Projetar para garantir eficiência energética em usinas de energia abrange muitos desafios e obstáculos técnicos e não técnicos. Os relacionados à engenharia elétrica são:
- No projeto de usina de energia, a engenharia elétrica é muitas vezes o último departamento a se envolver, após os sistemas mecânicos e os de controle. Isso limita a participação dos engenheiros eletricistas no projeto de eficiência energética integrada. Muitas vezes, acontece um efeito prejudicial à eficiência de usinas de energia, significando que toda a energia consumida internamente através do sistema eléctrico é utilizada de forma ineficiente.
O sistema de energia é o primeiro item designado. Isso gera novas restrições no tempo previsto para engenheiros eletricistas gastarem com estudos conceituais, importantes para as operações da planta de energia interna. Estudos conceituais geralmente apresentam a melhor oportunidade para compreensão do impacto de mudanças no projeto de eficiência energética, melhorando questões básicas que são desenvolvidas em torno de melhorias na eficiência com base na análise. Os estudos de qualidade de energia para a eficiência energética incluem:
- Análise de carga
- Fluxo de Potência e Análise de Queda de Tensão
- Análise de arranque de motor
- Análise de curto-circuito
A análise de carga é uma das etapas da engenharia mais importantes para o aumento da eficiência energética. A coleta de informações e de dados sobre todas as cargas que o sistema de energia vai encontrar é o primeiro passo no projeto. Significa a compreensão crítica de cargas, ciclo de trabalho, variações sazonais e os requisitos de inicialização. Essas fontes geralmente vêm da equipe de projeto mecânico e controles. Devido à fragmentação de fornecedores, compilar uma lista detalhada de carga nunca é uma tarefa fácil. Para aqueles que não possuem dados reais sobre projetos atuais, é possível consultar projetos anteriores similares como um guia.
A análise de carga deve começar com a quantificação da carga máxima de trabalho, com base em cargas reais e fatores de carga. Valores inflacionados fornecidos pelo fabricante podem levar a questões sobre dimensionamento do fornecimento. A análise de carga deve também levar em consideração o número de cargas no sistema.
Os sistemas de tensão de uma usina têm um impacto definitivo sobre a eficiência energética. A escolha de uma tensão de barramento maior, sempre que possível irá reduzir as perdas ôhmicas devido a níveis mais baixos de corrente. Uma seleção de média tensão, ao invés de unidades de baixa tensão e motores, irá reduzir as perdas ôhmicas em equipamentos de alimentação para a unidade. Motores e transformadores, classificados nos níveis de tensão mais elevados, acabarão por ter maior eficiência. Assim, tensões mais elevadas permitirão ao projetista especificar uma menor quantidade de maiores transformadores, o que irá aumentar a eficiência energética global do sistema.
Alta demanda de torque durante a inicialização vai aumentar a carga sobre o sistema de energia levando a componentes de grandes dimensões, o que leva a despesa extra com menor eficiência. Compreender os requisitos de partida do motor vai ajudar na concepção para a interconexão de componentes sem superestimar parâmetros, essencialmente projetando para condições operacionais exatas, com os componentes necessários.
O objetivo principal da análise de curto-circuito é a garantir que os disjuntores não serão sobrecarregados em condições de curto-circuito. Os disjuntores devem ser capazes de transportar a corrente de carga normal e devem ser capazes de interromper correntes de falha. Se os disjuntores supostamente devem interromper uma corrente maior do que a sua classificação, consequências danosas podem surgir. Certificar-se de que a classificação dos disjuntores e correntes estão dentro dos limites razoáveis vai melhorar as chances de danos aos componentes do sistema preventivo.
O balanceamento de cargas em todo barramento irá melhorar a qualidade da energia e eficiência energética. Em usinas, há várias fontes de alimentação e adquirir um equilíbrio correto vai levar à otimização de tamanhos de componentes do sistema de energia e redução dos requisitos de inicialização para cada barramento.
Uma análise adequada irá produzir os disjuntores e cabeamento em tamanhos ideais. O dimensionamento impreciso de componentes pode ter consequências sobre a eficiência energética e as funções de proteção. Entender que os cabos subdimensionados têm maiores perdas é importante para a determinação do tamanho do cabo.
Algumas orientações para o dimensionamento dos barramentos de cobre incluem o aumento da seção transversal para reduzir as perdas de energia, duplicando a área de secção transversal do condutor para reduzir a resistência ao meio e reduzir as perdas essencialmente pela metade. Os primeiros tamanhos incrementais acima do mínimo permitido farão uma diferença considerável nas perdas, mas com cada aumento incremental, o retorno diminui. A seleção de várias barras de um único barramento é outra questão que o engenheiro de projeto tem de considerar para alcançar uma perda inferior do sistema.
