redu o do consumo de energia el trica O cruzamento das informa es do volume disponibilizado com a somat ria dos volumes apurados nos medidores permite conhecer o valor dessa perda No entanto deve ser observado que nem toda perda f sica isto pode ser traduzida como vazamento ou consumo pr prio Uma parte importante deve se imprecis o dos pr prios medidores taquim tricos GAIO MONTEIRO 2005 Neste caso algumas medidas podem ser adotadas 48 e Fazer a automa o e o controle da rede visando detectar mais rapidamente as perdas e providenciar sua corre
71. e economia neste caso deve se observar o comportamento do fator de carga nos segmentos horo sazonais e identificar os meses em que este fator apresentou seu valor m ximo Isto pode indicar que foi adotada nestes meses uma sistem tica de opera o que proporcionou o uso mais racional de energia el trica Portanto seria poss vel repetir esta sistem tica ap s uma averigua o das causas deste alto fator de carga e determinando se este valor pode ser mantido ao longo dos meses Desta forma para cada per odo ponta ou fora de ponta existe um fator de carga diferente O fator de carga pode ser calculado da seguinte maneira C CA hx DR 2 2 onde CA o consumo de energia em kWh no m s na ponta ou fora de ponta h o n mero m dio de horas no m s geralmente 66 horas para a ponta e 664 horas para fora de ponta e DR a demanda m xima de pot ncia no m s na ponta e fora de ponta Assim determina se o fator de carga para as tarifas a Convencional C tan 2 3 730x DR b Horo sazonal Azul no Hor rio de Ponta CA FC 2 4 P 66x DR c Horo sazonal Azul no Hor rio Fora de Ponta CA f FC pi 2 5 664 x DR f Por ltimo a an lise do custo m dio de energia 15 Custo Total da Conta _ R Consumo de Energia no M s kWh CMe 2 6 O custo m dio de energia tamb m conhecido como custo unit rio de energia 2 5 Leis de Efici ncia Energ tica Atualmente o Brasil conta com tr
72. e nossas universidades Surge ent o a necessidade de sistemas metodologias tecnologias materiais e equipamentos os quais possibilitem a melhoria da efici ncia eletro energ tica sejam conhecidos por professores e alunos do ensino superior principalmente os de engenharia e arquitetura os quais est o diretamente conectados ao tecnicismo envolvido com esse tema HADDAD 2006 1 1 Motiva o A utiliza o da energia em geral nem sempre entendida pelo homem Os problemas relacionados a este tema ficam escondidos por esta falta de entendimento Melhorar o processo de ensino na rea de fundamental import ncia no atual contexto principalmente em pa ses em desenvolvimento Como aliada a esta melhoria surgem as novas tecnologias de informa o como um verdadeiro desafio nos mais diversos meios e n veis acad micos em toda a sociedade SILVA SENA FISCARELLI 2006 Durante a ultima d cada pode se observar o r pido desenvolvimento das redes de computadores e a Internet A Web um dos servi os da Internet mais conhecidos propiciou meios para a disponibiliza o e acesso a grandes volumes de informa es em diversos formatos Estas caracter sticas se mostraram bastantes promissoras para o desenvolvimento de ambientes voltados a educa o dist ncia e presencial Na busca pela melhoria do ensino e o desenvolvimento da pesquisa na rea de efici ncia energ tica o desenvolvimento de ferramentas did ticas que auxiliem o
73. ei Utilizando a Primeira Lei a efici ncia a raz o entre a energia que sai do processo e a energia que entra nele J pela Segunda Lei o quadro diferente e a efici ncia pode ser definida como a raz o entre a energia m nima teoricamente necess ria para a realiza o de um processo e a energia efetivamente usada no processo Neste caso os processos de transforma o t m a energia como principal insumo e seus produtos medidos em termos de energia Esta a abordagem da termodin mica que essencialmente a nica defini o precisa de efici ncia energ tica Entretanto em termos econ micos os produtos s o medidos em valores ou unidades f sicas de massa De forma pr tica em determinado processo tem se a energia como insumo e seu produto medido em toneladas ou unidade monet ria Zz O inverso da efici ncia energ tica a intensidade energ tica de um produto ou processo podendo ser expressa como a quantidade de energia por unidade de produto No Brasil assim como nos EUA Canad Reino Unido Fran a Jap o Cor ia do Sul e M xico utiliza se principalmente os indicadores de intensidade energ tica para medir a efici ncia energ tica conserva o de energia 10 De modo pr tico entende se efici ncia energ tica como o conjunto de pr ticas e pol ticas que reduza os custos com energia e ou aumente a quantidade de energia oferecida sem altera o da gera o Este conjunto compreende os seguint
74. em a produ o os lucros despencariam e milhares de outros malef cios viriam em seguida Por outro lado a facilidade no acesso a energia pode ter como consegii ncia a utiliza o indevida ou melhor desnecess ria A partir da percep o deste cen rio t cnicas de conserva o da energia el trica passaram a ser disseminadas na maioria dos pa ses do mundo como forma de combate ao desperd cio e utiliza o mais eficiente da energia el trica Neste sentido o Governo do Brasil vem agindo de modo a incentivar a redu o do desperd cio ligado ao consumo e a demanda de energia el trica no pa s O primeiro passo foi dado em 1985 com a cria o do PROCEL Programa Brasileiro de Conserva o de Energia El trica De 1986 at o final do ano de 2007 o PROCEL ajudou a economizar 28 5 bilh es de MWh consumo equivalente a 16 3 milh es de resid ncias e energia gerada por uma hidrel trica de capacidade instalada de 6 841MW que teria um custo aproximado de R 19 9 bilh es PROCEL 2009 Em um segundo momento o governo brasileiro instituiu tr s leis voltadas a efici ncia energ tica a lei n 9 991 de 24 de julho de 2000 a lei n 10 295 de 17 de outubro de 2001 e a lei n 11 465 de 28 de mar o de 2007 Dessa forma a efici ncia energ tica como instrumento da conserva o de energia cada vez mais se aproxima das necessidades do cidad o brasileiro principalmente daqueles que comp em corpos docentes e discentes d
75. es pot ncias ativa e reativa fator de pot ncia e freqii ncia e grandezas mec nicas press o vaz o velocidade angular FONTE GERAL E El CJ E een ETHERNET SUPERVIS RIO E S ANAL GICO DIGITAL oo 777 ANAL GICO Ven tiladar ENO OO Exqustor Figura 2 4 Bancada Ventilador Exaustor PROCEL 2009 25 d Correia Transportadora ilustrada na figura 2 5 composta por um sistema de medi o para grandezas el tricas tens es correntes pot ncias ativa e reativa fator de pot ncia e frequ ncia e grandezas mec nicas press o torque velocidade angular FONTE GERAL SUPERVIS RIO Correia Transportado Oe Figura 2 5 Bancada Correia Transportadora PROCEL 2009 A tabela 2 1 apresenta as abreviaturas utilizadas nas figuras bem como seus respectivos significados 26 Tabela 2 1 Abreviaturas utilizadas nas figuras PROCEL 2009 Abreviatura Significado Abreviatura Significado INV Inversor de Freqii ncia PS Partida Suave PD Partida Direta t Transdutor de Torque Vz Transdutor de Vaz o Ta Temperatura Ambiente M Motor Te Temperatura do Enrolamento Mn Man metro Tf Temperatura da Carca a P Transdutor de Press o n Rota o CLP Controlador L gico Program vel P V Transdutor de Velocidade ii On Os Controladores L gicos Program veis permitem que os ensaios sejam realizados automaticamente e que os dado
76. es elementos e Planejamento integrado dos recursos s o pr ticas que subsidiam os planejadores e reguladores de energia a avaliar os custos e benef cios sob as ticas da oferta gera o e demanda consumidor final de forma a que a energia utilizada pelo sistema seja a de menor custo financeiro e ambiental e Efici ncia na Gera o Transmiss o e Distribui o s o pr ticas e tecnologias que estimulam a efici ncia em toda a eletricidade que gerada e entregue aos consumidores finais Esta categoria inclui co gera o e turbinas de queima de g s natural al m de outras tecnologias capazes de disponibilizar maior quantidade de energia el trica em plantas j existentes e Gerenciamento pelo lado da Demanda s o pr ticas e pol ticas adotadas pelos planejadores de energia que encorajam os consumidores a usar a energia de uma forma mais eficiente al m de permitir a administra o da curva de carga das concession rias e Efici ncia no Uso Final s o tecnologias e pr ticas que estimulam a efici ncia energ tica no n vel do consumidor final Essa categoria inclui praticamente todos os empregos de eletricidade e tecnologias calor ficas existentes tais como motores ilumina o aquecimento ventila o condicionamento de ar entre outros Tamb m inclui tecnologias que propiciem a conserva o e o melhor uso da energia tais como geradores de energia solar e aparelhos de controle do consumo de ener
77. estudos de abrang ncia geral t m por objetivo principal montar uma estrutura que possa atender a todos os produtos a regulamentar cabendo portanto e Avaliar a experi ncia internacional em programas de padroniza o e etiquetagem e Estudar as diversas metodologias de estabelecimento dos ndices m nimos e Consolidar parcerias institucionais como por exemplo fabricantes e entidades de classe 17 e Avaliar as implica es comerciais nos mercados interno e externo articulando se a implanta o da lei com outras pol ticas de desenvolvimento industrial e com pol ticas de com rcio exterior e Programar procedimentos operacionais para a aplica o sustentada da lei e identifica o de recursos dispon veis que possam ser usados no processo Os estudos de abrang ncia espec fica definir o a aplica o da lei para certo equipamento e Avalia o espec fica dos laborat rios aptos a testarem os equipamentos e Estudos de mercado conhecendo se os fabricantes modelos pre os e p blico consumidor e Inova es tecnol gicas que possam incrementar o ndice de efici ncia energ tica e a pr pria estimativa de energia economizada com a aplica o da lei e Regulamenta o espec fica para cada equipamento n o s para motores el tricos trif sicos como encontramos atualmente e Estabelecimento do programa de metas 2 5 3 Lei n 11 465 Altera o percentual de investimentos estabelecidos pela le
