Controlador de Demanda industrial dentro das Industrias em Geral

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Título: Aplicação do Controlador de Demanda industrial dentro das Industrias em Geral.
	Autores: 
Rafael Scramin Rodrigues: RA 19112216
José Fernando de Souza: RA 1921221094
Vinicius Alves Silva: RA 17004249
Gabriel Felix Maximiano: RA 1911621554
Douglas da Silva: RA 14007020
Eric Hideki Sudo: RA 1911621905
	Orientadores/ Banca Examinadora: Prof. Peterson Boone; Profª. Joselito Chagas; Prof.ª Dra. Andrea Micchelucci
	Área do Conhecimento: Linha de Pesquisa Engenharia Elétrica: 
Circuitos e Sistemas Analógicos e Digitais
	Introdução:
Os altos custos financeiros envolvidos no processo industrial, devidos aos gastos com energia elétrica, estimulam os programas de redução de consumo desta modalidade de energia e de busca da eficiência energética. Neste contexto a procura de soluções passa por procedimentos que sejam viáveis técnica e economicamente na sua implementação. Isto requer, quase sempre, proposições criativas e inovadoras as quais podem ser particularizadas à determinadas situações. Este artigo apresenta os resultados alcançados na redução do consumo de energia elétrica e da demanda contratada, do setor de aços especiais no mercado automobilístico, Isto em virtude da alta potência instalada e principalmente devido ao processo utilizado. Para obter os resultados pretendidos foi usado um controlador de demanda CCK 6700E e remotas de controles CCK512.
Nos Estados Unidos e Europa os controladores de demanda são largamente utilizados, tanto na indústria como em qualquer outro estabelecimento, onde a demanda entra na composição do custo da energia elétrica.
No Brasil, em meados de 1980, mais precisamente na feira do Brasil Export 80, foi apresentado oficialmente o primeiro controlador de demanda nacional. Com isto as indústrias nacionais passaram a instalar com mais rapidez controladores de demanda nos seus sistemas elétricos, já que antes do fato mencionado, a falta de informação, o investimento inicial, as taxas de importação e a falta de assistência e garantia técnica dificultava a aquisição do referido equipamento.
Neste trabalho foi usado um controlador de demanda conhecido comercialmente como controlador programável CCK6700E, que será descrito nas seções seguintes.
O artigo está constituído dos seguintes itens: no item dois explana-se sobre demanda, fator de carga e estrutura tarifaria. No item três disserta-se, resumidamente, sobre controladores de demanda. Aseguir, apresenta-se, também de maneira resumida, o processo industrial no qual fez-se intervenção para redução de consumo e demanda de energia elétrica e descreve-se, detalhadamente, o procedimento de engenharia realizado para obtenção dos resultados alcançados. Finalmente as conclusões e as referências bibliográficas encerram o artigo.
 
	Objetivo: Transferência de conhecimento aplicado ao Controle de Demanda Industrial para público geral.
	Metodologia:
Aplicar controle de demanda e correção do fator de potência nas cargas de grandes potencias, praticando as regras de maneira automática conforme regem os acordos operativos, regras especificas ANEEL, PRODIST e CCE, tem por objetivo apresentar os resultados alcançados na redução do consumo de energia elétrica e da demanda contratada, do setor industrial de peças para o mercado automobilístico. Com a colocação de um controlador de demanda no processo de fabricação de peças, obteve-se uma economia média mensal de energia elétrica, em reais, R$900.000,00. Os principais indicadores da eficácia do projeto são: redução percentual do consumo de energia elétrica em dezesseis por cento; tempo de retorno do investimento de onze dias e redução dos custos de operação.
	Desenvolvimento:
Ultrapassagem de Demanda:
A tarifa horo-sazonal tem como princípio básico a disciplina do mercado, permitindo um uso racional do sistema de distribuição de energia. Para que esta disciplina seja mantida, o consumidor deverá zelar para que os valores de demanda medido nos respectivos segmentos horários e sazonais sejam compatíveis com os valores estabelecidos em contrato. Na hipótese dos valores medidos excederem os valores contratados, será aplicada a tarifa de ultrapassagem sobre o excedente. Esta penalidade, todavia , não será aplicada se o excesso se encontrar dentro dos limites de tolerância estabelecidos abaixo: • 5% para a unidade consumidora atendida em tensão de fornecimento igual ou superior a 69 kV (Tarifa Azul).
