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Qualidade de Energia em Edifícios

Por Oscar Morio Tsuchyia


Com a tendência cada vez crescente de utilização de tecnologia digital em equipamentos em edificações, a exemplo dos mais simples eletrodomésticos até complexos elevadores com comandos de regeneração de energia, equipamentos de ar condicionado com drivers eletrônicos inteligentes, iluminação leds, etc., tem se a necessidade de uma energia de qualidade no que se refere a tensão, frequência e forma de onda.

Por outro lado, as redes elétricas públicas, geralmente redes aéreas extensas, no intuito de otimização da continuidade e custo da energia, tem recorrido a interligações múltiplas de usinas hidroelétricas, termoelétricas, eólicas e mais recentemente fotovoltaicas, tudo conectado em rede em anel gerenciado por um complexo sistema de despachos de cargas.

Desta forma as redes elétricas ficam vulneráveis a todo tipo de distúrbios causados por fenômenos como, descargas atmosféricas, surtos de manobras de rede, Curto-circuitos mono, bi, e trifásicos, provocados por acidentes em redes aéreas, além de distorções provocadas pela partida de grandes cargas na rede pública, como trens metroviários, bombas de saneamentos etc.

A ANEEL, em seu PRODIST (Procedimento de Distribuição de Rede de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional) – MÓDULO 8, estabelece parâmetros para Qualidade de Energia de responsabilidade da Distribuidora, para variações dos seguintes:

Permanentes:

– Tensão, Fator de Potência, Harmônicos, Desequilíbrio de Tensão, Flutuação de Tensão e Variação de Frequência.

Transitórios:

– Variações de tensão de curta duração – VTCD.

Quanto a variações permanentes, os empreendimentos comerciais e residenciais com uso de recursos como geradores de emergência, banco de capacitores, filtros, etc., tem combatido de forma satisfatória os problemas causados por estas variações.

Quanto a variações transitórias de curta duração (VTCD), também conhecidos internacionalmente como “Voltage Sags”, antes um problema de menor importância para empreendimentos comerciais e residenciais, hoje em dia tem provocado sérios problemas no dia a dia destes empreendimentos, principalmente quando são dotados de equipamentos eletrônicos de potência como variadores de velocidade, equipamentos de ciclo regenerativo (elevadores de tecnologia de ciclo regenerativo), e Micro geração de energia em “On Grid”.

Tomando-se como exemplo os elevadores de ciclo regenerativo (aqueles que regeneram a energia na frenagem para a rede elétrica), tem provocado sérios problemas de funcionamento diante das “Sags”, pois, na falta momentânea ou em afundamentos de curta duração, não tem como regenerar energia para a rede, então o sistema automaticamente reverte para desligamento da frenagem eletrônica, passando para modo mecânico de frenagem. Acontece que no modo mecânico, elevadores de alta velocidade, provocam uma parada brusca com um grande solavanco aos passageiros do elevador, causando até acidentes de queda e contusões.

Outros equipamentos como variadores de velocidade e controladores de sistemas eletrônicos de potência sofrem descontroles, não menos prejudiciais a operação dos empreendimentos, com perdas econômicas e funcionais do empreendimento.

Como exemplo, em um empreendimento corporativo localizado na região efervescente de edifícios “Triple A”, foram efetuadas medições de qualidade de energia no que tange a VTCD em um período relativamente curto. O resultado foi alarmante, visto que o empreendimento corporativo era dotado de elevadores de ciclo regenerativo e de alta velocidade, além de controles de ar condicionado baseados em eletrônica de potência.

Alguns dados de medição abaixo (correspondem a um período de 43 dias de medição):

– Número de afundamentos de tensão – 46 / Duração média de 0,145 seg.
– Número de Interrupções – 8 / Duração média de 7,91 seg.

Em nenhuma destas falhas os diesel-geradores que atendem a totalidade da carga foram sequer entrado em operação.

Diante do problema, o empreendimento iniciou diversos estudos de alternativas de melhorias da qualidade de energia, paralelamente a uma gestão à Concessionária de Energia, culminando com a instalação de um UPS dinâmico rotativo (RUPS) na entrada geral de energia associados aos geradores existentes no empreendimento.

Daqui para frente, o fator de qualidade de energia também poderá ser um fator determinante para a escolha do local do empreendimento e a Concessionária para atendimento, tal qual ocorre em empreendimentos como “Data Centers”.