78. ezas el tricas e mec nicas vaz o press o velocidade pot ncia do motor fator de pot ncia tens o corrente energia consumida Grandezas registradas em arquivo Indica o de movimenta o da v lvula proporcional Indica o de abertura da v lvula proporcional Indica o de fechamento da v lvula proporcional Status da v lvula proporcional Indica o de press o Valores O 5000 Unidade bar Indica o de vaz o Valores 0 4 Unidade 1 h Ordem de altera o de velocidade do motor Aumenta diminui Tipo de altera o Ordem de movimenta o da v lvula proporcional Abre fecha Tipo de movimenta o Solicita o de identifica o Valores Nome senha Dados de login do usu rio Usu rio existente verdadeiro falso Usu rio identificado verdadeiro falso 74 Tabela 4 7 Nota o do dicion rio de dados S mbolo Significado composto de E O Opcional pode estar presente ou ausente Itera o Escolha uma das op es alternativas a Coment rio Identificador campo chave de um dep sito Separa op es alternativas na constru o 4 4 2 3 Diagrama Entidade Relacionamento DER O diagrama entidade relacionamento DER um modelo em rede que descreve a diagrama o dos dados armazenados de um sistema em alto n
79. formulado como R MWh reais por megawatt hora tem por finalidade aferir com que efici ncia a empresa servi o est adquirindo energia Serve ainda para aferir se as contrata es de demanda est o sendo feitas de forma racional O segundo costuma ser expresso como kWh m quilowatt hora por metro c bico bombeado ou metro c bico produzido ou em alguns casos por metro c bico faturado com o qual se mede o desempenho dos equipamentos de bombeamento do sistema em termos de rendimento al m da concep o do pr prio sistema Valores elevados desse indicador podem significar perdas de carga excessivas nas linhas de recalque ou m concep o de zonas de press o excesso de bombeamentos dentre outras possibilidades Embora muito til no acompanhamento em s ries temporais de um determinado sistema presta se pouco compara o entre sistemas de caracter sticas f sicas diferentes pois em casos de grandes alturas de recalque por insufici ncia de mananciais em cotas favor veis n o h como o indicador apresentar valor inferior a outro sistema em que as alturas sejam menores Ainda s o utilizados o kWh m de esgoto tratado e o fator de carga E comum tamb m haver uma an lise sistem tica por parte das unidades de controle operacional das companhias de saneamento ou dos servi os municipais do fator de pot ncia de modo a evitar custos com energia reativa 3 5 Conclus o Neste cap tulo foram discutidos conceitos im
80. gia A principal vantagem da efici ncia energ tica a de ser quase sempre mais barata que a produ o de energia Sabe se que o investimento em tecnologia eficiente para v rios usos finais alto e que sistemas e equipamentos eficientes possuem geralmente custo maior que as tecnologias que substituem Entretanto o custo para conservar 1kWh de modo geral mais barato que o custo para produzi lo Al m disso em muitas aplica es o custo da efici ncia energ tica corresponde a apenas uma pequena parcela dos custos da produ o de energia Tradicionalmente esses custos s o contabilizados por agentes diferentes sendo ora debitados ao consumidor companhia de energia ou ao pr prio governo 11 Investimentos em efici ncia energ tica tendem a ser incrementais e modulares e com pequeno prazo para retorno Isto possibilita a implanta o de medidas que representem economia de energia e de recursos em per odo inferior ao de constru o de uma usina Entretanto existe uma barreira implanta o de medidas de efici ncia energ tica que a escassez de financiamentos comparados aos empreendimentos de energia convencional Esta constata o refor ada pelo fato de a es de efici ncia energ tica poderem ser feitas no lado da oferta de energia como tamb m no lado do seu uso final A maioria dos agentes usu rios de eletricidade nem sempre t m capacidade financeira para arcar com o investimento necess rio nem tam
81. i o de pacotes agregados de dados que se movimentam pelos fluxos isto que podem ser divididos em itens mais elementares e Especificando os relevantes valores e unidades de partes elementares de informa es dos fluxos de dados e dep sito de dados Para descrever a composi o de elementos de dados necess ria uma nota o concisa e compacta para definir o significado de palavras comuns A tabela 4 6 apresenta o dicion rio de dados do sistema de software para controle do prot tipo de bombeamento d gua enquanto que a tabela 4 7 apresenta os s mbolos utilizados no dicion rios de dados 73 Tabela 4 6 Dicion rio de dados do sistema de software para controle do prot tipo Elemento de dado Descri o Coment rio Controle da v lvula proporcional Sinal para o hardware Controle do motor el trico Sinal para o hardware Indica o de abertura da v lvula proporcional Valores 0 90 Unidade Graus Indica o de altera o de velocidade do motor Indica o de aumento de velocidade do motor Indica o de diminui o de velocidade do motor Status do motor Indica o de aumento de velocidade do motor Valores 0 3400 Unidade RPM Indica o de diminui o de velocidade do motor Valores 0 3400 Unidade RPM Indica o de fechamento da v lvula proporcional Valores 0 90 Unidade Graus Indica o de grand
82. i ncia Energ tica na Ilumina o P blica e Sinaliza o Semaf rica esta rea de atua o est voltada para melhoria da efici ncia energ tica na ilumina o p blica atrav s do Procel Reluz que tem como objetivo promover o desenvolvimento de sistemas eficientes de ilumina o p blica e sinaliza o semaf rica bem como a valoriza o noturna dos espa os p blicos urbanos contribuindo para melhorar as condi es de seguran a p blica e qualidade de vida nas cidades brasileiras Ffici ncia Energ tica Industrial esta rea de atua o est voltada para a ind stria atrav s do Procel Ind stria que enfoca suas a es nas m dias e grandes ind strias com o objetivo de realizar levantamento e avalia o de programas e metodologias de efici ncia energ tica al m da elabora o de guias t cnicos industriais focados em otimiza o de sistemas motrizes Al m disso o programa implanta atrav s de conv nios com universidades laborat rios de otimiza o em sistemas motrizes para fins did ticos e complementarmente financia bolsas de estudo para desenvolvimento de trabalhos de gradua o mestrado e doutorado no tema Efici ncia Energ tica em Sistemas Motrizes Industriais A seguir ser apresentado de forma mais detalhada o Procel Ind stria devido a grande pertin ncia do subprograma ao tema deste trabalho 2 6 1 1 Procel Ind stria O subprograma Procel Ind stria foi idealizado na poca da crise do abas
83. i n 9 991 em pesquisa e desenvolvimento e efici ncia energ tica das empresas concession rias permission rias e autorizadas do setor de energia el trica A partir de sua data de publica o as empresas passaram a aplicar 0 50 de sua receita operacional l quida tanto para pesquisa e desenvolvimento do setor el trico quanto para programas de efici ncia energ tica no uso final 2 6 Programa Nacional de Conserva o de Energia El trica PROCEL O PROCEL foi institu do pela Portaria Interministerial n 1 877 de 30 de dezembro de 1985 pelo Minist rio de Minas e Energia e pelo Minist rio da Ind stria e Com rcio Sua gest o realizada por uma Secretaria Executiva subordinada Eletrobr s Atrav s de um Decreto do dia 18 de julho de 1991 o PROCEL foi transformado em Programa de Governo tendo suas abrang ncia e responsabilidade ampliadas 18 De modo a cumprir seu objetivo o Programa utiliza recursos da Eletrobr s e da Reserva Global de Revers o RGR fundo federal constitu do com recursos das concession rias proporcionais ao investimento de cada uma Utiliza tamb m recursos de entidades nacionais e internacionais cujos prop sitos estejam alinhados aos seus objetivos 2 6 1 Areas de Atua o O Procel tem diversas linhas de atua o que abrangem diferentes segmentos de consumo de energia Sua atua o concretizada por meio de subprogramas espec ficos como PROCEL 2009 Centro Brasilei
84. ici ncia energ tica de m quinas e aparelhos consumidores de energia fabricados ou comercializados no Pa s BRASIL 2001 Dessa forma os fabricantes e importadores de m quinas e aparelhos consumidores de energia foram obrigados a adotar as medidas necess rias para obedecerem aos n veis determinados por esta lei 16 A regulamenta o da lei mencionada anteriormente foi atribu da ao Comit Gestor de Indicadores e N veis de Efici ncia Energ tica CGIEE pelo Decreto 4 059 de 19 de dezembro de 2001 Este comit constitu do pelo Minist rio de Minas e Energia MME Minist rio da Ci ncia e Tecnologia MCT Minist rio de Desenvolvimento Ind stria e Com rcio Exterior MDIC Ag ncia Nacional de Energia El trica ANEEL Ag ncia Nacional do Petr leo ANP al m de um representante de uma universidade e um cidad o brasileiro ambos especialistas em energia O plano de estudos adotado pelo CGIEE est exposto de forma resumida na figura 2 1 GERAL Internacional Laborat rios Metodologia para a Estabelecimento dos N veis de Efici ncia Energ tica inova o Tecnol gi Estimativa da Pa r rceras 4 Economia de Enorgia institucionais Regulamenta o Implica es BE Especifica Comerciais Programa de Motas Procedimentos 4 t Operacionais Programa de Edifica es Identifica o de Recursos Financeiros e de investimentos Figura 2 1 Plano de estudos do CGIEE Os
