Este rádio modem foi especialmente projetado para sistemas SCADA de telemetria via rádio. Operando nas faixas de 136-147, 220-240 e 410-470 MHz (frequências licenciadas), funciona com até 25 Watts de potência de RF e possui alcance de até 80 km com visada.

Rádio modem XZ-DT25

A operação é totalmente transparente no canal serial que opera em RS232 e RS485. Podendo comunicar em diversos protocolos e com diversas marcas de CLP, a exemplo do protocolo MODBUS RTU e MODBUS ASCII.

Dimensões: 152 x 82 x 39 mm

Especificações técnicas do rádio modem XZ-DT25

Rádio modem XZ-DT25

Aplicações do rádio modem XZ-DT25

  • Produção de petróleo e gás, monitoramento de dutos, distribuição de gás, monitoramento de rede de aquecimento, poços de água, sistema de monitoramento de tratamento de água e esgoto;
  • Programação de energia, automação de distribuição, controle de carga
  • Sistema de posicionamento GPS, transmissão de dados móveis;
  • Terremoto, meteorologia, proteção ambiental e controle de iluminação urbana;
  • Controle de processos ferroviários, de transporte, metalurgia, indústria química e automação industrial;
  • Monitoramento e controle do navio (UMV), link de dados de controle de robô;
  • Exército, comunicações policiais;
  • Controle remoto industrial, telemetria, sistema automatizado de aquisição de dados.

Acessórios que acompanham o rádio modem XZ-DT25

 Cabo de alimentação de 1 metro Cabo serial DB9F-DB9F
Rádio modem XZ-DT25 Rádio modem XZ-DT25

Dimensões do rádio modem XZ-DT25

Rádio modem XZ-DT25

Conexão de alimentação e de comunicação serial 

Rádio modem XZ-DT25

 

Alimentação – Conector GX16-2M
Pino Utilização
1 GND (0V)
2 12V ± 10%

Comunicação serial – Conector DB9M
Pino Utilização
1 Não conectado
2 RS232 – RXD
3 RS232 – TXD
4 Não conectado
5 GND
6 RS485 – A (+)
7 RS485 – B (-)
8 Setup enable (Habilita configuração do rádio)
9 SQ – Receiving Signal Indicator (Indicador de sinal recebido)

Observações importantes

  • Indicamos utilizar fontes de alimentação com capacidade de fornecer pelo menos 10 A para garantir o perfeito funcionamento do rádio nos momentos de transmissão.
  • Nunca ligue o rádio sem a antena ou uma carga fantasma ligada ao conector de RF, pois a energia da etapa de transmissão retorna para a etapa de saída de RF se não houver uma carga de 50 ohms ligada e pode danificar o equipamento.
  • Evite tocar o rádio durante o pleno funcionamento pois o gabinete do equipamento funciona como dissipador e pode aquecer bastante.

Setup – Ajustes do rádio modem

Entrar em modo setup

Via Hardware: Para entrar no modo setup via hardware, ligar o pino 8 do conector serial ao GND (0V). Quando o rádio está no modo setup o LED permanece pulsando em verde e a porta serial comunica em 9600 bps 8N1.

Via software: utilizando o baud rate ajustado no rádio, enviar o caractere “+” por 3 vezes consecutivas. O rádio entra em modo setup e a porta serial responde com “OK”. Ou seja:

  • Enviar >+++
  • Receber <OK

Ajuste da frequência de cada canal

Exemplo: ajustar as frequências do canal 0 de recepção para 452.25000 e de transmissão para 453.25000.

  • Enviar >WF0/RX:452.25000/TX:453.25000
  • Receber <Channel_0:RX:452.25000/TX:453.25000

Ajuste de velocidade do canal serial (COM baud rate)

  • 1200 bps
    • Enviar >WBA
    • Receber <Com_Rate:1200
  • 2400 bps
    • Enviar >WBB
    • Receber <Com_Rate:2400
  • 4800 bps
    • Enviar >WBC
    • Receber <Com_Rate:4800
  • 9600 bps
    • Enviar >WBD
    • Receber <Com_Rate:9600
  • 19200 bps
    • Enviar >WBE
    • Receber <Com_Rate:19200
  • 38400 bps
    • Enviar >WBF
    • Receber <Com_Rate:38400
  • 115200 bps
    • Enviar >WBG
    • Receber <Com_Rate:115200

Ajuste de paridade

  • 8N1
    • Enviar >WVN
    • Receber <Verify:8N1
  • 8E1
    • Enviar >WVE
    • Receber <Verify:8E1
  • 8O1
    • Enviar >WVO
    • Receber <Verify:8O1

Ajuste de velocidade de RF (Air baud rate)

  • 1200 bps
    • Enviar >WAA
    • Receber <Air_Rate:1200
  • 2400 bps
    • Enviar >WAB
    • Receber <Air_Rate:2400
  • 4800 bps
    • Enviar >WAC
    • Receber <Air_Rate:4800
  • 9600 bps
    • Enviar >WAD
    • Receber <Air_Rate:9600
  • 19200 bps
    • Enviar >WAE
    • Receber <Air_Rate:19200
  • 38400 bps
    • Enviar >WAF
    • Receber <Air_Rate:38400
  • 115200 bps
    • Enviar >WAG
    • Receber <Air_Rate:115200

Observação: Ajuste a velocidade serial de RF (Air baud rate) para mais velocidades baixas de forma a obter alcance em longas distâncias. Ou seja, quanto menor a velocidade serial de RF, maior o alcance.

Comando de leitura de todos os parâmetros

Este comando permite ler a parametrização atual do rádio. Veja o exemplo abaixo:

  • Enviar >R
  • Receber <Channel_0:RX:452.25000/TX:453.25000<Com_Rate:1200<Air_Rate:1200<Verify:8N1

Sair do modo setup

Este comando permite sair do modo setup. Se o rádio estiver no modo setup e não receber nenhum comando em 60  segundos, o modo setup é encerrado automaticamente.

