ARTIGO PI (1) (1)Final

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	Estudo de Caso: Dispositivo de medição de perdas elétricas
Case Study: Electrical loss measurement device
Gabriel Marques1; Guilherme Lopes2; Gustavo Douglas3; Iago Coelho4; Ithalo Gabriel5; Jonathan Meira6; José Claudio7; Lucas Marçal8; Maikon Távora9; Paula Larissa10; Ramon Gomes11; Robert Sabino12.
Orientador: Fabricio Silveira Chaves
 Marcilio Cunha Nunes
 
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Resumo: Este estudo propõe o desenvolvimento de um dispositivo que seja capaz de detectar fugas de correntes elétricas em instalações residenciais e industriais. Pretende-se tornar acessível a utilização de um dispositivo com a capacidade proposta, uma vez que os dispositivos encontrados no mercado atual, têm um valor elevado. 
Palavras-chave: Dispositivo, corrente elétrica.
Abstract: This study proposes the development of a device that is capable of detecting leakage of electrical currents in residential and industrial installations. It is intended to make accessible the use of a device with the proposed capacity, since the devices found in the current market, have a high value.
Keywords: Device, electric current.
	
1 Introdução
Atualmente um dos principais focos de manutenção em instalações elétricas são as perdas técnicas e não técnicas de energia. As perdas técnicas acontecem quando parte da energia é dissipada no processo de transporte, transformação de tensão e medição em decorrência das leis da física. Já as perdas não técnicas, procedem de desvios diretos da rede de energia, tais como ligações clandestinas, fraude de energia através da alteração do medidor, e de falhas nos equipamentos de medição, causando fuga da corrente elétrica. As falhas presentes nos equipamentos de medição vêm gerando enormes danos financeiros e estruturais em todo o mundo. Em razão disto, identifica-se a necessidade de verificação constante nos ambientes residenciais e industriais afim de prevenir quaisquer anormalidades capazes de gerar as perdas técnicas e não técnicas. Existem diversos estudos focados em identificar tais perdas, e até mesmo dispositivos capazes de realizar medições, porém esses dispositivos têm um valor elevado e é necessário um investimento alto para acessa-los, entretanto, os dispositivos de medição inteligentes não são muito utilizados. Levando em consideração o cenário atual do setor elétrico, nota-se a necessidade da utilização de novas tecnologias afim de agilizar e otimizar processos nessa área. Desta maneira, o objetivo geral deste estudo é apresentar um dispositivo mais viável e capaz de realizar medições instantâneas de toda a instalação elétrica, e enviar os dados coletados para um determinado servidor, onde os mesmos serão analisados através de gráficos simples. Desta forma esse estudo tem como objetivo principal propor medidores confiáveis e que tenham valores acessíveis com relação a outros equipamentos existentes no mercado. 
2 Fundamentação Teórica
O estudo proposto visa a otimização de processos de medição de energia através de medidores inteligentes, tornando-o mais acessível, trazendo mais opções de equipamentos que tem o objetivo de auxiliar concessionarias de distribuição de energia. Dessa maneira, é indispensável uma abordagem sobre o mercado tratado.
2.1 Perdas não técnicas
Atualmente existem dispositivos que são utilizados na detecção de falhas ou perdas nas instalações elétricas e nos medidores de energia (perdas técnicas). As perdas não técnicas consistem em perdas comerciais que estão associadas a situações de furto de energia ou fraude, denominado de “gato de luz”. Pode-se citar quatro tipos de perdas comerciais: 
· Adulteração dos medidores: Pode ser encontrada diversas formas de adulteração dos medidores, desde aquelas mais evidentes, como a instalação de imãs para ocasionar uma interferência magnética na rotação do disco e com isso forçar um isolamento, induzindo a passagem da energia sem que haja registro. Existem maneiras mais elaboradas onde ocorre a ligação em paralelo com o circuito do medidor para também burlar o circuito.
· Conexões ilegais: Esses tipos de conexões são mais recorrentes nas comunidades e periferias onde a fiscalização encontra mais dificuldade para realizar seu trabalho, devido a dificuldade de acesso e segurança dos operadores.
