Eficiência e Manutenção de Instalações Eléctricas Aparelhagem de Baixa Tensão

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1 Eficiência e Manutenção de Instalações Eléctricas Paulo Branco Coordenador Dep. Engenharias LP / DM Low Voltage Products e Discrete Automation and Motion paulo.branco@pt.abb.com November 15, 2010 Slide 1

2 Eficiência energética em edifícios Produtos / Serviços Controlo de iluminação Variadores Detectores de movimento Detecção fotoeléctrica Controlo de temperatura Reguladores por divisão Controlador horário Controlo de estores Detecção de iluminação exterior Gestor de temperatura/hora Tecnologia de gestão de edifícios Painéis de gestão e informação Cenários (redes inteligentes de iluminação, Audio, Video, estores,..) Vantagens para o cliente final Maior conforto e segurança em simultâneo com poupança de energia Redução do consumo de energia com aquecimento e ventilação sem perda de conforto Diminuição do consumo de energia por actuação nos estores em função da luz externa ou temperatura Controlo e gestão de soluções inteligentes que reduzem o consumo de energia simultaneamente com um aumento dos níveis de conforto. Reduções: até 30% no controlo de temperatura até 50% no controlo de iluminação até 60% em automação de edifícios November 15, 2010 Slide 2

3 Produtos para eficiência energética em edifícios Detectores de movimento Detectores de presença Variadores de luz Interruptores Horários Gestão eficiente da Iluminação dependente da ocupação dependente da luz exterior Variação de luz Cenários de luz em função do evento Combinação com posição dos estores November 15, 2010 Slide 3

4 ABB responde: November 15, 2010 Slide 4

5 Produtos para eficiência energética em edifícios Termóstatos Actuador para electro-válvula Actuador electrónico de AVAC Controlo racional da Temperatura Em função da hora do dia Em função da ocupação Em função da temperatura exterior Em função da posição das janelas /orientação solar November 15, 2010 Slide 5

6 Produtos para eficiência energética em edifícios Painéis disponíveis com e sem ligações EIB KNX CONFORT PANEL Gestão e visualização de toda a instalação eléctrica AVAC Iluminação Consumos Estores Gestão integrada de temperatura por divisão Redução automática da temperatura numa divisão se a janela estiver aberta Armazenamento e exportação de dados e medições e visualização gráfica no próprio ecrã November 15, 2010 Slide 6

7 Produtos para eficiência energética em edifícios Navegue e controle a sua casa CONFORT PANEL Visualizar consumos de energia, estado dos vários parâmetros: Iluminação Aquecimento Cargas Estores, etc November 15, 2010 Slide 7

8 Plano de Promoção de Eficiência no Consumo de Energia Eléctrica No PPEC de energia eléctrica são atribuídos incentivos para a promoção de medidas que visem melhorar a eficiência no consumo de energia eléctrica, através de acções empreendidas pelos comercializadores, operadores de redes e entidades de promoção e defesa dos interesses dos consumidores de energia eléctrica de Portugal... e destinadas aos consumidores dos diferentes segmentos de mercado...são igualmente consideradas medidas de informação e de divulgação que, muito embora não tenham impactos directos mensuráveis, são indutoras de comportamentos mais racionais... no que diz respeito à adopção de soluções mais eficientes no consumo de energia eléctrica.... A ERSE promoverá a divulgação de informação junto dos consumidores de energia eléctrica sobre a implementação das medidas de promoção da eficiência no consumo em particular sobre os resultados alcançados November 15, 2010 Slide 8

9 Eficiência energética na Indústria e Grande Terciário Energia primária Transporte Geração T&D Indústria de processo Indústria de produção Energia disponível 80% são perdas Apenas 20% da energia primária gera valor económico A restante são perdas nos processos de conversão, transporte e ineficiência operacional November 15, 2010 Slide 9

10 Eficiência energética na Indústria e Grande Terciário November 15, 2010 Slide 10

11 Reduzindo perdas ao longo da cadeia Tecnologia ABB ajudando em cada passo Energia primária Transporte Geração T&D Indústria de processo Indústria de produção Energia disponível Melhoria da eficiência Melhor fluxo dos pipelines Maior eficiência na combustão do fuel Redução de perdas nas linhas, maior eficiência nas subestações Tecnologia ABB pode duplicar a energia disponível Melhoria da produtividade Maior eficiência de motores e drives Automação de Processo Marinha e pipelines Automação Centrais de produção Rede operacional Automação de Processo Drives e motores November 15, 2010 Slide 11