85. iliza se a equa o 2 1 com os valores de energia el trica consumida das tabelas 5 1 e 5 2 para calcular o consumo espec fico de energia de m todo de ajuste de vaz o Assim temos para o m todo da v lvula proporcional CE a 0 61 Wh I 5 1 180 e para o m todo de varia o de velocidade CE ae 0 27 Wh l 5 2 180 Com os resultados das equa es 5 1 e 5 2 observa se que o m todo de varia o de velocidade foi 44 2 mais eficiente que o m todo da v lvula proporcional Cabe ressaltar que este percentual v lido exclusivamente para o prot tipo de bombeamento d gua do 89 LAMOTRIZ sendo que em um sistema de bombeamento industrial esse percentual poder ser menor 5 3 4 Avalia o do Ensaio Piloto Com objetivo de avaliar a utilidade do ensaio piloto ele foi passado como tarefa a onze alunos da disciplina Efici ncia Energ tica do Programa de P s Gradua o e a outros trinta alunos da disciplina Laborat rio de Convers o de Energia II da gradua o ambos em Engenharia El trica na Universidade Federal do Par A escolha pela turma da p s gradua o foi motivada pelo fato de o conte do dela abranger o estudo proposto nesse trabalho e al m disso proporcionar aos alunos um contato pr tico com o tema J a escolha da turma da gradua o foi motivada pelo fato da respectiva disciplina apresentar um t pico espec fico sobre o estudo de motores de indu o trif sicos Al m disso o
86. ings papers 4277 427 htm SCHMIDLIN Jr C R Opera o do Conjunto Bomba Centr fuga Motor de Indu o Trif sico e Inversor de Freqii ncia Visando a Efici ncia no Uso da Energia El trica Disserta o Mestrado em Engenharia El trica Departamento de Engenharia El trica Universidade Federal do Cear Cear 2007 SHAHEEN M LOPARO K BUCHNER M Remote Laboratory Experimentation Proc ACC Philadelphia pp 1326 1329 Junho de 1998 SILVA F E da SENA G J de FISCARELLI S H Educa o e Energia Rumo ao Desenvolvimento Sustent vel Revista Ci ncias Exatas Taubat v 12 n 2 p 115 120 2006 SOUZA NETO Francisco Carlos de Programa de Eficientizacao Industrial M dulo Bombas ELETROBR S Rio de Janeiro RJ 2003 YOURDON E An lise Estruturada Moderna Editora Campus Rio de Janeiro 1990 102 ZADEH S V HENDI F 2005 A Continuous Efficiency Optimization Controller for Induction Motor Drives Energy Conversion and Management vol 46 pp 701 713 103 AP NDICE I ROTEIRO DA EXPERI NCIA Universidade Federal do Par Programa de P s Gradua o em Engenharia El trica Disciplina T picos Especiais em Sistemas de Pot ncia Efici ncia Energ tica Professora Maria Em lia Roteiro de Experi ncia 1 Objetivo O objetivo deste ensaio comparar a opera o de dois m todos de ajuste da vaz o em sistemas de bombeamento d gua O primeiro m todo atrav s do estr
87. iormente o relat rio elaborado pelos alunos da p s gradua o corresponderia a 20 da nota da ltima avalia o Assim 18 desses alunos obtiveram 75 de rendimento 45 deles obtiveram 88 de rendimento e 36 obtiveram rendimento de 100 na nota do relat rio J o rendimento dos alunos da gradua o apresentado no gr fico da figura 5 14 poss vel observar que 22 desses alunos obtiveram 85 de rendimento 13 deles obtiveram 90 de rendimento 52 obtiveram rendimento de 95 e outros 13 obtiveram 100 de rendimento na nota final do relat rio 95 Gradua o Rendimento 22 13 52 13 Alunos Figura 5 14 Gr fico com rendimento dos alunos gradua o De modo geral os alunos alcan aram um bom rendimento visto que este ficou acima de 75 Este resultado refor a o resultado obtido pelo question rio o qual revelou uma grande aceita o dos alunos em rela o ao laborat rio remoto 5 4 Conclus o Este cap tulo apresentou o software desenvolvido para controlar remotamente o prot tipo de bombeamento d gua do LAMOTRIZ Foi apresentada tamb m a metodologia do ensaio piloto elaborado para comparar a efici ncia energ tica entre o m todo de ajuste de vaz o pelo estrangulamento da tubula o por uma v lvula proporcional e o m todo de ajuste de vaz o pela varia o da velocidade do motor el trico Este ensaio utilizou a pot ncia ativa e a energia el trica con
88. is o bibliogr fica 1 4 Revis o Bibliogr fica Alguns trabalhos de experimenta o remota incluem um sistema autom tico de testes de circuitos anal gicos KNIGHT DEWEERTH 1996 um laborat rio remoto de medi o ARPAIA et al 1997 um controle rob tico BHANDARI SHOR 1998 e um equipamento de controle de processos qu micos SHAHEEN et al 1998 Henry 1999 organizou diversas experi ncias de controle que podem ser executadas atrav s da internet Poindexter e Heck 1999 apresentam um tutorial de como criar s tios WWW especializados na educa o atrav s da internet apresentando alguns modelos exemplos e aplica es espec ficas de laborat rios remotos Gomez Cervera e Martinez 1999 apresentam um laborat rio virtual de instrumenta o remota Em Salzmann et al 1999 apresentado um laborat rio virtual para a realiza o de experimentos na rea de educa o em engenharia Mossin 2006 apresenta o desenvolvimento de um laborat rio remoto para ensino de sistemas de controle distribu dos via rede de campo no protocolo FOUNDATION Fieldbus em ambiente simulado Atan sio 2006 apresenta o desenvolvimento de um Ambiente Virtual de Aprendizagem AVA visando promover a compreens o do aluno sobre o fen meno da ilumina o no que se refere propaga o da luz e as modifica es desta geradas pelas principais vari veis arquitet nicas No que diz respeito aos estudos de varia o de velocidade
89. laborat rio Desse modo o usu rio realiza sua identifica o no sistema fornecendo seu n mero de matr cula da institui o e sua senha A figura 5 1 apresenta a interface de identifica o do usu rio 82 Figura 5 1 Interface de identifica o de usu rio do sistema Caso o usu rio n o informe corretamente seus dados ou n o possua cadastro uma mensagem ser exibida A figura 5 2 apresenta a interface com a tela de rejei o de identifica o 83 Figura 5 2 Interface de rejei o de identifica o do usu rio do sistema Ap s identificar se o usu rio tem acesso a interface principal do sistema Esta interface foi desenhada a partir da imagem real do prot tipo de bombeamento d gua ou seja procurou se reproduzir a planta do processo real A figura 5 3 apresenta a interface principal do sistema Os pontos numerados na figura 5 3 representam os seguintes dispositivos do prot tipo 1 Comandos do inversor de freqii ncia 2 Comando para gravar as grandezas el tricas e mec nicas 3 Grandezas el tricas tens o e corrente nas tr s fases do motor fator de pot ncia pot ncia e energia 4 Comando e indica o da velocidade do motor el trico 5 Bomba hidr ulica 6 Reservat rio inferior com capacidade de 200 litros 84 7 Comando da v lvula solen ide 8 Medidor de vaz o 9 Medidor de press o 10 Comando e indica o da v lvula propo
90. liza o dos servi os de saneamento ambiental com menores custos para a sociedade e benef cios adicionais nas reas de sa de e de meio ambiente Ffici ncia Energ tica nos Pr dios P blicos esta rea de atua o est voltada para o poder p blico atrav s do Procel EPP que tem como objetivo promover a economia e o uso racional da energia el trica nas edifica es p blicas no Brasil atrav s de a es de pesquisa tecnol gica divulga o dos conceitos de efici ncia energ tica e moderniza o dos sistemas de uso final da eletricidade nessas instala es Gest o Energ tica Municipal esta rea de atua o est voltada para a gest o municipal atrav s do Procel GEM que atua como colaborador do administrador p blico municipal na gest o e uso eficiente de energia el trica nos centros consumidores pertencentes Prefeitura Assim identifica oportunidades de economia e gera o de energia que reduzam desperd cios elevando ganhos obtendo consequentemente maiores recursos para serem utilizados em setores considerados priorit rios para a comunidade Informa o e Cidadania esta rea de atua o est voltada para a educa o atrav s do Procel Educa o que envida esfor os no sentido de possibilitar a atua o dos professores da Educa o B sica infantil fundamental e m dia como multiplicadores orientadores de atitudes anti desperd cio de energia el trica junto aos seus alunos 20 Ffic
91. mia no investimento para rebobin lo n o ser compensada pelo maior custo operacional 3 4 1 5 Variadores de Velocidade Nos sistemas de bombeamento o ponto de funcionamento da bomba varia ao longo da sua curva de acordo com a varia o da curva do sistema Esta ltima curva varia com a perda de carga aumentando ou diminuindo conforme a demanda se reduz ou tende ao m ximo respectivamente Conseqiientemente o rendimento da bomba estar variando tamb m ora para melhor ora para pior dependendo do ponto de funcionamento do sistema Assim a efici ncia energ tica pode ser buscada procurando se manter o rendimento o mais pr ximo poss vel do PMR Ponto de M ximo Rendimento variando a curva de desempenho da bomba por meio da varia o da sua rota o velocidade para compensar a varia o da curva do sistema Este equacionamento se faz utilizando as leis de similaridades equa es 3 13 3 14 e 3 15 que relacionam a rota o com a vaz o com a altura manom trica e com a pot ncia mec nica GAIO MONTEIRO 2005 50 3 4 2 Indicadores de Efici ncia Energ tica em Sistemas de Bombeamento de gua Usualmente utilizam se os seguintes indicadores de efici ncia energ tica em sistemas de bombeamento custo unit rio da energia adquirida da concession ria tamb m chamado de custo espec fico e o consumo espec fico que relaciona a energia consumida com o volume de gua bombeado O primeiro normalmente