· Irregularidade nas cobranças: Ocorrem quando há uma falha na leitura do padrão de energia, podendo ser um erro do operador da concessionaria ou uma lesão do equipamento. 
· Inadimplência: São os casos de faturas em aberto.
2.2 Método de detecção 
As perdas comerciais podem causar, além do prejuízo financeiro, uma sobrecarga do sistema, diminuindo a vida útil dos equipamentos usados nessa instalação.
Os métodos de detecção de tais falhas atualmente consistem em sua maioria em verificações no local, onde é necessário deslocar um funcionário da concessionária para verificar o problema. Conforme citado anteriormente existem locais onde a visita da concessionária não é bem vista, ocasionando na falta de segurança do funcionário, mais um motivo para desenvolver tecnologias mais inteligentes. 
No mercado atualmente existem ferramentas que são utilizadas para realizar medições no local. Um dos melhores equipamentos para realizar este serviço é o ADR (American Depositary Receipt) 3000, analisa os desvio de consumo em medidores de energia elétrica. 
2.3 Dispositivos semelhantes
No mercado atualmente existem algumas propostas de ferramentas que sejam capazes de realizar a detecção dos problemas destacados acima.
O ADR 3000 é um equipamento portátil, operado por tablet ou smartphone, para execução de ensaios e inspeções de medidores de energia elétrica em campo. É possível executar ensaios independentes de exatidão, mostrador e marcha em vazio ou ainda inspeções completas incluindo todos os ensaios. Para cada ensaio ou inspeção realizados gera-se um relatório contendo todas as informações pertinentes e resultados, que pode ser impresso ou exportado de diferentes maneiras, como e-mail, Bluetooth, drive e outras.
Grandezas Elétricas Medidas 
• Tensão RMS;
 • Corrente RMS; 
• Potência ativa; 
• Potência reativa; 
• Potência aparente; 
• Fator de potência;
 • Defasagem; 
• Energia ativa; 
• Energia reativa.
Desta maneira, busca-se desenvolver um equipamento que seja capaz de desempenhar funções próximas ao às do ADR 3000, com um preço acessível, que consiga auxiliar ao profissional durante um atendimento, ou monitorar a distância a fim de evitar deslocamento desnecessários e riscos físicos ao colaborador.
3 Metodologia 
O presente estudo corresponde a uma pesquisa empírica segundo o livro de MARCONI; LAKATOS, (2003), dada como exploratória e explicativa, na qual também é usado o método e as técnicas qualitativa e quantitativa.
 A escolha dos dados foi realizada por intermédio de buscas em sites acadêmicos, artigos, blogs e sites, dentre os disponíveis; os blogs e sites citados foram utilizados para recolher dados para parâmetro de custo. 
Esta pesquisa corresponde a uma comparação do uso de um dispositivo de baixo custo capaz de executar funções que um dispositivo de valor financeiro elevado realiza. O projeto busca mostrar a viabilidade da aplicação deste dispositivo de baixo custo, demonstrado seu bom desempenho para se tornar um concorrente no mercado atual. 
O dispositivo proposto neste trabalho é um equipamento não invasivo que ao ser ligado em paralelo com o equipamento a ser avaliado, no caso o relógio de energia, é capaz de coletar dados de leitura do mesmo e enviar para um dispositivo eletrônico como um smartphone ou tablet. Esta tecnologia é definida como IOT (internet das coisas), que nada mais é do que uma rede de dispositivos de tecnologia embarcada capazes de enviar dados para dispositivos com acesso a rede de internet. Para que esta comunicação ocorra os dispositivos deste trabalho contam com modulo WIFI. Os valores gastos para execução deste dispositivo se encontram-se na tabela abaixo:
Tabela 1: Valor gasto no projeto. Fonte: Criado pelos autores, 2020.