12 Onde verificamos a ineficiência na rede eléctrica? Falhas na alimentação disparo de disjuntores, fusíveis que queimam... Mau funcionamento redução do tempo de vida dos equipamentos... Sobreaquecimentos transformadores, motores... Avarias nas electrónicas PCs, sistemas UPS, Drives... Problemas nas baterias de condensadores Dimensiomentos, parametrização inapropriada, manutenção deficiente... Interferência nas comunicações electrónicas incumprimento da D.C.E.M. - 89/336/CEE de 1989/05/03 (DL 74/92 de 29 de Abril) modificada 92/31/CEE de 1992/04/28. (DL 98/95 de 17 de Maio) Perdas no sistema November 15, 2010 Slide 12

13 Produtos para eficiência no Terciário e Indústria Baterias de Condensadores Filtros de harmónicos Arrancadores Suaves Conversores de frequência Motores Eléctricos November 15, 2010 Slide 13

14 Baterias de Condensadores Com uma compensação adequada do cos(ϕ) teremos: Redução da intensidade absorvida da rede (I ) Redução da carga de transformadores e cabos de distribuição (I ) Redução das perdas por efeito Joule (RI²) Redução das quedas de tensão (I ) Aumento da potência disponível na saída do transformador maior eficiência na utilização da energia November 15, 2010 Slide 14

15 Baterias de Condensadores 200 % In Redução de Corrente de carga de Transformadores e Cabos de distribuição % 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 Cos 100 O Factor de Redução da intensidade de corrente absorvida é: I n cosϕ (%) = 1 cosϕ cos 1 = 1 In = 100 % (intensidade útil requerida) cos inv. proporcional a In Mesmos kw, há uma redução de 27 % de In, para Cos(ϕ) de 0,70 a 0,95 November 15, 2010 Slide 15

16 Baterias de Condensadores % redução de perdas cosϕ In (%) = 1 cosϕ Redução de perdas por efeito Joule nos cabos Factor de redução de RI² (watt) em %: 46 RI 2 (watt) (%) 2 cos ϕ = 1 2 cos ϕ valores iniciais cos ϕ 1 Para a mesma carga, as perdas reduzem-se em 46 % ao subir o Cos (ϕ) de 0,70 a 0,95 November 15, 2010 Slide 16

17 Baterias de Condensadores cos1 inicial Aumento da potência disponível nos transformadores Numa carga de 200 kw /cos = 0,50 > 0,80 Carga no transformador: Com cos = 0, / 0,5 = 400 kva Com cos = 0, / 0,8 = 250 kva Aplicando a fórmula: kva = kw [(1 / cos1) (1 / cos2)] 0,75 kva recuperados (%) por kw de carga kva recuperados = 150 kva Para uma mesma carga dispomos kva ao subir cos de 0,5 para 0,8 November 15, 2010 Slide 17

18 Onde e como compensar a energia reactiva Alimentação principal. Barramento principal. Barramento secundário. Junto aos consumidores. Compensação fixa para motores de grande potência ( > 50 kw). Compensação fixa nos transformadores (4 a 10 % da potência do transformador). Bateria automática de condensadores para compensar a carga variável. November 15, 2010 Slide 18

19 Filtros de harmónicos As Cargas não-lineares estão em todo o lado e em número crescente! Sistemas Industriais (principalmente de 3-fios) AC e DC drives, sistemas-ups, Harmónicos entre fases e desequilíbrio No Comércio (principalmente sistemas a 4 fios) Todo o equipamento de escritório tal como computadores, lâmpadas economizadoras, fotocopiadoras, máquinas de fax, etc Harmónicos no neutro e entre fases e desequilíbrio Conectadas entre fase & neutro gerando 3ª harmónica no condutor de neutro November 15, 2010 Slide 19

20 Filtros Activos Poupança de energia Extrusora 4 - Potência Activa P (kw) (Filtro activo ABB PQF OFF) Conclusões do cliente e acções consequentes :00:00 0:07:12 0:14:24 0:21:36 0:28:48 0:36:00 0:43: P min = 927 kw P max = 1230 kw Extrusora 4 - Potência Activa P (kw) (Filtro activo ABB PQF ON) P min = 827 kw P max = 1147 kw Problemas técnicos na linha de produção desapareceram Cos ϕ médio da instalação subiu de 0.84 para 0.92 Pela análise da potência consumida verificou-se uma poupança de energia activa de cerca de 10-15% que resultou num tempo de pay back da instalação muito curto :00:00 0:07:12 0:14:24 0:21:36 0:28:48 0:36:00 November 15, 2010 Slide 21

