Hospital economiza com instalação de inversores.




Hospital economiza com instalação de inversores.

Motores de indução trifásicos passaram a ser supervisionados por 58 painéis de controle com inversores de frequência.

Quase 130 anos depois da inauguração, o centro assistencial privado mais importante da ilha que conta com grande variedade de especialidades médicas, mais de 700 médicos, cerca de 20 mil sócios e perto de mil funcionários – tinha um consumo de energia elétrica altíssimo e, por isso, foi feita uma auditoria externa, que concluiu ser possível gerar economia de energia de 11 mil kW hora/dia. As medidas para obter essa economia se concentraram em três focos importantes:

Substituição de lâmpadas fluorescentes por lâmpadas LED em aproximadamente 7 mil luminárias e no controle da iluminação.

Renovação do sistema de controle de mais de 140 aparelhos de ar condicionado e de seis chillers com capacidade total nominal de 4 mil toneladas de refrigeração, além da instalação de um novo Sistema de Gestão Predial.

Instalação de 58 painéis de controle com inversores de frequência, para controle dos motores de indução trifásicos que acionam as bombas de água e os ventiladores das torres de resfriamento do sistema de água refrigerada.

O projeto específico no sistema de ar condicionado contou com a aquisição de uma série de inversores de frequência para cada um dos 60 motores de indução convencionais trifásicos (de 208 e de 480 Volts), que fazem parte do sistema de água refrigerada do hospital.

Para o fornecimento e a instalação dos painéis de controle dotados de inversores de frequência, o hospital fez uma concorrência. Especializada em obras de engenharia mecânica, controles automáticos, sistemas de bombeamento de água e sistemas de tratamento de água para consumo humano e para águas residuais.

Implementação

A proposta consistiu da fabricação e instalação de 58 painéis de controle utilizando inversores de frequência PowerFlex 400.

Uma das principais razões que levou o hospital a escolher esta proposta foi o tipo de inversor de frequência sugerido, já que era preciso uma solução com qualidade industrial e outros concorrentes ofereciam somente qualidade comercial.


Alguns dos painéis estão localizados em ambientes com muito pó e umidade e quase todos estão bem próximos das tubulações de água gelada. Em caso de gotejamento por condensação na tubulação, os gabinetes oferecem um grau de proteção adicional em relação ao que oferecem os gabinetes convencionais do tipo NEMA 1.


Resultados

Os inversores de frequência CA PowerFlex 400 estão otimizados para o controle dos ventiladores e de bombas comerciais e industriais. Características incorporadas, tais como entrada de purga e regulador, proporcionam uma solução rentável para o controle da velocidade em uma ampla gama de aplicações com ventilador e bomba de torque variável.

Em relação aos benefícios tangíveis que a solução integrada trouxe, a direção do hospital afirma que, dos 11 mil kW hora/dia economizados no consumo de energia do hospital, os inversores PowerFlex 400 contribuem diretamente com uma redução média de 4210 kW hora/dia em operação automática. Com um custo médio de US$ 15,7 centavos por kW/hora nos últimos 14 meses, isso representa uma economia de cerca de US$ 241 mil por ano.

Em cada inversor PowerFlex 400, foi instalada uma placa de comunicação BACnet, com a qual cada um deles se integra ao novo Sistema de Gestão Predial, para monitorar continuamente os parâmetros de frequência, corrente e potência em kW, entre outros. Isso permite ver o comportamento de cada motor do sistema em tempo real e fornecer os dados necessários para a administração tomar decisões sobre a operação e a manutenção do sistema.

Para o usuário, uma das grandes vantagens que esse dispositivo possui tem a ver com a facilidade de programação que ele oferece. Sua tela de configuração simples permite selecionar os parâmetros de interesse que se deseja apresentar ao operador.

Desafio

Reduzir o consumo de energia elétrica do hospital por meio de uma série de modificações no sistema de ar condicionado.


Solução

Instalação de vários painéis de controle e de 58 inversores de frequência PowerFlex 400 para cada um dos motores de indução convencionais trifásicos do sistema de água refrigerada.

Resultados

Com a partida desse sistema, em conjunto com a implementação de outras medidas, foi possível obter economia de 11.000 kW por hora por dia, dos quais cerca de 38% são resultado direto da instalação desses inversores.



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Motores com um único inversor de frequência.




Motores com um único inversor de frequência.

Em algumas aplicações, um inversor de frequência pode ser usado para controlar vários motores, se considerações corretas de projeto tiverem sido feitas e se cada motor tiver a proteção adequada. Isso pode oferecer vantagens, como reduzir custos e espaço no painel, além de reduzir a complexidade do controle.

