Reguladores centralizados de fluxo: erros e omissões
Transcrição
Reguladores centralizados de fluxo: erros e omissões
ELECTRICIDADE E ELECTRÓNICA acções de formação e iniciativas para aquisição de novas competências pelas empresas nas áreas da comunicação e marketing, desenvolvimento do produto, etc.». Modesto Castro não tem dúvidas: «os resultados do sector reflectem esse esforço pois a respectiva quota exportadora passou de pouco significativa no final dos anos 90 para se encontrar hoje acima dos 60%». Por fim, realça que «analisar o potencial dos mercados a explorar, estudar as tendências e investir em desenvolvimento de produto, através da aposta em novos materiais e eficiência energética são, actualmente as recomendações para as marcas que pretendam exportar, tornando-as mais desejadas pelo mercado internacional». Dados estatísticos do sector - 100 Empresas - 2500 Postos de trabalho - 45% Micro empresas - 40% Pequenas empresas - 15% Médias empresas - Cerca de 100 milhões € exportações em 2012 [aumento de 25% face a 2011] - Q uota exportadora ronda os 60% do volume de facturação - Principais mercados: França, Reino Unido, Alemanha, Angola, Rússia, Europa de Leste Reguladores centralizados de fluxo: erros e omissões Texto_Alberto Van Zeller [Vice-Presidente do CPI] Com a crise em que Portugal está mergulhado há alguns anos, o sobreendividamento de uma grande parte dos municípios e a forte sensibilidade de todos intervenientes no processo de iluminação pública, para uma maior a eficiência energética, começaram a surgir vários players, novas e «novas» tecnologias, soluções, etc., todas prometendo Viou - menos, Ventilador de de caudal mais poupança energia. variável (1000-3000 m3/h) Umas, passam por tirar o que existe e colocar novos Caudal 3000 1000 equipamento e outras passam por aproveitar o que existe, Potência eléctrica 100% <10% substituindo um ou mais componentes para uma maior poupança de energia. Uma das soluções mais apontadas é a instalação de armários reguladores de fluxo.Lisboa - tel. 214 203 900 Vi - Ventilador de caudal de movimento ou de luz - Detector de movimento ou comutador de luz DM - Detector DM comutador variável (1000-3000 m3/h) RC - Regulador RC - Regulador de caudal de ar de caudal de ar independente da pressão - Série VFC independente da pressão - Série VFC Caudal 3000 1000 TDF - Difusor rotacional TDF - Difusor rotacional Potência eléctrica de100% <10% P - Transmissor pressão diferencial P - Transmissor de pressão diferencial [email protected] www.contimetra.com Lisboa - tel. 214 203 900 [email protected] www.contimetra.com O Instalador Mar’14 www.oinstalador.com 51 Porto - tel. 229 774 470 [email protected] www.sistimetra.pt Porto - tel. 229 774 470 [email protected] www.sistimetra.pt ELECTRICIDADE E ELECTRÓNICA Iluminação São dispositivos que estabilizam e reduzem a tensão de alimentação ao conjunto lâmpada-reactância, obtendo-se diminuições de potencia em torno de 40% para reduções de fluxo luminoso da lâmpada, aproximadamente de 50%. São normalmente utilizados no início do circuito de iluminação pública. Existem dois tipos de tecnologias, os electromecânicos, que são aqueles que para realizar as funções de regulação e estabilização utilizam elementos móveis, tais como motorredutores, escovas, contactores, etc. Ao terem elementos móveis, este tipo de regulador é susceptível de maiores custos operacionais e mais avarias provocadas por desgaste e nalguns casos à introdução de harmónicos na rede. E os estáticos que para realizar as referidas funções, só utilizam elementos ou componentes estáticos, isto é, não têm peças móveis, razão pelo que os seus componentes têm mais duração e o seu funcionamento é mais fiável. Como referi anteriormente, a missão principal destes armários é a de estabilização e redução de tensão, mas cada fabricante tenta introduzir diferentes funções complementares, como por exemplo curvas em rampa de distintas formas para a ligação a frio ou a quente, protecções ou dispositivos de segurança, elementos de manobra, medida, telecontrolo, etc. As maiores vantagens destes dispositivos de redução são a estabilização de tensão e desta forma aumentamos a vida útil das lâmpadas e mantemos o consumo estável, principalmente em redes instáveis. Com as lâmpadas de sódio alta pressão, uma subida de tensão de 10% corresponde a um aumento de potência de 25%. Por outro lado ao serem instalados no início da linha e junto a aparelhagem de corte ou manobra, permitem uma intervenção única, relativamente fácil, sem que se precise de uma intervenção em cada um dos pontos de luz associados ao circuito. A experiência em Portugal nos últimos anos de aplicação, destes aparelhos é bastante negativa, por várias razões, sendo a maior a de ausência de manutenção. A grande maioria deles está em Bypass, não reduzindo coisa nenhuma. 