21 Baterias de Condensadores custos da energia reactiva November 15, 2010 Slide 22

22 Arrancadores Suaves Benefícios para a rede eléctrica Corrente Redução das quedas de tensão na rede Minimização de correntes de arranque Elimina picos de corrente Permite optimização de cablagens Velocidade Alternativa ao convencional Arranque Y/D Corrente sem picos de arranque November 15, 2010 Slide 23

23 Conversores de frequência - Drives Um conversor de frequência pode reduzir até 50% o consumo de energia dos motores associados a bombas, ventiladores ou transportadores Alternativa é muitas vezes deixar o motor rodar a plena velocidade e estrangular a saída (que é o mesmo que para controlar um carro aplicar o travão deixando o outro pé ainda no acelerador) Menos de 10% dos motores em todo o mundo estão equipados com variadores de velocidade Os conversores de frequência instalados pela ABB pouparam cerca de 140 milhões de toneladas de emissões de CO2 em November 15, 2010 Slide 24

24 Eficiência Energética Aplicação Solvay Medições efectuadas no cliente: 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 I médio U (R/S) Ganhos Reais: Bomba de PC-FL702/1 Antes da instalação do VEV=8,8KW Depois da instalação do VEV=1,8KW Ganho de potência consumida P= 7KW Annual Energy Saving=87.201KWh Redução das emissões de CO2. Melhoria do cosø Ganho Anual=6,976K Pay Back= 4meses Redução de 80% do consumo de energia 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 kw total I médio U (R/S) kw total Investimento inicial estimado =2,128K November 15, 2010 Slide 25

25 Motores eléctricos Cerca de dois terços da electricidade consumida pela indústria é usada para mover motores eléctricos O custo da aquisição de um motor é cerca de 3% do seu custo total em tempo de vida: 94% é consumo de energia (o restante é manutenção) Um motor ABB de 11-kW (2% mais eficiente que o de um concorrente equivalente ) pode poupar 33.6 MWh, correspondendo a 1.1 toneladas de CO2, num ano de operação * Uma única máquina de uma fábrica de papel pode ter 2000 motores a funcionarem simultaneamente * trabalhando 8,000 horas por ano November 15, 2010 Slide 26

26 November 15, 2010 Slide 27 Antigas classes de eficiência EU Classes EU : IEC : 1996 Aplicam-se a motores de: 2 e 4 pólos Potências nominal de 1.1 a 90 kw Tensão nominal UN até 400 V A ABB tem motores EFF1 e EFF2 Classe de eficiência EU para motores de 4-pólos

27 November 15, 2010 Slide 28 Novas classes de eficiência IEC standard Classes IE, IEC , Setembro 2007 Aplicam-se a motores de: 2-, 4-, 6-pólos 0.75 a 375 kw Tensão nominal UN até 1000 V Frequência 50 & 60 Hz Nota: Válida também para motores Ex Classes de eficiência IE para motores de 4 pólos a 50Hz

28 IEC/EN : 2008 e outros Standard de Eficiência Comparação IEC/EN Europe (50Hz) US (60Hz) Others EU motor regulation CEMEP voluntary agreement EPAct Similar local regulations for example in countries like; IE3 Premium efficiency IE2 High efficiency Comparable to EFF1 Identical to NEMA Premium efficiency Identical to NEMA Energy efficiency /EPACT AS in Australia NBR in Brazil GB/T in China IS in India JIS in Japan MEPS in Korea IE1 Standard efficiency Comparable to EFF2 e 3 Below standard efficiency ABB BU LV Motors November 15, 2010 Slide 29 November 15, 2010 Slide 29

29 Manutenção - Normalização, Directivas e Legislação Instalações Eléctricas de Baixa Tensão (2004) > (2009) - Conjuntos de Aparelhagem de BT RTIEBT November 15, 2010 Slide 30

30 RTIEBT Referencias normativas... IEC Instalações eléctricas de edifícios Norma base da regulamentação

31 As RTIEBT e o DOCWin November 15, 2010 Slide 32

32 As RTIEBT e o DOCWin Dimensionamento e cálculo da engenharia em projectos de redes de BT

33 As RTIEBT e o DOCWin

34 As RTIEBT e o DOCWin

35 IEC Conceito de norma única O objectivo da presente norma é harmonizar na prática,... as regras e requisitos de carácter geral aplicáveis a conjuntos de aparelhagem de baixa tensão (CONJUNTOS), de forma a obter uma uniformização comum a todos os interveniente, dos requisitos de verificação dos CONJUNTOS e assim, evitar qualquer verificação segundo outras normas. Gabinetes de projecto Fabricantes de quadros Instaladores GARANTIA DE QUALIDADE November 15, 2010 Slide 36