92. nada tem a ver com a curva da bomba uma caracter stica da hidr ulica do sistema de tubula es reservat rios e cotas dos n veis de gua de onde e para onde se quer recalcar O aspecto da curva da bomba apresentado na figura 3 8 Ponte de funcionamento Bomba KSB WEL 125 Rotor 320 mm 1750 RPM so 0 50 FO 100 125 150 175 200 225 250 gro 300 325 350 Vaz o mh Figura 3 8 Curva da bomba KSB WKL 125 GAIO MONTEIRO 2005 3 3 2 2 Curva Pot ncia x Vaz o Obtida dos ensaios no laborat rio de hidr ulica do fabricante Representa a rela o entre a vaz o bombeada e a pot ncia necess ria para tal vaz o Aqui vale uma observa o sobre essa pot ncia ela denominada usualmente de BHP Brake Horse Power do ingl s e quer dizer a pot ncia hidr ulica absorvida pela bomba a pot ncia que o motor deve fornecer ao eixo da bomba N o a pot ncia que demandada da concession ria de energia el trica Essa o resultado da divis o da pot ncia dada pelo cat logo do fabricante BHP pelo rendimento do motor e pelo fator de pot ncia da instala o Seu aspecto apresentado na Figura 3 9 41 BHF CV bomba KSB WKL 125 Rotor 320 mm 1750 RPM 70 so DO A E fi G 90 a 40 oo Bion g E 20 10 Oo 50 100 150 200 250 300 360 vaz o mh Figura 3 9 Curva Pot ncia x Vaz o GAIO MONTEIRO 2005 3 3 2 3 Curva Rendimento x Vaz o E a curva que mostra a regi o do i
93. ndergraduate and postgraduate students of that University and conducted an evaluation of this trial by those students KEYWORDS energy efficiency system driving water pumping remote laboratory XIV 1 INTRODU O O maior desafio da atualidade para a humanidade a utiliza o sustent vel de seus recursos naturais em virtude do aumento das necessidades do planeta e a consequente escassez destes recursos A utiliza o principal de alguns destes recursos est na gera o de energia seja ela t rmica luminosa el trica entre outras A energia faz parte de nosso cotidiano essencial para a civiliza o moderna sendo utilizada para aquecer refrescar iluminar nossas casas bem como para cozinhar e conservar nossos alimentos A energia el trica insere se neste contexto como a forma de energia mais pr tica em virtude da facilidade principalmente de seu transporte e distribui o A conveni ncia do emprego da energia el trica est no fato de sua aplica o aos mais numerosos e variados fins como em uso dom stico p blico comercial e industrial No setor industrial a eletricidade tem papel indispens vel sendo que grande parte do valor agregado aos produtos industriais adv m do insumo energia el trica Sem a base de sustentabilidade proveniente da energia el trica as ind strias voltariam a trabalhar como parques manufatureiros fazendo a produ o cair assustadoramente Os empregados seriam explorados para aumentar
94. nta precis o de 0 2 para corrente tens o pot ncia ativa e pot ncia reativa 0 5 para fator de pot ncia e 1 para energia Figura 4 12 Multimedidor digital SIEMENS MID 144 4 2 10 Controlador L gico Program vel O controlador l gico program vel utilizado no prot tipo um SIMATIC S7 200 de fabrica o da SIEMENS Este equipamento respons vel por receber todos os sinais dos equipamentos descritos anteriormente A tabela 4 3 descreve os sinais de entrada enquanto que a tabela 4 4 descreve os sinais de sa da Tabela 4 3 Sinais de entrada do SIEMENS SIMATIC S7 200 Entradas do CLP S7 200 ndice S mbolo Endere o Coment rio Tipo 1 Contato_auxiliar_KA3 10 2 Contato auxiliar de KM3 BOOL 2 Press o em P1 AIW4 Press o antes da v lvula proporcional INT 3 Press o em P2 AIW6 Press o depois da v lvula proporcional INT 4 Nivel do Reservat rio AIW8 N vel do reservat rio elevado INT 5 Vaz o MT AIW10 Vaz o na tubula o de recalque INT Tabela 4 4 Saidas do SIEMENS SIMATIC S7 200 Sa das do CLP S7 200 ndice S mbolo Endere o Coment rio Tipo 1 Liga KM3 Q0 2 Comando para Km3 Conversor de Freqii ncia BOOL 2 MM4 On Off Q0 4 Comando para MM4 BOOL 3 VCA abertura AQWO Sinal para abertura da v lvula proporcional INT 61 4 3 Automa o Alem do sistema de bombeamento descrito anteriormente o LAMOTRIZ poss
95. ntervalo de vaz es poss vel para a bomba onde se d o melhor rendimento m ximo da curva e seu valor O aspecto das curvas de rendimento x vaz o o mostrado na Figura 3 10 Rendimento 5 Bomba KSB WEL 125 Retor 320 mm 1750 RPM Rendimento 34 Mm a 50 100 150 200 250 300 350 Vaz o m h Figura 3 10 Curva rendimento x vaz o GAIO MONTEIRO 2005 3 3 2 4 Curva NPSH x Vaz o Outra curva que caracteriza as bombas centr fugas a que relaciona o NPSH requerido com a vaz o sendo o NPSH NET POSITIVE SUCTION HEAD a carga requerida na entrada do rotor Como representa uma carga possui unidades m tricas metros de coluna de gua m c a A curva tem o aspecto da Figura 3 11 42 NPSH requerido Bomba KSB WKL 125 Rotor 320 mm 1750 RPM 5 E 8 a 5 4 ra o 2 0 200 250 300 350 Vazao m h Figura 3 11 Curva NPSH x Vaz o GAIO MONTEIRO 2005 3 3 3 Varia o das Curvas Caracter sticas Durante o ciclo di rio de funcionamento de um sistema de bombeamento de gua ocorrem varia es que modificam as curvas caracter sticas desse sistema Estas curvas s o modificadas em seus pontos de opera o O ponto de opera o de uma curva caracter stica aquele de melhor funcionamento para uma determinada vaz o carga total e rota o em que suas perdas inerentes do melhor escoamento s o m nimas HADDAD 2006 Pode se dizer que este o ponto onde
96. o em tempo real pode ser definido como aquele que controla um ambiente pelo recebimento de dados seu processamento e apresenta o dos resultados com rapidez suficiente para afetar o ambiente naquele momento MARTIN 1967 O projeto do software de controle e monitoramento do prot tipo foi realizado atrav s da an lise estruturada proposta por Yourdon 1990 Esta t cnica tem por finalidade retratar o fluxo e o conte do das informa es utilizadas pelo sistema dividir o sistema em parti es 63 funcionais e comportamentais Portanto n o h inten o neste trabalho de descrever minuciosamente o processo de desenvolvimento do referido software mas apresentar seu objetivo seus principais processos de transforma o de dados e alguns aspectos da programa o utilizada Dessa forma ser o apresentados a seguir o modelo ambiental e o modelo comportamental do software de controle do prot tipo de bombeamento d gua 4 4 1 Modelo Ambiental O modelo ambiental descreve o ambiente no qual o sistema se insere ou seja descreve o contexto do sistema Este modelo possui tr s componentes declara o de objetivos diagrama de contexto e lista de eventos 4 4 1 1 Declara o de Objetivos A declara o de objetivos o primeiro componente do modelo ambiental e tem como finalidade declarar de forma textual concisa e breve os objetivos do sistema Assim temos a seguinte declara o de objetivos do sistema de software
97. o rendimento obtido pelos alunos em seus relat rios poss vel fazer uma avalia o positiva do ensaio piloto e da aplica o desenvolvida 98 Dessa forma o prot tipo de bombeamento d gua do LAMOTRIZ se mostrou adequado a proposta do laborat rio remoto para a realiza o de ensaios de efici ncia energ tica Nesse sentido a principal contribui o desse trabalho de possibilitar o acesso de alunos sejam de curso t cnico de gradua o ou p s gradua o ao tema de efici ncia energ tica em um sistema de bombeamento d gua complementando a forma o profissional desses alunos 6 1 Trabalhos Futuros Em termos de sugest es para o aperfei oamento de conte do e adi o de novos ensaios temos e Elaborar ensaio para levantamento da curva da bomba curva do sistema e do ponto de opera o do prot tipo e Elaborar ensaio para verificar a rela o entre a freqii ncia do conversor e a pot ncia ativa e Elaborar ensaio comparativo entre motores padr o standart e de alto rendimento Em termos de sugest es para a melhoria do laborat rio remoto temos e Implantar sistema de alarme e intertravamento para casos de emerg ncia e implantar c meras de v deos e microfones para aprimorar a sensa o visual e sonora e Integrar no ambiente do laborat rio remoto os prot tipos de compress o ventila o exaust o e correia transportadora com os respectivos ensaios e Desenvolver um sistem
98. o uma perda de carga maior Nesta situa o o valor atribu do ao termo baixo Por outro lado se as paredes internas forem lisas o atrito ser menor e conseq entemente a perda de carga tamb m Nesta situa o o valor atribu do ao termo alto GAIO 2005 A segunda express o racional pois deriva de considera es f sicas e matem ticas desenvolvidas por Darcy e Weisbach Por esta raz o possui uma conceitua o mais precisa e alem disso recomendada pela ABNT NBR 12218 Sua express o matem tica Re 8xF XL SAP Mm xgxD Oe onde Q a vaz o em m s L o comprimento da tubula o em metros D o di metro da tubula o em metros g a acelera o da gravidade em m s e F o fator de resist ncia ou coeficiente de atrito da tubula o sem unidade de medida O fator de resist ncia ou coeficiente de atrito o par metro de dif cil determina o se feita sem aux lio de calculadoras cient ficas ou de computadores pessoais Em regime de escoamento de fluido do tipo turbulento emprega se a express o de Coolebrook White mostrada na equa o E 2 51 1 0 8xIn 3 7XD R X4 Fr A onde R o n mero de Reynolds adimensional a rugosidade da tubula o em metros e D 3 5 o di metro da tubula o em metros Esta equa o de dif cil resolu o alg brica Por m Swamee e Jain desenvolveram uma express o que aproxima a menos de 1 dos resulta