52 O Instalador Mar’14 www.oinstalador.com Não é minha intenção neste artigo, escalpelizar o principio de funcionamento dos diversos tipos de reguladores ou as características construtivas de cada um mas sim alertar os decisores de alguns dos estudos de «eficiência energética» que me têm chegado à mão com recurso a contas mal feitas, por desconhecimento seguramente, em que conseguem extrair destes reguladores verdadeiros milagres de eficiência e poupança de energia. Que fique claro que os reguladores são uma das soluções possíveis entre muitas outras para uma redução de energia e em alguns casos a mais sustentável, tendo em conta as circunstâncias do circuito em que vai intervir no entanto, é necessário que essas utilizações se justifiquem com critérios reais e comparações correctas para que o decisor possa decidir qual a solução mais rentável e sustentável para a sua instalação de iluminação pública. Com base na experiência em vários países que há muito instalam este tipo de dispositivos e se está a pensar em adquirir este tipo de sistemas para o seu sistema de IP deve ter presente o seguinte: 1. Em Portugal a tensão nominal é de 230 V e se o circuito estiver bem dimensionado e tudo a funcionar correctamente, a sua poupança, para uma passagem aio nível reduzido prevista à meia-noite, não ultrapassará os 25%, na melhor das hipóteses, repito. 2. Deverá certificar-se se a rede está bem dimensionada, qual o factor de potência real e se tem fases equilibradas. 3. Não se esqueça que uma lâmpada de vapor de sódio alta pressão e dependendo do fabricante, não deverá ser sujeita a uma redução inferior 180 V, normalmente andará num intervalo entre os 187 V e os 183 V, para um sistema de rede de alimentação/balastro/ lâmpada de 230V. Para as de vapor de mercúrio são 195 V. 4. Daqui resulta, que para o cálculo das poupanças, deve considerar as quedas de tensão admissíveis porque senão correrá o risco de algumas luminárias do fim de linha não acenderem. 5. Tenha presente que uma lâmpada vapor de sódio alta pressão envelhece porque a tensão de arco deste tipo lâmpada vai subindo 2 V por cada 1000 horas de funcionamento a que acresce outros factores que podem conduzir a um incremento maior da tensão de arco, como as variações de tensão, mau posicionamento do tubo de descarga no ref lector, o mau dimensionamento da luminária quanto à garantia de uma correcta temperatura de funcionamento da lâmpada, que pode levar a que esta tensão de arco suba muito rapidamente, levando a um encurtamento da vida útil da mesma. 6. Acontece que esta subida implicará que, em caso de instalar um regulador, este ao entrar no nível reduzido, as lâmpadas do final de linha vão se apagando, obrigando a ter que elevar a tensão do nível de redução e consequentemente a menores poupanças. 7. Resumindo, devido ao envelhecimento da lâmpada, o nível de poupança não é o mesmo ao longo do tempo, isto se quiser que todas as lâmpadas estejam ligadas. 8. Esta é a razão porque as lâmpadas quando estão no final da sua vida, entram num ciclo de ligar e desligar a que se chama relamping. 9. Esta situação, atira-nos para outra questão bastante importante, é que a maioria dos projectos que tenho visto com utilização de reguladores, apresentam poupanças de 40% e nalguns casos já vi de 45%, insisto em regime de redução, ora isso só será possível se as lâmpadas forem novas mas como na prática isso não acontece, essa condição não se verifica. Em boa verdade ao considerarem este nível de poupança em regime de redução deveriam incluir nas contas, a instalação de novas lâmpadas e portanto há que contar com o investimento de uma intervenção ponto a ponto. 10. Outra situação que deve ter presente, é que deve ser reflectida nas tais contas que justificam as poupanças, o rendimento do armário regulador, um bom regulador andará nos 95%. Não me lembro de as ter visto nos projectos que tive conhecimento. 