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37 IEC Conceito de norma única A nova referência normativa, substitiui e anula e IEC de 2004: IEC é uma norma de regras gerais, à qual devem reportar as partes subsidiárias dos produtos da IEC 61439: a diferenciação entre os Quadros de Série (QS) e os Quadros Derivados de Série (QDS) é eliminada através da abordagem por verificação; são introduzidos três tipos diferentes, porém equivalentes, de verificação das exigências: a verificação através de ensaio, a verificação por cálculo/medição ou a verificação por satisfação das regras de concepção;... November 15, 2010 Slide 38

38 IEC November 15, 2010 Slide 39

39 IEC 61439

40 A marcação do quadro segundo a Norma IEC O Fabricante do quadro (QUADRISTA) deve colocar uma ou mais etiquetas, visíveis, indeléveis e legíveis quando o quadro estiver em serviço. As 4 informações necessárias na etiqueta: Fabricante do quadro, que é quem responde legalmente sobre o quadro Registo ou outro código único (código alfanumérico à escolha do construtor) + Data de construção - QUADROS N /879 10/879 AS IEC Abril I n 63 A 50 Hz U e 230/400 V Circuitos I n (A) I cw 50 ka IP2XC Norma de referência November 15, 2010 Slide 41

41 IEC mantenha o seu CONJUNTO certificado, art. 6.2 November 15, 2010 Slide 42

42 Quadros eléctricos, Manutenção, cf Norma IEC A norma IEC estabelece os requisitos referentes ao fabrico de quadros eléctricos, à segurança e às condições de manutenção dos mesmos. Nesta norma identificam-se as características nominais, as condições ambientais de serviço, os requisitos mecânicos e eléctricos, assim como também as disposições referentes às prestações dos quadros eléctricos Catálogo completo de quadros de BT de ABB Instruções para o manuseamento, instalação, operação e manutenção O fabricante deve fornecer em documentos ou catálogos as eventuais condições para o manuseamento, instalação, operação e manutenção da estrutura e dos equipamentos neles contidos. Manual de uso e manutenção e referente aos produtos das séries Tmax e Emax da ABB ABB Ottobre 2009 Slide 43 November 15, 2010 Slide 43

43 Quadros eléctricos, Manutenção, cf Norma IEC Requisitos relacionados com a acessibilidade para manutenção... Espaço suficiente entre os vários conjuntos. Para que as peças possam ser retiradas para manutenção, de forma fácil; Utilização de barreiras para proteger contra o contacto directo com equipamentos adjacentes; Uso de protectores nos terminais; Utilização de compartimentos para cada unidade funcional; Inserção dos necessários meios de protecção. November 15, 2010 Slide 44

44 Instalações Eléctricas de Baixa Tensão IEC Ponto 62 - Verificações periódicas Uma verificação periódica incluindo uma análise pormenorizada da instalação deve ser efectuada ( ), completada por ensaios adequados, ( ) incluindo a verificação dos tempos de disparo para dispositivos de corrente residual ( ) November 15, 2010 Slide 45

45 Instalações Eléctricas de Baixa Tensão IEC Frequência da verificação periódica ( ) deve ser determinada tendo em conta o tipo de instalação e equipamentos, a sua utilização e funcionamento, a frequência e qualidade da manutenção e as influências externas a que estão submetidos. NOTA 1: O intervalo máximo ( ) poderá ser estabelecido pelas autoridades ( ) ou outras regulações nacionais.... November 15, 2010 Slide 46

46 Instalações Eléctricas de BaixaTensão IEC Reporting para a verificação periódica Após a conclusão da verificação periódica das instalações existentes, um relatório periódico deve ser fornecido. Essa documentação deve incluir pormenores sobre as partes da instalação e as limitações da verificação abrangida pelo relatório, juntamente com um registo de inspecção, incluindo as deficiências listadas no , e os resultados dos testes. O relatório periódico pode conter recomendações para reparos e melhorias, tais como upgrade da instalação em conformidade com a norma. Em substituição dos tradicionais documentos em papel a colocar num porta planos a ABB disponibiliza O MeMo2 que é instalado em quadros eléctricos de modo a armazenar todas as informações relacionadas com o quadro em formato electrónico: esquemas unifilares, certificados de conformidade, certificados de produto, instruções, programas de manutenção, assistências, etc. MeMo2 November 15, 2010 Slide 47