99. omatizado M Motor El trico VCM V lvula de Controle Manual Pl Sensor de Press o 1 VG V lvula Globo P2 Sensor de Press o 2 VR V lvula de Reten o RI Reservat rio Inferior VSI V lvula Solen ide 1 RS Reservat rio Superior VS2 V lvula Solen ide 2 A figura 4 1 descreve por meio de um diagrama esquem tico a configura o dos equipamentos no prot tipo e a figura 4 2 apresenta uma foto do mesmo 53 RS 300 Figura 4 1 Diagrama esquem tico dos equipamentos O reservat rio inferior possui capacidade para 270 litros enquanto que o superior possui capacidade para 300 litros Isto foi considerado como uma medida de seguran a para evitar o transbordo do reservat rio superior 54 Figura 4 2 Prot tipo de bombeamento d gua 4 2 1 Motor de Indu o Trif sico O motor el trico utilizado o de indu o trif sico com rotor em gaiola de esquilo da marca WEG Ind strias SA tipo Alto Rendimento Plus sendo suas principais caracter sticas apresentadas na tabela 4 2 Por sua vez a figura 4 3 apresenta o motor 55 Tabela 4 2 Principais caracter sticas do motor de indu o trif sico Pot ncia Tens o V Corrente A FP n Cat Rota o RPM CVIKW A Y A Y 1 5 1 1 220 380 4 00 2 32 0 87 0 83 N 3400 Figura 4 3 Motor el trico de indu o trif sico 4 2 2 Conversor de Freqii ncia Trif sico P
100. or de velocidade para que o motor ao ser ligado comece a funcionar nessa velocidade A mudan a do estado funcionado para os estados aumentando ou diminuindo ocorre quando o usu rio insere um valor de velocidade para aument la ou diminu la sendo representado pelos fluxos ativar executar aumento da velocidade e ativar executar diminui o da velocidade Ap s o motor atingir a velocidade desejada ele volta ao estado funcionando pois permanece girando na referida velocidade Para retornar ao estado inativo o motor dever ser desligado pelo usu rio 4 5 Aspectos de Programa o A linguagem de programa o utilizada para implementa o do software foi o Labview vers o 7 1 De acordo com Duarte 2006 o Labview uma das principais linguagens de programa o utilizadas no desenvolvimento de sistemas supervis rios Esta linguagem utiliza cones gr ficos para criar programas ao inv s de linhas de texto Seus programas s o chamados de instrumentos virtuais ou VI s Virtual Instruments pois sua apar ncia e opera o imitam instrumentos f sicos como oscilosc pios e mult metros que s o constru dos com uma s rie de ferramentas com o objetivo de executar a aquisi o an lise demonstra o e armazenamento de dados Em contraste com as linguagens de programa o baseadas em texto nas quais as instru es determinam a execu o dos programas o Labview usa uma program
101. os com o resultado da verifica o de cadastro a fun o FORNECER 69 ACESSO AO USU RIO Esta fun o por sua vez respons vel por liberar o acesso do usu rio ao software de controle do prot tipo de bombeamento d gua O pr ximo DFD que est no n vel imediatamente inferior do diagrama n vel 1 chamado n vel 2 Nele existem maiores detalhes sobre a fun o CONTROLAR V LVULA PROPORCIONAL A figura 4 18 apresenta o DFD n vel 2 A fun o MOVIMENTAR V LVULA PROPORCIONAL respons vel pela abertura ou fechamento da v lvula Atrav s dessa fun o o dispositivo recebe o sinal el trico que ir acion lo Dessa forma o c rculo que representa a fun o encontra se tracejado para indicar que esta uma fun o ou processo de controle No caso de a ordem ser para abertura da v lvula proporcional a fun o EXECUTAR ABERTURA DA V LVULA PROPORCIONAL ser ativada at que o dispositivo alcance a abertura desejada pelo usu rio fornecendo ao mesmo a indica o da movimenta o da v lvula Assim pelo princ pio da retirada de perda de carga atrav s da abertura da v lvula tanto a vaz o quanto a press o ser o alteradas aumentando e diminuindo respectivamente Al m disso estas grandezas s o armazenadas no dep sito de dados GRANDEZAS No caso de a ordem ser para fechamento da v lvula proporcional a fun o EXECUTAR FECHAMENTO DA V LVULA PROPORCIONAL ser ativada a
102. para controle do prot tipo de bombeamento d Agua O prop sito do sistema de software de controle acionar os dispositivos presentes no prot tipo de bombeamento d gua do LAMOTRIZ bem como monitorar estes dispositivos e as grandezas mec nicas e el tricas envolvidas no processo eficiente sob o ponto de vista da utiliza o de energia el trica de bombeamento d gua 4 4 1 2 Diagrama de Contexto O diagrama de contexto tem como finalidade mostrar os fluxos de dados que entram e saem do sistema de software em estudo Este diagrama real a diversas caracter sticas importantes do sistema tais como os componentes com os quais o sistema se comunica os dados recebidos do mundo exterior e que devem ser processados e os dados produzidos pelo sistema e que devem ser enviados ao mundo exterior YOURDON 1990 A figura 4 15 apresenta o diagrama de contexto do sistema de software de controle do prot tipo de bombeamento d gua 64 v Da m do Bo ee om OVZVA 30 NOSN3S Se m amp Z A 4 a Q x indicacdo de grandezas el tncas e mecanicas cs indicagdo de ahteracdo de rotacao do mator ordem de altera o de rota o do motor indica o de movmenta o dadiula peopercional VAO OLNINVIaHOS 30 VWALSIS BVIONLNOO ordem de movimentagdo da valvula proporcional solicita o de identifica o E oO ge 2E 9 gt Figura 4 15 Diagrama de contexto do sistema de software para controle do prot
103. portantes para a elabora o do ensaio piloto Foi visto que a a o de bombeamento de um fluido pode ser definida como o efeito de adicionar energia a este fluido para mov lo de um ponto a outro permitindo que o mesmo execute um trabalho ou seja fluindo atrav s de uma tubula o ou atingindo um ponto com a cota mais elevada Este efeito obtido atrav s das bombas que s o m quinas operatrizes hidr ulicas 51 Foi visto tamb m que a perda de carga provocada em fun o do atrito das mol culas da gua com a tubula o interna sendo que esta pode se originar em um acess rio da tubula o ou ao longo da mesma por a o do escoamento do fluido Este um fator fundamental para o c lculo da altura manom trica do sistema hidr ulico a qual representa a carga do referido sistema Ainda foram apresentadas as caracter sticas das bombas hidr ulicas e o significado de suas curvas Por ltimo discutiu se a efici ncia energ tica aplicada aos sistemas de bombeamento d gua Algumas caracter sticas como o di metro e o material da tubula o e o rendimento do conjunto moto bomba podem reduzir consideravelmente o consumo de energia el trica decorrente da opera o do sistema No pr ximo cap tulo ser o apresentados o prot tipo de bombeamento d gua do LAMOTRIZ bem os dispositivos que o comp e al m do projeto do software que permitir o acionamento e monitoramento do referido prot tipo 52 4 ARQUITETURA DO L
104. pot ncia que o motor deve fornecer ao eixo da bomba Figura 4 7 Curva da Pot ncia x Vaz o da bomba KSB Meganorm 25 150 4 2 4 Instala o de Bombeamento De forma a reduzir as perdas de carga na instala o e consequentemente permitir que fossem alcan adas vaz es da ordem de 3 m3 h optou se por adotar um di metro para a tubula o de recalque de 3 4 Por sua vez o di metro da tubula o de suc o igual a 1 4 2 5 V lvula Proporcional De forma a automatizar o ajuste de vaz o utiliza se uma v lvula proporcional equipada com atuador ambos da marca KMC Controls modelo VEP 45 e mostrada na Figura 4 8 58 A v lvula do tipo esfera com dois est gios O atuador alimentado com tens o de 24V cont nua ou alternada e controlado por sinais cont nuos do tipo 2 10V ou 4 20mA sendo no segundo caso requerido a inser o de um resistor de 500 Q Figura 4 8 V lvula proporcional VEP 45 KMC Controls 4 2 6 Transdutor de Press o Para a medi o da carga transferida da bomba ao fluido utilizam se dois transdutores de press o piezoel trico fabricados pela SIEMENS modelo SITRANS P DS II Estes equipamentos encontram se instalados antes e depois da v lvula proporcional Estes sensores operam com fluidos a temperaturas de 20 a 1000C s o alimentados com tens es cont nuas de no m ximo 30 V geram sinais de sa da com correntes cont nuas que v o de 4 a 20mA e apresentam
105. pouco conseguem atender aos requisitos m nimos requeridos para obten o de financiamentos banc rios Essas caracter sticas sugerem a necessidade da exist ncia de pol ticas de governo capazes de regulamentar o mercado de efici ncia energ tica tais como e Induzir o desenvolvimento tecnol gico e Efetuar demonstra es da tecnologia de efici ncia energ tica e suas aplica es e Induzir a transforma o do mercado de produtos eletro eletr nicos e Adotar padr es de efici ncia energ tica para produtos eletro eletr nicos e instala es el tricas em constru es civis e unidades fabris Estimular a implanta o de programas de gerenciamento pelo lado da demanda e Formar uma cultura nacional de efici ncia energ tica e Implantar programas educativos de efici ncia energ tica Divulgar os resultados obtidos com a es de efici ncia energ tica Duarte 2006 enfatizam que a classe industrial a de maior consumo de energia el trica do pa s conforme informa es do Departamento de Estudos Energ ticos e Mercado 2004 custando em torno de 146 bilh es de kWh ano sendo tamb m respons vel por expressiva parcela de desperd cio de energia Al m disso no atual momento de economia globalizada onde a concorr ncia se mostra extremamente acirrada poss vel dizer que a eficientiza o de processos representa uma oportunidade para as ind strias de manufatura melhorarem a sua competitividade Sendo assim est
106. precis o de 0 75 A figura 4 9 apresenta o transdutor de press o Pours oroetan Meazue no port ata ic haar piale ma wt cabs gand Pasit cover a access o he ipul Kaye Garn cover with viewing pane Diga depi pq Figura 4 9 Medidor de press o SIEMENS SITRANS P DS III 59 4 2 7 Sensor de Vaz o Utiliza se um sensor de vaz o da marca SIEMENS modelo SITRANS F M MAGFLO 5000 Este equipamento pode operar em temperaturas entre 20 C e 50 C possui precis o de 0 5 e sua alimenta o provida por tens es cont nuas de 12V a 24V A figura 4 10 apresenta o sensor Figura 4 10 Sensor de vaz o SIEMENS SITRANS F M MEGAFLO 5000 4 2 8 Sensor de N vel O sensor de n vel utilizado da marca SIEMENS modelo SONAR BERO 3RG6113 3BF00 Este dispositivo possui uma faixa de sensibilidade entre 20 cm e 130 cm alimentado por tens o cont nua de 12V a 30V possui freqii ncia de ultrasom de 200 KHz podendo operar em ambientes com temperatura entre 20 C e 70 C A figura 4 11 mostra o referido dispositivo Figura 4 11 Sensor de n vel SIEMENS SONAR BERO 60 4 2 9 Central de Medidas Zz O monitoramento das grandezas el tricas realizado por um multimedidor digital MID 144 de fabrica o da SIEMENS mostrado na figura 4 12 Este equipamento apresenta capacidade de indica o e medi o de 40 vari veis el tricas conex o RS485 e protocolo de comunica o PROFIBUS Al m disso aprese
