3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.5 COMPARATIVOS DE POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA
Com as potências medidas de energia elétrica ativa (W) em fun- ção das frequências de acionamento (Hz), foi possível estimar através de métodos de cálculo numérico funções de demanda de potência ativa do
sistema. A Figura 9 ilustra o comportamento da potência em função da frequência de acionamento e as duas melhores funções matemáticas que descrevem tal comportamento, sendo que a forma da função cúbica obte- ve melhor aproximação estatística com desvio padrão máximo de 1,95%, enquanto a forma quadrática obteve um desvio padrão máximo de 9,31%.
Figura 9 - Gráfico de funções de estimação de demanda de potência ativa por frequência de acionamento
Fonte: Elaborado pelos autores, 2015.
A partir da frequência necessária para o dia mais quente e seco do período em que foram realizadas as medições para efetuar a com- paração do consumo de energia diário para três alternativas, a primeira alternativa constitui o acionamento direto, a segunda o acionamento à frequência fixa, que garante o conforto ao longo de todo o dia, e a tercei- ra, o uso do controlador automático.
A Figura 10 efetua demonstrativo de desempenho simulado do controlador ao longo do dia mais quente e seco, em que foram efetuadas as medições climáticas. E a Figura 11 mostra o comportamento das tensões de saída do microcontrolador e na entrada do conversor de frequência.
Figura 10 - Gráfico de funções de estimação de demanda de potência ativa por frequência de acionamento
Fonte: Elaborado pelos autores, 2015.
Figura 11 - Gráfico do comportamento das tensões de acionamento na saída do conversor
A Figura 10 torna evidente que a redução proveniente no uso do controlador não é apenas de consumo, mas também de demanda de ener- gia elétrica ao longo do dia, em mais de 900 W. A partir da análise da Figura 11, é possível perceber que as tensões de saída do microcontrolador e de entrada no conversor acompanham as variações da temperatura externa.
A Figura 12 compara o desempenho do sistema de resfriamen- to evaporativo quanto ao consumo diário de energia elétrica para o dia crítico acionado na partida direta, isto é, conectado diretamente na rede elétrica sem o conversor de frequência a 60 Hz, e, posteriormente, com conversor de frequência acionado na frequência de 50 Hz que atendeu o conforto ao longo de todo dia e com o uso do controlador automático variando a vazão automaticamente.
Figura 12 - Gráfico comparativo de consumo diário de energia elétrica entre as estratégias de acionamento
Fonte: Elaborado pelos autores, 2015.
A partir da análise da figura anterior, é possível perceber que o consumo de energia diária para a utilização do controlador automático
economiza mais de um terço de energia elétrica, com a vantagem de efe- tuar a manutenção de conforto térmico com uma economia de 69,07% em relação à frequência ajustada fixa em 50 Hz e 77,18% em relação à utilização da partida direta.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente artigo demonstra o processo básico de projeto de um controlador automático de velocidade dos ventiladores de sistemas de resfriamento evaporativo visando o uso racional da energia elétrica, mantendo simultaneamente o conforto térmico interno da edificação a partir de dados de ensaio em campo.
Com os cálculos e desenvolvimento das equações de controle, foi possível prever a redução do consumo diário de energia elétrica quando o controlador automático é incorporado ao sistema. Este tipo de controle possui um baixo custo e pode proporcionar 77,18 % de economia relacio- nada ao uso em partida direta e 69,07% em relação ao uso do conversor de frequência ajustada em uma frequência fixa. O custo do controlador de aproximadamente US$ 100 é pago em aproximadamente 52 dias de utilização do mesmo acionando um conversor de frequência existente, sendo este tempo menor que os 5 meses recomendados para uso no lo- cal em que o sistema está instalado.
A partir da análise efetuada, o uso do controlador de baixo custo é altamente rentável para o uso racional da energia elétrica, ao mesmo tempo que garante níveis adequados de conforto térmico.
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