47 Instalações Eléctricas de BaixaTensão IEC No caso de uma instalação sob um sistema de gestão para a manutenção preventiva em uso normal, a verificação periódica pode ser substituída por um regime adequado de acompanhamento contínuo e manutenção da instalação e todos os seus equipamentos constituintes por pessoas qualificadas. Os registos apropriados devem ser mantidos. November 15, 2010 Slide 48

48 Instalações Eléctricas de B.T. RTIEBT, Portaria 949-A/ MANUTIBILIDADE Nota: Manutibilidade é a aptidão de uma instalação eléctrica para ser mantida ou restabelecida no estado de disponibilidade, sendo a manutenção realizada nas devidas condições, com os procedimentos e com os meios previstos. [E] É necessário estimar a periodicidade e a qualidade da manutenção da instalação que se possa ( ), esperar durante a sua vida útil, para o que deve ser consultado o responsável pela exploração da instalação. A frequência e a qualidade da manutenção devem satisfazer às regras indicadas nas partes 4 a 6 por forma a serem verificadas, durante a vida útil, as condições seguintes: ( ) November 15, 2010 Slide 49

49 Instalações Eléctricas de B.T. RTIEBT, Portaria 949-A/2006 ( ) a) as verificações periódicas, os ensaios e a manutenção, sejam efectuadas de modo fácil e seguro; b) a eficácia das medidas de protecção para garantir a segurança; c) a adequada fiabilidade dos equipamentos que permitam o seccionamento correcto da instalação. November 15, 2010 Slide 50

50 Instalações Eléctricas de B.T. RTIEBT, Portaria 949-A/2006 [I] A experiência e os conhecimentos das pessoas que garantem a manutenção devem ser considerados na selecção e na instalação dos equipamentos. [E] A verificação de uma instalação eléctrica por meio de inspecção visual deve incluir, quando aplicável, pelo menos, a comprovação das características seguintes:... k) acessibilidade para comodidade de funcionamento e de manutenção. Elementos disponíveis nos disjuntores para manutenção: Nºtotal de manobras Nºtotal de disparos Nºdisparos por teste Nºmanobras manuais Nºdisparos por função de protecção Desgaste de contactos (%) Registo de dados do último disparo November 15, 2010 Slide 51

51 Manutenção de Instalações Eléctricas SD Pocket Para disjuntores Emax e Tmax Uma ferramenta funcional para a comunicação wireless que permite: Configurar as funções de protecção Monitorizar as funções de medida, integradas no data-logger (Emax: PR122/PR123; Tmax: PR332) Verificar o estado do disjuntor Aplicações SD-Pocket Colocação em serviço de conjuntos cablados, com parametrizações rápidas e à prova de erros Troca de dados em harmonia com o software Operações de manutenção para obter a informação sobre as condições de performance e exploração dos disjuntores November 15, 2010 Slide 52

52 Equipamentos ABB & Manutenção de Instalações Eléctricas EP010 Mudando a Ficha FBP muda o protocolo na EP010 FieldBusPlug Todos os dispositivos da ABB Fácil ligação e comunicação com os diversos equipamentos Disponibilização de informação centralizada (manutenção incluída) Integração com diversos protocolos (Modbus, Profibus, ASI, Device net, etc) November 15, 2010 Slide 53

53 Equipamentos ABB & Manutenção de Instalações Eléctricas Disjuntor Compacto Interface através de EP010 PST Softstarter FBP UMC22-FBP Relé de Controlo de Motor Diversas funções integradas MSD11-FBP Disjuntor Motor 0,1..12 A MFI21-FBP Interface directo com Disjuntor Motor MS 325 0,1..25 A Disjuntor Aberto Interface através de EP010 November 15, 2010 Slide 54

54 Equipamentos ABB & Manutenção de Instalações Eléctricas Posto de Programação Impressora alarmes SCADA LR 1 SCADA DEC 3000 AXP Alpha Ethernet (TCP/IP) Switch Ethernet (TCP/IP) AC500 MODBUS RTU I/O s Supervisão de MS-Transformer AC500 MODBUS RTU Linha 1 I/O s MODBUS RTU Linha 2 Supervisão de MS-Transformer Emax E2 Input 1 6 Tmax T4/T5) 1 2 Tmax T2 1 3 Tmax T5-D (Lasttrenner) Tmax T4/T Tmax T2 November 15, 2010 Slide 55

55 Invólucros soluções completas até 6300A November 15, 2010 Slide 56

56 Mantenha-se informado... November 15, 2010 Slide 57

57 November 15, 2010 Slide 58