Considerações de projeto e seleção dos componentes

Se a aplicação se encaixar nessas condições – e cada motor puder ser operado com a mesma rotação e ter um inversor de frequência como ponto único de falha, o próximo passo é examinar as considerações de projeto e selecionar os componentes corretos. O inversor de frequência deve ser dimensionado corretamente e cada motor precisa de uma proteção. Entre as diretrizes recomendadas, temos:

Para selecionar o tamanho do inversor de frequência, totalize a corrente de carga plena em amperes de todos os motores e acrescente 20% (para acomodar uma pequena fuga por indutância).
Defina os valores nominais de corrente.
Em alguns inversores, não é recomendado dimensionar abaixo de 3Hp devido a problemas de acoplamento capacitivo (corrente de carga no cabo).
A adição de um toróide de modo comum e o uso de cabo de polipropileno (XLPE) ajudarão a minimizar a corrente de carga no cabo.
Os inversores devem ser configurados para atuar com controle de motor do tipo V/Hz.
Não é recomendado ligar ou desligar os motores quando o inversor de frequência estiver funcionando.
Forneça proteção contra sobrecarga para cada motor individualmente.


Em aplicações com vários motores, é necessário uma proteção contra sobrecarga para cada motor, com função de sobrecarga (térmica), no lado da carga de um inversor de frequência. Isso é necessário porque um inversor de frequência pode detectar apenas a sua carga total conectada, mas ele não consegue detectar se um determinado motor está consumindo corrente elevada.

Portanto, o inversor não consegue fornecer a proteção de sobrecarga apropriada.

Uso adequado do inversor de frequência
Muitas aplicações usam vários motores da mesma capacidade operando em paralelo na mesma rotação. Nesse caso, vale perguntar:

Posso usar um único inversor de frequência para controlar vários motores?
Isso ajuda a otimizar o painel em termos de custo e de espaço?
Eu tenho os componentes corretos para ajudar a proteger os motores individualmente nesse tipo de configuração?

Nem todos os tipos de dispositivos de proteção contra sobrecarga são adequados para aplicação na saída de um inversor de frequência. Devido aos pulsos de tensão modulados (PWM) e à impedância de pico do motor, ocorrem reflexos dos pulsos de tensão nos terminais do motor. A amplitude desses pulsos depende de:

Tensão do sistema.
Tempo de subida da tensão do inversor de frequência.
Corrente nominal do disjuntor de proteção do motor (impedância de pico).
Tensão de operação.
Localização do disjuntor, tipo do cabo e seu comprimento entre o disjuntor e o motor (impedância de pico).
Desafios
Há alguns desafios para a proteção contra sobrecarga na saída dos inversores de frequência:

No caso de relés de sobrecarga eletrônicos, sua tecnologia de detecção de corrente pode ser incapaz de medir a corrente de carga e as harmônicas corretamente, ao operar em frequências fora da sua faixa de detecção nominal.

Para um disjuntor padrão, os desafios estão relacionados ao reflexo dos pulsos de tensão que causam alto esforço no dielétrico das bobinas de disparo magnético do disjuntor, resultando em envelhecimento precoce.

É uma boa prática restringir o comprimento do cabo entre o disjuntor e o motor, abaixo do valor máximo permitido onde se acentua o fenômeno de onda refletida.



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Principais símbolos em diagramas elétricos.




Principais símbolos em diagramas elétricos.


Sabemos o quanto o desenvolvimento tecnológico não para e, como não poderia deixar de ser, a tecnologia é parte fundamental quando nos referimos as atividades ligadas a área de elétrica em geral.


O desenvolvimento tecnológico tem uma conexão direta com a aquisição de conhecimento e, por isso, disponibilizaremos na primeira parte desse artigo, cinco imagens de simbologias de dispositivos elétricos corriqueiramente usados por muitos profissionais dessa área.


Botoeira - Botoeiras são dispositivos que tem como função estabelecer ou interromper um circuito. A letra S representa dispositivos, tais como interruptores e seletores.


Sinaleiro Luminoso - Sinaleiros luminosos são dispositivos que tem a função de indicar o estado de um circuito elétrico. A letra H representa dispositivos de sinalização, tais como indicadores acústicos e visuais.


Bobina de contator - Quando recebem uma corrente elétrica, bobinas de contator produzem um campo magnético que movimenta um conjunto de contatos mecânicos. A letra K, representa dispositivos como relês e contatores.


Fusíveis - A principal função dos fusíveis é a proteção de circuitos contra sobrecargas de corrente elétrica. O F representa dispositivos de proteção.


Relé térmico - Relés térmicos são dispositivos de proteção de descargas elétricas usados em motores elétricos. A letra F representa dispositivos de proteção, como fusíveis, dispositivos de descarga de sobretensão, pára-raios, etc.



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Modelos de disjuntores.




Modelos de disjuntores.


Os disjuntores são dispositivos que atuam na proteção de correntes de curto-circuito ou nos casos de sobrecarga. Se há uma corrente superior ao suportado por ele, então o mesmo vai interromper o fluxo de energia evitando assim prejuízos para os equipamentos que estão ligados a ele.