Até que as concessionárias distribuidoras de energia se conscientizem que a “Qualidade de Energia” também pode comprometer a imagem perante aos consumidores, os empreendimentos que recorrem a tecnologias de alta qualidade, terão de levar em conta os distúrbios provocados pelas “Voltage Sags” ou VTCD, além é claro, de outros dispositivos para mitigar os efeitos de má qualidade de energia da rede pública

ENGº OSCAR MORIO TSUCHIYA
E-mail: morio@soeng.com.br
SOENG EH PROJETOS
Membro do Conselho da ABRASIP
Membro da SEC Associados
Publicado Revista do Sindinstalação – Ano 2 – Edição 22 – Janeiro/2018

Benefícios do Teto Radiante aplicado em Hospitais

Sistema de condicionamento de ar com Teto Radiante

Trata-se de condicionar o ar através de painéis radiantes instalados no forro (gesso ou metálico) resfriados por circuitos de água gelada.

Não existem peças móveis, serpentinas aletadas, ventiladores, bandejas de recolhimento de água.

A radiação desse forro somada a uma quantidade de ar tratado admitido no ambiente, garantem a pureza, temperatura e umidade deste.

Inúmeros são os benefícios aplicados em Hospitais.
A seguir descrevemos alguns:

1) Higienização

Sistema convencional com F&C (fan&coil)

O sistema convencional é constituído por uma pequena unidade fan&coil – motor, ventilador e serpentina + bandeja para captação da água condensada nas aletas da serpentina, válvulas e registros.

Para a higienização do conjunto, seriam necessárias de 6 a 8 horas para remoção da unidade (desacoplamento hidráulico nem sempre possível, desacoplamento elétrico e de controles, desacoplamento da saída de ar), remoção do ambiente e lavagem severa da serpentina  e bandeja com produtos químicos adequados, substituição dos filtros de ar e limpeza de filtro “Y” da hidráulica quando houver.

Reinstalação e testes de todo conjunto.

Sistema com Teto radiante

Para a higienização do teto radiante são necessários trinta minutos para limpeza com esponja embebida em produto químico adequado nas placas lisas e sem reentrâncias de teto radiante.

2) Percurso de microorganismos podem transmitir  infecções.

A velocidade do ar no sistema convencional gira em torno de 1 a 1,5 m/s , no teto radiante é 0,2 m/s sendo assim o percurso  fica em torno de 80% menor

3) Conforto térmico

Perda de calor do corpo humano: em média 100w (ou 100 joules/s)

Em sistemas convencionais a perda é de 35 w por radiação, 40 w por convecção e 25 w por evaporação.

Em sistemas radiantes , como a movimentação de ar é baixa a perda por radiação é de 50 w  (30 w por convecção e 20 w pela evaporação), ou seja o corpo perde menos água.

A temperatura do ambiente é homogênea não havendo predominância de áreas mais frias ou mais quentes como nos sistemas  convencionais.

O sistema radiante  apresenta maior conforto e ambiente mais salutar.

Principalmente em áreas de convalescentes de ” queimados” pois a velocidade do ar sobre o paciente ( perpendicular ao leito) é de 0,2 m/s .

Nos sistemas convencionais a velocidade do jato sobre o paciente está entre 0,7 e 0,9 m/s.

4) Conforto acústico

Sistema de radiação: nível sonoro de 30 a 35 dbA

Sistema convencional: nível sonoro de 40 a 45 dbA

5) Recirculação do ar eventualmente contaminado.

Em sistemas convencionais em quartos de convalescentes, a vazão insuflada  gira em torno de 300 m³/h , dos quais 100m³/h de ar externo são obrigatórios, ou seja quase 70 % retorna para a unidade fan&coil com as impurezas geradas no ambiente contaminando a unidade e consequentemente o ar que passa por ela e volta ao ambiente.

Em sistemas de radiação injeta-se somente o ar externo expurgando-o totalmente, ou seja não há recirculação de ar eventualmente contaminado.

6) Energia elétrica

Em pré cálculo para 96 leitos, o total de carga elétrica do sistema convencional indicou 16 kw, caindo para 6 kw no sistema radiante , ou seja redução de 38 %.

Autor: Eng° Alexandre Alberico
FEI – 1975
CEBETEC – Sistemas Planejados-1989

Reengenharia estratégica para otimização de gastos de energia e água em sistemas de HVAC

Sistemas de Ar Condicionado representam um alto custo inicial numa instalação predial e os altos e perenes custos agregados, resultado de uma possível operação deficiente.

Estes acréscimos de custo sempre crescentes, só são sentidos pelos empreendedores quando os condôminos começam a deixar o imóvel pela sempre crescente taxa de gastos com insumos ou então pela percepção de índices específicos que medem a eficiência energética do empreendimento e alto gasto operacional.

Então, um planejamento, usando ferramentas corretas de engenharia deve ser feito.

Em sistemas novos, este planejamento deve anteceder a fase de projeto, devendo ser parte fundamental da concepção. Uma vez corretamente concebidos, podem ser projetados.