Aplicação da Demanda de Ultrapassagem Havendo ultrapassagem de demanda medida em relação ao valor contratado e estando excedidos os limites permitidos pelo contrato, caberá aplicação da tarifa de ultrapassagem à totalidade da parcela que exceder o valor de contrato, cobrada com valor igual a três vezes a tarifa normalmente aplicada sobre o kW de Demanda para o segmento horário referente.
Intervalo de Integração O intervalo de integração é definido pela concessionária de distribuição de energia, correspondendo normalmente a um período de 15 minutos. Isto significa que em intervalos de 15 minutos o contador de tempo empregado no registro da demanda da instalação é reiniciado, e um novo intervalo de integração tem início. Para determinação da Potência demandada no período é necessário computar o quociente entre o consumo do intervalo, mensurado em Quilowatts-hora, e o próprio intervalo, neste caso correspondente a 0,25 horas.
Registro de Máxima Demanda Para efeito de faturamento, há a necessidade de se registrar o máximo valor de demanda exigido pela instalação no intervalo entre as leituras de consumo. Nos medidores eletrônicos, o valor de demanda máxima é um registro digital do maior valor de demanda medida desde a última leitura efetuada pela concessionária, e sempre que a demanda medida ultrapassa o valor da demanda máxima, o valor deste registro é atualizado. A demanda máxima da instalação fica registrada no equipamento de medição, e só é retornada a zero durante o processo de leitura efetuado pela concessionária de distribuição. Em medidores eletromecânicos, o retorno do registrador é feito através da movimentação de um mecanismo que permite o retorno do ponteiro indicador a zero, e em medidores eletrônicos realiza-se o apagamento do valor máximo registrado, para que novos valores possam ser escritos naquele registro.
Simulação: 
Demanda contratada 103MW para horário Fora Ponta.
Demanda contratada 46MW para horário Ponta.
Controle de Demanda:
As cargas da instalação podem ser classificadas conforme a ordem de prioridade de sua utilização, e agrupadas da seguinte forma: 
• Cargas Essenciais ou Prioritárias: São as cargas de uma instalação que não podem sofrer interrupção em sua alimentação, sob pena de prejuízo ao processo produtivo ou à segurança. Nesta categoria, podemos citar como exemplo bombas de água de caldeiras, dispositivos de segurança, elevadores, esteiras transportadoras, entre outros. 
• Cargas de Média Prioridade: Nesta categoria estão situados os equipamentos que, embora estejam participando ativamente do processo produtivo, permitem curtas interrupções em seu funcionamento sem prejuízo aparente à sua função. Cargas com elevada inércia térmica ou sistemas de irrigação por gotejamento contínuo podem ser enquadrados nesta categoria de aplicação 
• Cargas de Baixa Prioridade: São os elementos da instalação que permitem seu desligamento por um tempo relativamente longo sem prejuízo ao processo produtivo ou a outras atividades.
• Interface RS485 
• Interface Ethernet, para conexão a redes corporativas ou Internet
 • Armazenamento de dados em memória de massa 
• Softwares para emissão de relatórios e supervisão remota 
• Medição de Energia por interface com o medidor da concessionária 
• Possibilidade de medição multiponto com o uso de transdutores
Forma uma memória de massa de 35 dias contínuos (na chegada do 36o dia o primeiro é apagado) em média integradas de 5 minutos.
Além de contar com uma saída digital no próprio equipamento (pode ser usada para acionar um alarme), o CCK 6700E conta com uma porta de comunicação serial RS 485 exclusiva para controle,PORTA DE CONTROLE COM3, onde podem ser conectados até 10 módulos de acionamento CCK 512 com 12 relés cada um, permitindo o controle de até 120 pontos para o controle de demanda e/ou fator de potência e programação horária:
Interfaces de Comunicação:
Através do uso do CCK 7010U permite ainda o controle de demanda e fator de potência através da rede corporativa.
Forma uma memória de massa de 35 dias contínuos (na chegada do 36o dia o primeiro é apagado) em média integradas de 5 minutos
Concentrador universal de instrumentos com protocolo de comunicação MODBUS RTU, porta de comunicação serial RS 485. 