  • Enviar >E
  • Receber <OK

Software configurador XZ-Terminater

O software configurador dos rádios XZ-DT25 é um programa executável. Descompacte e excute o programa XZ-TERMINATER.EXE. A janela de configuração é como mostrada na figura abaixo.

Rádio modem XZ-DT25

Configurando a porta serial do computador

Se o seu computador for dotado apenas de portas USB, você precisa de um conversor USB para serial. Indicamos o conversor da Comm5.

Rádio modem XZ-DT25

Conecte o cabo conversor USB à porta USB de seu computador e configure a porta pelo gerenciador de dispositivos. Para isso, busque o Gerenciador de Dispositivos na lupa do Windows.

Rádio modem XZ-DT25

Abra a janela do Gerenciador de Dispositivos e encontre a linha das Portas (COM e LPT).

Rádio modem XZ-DT25

Se o cabo Conversor Serial estiver corretamente conectado e funcionando, você irá encontrar uma porta USB Serial Port (COMx). No exemplo da figura, está criada a COM1. Se você desejar alterar a COMx para a COM1, por exemplo, configure isso clicando no dispositivo, na aba Definições da porta, no botão Avançadas.

Conectando o rádio para efetuar o setup

Conecte o rádio ao PC utilizando o cabo conversor serial Comm5 e o cabo serial que acompanha produto. Energize o rádio utilizando o cabo de alimentação e uma fonte de alimentação de 12 VCC.

Ajustando a porta no software XZ-Terminater

Clique em File e New connection.

Rádio modem XZ-DT25

Ajuste os parâmetros seriais na janela Port Setting. A COM ajustada deve ser aquela disponível no PC. Os demais parâmetros devem ser aqueles ajustados no rádio.

Selecionando o modelo de rádio

Clique em Product e selecione XZ-DT25-SET.

Lendo a parametrização do rádio

Clique em set na janela READ para ler a parametrização do rádio.

Rádio modem XZ-DT25

Se o rádio estiver conectado e com a serial corretamente configurada, a tela do software irá parecer como na figura acima.
Um minuto após a leitura, se não houver novas interações com o rádio, o mesmo encerra o modo setup.
Se o rádio estiver desligado, desconectado, ou parametrizado de forma diferente do ajustado na parametrização serial, o software ficará enviando diversos comandos de leitura na tentativa de encontrar o rádio.

Escrevendo a parametrização no rádio

Para ajustar os parâmetros do rádio proceda assim:

  1. Leia do rádio com o botão set da janela READ;
  2. Altere os parâmetros para os valores desejados;
  3. Escreva no rádio utilizando o botão set da janela WRITE.

Rádio modem XZ-DT25

No exemplo acima, foram realizados:

  • A leitura do rádio;
  • A alteração da velocidade serial de 1200 para 2400;
  • A escrita no rádio;
  • A leitura do rádio já com a velocidade serial alterada.

Parâmetros ajustáveis pelo software

Parâmetros ajustáveis para os modelos XZ-DT25:

  • TxFreq: Frequência de transmissão
  • RxFreq: Frequência de recepção
  • ComBaud: Velocidade da porta serial
  • Parity: Ajuste de paridade da comunicação serial
  • RFBaud: Ajuste de velocidade de RF (Air baud rate)

Parâmetros não ajustáveis para os modelos XZ-DT25

  • Chan: Ajuste de canal – fixo em CH0
  • Power: Ajuste de potência de transmissão – fixo em 25W

Carga fantasma

Para testar o rádio em bancada, utilize cargas fantasmas de 50 ohm e 40W. As mesmas podem ser construídas utilizando:

  • 1 conector TNC macho para cabo RGC 213;
  • 20 centímetros de cabo coaxial RGC 213;
  • 2 resistores de 100 ohms e 20W cada, associados em paralelo e ligados entre a alma do cabo e a malha.

Rádio modem XZ-DT25

Observações importantes:

  1. Jamais teste os rádios utilizando antenas próximas. O excesso de sinal irá queimar as etapas de entrada de RF.
  2. Não teste os rádios sem uma carga ligada ao conector de RF. Utilize cargas fantasmas em cada unidade para evitar que o sinal retorne para o estágio de RF de potência, queimando a etapa de saída do rádio.

Cálculo de enlace

Rádio modem XZ-DT25

O cálculo de rádio enlace avalia a viabilidade de comunicação entre dois pontos.

Veja como calcular o enlace de rádio neste artigo: https://alfacomp.net/2021/08/10/calculo-de-radio-enlace-para-radio-modem-2/

Solicite o software de configuração do produto ou uma cotação

 

Introdução

O Brasil vive, há anos, em um cenário crítico em termos de abastecimento de água e energia. Resultado de um modelo econômico que incentivou o consumo e não o investimento, estamos sempre sob a ameaça do colapso no abastecimento de energia elétrica.

De outro lado, fruto de fenômenos climáticos, agravado pela falta de políticas públicas, o país convive com a crise hídrica. Segundo números apresentados no seminário “Água, Saúde, Enchentes e Escassez” na FIESP, as perdas de água tratada no país totalizam 40%, mais da metade da população não tem coleta de esgoto, apenas 38% do esgoto é tratado e cerca de 36 milhões de brasileiros ainda não têm acesso à água tratada. Da necessidade de economizar água e energia surge a oportunidade para a oferta de soluções tecnológicas e de estratégias que viabilizem o uso mais racional destes recursos.

Os SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO se apresentam como recurso indispensável na busca pela melhoria do desempenho operacional, econômico e financeiro das empresas de saneamento, sendo o primeiro instrumento a ser utilizado pelo programa de diminuição de perdas.

O que são sistemas de automação?

Podemos definir a ciência da automação como o conjunto de tecnologias, conhecimentos e equipamentos que permitem operar processos de forma autônoma e dispensando a intervenção humana. A automação combina controladores programáveis, leituras de grandezas digitais e analógicas fornecidas por sensores e o comando de atuadores que executam as ações do processo sendo controlado. Frequentemente, são utilizados computadores para o armazenamento de dados e para apresentar de forma gráfica e intuitiva o processo sendo controlado.