11. Importante lembrar os custos de manutenção associados, mesmo que lhe ELECTRICIDADE E ELECTRÓNICA www.eaton.eu Protecção diferencial digital – começou uma nova era. O futuro já começou. Para nós, a inovação é tradição: em 1957 o segmento Moeller da Eaton desenvolveu o primeiro aparelho de protecção diferencial e, com isso, começou uma nova era da engenharia em segurança eléctrica. Hoje, a Eaton continua à frente do seu tempo: a nova gama de protecção diferencial digital da série Eaton xEffect comunica possíveis problemas com antecedência e estabelece novos padrões em termos de precisão, segurança e continuidade de serviço. Moeller é Eaton. Verde Se o sistema estiver a funcionar com uma corrente de fuga diferencial entre 0 e 30% da sensibilidade, o LED verde indica que o estado é o adequado. Amarelo O LED amarelo indica uma corrente residual entre os 30 e 50% da sensibilidade do diferencial. Antes de toda a instalação eléctrica ser afectada, podem ser tomadas medidas preventivas no circuito em falha. Vermelho Ideal para monitorização do sistema graças à informação preventiva Monitorização continua dos processos de fabrico Clara indicação do estado dos aparelhos com LEDs tricolores Intervalos maiores entre manutenções Tão fácil de instalar como um aparelho diferencial convencional Quando o LED vermelho se acende, a corrente de fuga já é superior a 50% da sensibilidade do diferencial. Portanto, o sistema está num estado crítico - o RCCB digital só dispara se a corrente diferencial continuar a aumentar. Veja o nosso video no YouTube “xEffect – Digital MCBs from Eaton” Mais informações em www.eaton.eu A nova Série Digital xEffect O Instalador Mar’14 www.oinstalador.com 53 ELECTRICIDADE E ELECTRÓNICA Iluminação atirem com valores de 80/100 mil horas sem intervenção. Se for um sistema electromecânico, haverá desgaste dos contactos do contactore, bobines de chamada, etc. e estes componentes não duram 80 mil horas. Se for um estático, carregado de condensadores electrólitos entre outros componentes, não durarão este n.º de horas isto para não falar de possíveis fenómenos transitórios na linha. 12. Dificilmente se conseguirá retornos financeiros para armários com potências inferiores a 10 KVA porque os sistemas de controlo e comunicação [no caso de haver] é o mesmo para qualquer potência. 13. Na Europa não há uma norma específica para reguladores de f luxo apesar de alguns países terem criado uma para o seu mercado. O exemplo disso é a Espanha em que a AENOR certifica com marca ENEC, armários regulados sob a norma EA0033 de 2008. A maioria dos armários comercializados em Portugal são daquele países e poderá exigir esta certificação a reguladores fabricados em Espanha 14. Em Portugal, a EDP fez uma especificação interna dedicada aos reguladores de f luxo, a DMA-C71.400/N de Julho 2011. 15. Para o caso de armários que não estejam homologados pela EDP ou apresentação certificado ENEC, que ao menos cumpram partes da EN60439, «conjuntos de aparelhagem de baixa tensão», as normas associadas à compatibilidade electromagnética EN55015, EN60555 P2 e EN61000.3.2 respeitante a perturbações na rede [harmónicos e limites] e ainda a EN61547 sobre requisitos de imunidade electromagnética. Como complemento, apresento um exemplo de cálculo das poupanças com a introdução de armários reguladores de fluxo. EXEMPLO DE CÁLCULO Localização Geográfica: Lisboa 38º 43´ N 9º 08´ W Assumimos que a iluminação é controlada por um relógio astronómico, modificando alvorada e ocaso diários, sendo ligada e desligada com o pôr-do-sol e o nascer do sol, respectivamente. Horas totais ano de iluminação: 4308 horas Assumimos que a iluminação está programada para, diariamente, às 0h00 passar a funcionar num nível reduzido. Com este programa os horários de funcionamento anuais serão distribuídos da seguinte forma: Horas/ ano em potência nominal: 1727 Horas/ ano em potência reduzida: 2581 Assumimos que a instalação tem 162 lâmpadas de 150W, com 54 lâmpadas uniformemente distribuídas em cada fase. O regulador apropriado seria um com potência nominal de 30KVA, e 95% de rendimento e tensões de saída (nominais e reduzidas) adequadas às tensões nominais dos balastros associados às lâmpadas. Nota: Há muitos anos que os fabricantes de balastros electromagnéticos, para certificá-los com a marca «ENEC», desenham e fabricam estes mesmos balastros para tensões de rede de 230V. Portanto, para um correcto funcionamento das lâmpadas, as tensões de saída do regulador devem ser de 230V em nível nominal e de 183V em nível reduzido, acrescendo a correcção necessária para compensar a queda de tensão ao longo da linha. 