107. r fuga PROCEL 2009 23 Figura 2 3 Bancada de Ar Comprimido PROCEL 2009 24 Figura 2 4 Bancada Ventilador Exaustor PROCEL 2009 ceecceceseeceseceeeteeeesteeeenaeeeeaas 25 Figura 2 5 Bancada Correia Transportadora PROCEL 2009 26 Figura 2 6 Interliga o da Rede Local com Intranet Internet PROCEL 2009 27 Figura 3 1 Instala o de Bombeamento Simples rear 31 Figura 3 2 Curva dO Sistema mid a a ele ae ah a Da cd 36 Figura 3 3 Rotores radial misto e axial HADDAD 2006 cee eeecceceeceeeeteeeenseeeeneereaes 37 Figura 3 4 Rotores radiais de simples suc o e dupla suc o HADDAD 2006 37 Figura 3 5 a Bomba radial simples suc o um est gio e eixo horizontal 38 Figura 3 6 Classifica o das bombas com rela o posi o do eixo em rela o ao n vel d gua HADDAD 20060 status iz reidirseaiadenaa bus use ia do aul pesiarsuccabecavedaacucosten a nt d a cu eliana 39 Figura 3 7 Rotores fechado aberto e semi aberto HADDAD 2006 39 Figura 3 8 Curva da bomba KSB WKL 125 GAIO MONTEIRO 2005 41 Figura 3 9 Curva Pot ncia x Vaz o GAIO MONTEIRO 2005 42 Figura 3 10 Curva rendimento x vaz o GAIO MONTEIRO 2005 42 Figura 3 11 Curva NPSH x Vaz
108. rcional 11 Medidor de press o 12 Reservat rio superior com capacidade de 270 litros G bereba iemersos de Sequenc s karvi Serm toiy Controdied Dhe Qot Coments Joule geome Window tele gt BOMBA CENTRIFUGA INVERSOR DE FREQUENCIA E teta PSB E gt bela qt e VOCE mim du Figura 5 3 Interface principal do sistema Os dados das grandezas el tricas e mec nicas s o gravados em uma planilha do Microsoft Excel A figura 5 4 apresenta esta planilha e seu conte do 85 E Microsoft Excel experiencia ismael avi v2 v3 11 12 B Nivel RPM FP Vazao l h VCA Potencia W Energia Wh 2 3 213 263 212 196 214 771 3 889 3 582 3 955 1 747 3400 0 834 331 406 15 973 22 4 211 547 214 237 211 338 3 538 4 028 3 618 13 23 3400 0 842 662 031 25 958 47 5 211 987 212 845 210 062 3 728 4 028 3 552 34 024 3400 0 84 1095 469 35 962 68 6 210 804 213 054 213 17 3 633 3 962 4 058 64 265 3400 0 845 1587 031 45 1000 89 7 211 129 213 17 211 779 3 816 4 189 4 058 105 22 3400 0 85 2262 344 55 1041 110 8 9 84 401 84 401 84 517 2 102 2 117 2 117 126 982 1380 0 907 330 469 90 151 119 10 92 657 92 542 92 75 2 161 2 175 2 175 132 872 1520 0 916 632 812 90 176 125 AL 116 547 116 547 116 639 2 366 2 38 2 38 153 191 1930 0 941 1066 25 90 269 133 12 132 179 132 179 132 295 2 542 2 563 2 556 144 217 2200 0 721 1477 5 90 349 150 13 161 31
109. re a superf cie livre de gua do reservat rio de recalque e a superf cie livre de gua do reservat rio de suc o J a altura manom trica a necess ria para vencer tanto a altura geom trica quanto as perdas de carga que ocorrem na tubula o 35 Figura 3 2 Curva do sistema 3 3 Bomba de Fluxo De acordo com Haddad 2006 as bombas de fluxo s o m quinas nas quais a movimenta o do l quido produzida por for as que se desenvolvem na massa l quida em consequ ncia da rota o de rotor com um numero de p s especiais A distin o entre os diversos tipos de bombas de fluxo feita fundamentalmente em fun o da forma como o rotor cede energia ao l quido bem como pela orienta o do l quido ao passar pelo rotor A norma NBR 10131 1987 classifica as bombas hidr ulicas de fluxo da seguinte maneira a De acordo com a forma do rotor conforme a figura 3 3 e Centrifugas ou Radiais O formato do rotor imp e um escoamento segundo planos perpendiculares ao eixo operando em pequenas vaz es e grandes alturas 36 e Fluxo Misto O formato do rotor imp e um escoamento simultaneamente nas dire es axial e perpendicular ao eixo operando em m dias vaz es e m dias alturas e Axiais O formato do rotor imp e um escoamento predominantemente na dire o paralela ao eixo operando em grandes vaz es e pequenas alturas RADIAL Figura 3 3 Rotores radial misto e axial HA
110. recis o dos campos que representam os medidores incluir indica o da frequ ncia do motor simplificar o comando de acionamento do motor visto que este subordinado ao envio de par metros para o conversor de fregii ncia e elaborar um manual que forne a mais detalhes sobre os comandos do prot tipo al m daqueles fornecidos no roteiro do ensaio piloto 94 Dentre as sugest es dos alunos de gradua o destacam se aumentar a precis o dos campos que representam os medidores e elaborar um manual que forne a mais detalhes sobre os comandos do prot tipo al m daqueles fornecidos no roteiro do ensaio piloto Ap s analisar os question rios a sugest o de aumentar a precis o dos campos que representam os medidores foi prontamente atendida Para isso bastou apenas alterar a quantidade de casas decimais dos referidos campos diretamente no Labview As demais sugest es encontram se em fase de implanta o visto que n o apresentam a mesma simplicidade da sugest o atendida 5 3 5 Rendimento dos Alunos no Ensaio Piloto Neste trabalho tamb m foi levado em considera o o rendimento alcan ado pelos referidos alunos em seus relat rios ou seja a nota atribu da a cada relat rio ap s sua corre o A figura 5 13 apresenta o gr fico com o rendimento dos alunos da p s gradua o P s Gradua o Rendimento Alunos Figura 5 13 Gr fico com rendimento dos alunos da p s gradua o Conforme dito anter
111. ro de Informa o de Efici ncia Energ tica esta rea de atua o est voltada para a informa o atrav s do Procel Info que tem a finalidade de criar e manter uma base de conhecimento din mica sobre efici ncia energ tica a partir de informa es produzidas no Brasil e no exterior e dissemin la para os p blicos interessados pelo tema Conscientiza o e Informa o esta rea de atua o est voltada para o Marketing atrav s do Pr mio Nacional de Conserva o e Uso Racional de Energia concedido pelo Minist rio de Minas e Energia com base em diretrizes do Governo Federal como forma de reconhecimento p blico ao empenho e aos resultados obtidos pelos diversos agentes que atuam no combate ao desperd cio de energia Este pr mio concedido anualmente a v rias categorias como Transportes Setor Energ tico Edifica es Imprensa Micro e Pequenas Empresas e Ind stria premiando as a es que se destacaram pelo uso racional de energia e o combate ao seu desperd cio Efici ncia Energ tica em Edifica es esta rea de atua o est voltada para constru o civil atrav s do Procel Edifica que promove condi es para o uso eficiente da eletricidade nas edifica es aliada ao conforto ambiental reduzindo os desperd cios de energia de materiais e os impactos sobre o meio ambiente Constituem se como principais metas deste subprograma investir em capacita o tecnol gica e profissional de forma a reduzir o
112. s o compartilhamento da produ o cient fica advinda das pesquisas realizadas na rea Desse modo cria se uma rede de informa es em constante atualiza o descentralizando o conhecimento e permitindo acesso aos usu rios das institui es associadas O equipamento did tico remoto permite a constru o de um centro did tico com equipamentos remotos e a partir dai o servi o de acesso remoto a esse centro pode ser vendido queles usu rios que n o podem ou n o querem investir na constru o de seu pr prio laborat rio Essa nova rela o permite a redu o dos custos relativos manuten o aumento da efici ncia no atendimento aos chamados de manuten o consider vel aumento do lucro por equipamento did tico aumento da integra o com os usu rios maior facilidade na divulga o de novos servi os e produtos 1 2 Objetivos O objetivo principal desta disserta o o desenvolvimento de um laborat rio com acesso remoto para ensaios de efici ncia energ tica em um sistema de bombeamento d gua Para atingir esse objetivo foi desenvolvido um software em Labview vers o 7 1 para permitir o acionamento e o monitoramento dos dispositivos automatizados do prot tipo industrial de bombeamento d gua que comp e o Laborat rio de Otimiza o de Sistemas Motrizes doado atrav s de um conv nio pela Eletrobr s Procel a Universidade Federal do Par Este laborat rio est vinculado ao Laborat rio de Quali
113. s sejam registrados e armazenados Cada bancada possui um supervis rio com a fun o de ajustar os par metros dos ensaios e monitorar os sinais eletromec nicos dispon veis tamb m em indicadores digitais As bancadas s o conectadas entre si atrav s de uma rede de dados local que faz a interliga o a um supervis rio central permitindo que cada ensaio seja visualizado por outros setores da unidade de ensino ou monitorado pela Internet ou pela Intranet da institui o A figura 2 6 ilustra a arquitetura das bancadas SUPERVIS RIO 1 SUPERVISGRIO 2 SUPERVISORIO 3 SUPERVISORIO 4 m INTRANET INTERNET ETHERNET CLP amp 1 CLP 2 CLP 3 CLP 4 Figura 2 6 Interliga o da Rede Local com Intranet Internet PROCEL 2009 A tabela 2 2 apresenta os laborat rios que j foram inaugurados bem como aqueles que est o em fase de comissionamento Tabela 2 2 LAMOTRIZES no Brasil Universidade Estado Laborat rio Situa o Atual UFU FAU Minas Gerais Comissionado UFMS Mato Grosso do Sul Comissionado UDESC FITEJ Santa Catarina Comissionado UFC Ceara Inaugurado UFPA Para Inaugurado Conv nios Encerrados UFBA Bahia Inaugurado UFPE FADEP Pernambuco Comissionado UFMT Mato Grosso Comissionado UFAM Amazonas Comissionado UFSJ Minas Gerais Comissionado CEFET MT Mato Grosso Comissionado Conv nios em processo de UNESP Sao Paulo Comissionado encerramento UFJF Minas Gerais Inaugurado UCS