4 Desenvolvimento
Para a montagem do dispositivoforam utilizados:
· Um sensor de corrente SCT – 013 100A;
· Uma placa NodeMCU WiFi;
· Uma protoboards;
· Fios jumper;
· Display LCD 16X2
A placa NodeMCU, possui todas as funções do Arduino além de possuir a interface WiFi, que será responsável por receber os dados coletados pelo sensor de corrente SCT- 013 e enviar para a interface do usuário, podendo ser um smartphone ou tablet.
O sensor de corrente SCT-013 é um tipo de sensor denominado não invasivo, porque para medir a corrente não é necessário efetuar nenhuma alteração no circuito que estamos medindo, somente passar um condutor por dentro do sensor, se assemelha a um alicate amperímetro.
O display lcd ligado ao circuito será capaz de mostrar os valores obtidos em tempo real, porem o mais interessante serão os que são armazenados no dispositivo do operador.
O calculo de corrente e potencia é definido utilizando das formulas de calculo da lei de Ohms, que é definido na programação do Arduino. Um fator bastante relevante durante a programação é a definição da tensão de entrada, uma vez que será a partir deste valor que será calculado os valores de corrente e potência.
Para monitorar os dados obtidos pelo Arduino na internet, usamos o broker MQTT como plataforma Adafruit IO. O Adafruit IO é um sistema de armazenamento em nuvem, com este sistema é possível exibir dados em tempo real, realizar leitura, monitoramento e o controle de dados que estão sendo recebidos e transmitidos para sites, trata-se de uma ferramenta gratuita e disponível no site https://io.adafruit.com/.
A programação do NodeMCU, que é o microcontrolador do nosso sistema, foi realizada no ambiente IDE do Arduino, onde também foi feita a programação entre os sistemas de hardware com o Adafruit.
4.1 Resultados
Os primeiros testes foram realizados com a programação na interface do Arduino para realizar a leitura do sensor de corrente SCT-013, após a confirmação de funcionamento e programação do sensor de corrente SCT-013 foram realizados os testes com o envio de dados para o Adafruit
5 Conclusão
Este trabalho propôs uma ferramenta para ajudar em uma possível manutenção preventiva em relógios de energia, dispositivo a principio capaz de detectar a medida de potencia e corrente, para identificar a ocorrência de falhas ou detectar os roubos de energia.
Conclui-se que o trabalho atingiu o objetivo teórico do projeto com a elaboração dos componentes e execução da programação de forma satisfatória.
Como possíveis melhorias para este projeto, pode-se agregar a leitura de mais parâmetros e a ate mesmo a capacidade de gerar um pulso de corrente na casa de 15 amperes para se assemelhar mais ainda com um dispositivo encontrado no mercado com características semelhantes e que serviu de base para desenvolver este artigo.
Referências 
Catálogo montrel ADR3000. [On-line]. Disponível em:<https://www.montrel.com.br/_web/img/Catálogo_ADR3000_Portugues_rev1(2).pdf. Acessado em: Set., 2020.
CINTRA, José. ESP8226 e banco de dados. 2017. Disponível em : <http://josecintra.com/blog/esp8266-bancos-dados-requisicoes-http/>. Acessado em 05 de outubro de 2020
FELIPEFLOP, Tutorial Arduino. 2019. Disponível em: <https://www.filipeflop.com/blog/esp8266-arduino-tutorial/>. Acessado em 02 de setembro de 2020.
INTERNET DAS COISAS. Da Teoria à Prática. Disponível em: <https://homepages.dcc.ufmg.br/~mmvieira/cc/papers/internet-das-coisas.pdf>. Acessado em 19 de setembro de 2020.
FELIPEFLOP, Sensor de corrente não invasivo.2019. Disponível em: <https://www.filipeflop.com/blog/medidor-de-energia-eletrica-com-arduino/>. Acessado em 21 de setembro de 2020.
MICRO CONTROLLER PROJECT. ESP8266 arduino send data to web server. 2017 Disponível em: <http://microcontrollerproject.com/esp8266-arduino-send-data-to-web-server-tutorial-with-example/>. Acessado em 16 de outubro de 2020.