Não é possível falar de sistemas de automação no saneamento sem mencionar as tecnologias de comunicação com as estações, chamadas popularmente de telemetria.  Podemos dizer que no saneamento os sistemas de automação tratam da automatização, monitoração e controle, em tempo real, de reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs via rádio.

Os sistemas de automação e telemetria de elevatórias, reservatórios e estações de tratamento de água e esgoto são de fundamental importância para a melhoria dos processos de saneamento. Fornecem em tempo real as medições dos parâmetros hidráulicos, mecânicos e elétrico das estações componentes do sistema.

A leitura e registro dos históricos de vazões, pressões, níveis, tensões, correntes, fatores de potência e status de bombas e válvulas mantém os processos rastreáveis e permitem agir imediatamente quando anomalias são detectadas. Os sistemas de automação e telemetria de água e esgoto constituem, certamente, a primeira melhoria a ser implantada na busca pela excelência da gestão, pois os dados por esses fornecidos irão auxiliar na implantação e utilização das demais ferramentas de controle e gestão.

O universo da automação é vasto e existem diversas soluções tecnológica para a implementação de sistemas de automação. Neste texto nos limitaremos a discorrer sobre sistemas de automação mencionando apenas os seguintes componentes básicos:

Software supervisório

São programas de computador que permitem criar telas gráficas que facilitam a visualização de processos. Também chamados softwares SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition – supervisão, controle e aquisição de dados), estes programas permitem armazenar históricos dos dados, alarmes e eventos coletados pelos CLPs.granja

Controladores programáveis

Antes dos controladores programáveis (CLPs, CPs ou PLCs como são chamados), os painéis de controle a relé funcionavam bem, até que um relé falhasse. Descobrir o relé e consertar o painel era custoso e demorado. Surgidos na década de 60, os CLPs são equipamentos microprocessados, programáveis, dotados de entradas e saídas analógicas e digitais aos quais podem ser ligados sensores e atuadores.

CLP Haiwell série A

Sensores

Sensores são os dispositivos eletroeletrônicos que fornecem sinais de entrada para o CLP. Podem ser digitais ou analógicos. Ex.: chaves boia e transmissores de nível.

Atuadores

Atuadores são dispositivos eletroeletrônicos comandados pelos sinais dos pontos de saída do CLP. Podem ser digitais ou analógicos. Ex.: Motores e válvulas controladoras de pressão.ID2908 – Isolador a relé para 8 saídas digitais

Rádios modem

São equipamentos capazes de transmitir e receber dados no formato serial. Ex.: transmissão de dados entre CLPs e computadores. Podem alcançar dezenas de quilômetros. A faixa de comunicação de 900 MHz é uma das mais utilizadas em telemetria por permitir o uso de equipamentos baixo custo homologados na Anatel e sem custos de licenciamento.

Qual a importância dos sistemas de automação?

Em um município desprovido de sistema de automação e telemetria, é a população que avisa a companhia de água e esgoto quando ocorre uma falha no abastecimento.

  • O sistema de automação e telemetria é necessário para:
  • Garantir o abastecimento da população;
  • Monitorar em tempo real o funcionamento de estações elevatórias, reservatórios, medidores de vazão e demais dispositivos elétricos e hidráulicos do sistema;
  • Armazenar e apresentar dados históricos sobre a qualidade do abastecimento;
  • Alarmar vazamentos, falhas de operação, falhas de equipamentos, intrusões, valores anormais de níveis, pressões e vazões;
  • Prevenir e minimizar perdas;
  • Enfim, garantir a qualidade dos serviços prestados.

Como funcionam os sistemas de automação?

Os sistemas de automação e telemetria do saneamento normalmente são dotados de CCOs e estações remotas.

Como funciona o CCO (Centro de Controle e Operação)?

Dotado de computadores e monitores, o CCO permite que a equipe de operação supervisione e controle o funcionamento de todo o sistema de abastecimento de água do município.

Do centro de operações é possível comandar de forma automática e manual o funcionamento de elevatórias, reservatórios, boosters, válvulas, comportas, macro medidores de vazão e qualquer outro dispositivo eletromecânico. Toda a comunicação se dá via rádio.

Como funciona a automação das estações?

Painéis de automação e telemetria, constituídos de quadros elétricos dotados de CLP, rádio modem, fonte de alimentação com bateria e interfaces analógicas e digitais são instalados nos reservatórios, elevatórias de água e esgoto, pontos de macromedição, válvulas atuadoras e VRPs, ETAs e ETEs. Rádios modem livres de licença de utilização junto a Anatel estabelecem a comunicação entre o CCO e as estações.

CLPs programados em LADDER e comunicando em protocolo MODBUS RTU, controlam a monitoram a estação.

Como especificar um sistema de automação?

O primeiro passo é o levantamento de campo, quando são coletadas as informações sobre os pontos de interesse, a saber: reservatórios, elevatórias de água e esgoto, boosters, pontos e macromedição, VRPs, ETAs, ETEs, e qualquer outra instalação que se deseje monitorar e controlar. O resultado deste levantamento é uma lista de informações contendo:

  • Descrição da instalação com a lista de instrumentos, parâmetros hidráulicos e elétricos, volumes, pressões, níveis, potências, etc.;
  • Foto das instalações com estimativas de altura das edificações e reservatórios;
  • Coordenadas geográficas de cada ponto, preferencialmente em graus, minutos e segundos.

Com base nas informações enviadas, o fornecedor do sistema de automação cria um anteprojeto descrevendo em detalhes a tecnologia que será fornecida para automatizar, monitorar e controlar as instalações de saneamento do município. Os gestores da empresa de saneamento recebe então um manual de anteprojeto e uma planilha orçamentária contendo os valores de investimento para cada ponto de automação.Topologia de rádios

Onde podem ser aplicados?

Os sistemas de automação e telemetria do saneamento podem ser aplicados em qualquer município que possua captação, tratamento e distribuição de água e/ou coleta e tratamento de esgoto. Os sistemas de automação são customizáveis de acordo com o município, população, distâncias, relevo e número de estações. É comum encontrar condomínios particulares dotados de sistemas de automação para o controle da água e esgoto.