114. ss o 2 v 2X g h K x 3 9 onde K o coeficiente adimensional de perda de carga localizada v a velocidade m dia em m s na se o e g a acelera o da gravidade em m s 34 O comprimento equivalente a tubula o reta para os acess rios do sistema de bombeamento pode ser encontrado em Macintyre 1987 assim como tabelas que apresentem os valores do coeficiente de perda de carga A ABNT NBR 12214 1992 tamb m apresenta tabelas completas sobre este coeficiente 3 2 3 Curva Caracter stica da Instala o usual representar em um gr fico a varia o da perda de carga em fun o da vaz o A curva obtida a partir dessas grandezas recebe o nome de curva do sistema Essa curva apresenta o aspecto de uma par bola devido vaz o ser elevada ao quadrado nas f rmulas da determina o da perda de carga 1 852 na express o de Hanzen Williams e tamb m na express o para a determina o da perda de carga localizada Cabe ressaltar que nesta ltima a vaz o varia diretamente com a velocidade de acordo com a equa o da continuidade GAIO 2005 O desenho da curva do sistema obtido atrav s da express o utilizada para determinar a altura manom trica a qual dada por HMT H h 3 10 onde Hg a altura est tica ou desn vel geom trico e h a perda de carga total A altura est tica representa a altura em que se deve bombear o l quido Em termos exatos a diferen a de cotas ent
115. sumida al m do ndice de consumo espec fico de energia como par metros de compara o O resultado apresentado indicou que o m todo de ajuste de vaz o pela varia o da velocidade do motor foi 44 2 mais eficiente em termos de watt hora por litro de gua bombeado que o outro m todo Tamb m foi apresentado o teste do ensaio piloto realizado com onze alunos do curso de P s Gradua o e trinta alunos do curso de Gradua o ambos em Engenharia El trica da Universidade Federal do Par Ap s o ensaio os alunos apresentaram relat rios os quais foram avaliados para receberem nota Em contrapartida os alunos responderam a question rio avaliando o laborat rio remoto 96 O question rio foi elaborado a partir do crit rio de usabilidade da norma NBR ISO IEC 9126 1 o qual representa a capacidade do produto de software de ser compreendido aprendido operado e atraente ao usu rio quando usado sob condi es especificadas Por ltimo foi apresentado o rendimento obtido pelos alunos da p s gradua o e da gradua o Foi visto que todos os alunos obtiveram rendimento acima de 75 o que pode ser considerado bom dentro do sistema de avalia o da universidade Desse modo poss vel concluir que o software desenvolvido alcan ou de modo satisfat rio seu objetivo de permitir que o aluno acionasse e monitorasse os dispositivos do prot tipo de bombeamento d gua do LAMOTRIZ O ensaio piloto por sua vez conseg
116. t dividida em 6 cap tulos incluindo esta introdu o O segundo cap tulo Energia e Efici ncia Energ tica apresenta uma vis o geral sobre o conceito de energia a estrutura tarif ria brasileira e as leis para efici ncia energ tica O terceiro cap tulo Sistemas de Bombeamento D gua discute os principais conceitos os quais s o fundamentais para a compreens o do princ pio de funcionamento desses sistemas O quarto cap tulo Arquitetura do Laborat rio Remoto apresenta o prot tipo de bombeamento d gua do LAMOTRIZ bem como o projeto do software para controle desse prot tipo O quinto cap tulo Laborat rio Remoto para Ensaio de Efici ncia Energ tica em um Sistema de Bombeamento D gua apresenta o software e suas funcionalidades o ensaio piloto desenvolvido bem como seu teste e sua avalia o por parte dos alunos O sexto cap tulo Conclus o finaliza a Disserta o Nele s o apresentadas as contribui es do trabalho e as quest es a serem abordadas futuramente 2 ENERGIA EL TRICA E EFICI NCIA ENERG TICA 2 1 Introdu o Neste cap tulo ser o apresentados os conceitos de energia e efici ncia energ tica Al m disso ser o apresentados os indicadores de efici ncia energ tica utilizados para mensurar essa efici ncia em um processo Ser o apresentadas ainda duas iniciativas do governo brasileiro para redu o do desperd cio de energia el trica a recente legisla o brasileir
117. t que o dispositivo alcance o fechamento desejado pelo usu rio fornecendo ao mesmo a indica o da movimenta o da v lvula Assim pelo princ pio da inser o de perda de carga atrav s do fechamento da v lvula tanto a vaz o quanto a press o ser o alteradas diminuindo e aumentando respectivamente Al m disso estas grandezas s o armazenadas no dep sito de dados GRANDEZAS O pr ximo DFD que est no n vel imediatamente inferior do diagrama n vel 2 chamado n vel 3 Nele existem maiores detalhes sobre a fun o CONTROLAR MOTOR A figura 4 19 apresenta o DFD n vel 3 De forma semelhante a fun o para movimentar a v lvula proporcional a fun o ALTERAR VELOCIDADE DO MOTOR respons vel por aumentar ou diminuir a velocidade do motor el trico Neste caso o dispositivo que recebe o sinal el trico para alterar a velocidade do motor alterando de fato esta velocidade o conversor de freqii ncia Por se tratar de uma fun o ou processo de controle o c rculo que a representa encontra se tracejado 70 Maas 22 EXECUTAR ABERTURA DA V LVULA PROPORCIONAL o an e 21 MOVIMENTAR V LVULA PROPORCIONAL Dna eee an 23 EXECUTAR FECHAMENTO DA V LVULA PROPORCIONAL GRANDEZAS Figura 4 18 DFD n vel 2 do sistema de software para controle do prot tipo 71 GRANDEZAS 32 EXECUTAR DIMINUI O DA ROTA O asa
118. t fica por apresentar melhores resultados em termos de efici ncia energ tica A seguir ser descrito de forma sucinta o principio de opera o de cada um dos modos de ajuste de vaz o citados anteriormente 2 1 Ajuste de Vaz o por V lvula para Estrangulamento da Tubula o Este modo de ajuste da vaz o consiste em alterar o di metro da tubula o por meio da abertura ou fechamento de uma v lvula Dessa forma o aumento da vaz o se d pela abertura e a diminui o pelo fechamento da v lvula Esta a o provoca um atrito significativamente maior que o provocado pelo escoamento cont nuo em fun o do choque das mol culas da gua entre si e entre as paredes do tubo Assim parte da energia cin tica da gua perdida tal qual ocorre em todo processo de transforma o de energia na natureza A esta parcela de energia perdida denomina se perda de carga localizada 2 2 Ajuste de Vaz o por Varia o de Rota o do Motor Este modo de ajuste de vaz o consiste em variar a velocidade do motor el trico acoplado a bomba variando a rota o da mesma Dessa forma o aumento ou diminui o da vaz o se d pelo aumento ou diminui o da rota o 104 Esta a o promove a varia o do ponto de opera o da bomba de acordo com a varia o da curva do sistema cuja perda de carga proporcional a demanda A efici ncia energ tica pode ser alcan ada mantendo se o rendimento mais pr ximo poss vel do Ponto de M
119. tado YOURDON 1990 Os estados representam um determinado comportamento do pr prio sistema ou de algum componente em um determinado momento J as altera es de estado s o regras que controlam as trocas de estado sendo que estas regras s o compostas por condi es e a es As condi es s o as causas de mudan a de estado e as a es s o as atitudes compreendidas pelo sistema quando este muda de estado YOURDON 1990 Segundo Yourdon 1990 o DTE utilizado para modelar o interior de um processo ou fun o de controle uma vez que este tipo de processo possui comportamento tempo dependente Dessa forma utilizou se o DTE para modelar o interior das fun es MOVIMENTAR V LVULA PROPORCIONAL e ALTERAR VELOCIDADE DO MOTOR As figuras 4 21 e 4 22 apresentam respectivamente estes diagramas 76 indica o de abertura da v lvula proporcional desativar executar abertura da v lvula proporcional ordem de movimenta o da v lula proporcional ordam de mowmenta o da r hula proporcional ativar executar abertura da v lvula proporcional FECHANDO indica o de fechamento da v lvula proporcional desativar executar fechamento da v lvula proporcional ativar executar fechamento da v lvula proporcional INATIVO Figura 4 21 DTE da fun o MOVIMENTAR V LVULA PROPORCIONAL 77 INATIVO ligar motor ordem de altera o de rota o do motor ordem de altera o de rota
120. tecimento de energia el trica em meados de 2001 Neste per odo o Governo Federal instituiu a C mara de Gest o da Crise de Energia El trica com a finalidade de elaborar um Plano Estrat gico Emergencial de Energia El trica para aumentar a sua oferta e garantir o pleno atendimento da demanda de modo a reduzir o risco de contingenciamento da carga Dentro deste contexto foi concebido o Projeto de Otimiza o Energ tica de Sistemas Motrizes que viria a ser a base para a estrutura o do Procel Ind stria com o objetivo de atuar basicamente em duas vertentes de a o A primeira vertente visava promo o de a es para a maior utiliza o de motores de alto rendimento pelo mercado como alternativa imediata a redu o da demanda por energia no setor industrial J a segunda vertente visava minimizar as perdas nos sistemas motrizes j instalados na ind stria brasileira capacitando suas equipes t cnicas a desenvolver projetos efetivos destinados otimiza o de sistemas motrizes desse setor PROCEL 2009 21 O motor sendo um transdutor de energia transforma eletricidade em for a mec nica podendo acionar cargas como bombas de fluxo compressores de ar ventiladores e exaustores Sistemas com defici ncia de manuten o tendem a operar fora das condi es originalmente concebidas no projeto e podem apresentar rendimentos ineficientes da ordem de 15 a 75 PROCEL 2009 2 A otimiza o de um sistema motri