Conheça alguns modelos:


Modelo NEMA
São dispositivos automáticos para proteção contra sobrecargas e curtos-circuitos que são destinados ao comando e também para a proteção de cada circuito.


Disjuntor termomagnético unipolar, bipolar e tripolar.


Disjuntor DR

Proporciona proteção contra as correntes de fuga à terra nas instalações elétricas de baixa tensão. Os módulos DR, dispositivos DR ou disjuntor DR de corrente nominal residencial até a 30 mA, que são destinados principalmente para a proteção de pessoas, enquanto isso correntes nominais residuais de 1000 mA, 500 mA, 300 mA, 100 mA ou outros superiores, são destinados para a proteção patrimonial contra efeitos que são causados por correntes de fuga a terra, como muito consumo de energia elétrica ou até incêndios.


Disjuntor termomagnético

Atua disparando por meio do efeito térmico em sobrecarga. Dispara também pelo efeito eletromagnético da corrente de curto-circuito.


Disjuntor a sopro magnético

Os contatos se abrem no ar, empurrando o arco voltaico para dentro de suas câmaras de extinção para que ocorra a interrupção, pois há um aumento na resistência do arco e em sua tensão.


Disjuntor a óleo

O óleo mineral tem destacada características de isolante e extintor, usado desde o princípio da fabricação de disjuntor.


Disjuntor a vácuo

Oferece muita segurança na operação por não precisar de suprimento de líquidos ou gases e não emitir chamas ou gases. Quase não precisa de manutenção, pois possui uma vida útil muito longa. Sua relação capacidade de ruptura/volume é grande, o que torna o disjuntor desse tipo mais apropriado para usar em cubículos.





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Megômetro na Manutenção Industrial.




Megômetro na Manutenção Industrial.

Equipamento essencial para os engenheiros elétricos, eletricistas e demais profissionais que trabalham com elétrica, o megômetro pode ser usado em diversas áreas, sobretudo nas indústrias e na manutenção automobilística. Sua funcionalidade está em medir os valores de resistência, que é a oposição de um corpo à corrente elétrica que passa por ele.

No entanto, não é qualquer tipo de resistência, mas aquelas que apresentam valores elevados, principalmente em maquinário industrial, motores e transformadores.

Onde utilizar o Megômetro na Manutenção industrial

Dentro da manutenção industrial, o megômetro é um companheiro da equipe de elétrica. Os profissionais o aplicam para indicar possíveis pontos de fuga de corrente elétrica através dos testes de isolação.

Ainda é possível saber como está a integridade dos enrolamentos e dos cabos nos motores dos transformadores, como também nos mecanismos de distribuição e instalações elétricas.

O ohmímetro é outro equipamento semelhante na medição da corrente elétrica, porém quando pelos maquinários passam elevados valores de resistência somente o megômetro consegue calcular valores reais. Por isso que ele é o mais indicado para as indústrias, uma vez que nelas a alta tensão seja necessária para o seu funcionamento.

O princípio físico do megômetro faz com que ele gere uma alta tensão capaz de vencer a grande resistência do componente, assim determinando a corrente produzida, além do quanto vale a resistência da máquina que foi medida.

O que leva a compreender que o megômetro tem enorme importância para a segurança pública e pessoal de todos aqueles que trabalham na indústria. O megômetro evita que acidentes e incêndios aconteçam, e ainda indica quando seja necessário descartar o equipamento.

Características do Megômetro
A principal característica do megômetro em sua capacidade de medir em altos níveis de tensão, porque geram alta tensão. Muitas vezes os problemas de isolamento não são detectáveis entre dois pontos porque passam por eles alta tensão e o ohmímetro não consegue captar. A fuga de tensão somente é medida pelo megômetro e quando for o caso, se condena a isolação.

Funcionamento do Megômetro
Para compreender o seu funcionamento, deve-se compreender que ele aplica uma grande tensão de corrente contínua a um isolante. Dentro do megômetro, a corrente gerada irá circular através dele tem três componentes distintos:

A corrente de carga de capacitância, que é natural do equipamento que está sendo avaliado;
A corrente de absorção dielétrica, que é aquela que circula em meio ao corpo do material; e
A corrente de fuga através do isolante,
Esta diz sobre dois componentes importantes, em que um significa a fuga através da superfície do material e o outro a fuga do próprio isolante.

O megômetro ainda tem três bornes
Quando esses três bornes do Megômetro estão conectados com os cabos de mesma cor apresentam as seguintes características:

O de cor vermelha: Chamado de LINE envia tensão para o equipamento avaliado;
O de cor preta: Chamado de EARTH, também chamado de negativo ou de retorno tem a função de voltar ao megômetro os resultados provenientes da corrente de fuga do equipamento;
O de cor verde: Chamado de GUARD, este permite eliminar correntes indesejáveis durante a leitura, todos os tipos de correntes parasitas e indutivas que porventura possam interferir nas medições.



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