Como o sistema de automação pode reduzir os custos dos processos?

Na busca pela excelência da gestão das empresas de saneamento, o combate às perdas é a primeira e mais fundamental ação a ser desenvolvida. Os sistemas de automação são a primeira ferramenta de controle de perdas a ser implantada. A perda total em um sistema de abastecimento de água é a diferença entre o que foi produzido e o que foi registrado nos hidrômetros e faturado aos consumidores. As perdas podem ser reais ou aparentes. O principal causador de perdas aparentes é a imprecisão na medição dos hidrômetros e pode ser combatido com a troca periódica dos dispositivos. As ligações clandestinas, conhecidas como “gatos”, também contribuem para a contabilização de perdas aparentes e devem ser combatidas. A principal causa de perdas reais são os vazamentos em tubulações. Diversas técnicas são aplicadas para a diminuição de perdas por vazamentos, entre elas o controle da pressão pela utilização de VRPs – Válvulas Reguladoras de Pressão – que evitam que pressões excessivas causem as rupturas em tubulações. A setorização da distribuição, separando a rede em setores, utilizando macro medidores de vazão individuais para cada setor, e correlacionando o somatório das medições dos hidrômetros de cada setor com o valor registrado no macro medidor, permite estabelecer uma medida de perdas por setor do município, auxiliando a priorização da busca de vazamentos nos setores que estão apresentando as maiores perdas. Geofones e correlacionadores de ruídos estão entre os equipamentos utilizados na localização de vazamentos. Há níveis econômicos de perdas que valem a pena buscar. A partir de certos percentuais de perdas os custos inviabilizam a busca pela melhoria.

No aspecto eficiência hidro energética, o consumo de energia elétrica é a principal preocupação. Medidas simples como a contratação de energia em regime de tarifa horo-sazonal, na qual existe um limite de consumo no horário de ponta, permite economias de até 30% na conta de eletricidade. O horário de ponta está normalmente compreendido entre 18h00 e 21h00. Para que o sistema possa manter o consumo abaixo do limite contratado durante o horário de ponta é necessário que os reservatórios sejam dimensionados para manter o abastecimento da região sem ter de ser alimentados pelas estações elevatórias correspondentes. SITEMAS DE AUTOMAÇÃO empregando técnicas de telemetria, são necessários para o correto funcionamento da distribuição de água do município nos horários de ponta. Outro aspecto relevante para a diminuição do consumo de energia é o correto dimensionamento das bombas e motores das estações elevatórias, tanto de água bruta, tratada e de esgoto. Bombas de alto rendimento, motores de alto rendimento e sistemas de acionamento adequados, empregando soft-starters ou inversores – reguladores de velocidade – permitem reduções na ordem de 20% a 30% no consumo de energia elétrica. Por fim, ainda relacionado ao consumo de energia elétrica, fica evidente que a diminuição das perdas de água resulta em redução direta no consumo de energia. Vale lembra que a energia elétrica é o insumo mais relevante nos processos de água e esgoto.

A modelagem hidráulica pode contribuir fortemente no aumento da eficiência dos processos de água e esgoto. Normalmente, a operação em grande parte das empresas de saneamento é baseada na experiência dos operadores. A modelagem hidráulica fornece um modelo hidráulico do sistema que permite planejar ampliações e otimizar as redes de coleta e distribuição de água e esgoto. Utilizando-se softwares como o EPANET, disponível para download gratuito em www.epa.gov, pode-se modelar o sistema hidráulico de um município. O programa utiliza dados sobre a infraestrutura da rede, demandas de água e características operacionais. Executa modelagens matemáticas e prediz vazões em tubulações, pressões da rede, níveis de reservatórios, posições de válvulas e status de bombas. Comparando valores calculados com valores medidos podemos estabelecer indicadores de conformidade que auxiliam na detecção e correção de problemas. A modelagem hidráulica é, portanto, uma técnica que auxilia na busca pela melhoria do desempenho e serve de subsídio para o projeto dos SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO.

Exemplo de sucesso no SIMAE de Joaçaba, Herval D’Oeste e Luzerna

A telemetria do saneamento contribuiu fortemente no combate às perda de água, e ajudou o SIMAE a conquistar prêmios nacionais pelo bom desempenho dos serviços de saneamento prestados à população. O sistema de telemetria do saneamento do SIMAE foi sendo modernizado e ampliado e se mantém até hoje como um dos cases de sucesso mais antigos e conhecidos do país. O sistema de telemetria implantado no SIMAE de Joaçaba foi de fundamental importância na redução em 20% das perdas que giram em torno de 25% atualmente.

Obsolescência e renovação dos sistemas de automação

A demanda por SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO DE ÁGUA E ESGOTO é crescente e se renova periodicamente. Um sistema de controle e automação de estações de água e esgoto dura, em média, cerca de 15 anos, que é o tempo em que novas tecnologias substituem as obsoletas e a vida útil dos equipamentos é atingida. Sistemas que não forem renovados após este tempo de utilização apresentam índices de falhas que geram custos e prejuízos. A Alfacomp possui grande experiência na atualização tecnológica dos sistemas de telemetria.

Cenário presente e futuro desse segmento

Vivemos um ciclo econômico de aumento da inflação e das taxas de juros, gerando aumento do custo financeiro. O câmbio mudou de patamar e o enfraquecimento da moeda resultou no aumento do preço dos importados, gerando oportunidades para tecnologias com maior índice de nacionalização.

O baixo crescimento do PIB possivelmente levará o governo a canalizar mais recursos para investimentos em produção, saúde e infraestrutura, na busca pela retomada do crescimento, assim que o cenário econômico tiver estabilizado.

A preocupação com a responsabilidade fiscal e o aumento da fiscalização por parte dos tribunais de contas irá criar oportunidades para as empresas que não utilizam de corrupção.

A aplicação das leis de proteção ambiental resulta em oportunidades geradas pelos incentivos canalizados pelas empresas estaduais regulatórias para investimentos em programas de proteção ambiental e combate ao desperdício de recursos.