121. tipo ormynsn 65 4 4 1 3 Lista de Eventos A lista de eventos uma lista narrativa dos est mulos ou entradas que ocorrem no mundo exterior e as quais o sistema deve responder YOURDON 1990 Os eventos podem ser de tr s tipos orientado por fluxo evento temporal ou evento de controle O evento orientado por fluxo aquele associado a um fluxo de dados ou seja o sistema percebe a ocorr ncia do evento ao receber um ou mais grupo de dados Por outro lado o evento temporal aquele que possui o momento determinado para ser disparado sendo previsto pelo sistema atrav s de um rel gio interno J o evento de controle pode ser considerado um caso especial de evento temporal ou seja um est mulo que ocorre em algum momento inesperado A lista de eventos do sistema de software para controle do prot tipo de bombeamento d gua apresentada na tabela 4 5 Tabela 4 5 Lista de eventos do sistema de software para controle do prot tipo EVENTO TIPO Usu rio solicita identifica o Orientado por fluxo Usu rio solicita abertura da v lvula proporcional Controle Usu rio solicita fechamento da v lvula proporcional Controle Usu rio solicita aumento da velocidade do motor el trico Controle Usu rio solicita diminui o da velocidade do motor el trico Controle 4 4 2 Modelo Comportamental O modelo comportamental descreve as a es que o sistema deve realizar para responder da melhor form
122. ui mais tr s prot tipos que representam as principais cargas industriais sistema de ventila o e exaust o sistema de correia transportadora e sistema de ar comprimido Cada um dos prot tipos citados anteriormente possui um CLP S7 200 que atua em modo escravo e respons vel pela automa o individualizada dos sistemas citados interligado a um CLP SIEMENS SIMATIC S7 300 que atua como mestre e tem por finalidade congregar os dados oriundos dos CLP s escravos e encaminh los a um computador denominado de FUNDAMENTAL 4 3 1 Rede Industrial S o utilizadas duas redes de comunica o de dados entre os prot tipos PROFIBUS DP e Industrial Ethernet A rede PROFIBUS DP utilizada para a troca de dados entre um ou mais dispositivos mestre e seus respectivos escravos Neste caso o mestre o CLP SIMATIC S7 300 e os escravos s o conversores de frequ ncia multimedidores e CLP s S7 200 A figura 4 13 ilustra a configura o adotada no sistema de automa o dos prot tipos do LAMOTRIZ fundamental JAL Bele bse gy Ee mg E E Figura 4 13 Rede de comunica o PROFIBUS DP A rede Industrial Ethernet utilizada para a troca de dados entre o software de controle e o CLP S7 300 Este ltimo serve de interface de comunica o entre o computador e os dispositivos dos prot tipos que est o conectados aos CLP s escravos atrav s da rede Profibus A figura 4 14 apresenta a configura o da rede de comunica
123. uiu despertar a aten o dos alunos de p s gradua o e de gradua o para um assunto bastante discutido pela comunidade acad mica m todos de ajuste da vaz o em sistemas de bombeamento d gua sob a perspectiva da efici ncia energ tica Algumas oportunidades de melhorias foram identificadas pelos pr prios alunos atrav s do question rio respondido por eles Essa intera o importante para este trabalho pois estimula a atualiza o constante da tecnologia empregada da metodologia desenvolvida e do pr prio conte do abordado 97 6 CONCLUS O A partir do acesso ao laborat rio remoto foi poss vel utilizar o software para realizar o ensaio piloto para comparar a efici ncia energ tica entre os m todos de ajuste de vaz o por meio da v lvula de estrangulamento e por meio da varia o de velocidade do motor el trico atrav s do conversor de frequ ncia acoplado a bomba centr fuga Assim foi poss vel confirmar que o segundo m todo citado reduz consideravelmente a demanda de pot ncia ativa e conseqiientemente a energia el trica consumida no processo de bombeamento d gua Utilizando se o consumo espec fico de energia el trica como indicador de efici ncia energ tica constatou se que o segundo m todo 44 2 mais eficiente que o primeiro importante salientar que esse percentual aplica se ao prot tipo de bombeamento d gua utilizado neste trabalho sendo que para sistemas industriais de grande porte
124. uma instala o de bombeamento respons vel por proporcionar o deslocamento do fluido presente no reservat rio de suc o at o reservat rio de recalque atrav s de suas tubula es e seus acess rios v lvulas registros curvas a uma dada vaz o desejada A figura 3 1 apresenta uma instala o de bombeamento simples com reservat rios bomba e acess rios As principais caracter sticas de uma instala o de bombeamento considerando se dutos de se o circular s o os di metros das tubula es de suc o e recalque as perdas de carga da instala o a curva de carga da instala o e uma bomba que garanta a vaz o desejada 30 CURVA DE 90 TUBULA O RESEAVATORIO DE RECALQUE DESNIVEL DE RECALQUE RESERVAT RIO DE SUC O V LVULA GAVETA DESNIVEL DE SUC O 4 Edo CURVA DE 90 Fl a SUPORTE DA TUBULA O CROQUI DE INSTALA O Figura 3 1 Instala o de Bombeamento Simples Para uma melhor compreens o dos sistemas de bombeamento ser o detalhadas nos itens a seguir as caracter sticas citadas anteriormente 3 2 1 Di metro das Tubula es Segundo a NBR 12214 1992 primeira atividade na elabora o do projeto de um sistema de bombeamento determinar da vaz o desejada considerando as condi es operacionais desse sistema Esta vaz o dada segundo a equa o da continuidade pelo produto da velocidade de escoamento do fluido pela rea da sec o transvers
125. ventiladores e compressores cujo potencial de conserva o pode chegar a 11 6 TWh ano apresentando tamb m medidas para explorar tal potencial inclusive quest es relativas ao marco regulat rio Ren e Chen 2006 desenvolvem um controlador para acionamento de motores de indu o utilizando uma rede neural recorrente Schimidlin 2006 apresenta um estudo comparativo entre o m todo de ajuste de vaz o por uma v lvula de estrangulamento e o m todo de ajuste de vaz o pela varia o de velocidade do motor el trico trif sico por meio do conversor de frequ ncia quantificando a redu o da pot ncia ativa na opera o do segundo m todo citado Machado 2007 realizou um estudo visando a racionaliza o do uso da energia el trica em motores de indu o mediante an lises criteriosas de viabilidade t cnica econ mica Seus resultados apontaram para tr s solu es substitui o dos motores tipo Standard por motores de Alto Rendimento readequa o das pot ncias dos motores el tricos e uso de inversores de frequ ncia no controle de vaz o atrav s de controle de velocidade Kini et al 2008 apresentam um estudo experimental sobre o impacto da varia o de tens o e desequil brio no desempenho de um motor de indu o acoplado a uma bomba centr fuga considerando para an lise as condi es de sobretens o e subtens o em conjunto com o desequil brio de fase 1 5 Organiza o do Trabalho A disserta o es
126. ximo Rendimento PMR fornecido pelo fabricante no manual da bomba Dessa forma a varia o do ponto de opera o compensada com a varia o da rota o da bomba de modo que este ponto esteja o mais pr ximo poss vel do PMR da bomba 3 Metodologia 3 1 Material Utilizado Para a realiza o desta experi ncia necess rio um microcomputador com acesso a internet um browser para a execu o do aplicativo e o runtime do Labview compat vel com a vers o do browser 3 2 Procedimento Para iniciar a execu o do aplicativo acesse o site www fee ufpa br labquali Escolha a se o Laborat rio Remoto e aguarde a tela de acesso ser carregada Ap s isso clique no bot o localizado no canto superior esquerdo da tela para iniciar a execu o Em seguida entre com seu nome de usu rio sua senha e clique no bot o ACESSAR Aguarde a abertura da tela principal da aplica o 3 2 1 Ajuste de Vaz o por V lvula para Estrangulamento da Tubula o O estrangulamento da tubula o realizado atrav s de uma v lvula do tipo esfera com um atuador el trico que controla a sua abertura e fechamento No aplicativo este dispositivo denominado de VCA e conta com um bot o de comando para acion lo e um indicador para o acompanhamento do seu status de movimenta o A figura 1 mostra esses elementos Bot o de comando da VCA Press o 2 mbar Estado Atual faia 4 2 A N Figura 1 Comando e status da
127. z complexa pois envolve a jun o de conhecimentos que tradicionalmente est o separados na forma o dos engenheiros brasileiros Esta barreira de conhecimento forte e se perpetua na atual estrutura de forma o dos quadros dos profissionais que atuam nas ind strias Neste sentido a Eletrobr s v m implantando os Laborat rios de Otimiza o de Sistemas Motrizes LAMOTRIZES por interm dio da celebra o de conv nios com Universidades Federais preferencialmente nos estados em que est o sendo desenvolvidas a es estruturantes de incentivo ao uso eficiente de energia pelo setor industrial Os conv nios t m por objetivo a coopera o t cnico financeira para a aquisi o de equipamentos visando montagem do Laborat rio de Otimiza o de Sistemas Motrizes Este laborat rio com fins did ticos compreende atividades de ensino pesquisa e extens o onde possam ser avaliados aspectos relacionados Efici ncia Energ tica em Consumidores Industriais Al m disso estes conv nios incluem a concess o de bolsas de estudo que incentivem a pesquisa e o desenvolvimento de teses e temas de estudo que promovam a efici ncia e a conserva o de energia el trica em plantas industriais PROCEL 2009 Dentre as principais a es do trabalho de Capacita o e Implanta o e do Laborat rio de Otimiza o de Sistemas Motrizes destaca se a orienta o de trabalhos de conclus o de cursos disserta es de mestrado e teses

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