Selecionar um barramento apropriado requer uma compreensão da queda de tensão, corrente de curto-circuito e efeito que o sistema encontra durante as operações normais.
O layout físico para os componentes do sistema de alimentação, o comprimento e o diâmetro dos cabos devem ser selecionados para perdas mínimas. Perda de energia é acontece em cabos e em sistemas elétricos. As perdas também incluem comutadores e outros dispositivos como controles e circuitos de proteção. Diretrizes de projeto para reduzir as perdas incluem:
Com localização central, o centro de carga para transformadores:
- Reduz o comprimento do cabo
- Reduz as perdas e quedas de tensão
Manter barramento o mais curto possível para:
- Reduzir a distância entre unidade auxiliar de transformador e gerador
Aumentar o diâmetro do cabo, de cabos menores para uma ou no máximo duas de calibre superior para ganhar benefícios como:
- Perdas ôhmicas mais baixas
- Mais cabos com poucos tamanhos diferentes, reduzindo o desperdício durante a instalação e obtendo melhores termos como quantidade mínima de encomenda.
O equipamento principal é colocado para fora antes que as conexões sejam determinadas entre eles. Determinando a escolha do design de cabos com diâmetros menores admissíveis para reduzir os custos de material inicial, trará custos bem menores ao longo de toda operação.
Para determinação da seção transversal de cabos entre as cargas de interligação deve ser calculado em relação às condições de operação e comprimento do cabo. Fatores que influenciam a seção transversal do cabo incluem:
- Carga permitida em condições normais, tendo em conta os métodos de temperatura e de layout do ambiente.
- Resistência de curto-circuito termal
- Queda de tensão ao longo do cabo, permitido executar em condições normais e fase inicial.
- Resposta do dispositivo de proteção em caso de sobrecargas e a menor corrente de curto-circuito possível para interromper tensões perigosas.
O roteamento do cabo em instalações complicadas, instalações centrais e estações de comutação requerem uma quantidade imensa de trabalho por parte do engenheiro e planejadores. Trata-se de organizar os cabos para dar o caminho mais curto entre o seu ponto de partida e destino final, garantindo também que certas combinações não influenciam negativamente e mutuamente.
O desenho assistido por computador (CAD) tem sido amplamente utilizado como um meio para o desenvolvimento e engenharia correta na aplicação do plano de componente e cabeamento. Instalações da central energética exigem enorme cuidado ao desenvolver um fluxo totalmente funcional e eficiente da energia.
O roteamento da ponte permite o fácil caminho de roteamento com total integração com softwares de CAD mecânico. Determinar o comprimento do cabo, diâmetro e normas para a seleção do cabo entre componentes de interligação nunca foi tão fácil.
Para verificar a melhor opção, o E3.series possui integração com os principais MCAD (CAD mecânico) fornecidos, permitindo a criação de modelo de projeto totalmente integrado. Usando o roteamento E3.3D Routing Bridge, as informações do esquemático e conexões do E3.series podem ser integradas a todos os principais sistemas MCAD:
- Transferência de informações de componentes para MCAD (conectores, pinos, juntas, etc.)
- Transferir dados para MCAD
- Verificar se há colisão de componentes
- Verificar o raio de curvatura de fios
- Calcular automaticamente comprimento dos fios e segmentos em MCAD
Desenha e documenta os sistemas de controles elétricos, incluindo diagramas esquemáticos, planos de terminais e PLC´s. Ele ajuda a evitar erros quando você projeta, sendo possível desenvolver sistemas para o melhor design de energia eficiente. É de fácil interface, com funções de arrastar e soltar para economizar tempo projetando conexões e componentes para desenvolver de modo mais rápido. Pode ser dedicado à eficiência da planta e menos no desenvolvimento do produto. Integra trabalhos facilmente através de múltiplas plataformas para integração entre projeto mecânico e elétrico. Ajudando a avançar o desenvolvimento de projetos de engenheiros eletricistas quando os sistemas mecânicos e de controle são projetados à frente da parte elétrica. O E3.schematic oferece os seguintes recursos para facilitar a fase de projeto:
- Cria e documenta seus esquemas elétricos de forma eficiente
- Evita erros com regras de design inteligente
- Possibilita aos engenheiros de projeto uma enorme biblioteca de componentes pré-aprovados, pré-concebidos e testados
- Projeto com arrastar e soltar
- Facilita conectar componentes elétricos
- Possibilita fazer o seu número de fiação automaticamente
- Pré-define os seus próprios sub-circuitos
- Gerencia terminais em várias folhas com o design de software inteligente
- Gera a documentação do projeto em passos individuais simples
Existem maneiras de fazer a sua instalação tornar-se eficiente em termos de energia? Comente sobre o que você gostaria de melhorar.