O crescimento populacional, a escassez de água, o aumento da demanda de energia, intensificada por uma possível retomada do crescimento econômico, são fatores que apontam para a necessidade urgente de buscar práticas sustentáveis que possam garantir que os recursos que nos sustentam hoje não faltem amanhã.

Acredita-se que o cenário atual e futuro resultará no aumento da destinação de verbas para saneamento, gerando oportunidades para a intensificação de obras de ampliação e de aumento de eficiência de operação das empresas de saneamento municipais, estaduais e privadas, um cenário promissor para os SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO.

 Alfacomp Automação Industrial Ltda.

No mercado desde 1992, a Alfacomp fabrica produtos e equipamentos de telemetria que viabilizam sistemas SCADA de Telesupervisão e Telecomando. Nossos rádios modem e unidades remotas de telemetria auxiliam empresas de saneamento e energia na melhoria da rastreabilidade, controle de qualidade, eficiência energética e controle de perdas. Aliados a CLPs de mercado e operando em protocolos abertos, nossos produtos compõem soluções de alto desempenho e baixo custo.

Lista de abreviaturas e siglas

CCO – Centro de Controle e Operação

CLP – Controlador Lógico Programável

ETA – Estação de Tratamento de Água

ETE – Estação de Tratamento de Esgoto

LADDER – Linguagem de programação de CLPs

MODBUS – Protocolo de comunicação de dados para automação industrial

SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition

PIB – Produto Interno Bruto

PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica

RTU – Remote Telemetry Unit

VRP – Válvula Reguladora de Pressão

Eduardo Grachten – Engenheiro Eletricista
Alfacomp Automação Industrial Ltda. – http://www.alfacomp.ind.br

O que é o insensibilizador eletrônico de aves e suínos?

A insensibilização eletrônica tem como objetivo provocar no animal um estado cerebral de perda dos sentidos, contudo sem a perda das funções vitais.

Uma insensibilização de boa qualidade resulta em um estado de atordoamento em que o animal fica imóvel, e após alguns segundos, se não for abatido, recobra os movimentos sem sequelas.

Como funciona o insensibilizador eletrônico?

O sinal elétrico é obtido pela retificação da energia elétrica da rede obtendo-se, assim, tensão contínua que então é novamente transformada em tensão alternada pela utilização de circuito de chaveamento dotado de transistores de efeito de campo de potência.

O sinal alternado gerado é, então, ajustado em frequência e tensão. Finalmente, o sinal elétrico é rebaixado em tensão pelo uso de um transformador isolador especialmente projetado para operar na faixa de frequências de 500 Hz a 1000 Hz.

Exemplo de eletrônica para a insensibilização de aves e suínos

Veja um exemplo de circuito abaixo.

Módulo de controle 2022

Este módulo gera os sinais de chaveamento para o módulo de potência.

Além disso, monitora a corrente fornecida pelo módulo de potência, diminuindo a largura dos pulsos de chaveamento, de maneira a limitar a energia fornecida.

Ajuste de frequência Permite ajustar a frequência do sinal de saída dentro da faixa de 500 a 1000 Hz.
Ajuste de tensão Permite ajustar a largura dos pulsos da onda quadrada de 0 a 100% de largura. 0% corresponde a uma tensão RMS igual a zero e 100% corresponde a uma tensão RMS de aproximadamente 280 V na saída do módulo de potência e de 100 V na saída do transformador isolador.
Ajuste de corrente Permite ajustar entre 0,5 A e 6 A corrente de saída do módulo de potência, na qual começa a ser limitada a largura dos pulsos da onda quadrada entregue pelo módulo. Ex.: Digamos que o trimpot de ajuste de corrente esteja no meio.
Isto corresponde a aproximadamente 3 A. Para cargas até 3 A, a largura dos pulsos da onda quadrada que sai do módulo de potência será aquela ajustada pelo potenciômetro de ajuste de tensão.
Para cargas acima de 3 A, a largura do pulso é diminuída bastante, ocasionando a proteção por limitação de potência entregue.
Ou seja, a amplitude da onda continua sendo de 100 Vpp, mas a largura cai, diminuindo a tensão RMS e consequentemente a potência entregue.

Módulo de potência 9801

Este módulo consiste em um inversor em ponte utilizando transistores FET.

O módulo incorpora ainda os capacitores de filtragem da tensão retificada pela ponte retificadora SKB25/4.

Este módulo transforma a tensão DC de 331 V em uma tensão alternada de formato quadrado e frequência e largura de pulsos comandados pelo módulo 2022.

Consequências da insensibilização de má qualidade

A utilização de insensibilizadores em 60 Hz ou mal ajustados pode resultar em:

  • Animal agitado, sem perda de movimentos
  • Morte do animal
  • Hematomas e derrames
  • Quebra de ossos
  • Salpicamento de sangue
  • Baixo índice de remoção de sangue

Quais são as normas para a insensibilização eletrônica de aves e suínos?

Veja abaixo dois documentos contendo normas e legislação para o abate de aves e suínos.

Insensibilizador eletrônico de aves IE2001

IE2001 - Insensibilizador

O Insensibilizador Eletrônico de Aves IE2001 constitui a mais moderna e eficiente solução para a insensibilização eletrônica de frangos no momento do abate.

Contando com resultados comprovados, o IE2001 demonstrou resultados superiores na qualidade da insensibilização, assim como na eficiência da sangria.

Funcionamento

O Insensibilizador de Aves IE2001 gera uma forma de onda elétrica de características especiais portanto  resultando em alto impacto sobre o sistema nervoso central e baixo impacto sobre o sistema muscular.

O sinal elétrico é obtido pela retificação da energia elétrica da rede obtendo-se, assim, tensão contínua que então é novamente transformada em tensão alternada pela utilização de circuito de chaveamento dotado de transistores de efeito de campo de potência.