54 O Instalador Mar’14 www.oinstalador.com Em muitas ocasiões, para obter maiores poupanças, alguns fabricantes de reguladores fixam a tensão de saída nos 220V e 175V, quando a tensão nominal da rede é de 230V. Embora esta prática possa conduzir a uma maior poupança no regime máximo, quando se passa ao regime de tensão reduzida a vida destas lâmpadas será diminuída, provocando uma troca de lâmpadas mais frequente e maiores custos operacionais. Tenha em mente que deste modo, o fluxo luminoso emitido pelas lâmpadas é menor do que o nominal. A potência consumida pelo conjunto de lâmpada (150W) e balastro quando este está a funcionar à tensão nominal é de 168W no primeiro nível e 101W no nível reduzido. Se incrementamos a tensão de saída do regulador em 3% para compensar as quedas de tensão, e como supusemos que as mesmas se repartem uniformemente ao longo da linha, podemos admitir que metade das lâmpadas funcionará com uma sobretensão de 3% e a outra metade à tensão nominal. Com uma sobretensão de 3% a potência consumida pelo conjunto balastro e lâmpada é de 175W, no primeiro nível e 105W no nível reduzido. Com estes dados podemos calcular: A. Consumo da instalação sem sistema de regulação: 168W x 162 lâmpadas x 4308 horas = 117246,52 kWHano B. Consumo da instalação com regulação: O Instalador Mar’14 www.oinstalador.com 55 ELECTRICIDADE E ELECTRÓNICA Iluminação 1.- Perdas no regulador de 30KVA (5%) 1500W x 4308 horas …………………………1352,4 kWHano 2.-Potência no nível máximo: 81 Lâmpadas x 175W.x 1727 horas……...…24480,22 kWHano 81 Lâmpadas x 168W.x 1727 horas….…...…23501,01 kWHano 3.- Potência no nível reduzido: 81 Lâmpadas x 105W x 2581horas…...…….21951,40 kWHano 81 Lâmpadas x 101W x 2581horas……....….21115,16 kWHano TOTAL………………………………..............92400,19 kWHano Poupança: 117246,52 – 92400,19 = 24846,33 kWHano (21,2%) DADOS PARA CÁLCULOS Tabela de sobrepotências por sobretensões na rede Lâmpada 70W. 100W. 150W. 250W. Vn. 83W. 116W. 168W. 278W. Vn+3% 87W. 121W. 175W. 290W. Vn+5% 91W. 128W. 185W. 306W. Vn+7% 94W. 132W. 191W. 316W. Vn+10% 100W. 140W. 202W. 335W. Nota: Estes dados são meramente indicativos e os valores são médios, tendo sido obtidos no ensaio de várias lâmpadas com diferentes graus de envelhecimento. ELEIÇÃO DA POTÊNCIA NOMINAL DO REGULADOR PELO Nº MÁXIMO DE LAMPÂDAS DE VAPOR DE SÓDIO ALTA PRESSÃO INSTALADAS NA FASE DE MAIOR CARGA Factor de potência ³ 0,9 Potência nominal reastat 15 kva. 22,5 kva. 30 kva. 45 kva Potência das lâmpadas instaladas 400 W 250 W 150 W 100 W 70 W 10 16 21 32 16 25 33 50 27 41 54 82 39 59 78 119 55 82 109 165 Nota: se o factor de potência for inferior a 0,9, o número máximo de lâmpadas admissível por fase constante na tabela anterior deve ser multiplicado por esse fator de potência. 56 O Instalador Mar’14 www.oinstalador.com ELECTRICIDADE E ELECTRÓNICA Iluminação Exemplo: Para um equipamento de 30KVA e com um fator de potência (“cos j“) igual ou superior a 0,9, o número máximo de lâmpadas de 150W admissível em cada fase será 54. Se o fator de potência fosse 0,72, o número máximo de lâmpadas por fase para o mesmo equipamento seria 54 x 0,72 = 38,8, isto é 38 unidades. Algumas considerações de carácter geral 1 - As poupanças dependerão em grande medida do regime de funcionamento elegido para uma instalação concreta, ou seja, da quantidade de horas/ano que o equipamento regulador fizer funcionar a instalação de iluminação em nível reduzido. Nalguns casos dá-se uma determinada poupança sem especificar que essa poupança se refere exclusivamente ao período de funcionamento em nível reduzido, confundindo o utilizador/decisor que consumirá e pagará pela totalidade das horas de funcionamento. 2 - Numa instalação de iluminação em que a tensão da rede seja inferior à tensão nominal do balastro, como o regulador tenderá a estabilizar dita tensão nas horas de funcionamento no regime máximo nível, o sistema tenderá a um consumo superior ao de funcionamento sem regulador. 3 - Se a tensão de saída do regulador for inferior à tensão de funcionamento do balastro, durante o regime de máximo nível a instalação consumirá menos do que a potência nominal, à custa de uma emissão menor de fluxo, sofrendo uma utilização abusiva. Dizer-se que o regulador tem uma maior capacidade de poupança não é verdade. Neste caso, ao funcionar em regime de nível reduzido, uma tensão inferior à adequada unida a uma provável queda de tensão dará lugar, sem dúvida, a uma diminuição da vida útil das lâmpadas mais afastadas do início de linha. Gráfico que exemplifica a relação de variação da potência com a variação da tensão Exemplo de armário regulador de fluxo Exemplo da curva da tensão de arco e sua evolução num lâmpada vapor de sódio alta pressão O Instalador Mar’14 www.oinstalador.com 57