Em sistema existentes, para se objetivar resultados positivos, antes da fase de planejamento deve-se analisar o sistema sob alguns aspectos:

-Tipo de sistema e utilização do ambiente: escritórios, salas de aula, data centers, shopping centers, call centers, laboratórios, salas cirúrgicas etc. todos com suas necessidades específicas e diferentes, requerem planejamento de projeto e de operação diferenciadas.
-Política tarifária local.
-Região climatogeográfica da instalação.
-Tipos de equipamentos produtores e distribuidores de frio.
-Quantidade e capacidades dos equipamentos.
-Dispositivos de partida e/ou recuperadores de energia acoplados.
-Sistema de automação e válvulas de monitoração e controle instaladas.
-Plano de operação e manutenção vigente.

Recentemente, num primeiro passo, concluímos uma avaliação em 3 instalações distintas em regiões totalmente diferenciadas.

A primeira no Rio de Janeiro com clima quente e úmido por praticamente o total do ano. Pequeno daily range.

A segunda em São Paulo, clima médio sazonalidade bem definida com períodos úmidos e períodos secos. Médio daily range.

A terceira em Curitiba, verão quente bem definido e inverno dos mais rigorosos do país. Alto daily range.

Todas com o mesmo uso e horários idênticos de ocupação, com equipamentos de mesma família (resfriadores com condensação a água, uma delas com unidade mix a gás, tanque de acumulação e bombas de água gelada).

Como ponto convergente das três, cita-se que nenhuma apresentava plano de operação definido, os empreendedores com queixa comum de excesso de gastos com energia elétrica, gastos com água desconhecidos e equipamentos desnecessários durante todo o período anual.

Após avaliação de adequação e suficiência das capacidades instaladas apropriamos da forma mais próxima possível da realidade, as necessidades térmicas com perfis horários, diários, semanais, mensais e sazonais.

Em todas as três instalações as análises mostraram a não necessidade de operação de pelo menos um equipamento produtor de frio durante todo ano.

O replanejamento adequado, sempre visando a melhor otimização dos equipamentos instalados disponíveis, resultou na menor quantidade de horas diurnas para operação das unidades, permitindo em grande parte das horas úteis manter os empreendimentos com os equipamentos parados, sem consumo de energia elétrica e água e  ainda disponibilizados para manutenção preditiva e corretiva.

Numa delas, porém, a predominância com autoridade do uso do tanque de acumulação se mostrou necessária para o melhor resultado.

Já na outra a autoridade de um ou dois resfriadores com tanque como complemento resultou no melhor benefício.

Na última o uso correto  da energia negativa disponibilizada no ar externo refletiu na carga horária dos resfriadores inoperantes durante o dia por grande parte  do período anual , relevando-se que unidades paradas não consomem energia.

O passo seguinte, será a monitoração e operação por comando a distância para se verificar os resultados planejados.

Autor: Eng° Alexandre Alberico
FEI – 1975
CEBETEC – Sistemas Planejados-1989

Incentivo à Geração de Energia aos Consumidores

PORTARIA MME Nº 44, DE 10 DE MARÇO DE 2015. (destaques)

Segue breve resumo, com destaques de alguns pontos mais relevantes, acerca da portaria do Ministério de Minas e Energia que incentiva a geração de energia elétrica pelos consumidores.

Por um lado fica latente a preocupação com a capacidade de suprimento energético do país, principalmente pelo imediatismo da medida e sua curta validade. No entanto, por outro lado, aparentemente será uma oportunidade do consumidor, que possui essa opção de gerar energia, compensar os aumentos no custo energético ocorridos até o momento e os aumentos já previstos.

Além disso, para que essa portaria surta efeito relevante, resta saber se o valor a ser pago ao consumidor que gerar energia será compensatório, levando em conta o investimento, depreciação, operação e manutenção dos geradores.

Vamos aguardar também como será a operacionalização dessa iniciativa pelas concessionárias de energia, que em tão curto espaço de tempo precisarão adaptar sistemas de faturamento, medição, contratos, entre outros processos correlacionados.

Seguem principais aspectos:

  • A energia gerada será valorada de acordo com a fonte energética usada;
  • A concessionária pagará por toda a energia própria gerada entre a assinatura do contrato até 18 de dezembro de 2015;
  • A energia gerada deverá ser comprovada por meio de medição individual instalada na geração própria;
  • A unidade poderá excluir a energia gerada na ponta;
  • A concessionária será responsável pela instalação do medidor e pelos processos de medição e pagamento;
  • As eventuais adequações das instalações serão de responsabilidade do consumidor;
  • O pagamento poderá ser feito mediante crédito na fatura de energia elétrica;
  • A ANEEL deverá regular esta Portaria, elaborar o modelo e padrão dos Editais de Chamada Pública e dos Contratos de Adesão de Geração Própria;
  • A Portaria entrou em vigor na data de sua publicação. (11.03.2015).

Fonte: Engº Fernando Arruda