O sinal alternado gerado é, então, ajustado em frequência e tensão. Finalmente, o sinal elétrico é rebaixado em tensão pelo uso de um transformador isolador especialmente projetado para operar na faixa de frequências de 500 Hz a 1000 Hz.

insensibilização eletrônica de aves

Os dois terminais de saída do insensibilizador deverão ser conectados respectivamente à nória transportadora e ao eletrodo imerso em água da cuba de insensibilização.

Especificações Técnicas

  • Alimentação: 220 VCA
  • Consumo: 200 VA máximo
  • Tensão de saída: ajustável de 0 a 100  V
  • Freqüência de saída: 500 Hz a 1000 Hz
  • Corrente de saída: até 1,5 A
  • Temperatura de operação: 0° to 40° C
  • Dimensões: A = 600 mm, L = 400 mm, P = 200 mm
  • Proteção contra sobrecarga
  • Indicadores digitais de tensão e corrente

O insensibilizador IE2001 utiliza os módulos Alfacomp 2022 e 9801, consagrados pelo mercado da indústria da carne.

Produto financiável pelo BNDES

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O Cartão BNDES é um produto que, baseado no conceito de cartão de crédito, visa a financiar os investimentos das micro, pequenas e médias empresas (MPMEs) e dos empresários individuais, inclusive microempreendedores individuais (MEIs).

Insensibilizador eletrônico de suínos IE2002

IE2002 sq - Insensibilizador eletrônico de suínosO Insensibilizador Eletrônico de Suínos IE2002 de 3 eletrodos produz uma insensibilização ideal quando corretamente aplicado.

Os animais praticamente não se movimentam após a insensibilização, facilitando a operação de sangria e colocação da maneia.

O rompimento de vasos sanguíneos periféricos fica extremamente reduzido.

  • Tensão ajustável
  • Frequência ajustável
  • Limite de corrente ajustável
  • Padrão de mercado

Funcionamento

O Insensibilizador de suínos é um equipamento eletrônico que gera tensões e correntes em alta frequência e onda quadrada, utilizado para efetuar a insensibilização de suínos no momento do abate.

A utilização da alta frequência com controle da potência aplicada, em lugar de utilizar tensão senoidal a 60 Hz, demonstrou diminuição das ocorrências de hematomas, salpicamentos e quebras de ossos, levando a uma melhora na qualidade da carne.

O Insensibilizador retifica a tensão de alimentação (220 VCA) gerando uma tensão DC de 311 volts.

Esta tensão é utilizada por um circuito de chaveamento em ponte que alimenta um transformador isolador com uma onda quadrada de 311 volts pico a pico e com frequência e largura de pulsos ajustáveis.

A saída do transformador constitui a tensão de insensibilização.

O insensibilizador IE2002 utiliza os módulos Alfacomp 2022 e 9801, consagrados pelo mercado como a eletrônica mais utilizada na insensibilização de suínos.

Um CLP com IHM controlam o sequenciamento do funcionamento do equipamento.

Baseado no e-book “Solar Pumping – The Basics – World Bank. 2018. “Solar Pumping: The Basics.” World Bank, Washington, DC.

O que é bombeamento solar de água?

Chamamos de bombeamento solar de água o processo de recalcar água utilizando a energia solar captada por painéis fotovoltaicos (solares) para alimentar os motores das bombas.

Nos últimos anos, a tecnologia e o preço do bombeamento solar evoluíram fortemente, viabilizando o bombeamento solar.

A capacidade dos sistemas de recalque utilizando a energia solar foi expandida. As primeiras bombas solares tinham desempenho limitado e estavam restritas a aplicações de bombeamento de água superficiais e com baixa demanda de água.

Atualmente, as bombas podem atingir poços mais profundos (500 metros), e recalcar volumes de água maiores (1.500 m3/dia). A eficiência das bombas também aumentou consideravelmente.

Quais são as aplicações do bombeamento solar?

A maior demanda está dentro de áreas rurais desassistidas de rede elétrica, ou que dependem de geração elétrica baseada em combustíveis fósseis. As aplicações potenciais incluem:

  • Abastecimento de água potável para instituições (tradicional nicho de mercado para escolas e postos de saúde)
  • Esquemas de abastecimento de água em escala comunitária (esquemas de aldeias maiores)
  • Abastecimento de água para gado (individual ou comunitário)
  • Irrigação em pequena escala (agricultores individuais ou cooperativas)

O bombeamento solar é mais competitivo em regiões com alta insolação solar, que incluem a maior parte da África, América do Sul, Sul e Sudeste Asiático.

Mapa global de radiação solar. Fonte: The World Bank.

Mapa global de radiação solar. Fonte: The World Bank.

Embora todas essas regiões do planeta tenham alta radiação (ver Figura), a disponibilidade dos recursos hídricos varia significativamente.

Vantagens do bombeamento solar

  • Os sistemas de bombeamento solar consomem pouco ou nenhum combustível. Ao utilizar a luz solar disponível gratuitamente, eles permitem eliminar a utilização de combustíveis caros e poluentes. Ao contrário dos sistemas à base de diesel (ou seja, onde um gerador a diesel alimenta a bomba), o bombeamento solar produz energia limpa.
  • Os sistemas de bombeamento solar são duráveis ​​e confiáveis. Os painéis fotovoltaicos têm uma vida útil de mais de 20 anos e as bombas solares têm poucas partes móveis e requerem pouca manutenção (ao contrário das bombas a diesel).
  • Os sistemas de bombeamento solar são modulares, portanto, podem ser adaptados às necessidades atuais de energia e facilmente expandidos com a adição de painéis fotovoltaicos e acessórios.
  • Sistemas solares instalados corretamente são seguros e de baixo risco devido à baixa tensão do sistema. O projeto adequado minimiza o risco de acidentes.

Como funciona o bombeamento solar de água?

Um sistema de bombeamento de água movido a energia solar é como qualquer outro sistema de bombeamento, exceto que sua fonte de energia é a energia solar. A tecnologia de bombeamento solar abrange todo o processo de conversão de energia, desde a luz solar, à energia elétrica, à energia mecânica, à energia armazenada. O processo é elegante e simples.