Na PORTA COM2 DE MEDIÇÃO (porta de comunicação serial RS 485) podem ser conectados até 15 instrumentos. 
Registro em memória de massa até 32 grandezas obtidas a partir das leituras MODBUS (função 3 – read hold register, função 4 – read input register) em médias integradas de 5 minutos por 35 dias contínuos (na chegada do 36o dia o primeiro é apagado). 
Ideal para o registro de grandezas como energia, vazão, pressão, temperaturas, etc.
Iniciar a operação através do botão INICIALIZAR;
· Através do campo PORTA SERIAL USB, selecionar a porta USB do computador que será utilizada na comunicação com o CCK 6700E (Caso não seja selecionado automaticamente);
· Receber as configurações atuais, que serão apresentadas no quadro CONFIGURAÇÃO PROGRAMÁVEL ATUAL através do botão RECEBER TODA A CONFIGURAÇÃO quando serão apresentadas as telas abaixo indicando que os parâmetros atualmente programados no CCK 6700E foram recebidos:
Diagnóstico da comunicação.
Interface Homem máquina:
A interface homem-máquina do protótipo é composta por um supervisório, com comunicação direta com controlador demanda CCK6700E e equipamentos escravos da rede, possibilita controle e supervisão por operador especializado caso ocorra falhas no sistema de controle.
Principais variáveis processo.
Potência Ativa, Potência Reativa, Fator de Potência, ciclo de 15min faturamento, fator de carga.
Supervisão estado dos reles de acordo com as prioridades.
 Supervisão atuação dos reles por prioridades.
Controle de Demanda Máxima com variação no Intervalo de Integração
Painel montado para simulação controles:
Painel foi montado para testes, simulação e apresentação ao cliente, com sistema de controle, comunicação e supervisórios.
Painel de fácil instalação e configuração dos módulos através comunicação serial ou ethernet.
	Conclusão: 
O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um equipamento para o controle de demanda e fator de potência com sistema de medição integrado, dotado de capacidade de comunicação e supervisão, para aplicação em instalações elétricas de pequeno e médio porte e onde não fosse justificável a utilização de dispositivos de elevado custo para o gerenciamento de energia. O protótipo desenvolvido foi submetido a ensaios em uma instalação elétrica simulada que permitiu a avaliação de seu desempenho dinâmico e que, em conjunto com as revisões bibliográficas realizadas, possibilitou elaborar as seguintes considerações:
Com relação a sistemas de medição de energia, as conclusões obtidas foram as seguintes: 
• O uso de medidores eletrônicos de energia permite a medição simultânea de vários parâmetros de operação da instalação, facilitando a aplicação de tarifas diferenciadas horo-sazonais, e registrando de forma bastante confiável os limites de demanda máxima e de fator de potência atingidos pela unidade consumidora.
Obs. Utilizamos um controlador CCK6700E para simular um controlador de demanda e controlar as cargas, afim de evitar multas por demanda excedente, evitando notificações pela concessionária ou até mesmo ANEEL, descumprindo regras especificas em contratos. Simulamos para um cliente livre do grupo A2 para níveis de tensão 138kV conforme fórmula.
 D.ultrapassagem = (PAM-PAC) x 2 x R$/kW, para essa simulação 10MW calculado de demanda excedente aproximadamente R$ 500.000,00 em apenas um ciclo de faturamento.
Embora as melhorias propostas não sejam imprescindíveis, suas implementações trariam significativo aumento nas potencialidades de emprego do equipamento, e tornariam sua operação ainda mais confiável e prática.
	Referências (formatação ABNT):
Prodist. Módulo 08- ANEEL-
(1) VILLELA, GABRIEL FERNANDO COX. A
racionalização dos fatores de carga e de potência.
Mundo Elétrico, São Paulo, v. 8, p.28-32, fevereiro
1977.
COMITÊ COORDENADOR DE OPERAÇÕES
NORTE / NORDESTE (CCON). Estrutura
tarifária horo-sazonal azul e verde. Recife, 1990.
CCK AUTOMAÇÃO. Manual de operação CCK
para Windows 95 – Instalação do programa e
programação do microcomputador e das unidades
remotas. São Paulo, 1997.