Funcionamento do bombeamento solar - Fonte: The World Bank.

Funcionamento do bombeamento solar – Fonte: The World Bank.

Dimensionamento do sistema de bombeamento solar

O projeto conceitual de sistemas de bombeamento solar é melhor realizado analisando os seguintes sete parâmetros principais:

  • Demanda de água
  • Fontes de água
  • Vazão de água necessária
  • Armazenamento da água
  • Altura manométrica do recalque
  • Localização dos painéis fotovoltaicos
  • Recurso solar

O processo de projeto é complementado pelo domínio das tecnologias que serão utilizadas no sistema. Depois disso, deve ser possível fazer um cálculo aproximado de dimensionamento e custo do sistema de bombeamento solar.

Demanda de água

O dimensionamento do sistema de água solar depende principalmente da demanda de água, medida em m3/dia ou litros/dia. A água é considerada para consumo humano e/ou pecuário ou para irrigação.

A água potável para consumo humano em uma vila/cidade é estimada a partir do tamanho da população e o consumo diário de água per capita. Por exemplo, se o sistema for atender uma população de 2.000 e o padrão de fornecimento é de 30 litros per capita por dia, então a capacidade de projeto do sistema deve ser de pelo menos 60.000 litros/dia ou 60 m3/dia. Da mesma forma, a demanda de água para o gado dependerá do tipo e quantidade de gado.

A avaliação da demanda de água para irrigação é consideravelmente mais complexa e depende da área, do solo, hidratação e propriedades, taxas de evaporação, seleção de culturas, espaçamento, épocas de cultivo, tipo de irrigação, etc., e é melhor determinado por um agrônomo, para evitar o  super ou sub abastecimento de água, e para determinar as épocas ideais de cultivo. Os padrões usados ​​para determinar a demanda de água geralmente são obtidos junto aos órgãos e agências governamentais do país. Projetos normalmente consideram o crescimento populacional e a sazonalidade da demanda.

Fontes de água

A água potável é geralmente obtida através de fontes abertas ou águas superficiais, como rios, córregos e barragens; ou fontes de águas subterrâneas, como poços. Cada fonte de água apresenta um nível de segurança de abastecimento e de qualidade. Em geral, as águas subterrâneas são preferidas para água potável.

Ao avaliar as fontes de água de superfície, os seguintes aspectos devem ser cuidadosamente considerados:

  • Disponibilidade de água e níveis de bombeamento. A contabilização das variações sazonais é extremamente importante, uma vez que algumas fontes podem secar, enquanto outras podem ser propensas a inundações e alto risco. O nível de água pode variar consideravelmente entre as estações, afetando a altura de bombeamento.
  • Qualidade da água. Detritos, lodo e sedimentos podem causar danos às bombas se não forem devidamente filtrados na entrada da bomba.

A água subterrânea é uma fonte de água comumente usada. As águas subterrâneas estão contidas em aquíferos, reservatórios de água subterrâneos acessados ​​por poços ou cavernas. Um teste de bombeamento é realizado para avaliar a quantidade de água que pode ser bombeada de um determinado aquífero. O teste determina a capacidade máxima (em m3/h), bem como o rebaixamento, ou profundidade a que o nível de água o poço cairá para uma determinada vazão e duração (rendimento por metro de rebaixamento). Quanto menor o rebaixamento, maior a capacidade do manancial.

A demanda de água que excede a capacidade de um aquífero pode levar ao bombeamento excessivo. O bombeamento excessivo é evidenciado pelo rebaixamento do nível do lençol. Isso pode levar à precipitação de metais pesados, causando a infiltração de nitrato e pesticidas na água e a formação de sedimentos que podem entupir a bomba. Este ciclo vicioso leva ao aumento dos custos de manutenção da bomba, necessidade de tratamento de água, esgotamento de aquíferos de longo prazo e, possivelmente, redução da vida dos aquíferos.

Vazão de água necessária

A vazão de projeto de uma bomba é obtida dividindo-se a quantidade diária de água demanda pelo número total de horas de bombeamento em um dia. As aplicações de bombeamento solar, no entanto, usam o número de horas de sol de pico para estimar as horas diárias de bombeamento.

Por exemplo, em um recurso solar com média de 7,0 kWh/m2/dia, o horário de pico do sol é de 7 horas/dia. Para uma necessidade diária de água de 70 m3/dia, a vazão de projeto é de 70.000 litros/dia/7 horas/dia = 10.000 litros/hora. A vazão de projeto não deve exceder o bombeamento máximo da fonte de água permitido para a fonte de onde a água será recalcada. A vazão de projeto é usada para futuros cálculos de queda de pressão da água e dimensionamento da tubulação.

Armazenamento de água

A maioria dos sistemas de bombeamento solar requer capacidade de armazenamento de água para melhorar o desempenho e a confiabilidade. A confiabilidade é melhorada quando um reservatório é usado para armazenar a água extraída durante as horas de sol para atender às necessidades de água à noite ou em caso de tempo nublado ou tempo de inatividade do sistema.

Em geral, os reservatórios de água para sistemas bombeamento solar devem ser dimensionados para armazenar pelo menos 2 a 3 dias de abastecimento de água (demanda diária (m3/dia) x 3 dias = volume de armazenamento (m3). Os dados da pesquisa de campo indicam que muitos reservatórios são muito pequenas e acontecem transbordamento de água durante o dia, e escassez à noite.

O dimensionamento do reservatório deve levar em conta o padrão de demanda horária de água, bem como possíveis variações de insolação.

Altura manométrica de bombeamento – Total dynamic head (TDH)

Altura manométrica do recalque - Fonte: The World Bank.

Altura manométrica do recalque – Fonte: The World Bank.

A altura manométrica é a diferença em metros entre o nível do manancial e o terminal da tubulação que verte a água no reservatório. A carga dinâmica total (TDH) ou a carga total de bombeamento é a soma de três componentes, conforme representado na figura.

Dynamic water level (DWL) – O nível de água dinâmico é a profundidade do nível da superfície do aquífero. Isso aumenta gradativamente devido ao rebaixamento, daí o termo “dinâmico”.

Discharge head – A cabeça de descarga corresponde à altura acima do solo da superfície da água dentro do reservatório (geralmente 5-10 m). Esta água é descarregada para usuários por gravidade, daí o nome “descarga”.

Friction head – A cabeça de atrito é responsável pelo atrito da água contra o interior dos tubos (tanto verticais e horizontais). É tipicamente 10% do DWL mais a  cabeça de descarga.

Um teste de bombeamento pode fornecer informações sobre o DWL e a altura de descarga, enquanto o atrito pode ser obtida com mais precisão a partir de gráficos de perda de carga para tubos na vazão necessária e características do tubo.

Localização dos painéis fotovoltaicos

Embora não seja crítico para o dimensionamento inicial do sistema, os painéis fotovoltaicos devem ser instalados próximos à bomba e a fonte de água, voltados para o equador, em ângulo de inclinação ideal para o horizonte e sem sombra em qualquer parte da estrutura de painéis solares ao longo do dia. Os painéis devem estar situados em um local seguro e protegido. Esses ajustes podem ser feitos durante a instalação final, mas para fins de projeto preliminar, é aceitável que o painel solar não esteja localizado próximo à bomba e, para isso, o dimensionamento dos cabos deve ser feito de maneira a minimizar perdas.

Recurso solar

A insolação solar é uma medida da energia acumulada recebida em uma área específica durante um período de tempo. É uma medida de energia, normalmente expressa em quilowatts-hora (kWh/m2/dia). As características do recurso solar no local são críticas para o projeto do sistema. A luz do sol atinge a terra através da radiação. A energia solar é a potência da radiação solar recebida por unidade de área.

Irradiância é a medição instantânea de potência, em watts ou quilowatts por metro quadrado (W/m2 ou kW/m2). A irradiância é afetada pelo ângulo do sol, e a qualquer hora do dia é mais alta quando um módulo é perpendicular aos raios solares incidentes. Como a posição do sol no céu muda durante o dia, a irradiância aumenta durante a manhã até o meio-dia (quando é mais alta), e depois diminui até pôr do sol, uma vez que os raios do sol percorrem um percurso maior de atmosfera para atingir a terra.

Irradiância ao longo do dia. Fonte: Renewable Energy Primer-Solar.

Irradiância ao longo do dia. Fonte: Renewable Energy Primer-Solar.

A insolação solar é igual à área sob a curva de irradiância solar. Horas de sol de pico por dia é apenas outro termo para insolação solar e é sempre medido em kWh/m2/dia.

Os recursos solares variam com a região. Como a figura ilustra, a radiação solar é geralmente maior nas regiões próximas ao equador. Fatores que afetam a quantidade de radiação solar em uma determinada área incluem latitude, prevalência de períodos nublados, umidade, clareza atmosférica e variações sazonais.

Dados meteorológicos estatísticos de longo prazo de estações meteorológicas são geralmente fornecidos na forma de dados médios mensais para insolação em uma superfície horizontal, e inclui variações diárias da insolação. Como o dimensionamento de sistemas de bombeamento solar requer ajustes e otimizações adicionais para esses dados para dar conta de painéis solares não horizontais ou inclinados orientados para o equador, a natureza complexa desses cálculos sugere a doção de softwares dedicados.

Cálculo do sistema de bombeamento solar

O dimensionamento do sistema de bombeamento solar pode ser estimado usando fórmulas simples. O princípio básico para o dimensionamento é criar um “balanço de energia”. O balanço de energia para o sistema é determinado por:

Energia elétrica (recurso solar, painel solar, condicionador de energia) × eficiência da moto bomba = energia hidráulica (volume entregue, altura manométrica, perdas por atrito).

O rendimento de energia elétrica para a moto bomba pode ser estimado da seguinte forma:

Esys = Parray_STC × fman × fdirt × ftemp × Htilt × ηpv_inv × ηinv × ηinv_sb

Onde:

  • Esys = average yearly energy output of the PV array, in kWh
  • Parray_STC = rated output power of the array under standard test conditions, in kWp
  • fman = de-rating factor for manufacturing tolerance, dimensionless (100%)
  • fdirt = de-rating factor for dirt, dimensionless (95%)
  • ftemp = temperature de-rating factor, dimensionless (95%)
  • Htilt = daily insolation value (kWh/m2/day) for the selected site
  • ηpv_inv = efficiency of the subsystem (cables) between the PV array and the inverter (98%)
  • ηinv = efficiency of the inverter, dimensionless (95%)
  • ηinv_sb = efficiency of the subsystem (cables) between the inverter and the switchboard (95%)

A eficiência global é, portanto, de cerca de 77,4%. Observe que a cobertura de nuvens reduzirá ainda mais a produção.

A energia hidráulica da saída da bomba pode ser calculada da seguinte forma:

Ehydraulic = Q x TDH x ρ x g / 3,600,000 (J/kWh)

onde:

  • Ehydraulic = hydraulic energy in kWh
  • Q = daily water output (m3/day)
  • TDH = total dynamic pumping head (m)
  • ρ = density of water = 1,000 kg/m3
  • g = 9.8 kg.m/s2

Exemplo de cálculo

Um sistema de bombeamento solar para para uma comunidade rural de 2.000 pessoas deve ser projetado para fornecer água potável com 30 litros/capita/dia. O nível da fonte de água subterrânea está a 100 m de abaixo do nível do solo. O rebaixamento do poço é de 5 m a 5 m3/hora e 10 m a 10 m3/hora. A altura do reservatório de armazenamento, deverá ser de 10 m acima do nível do solo. O recurso solar no local é em média 4,5 kWh/m2/dia a uma inclinação de 20 graus da horizontal, orientada para o equador, o que otimiza o rendimento solar no pior mês. Qual é a dimensão do sistema de bombeamento?

Dimensionamento:

  1. Dados de projeto:
    • Q = 30 litros/capita x 2.000 pessoas = 60 m3/dia
    • Vazão = 60 (m3/dia) / 7 (horas de bombeamento/dia) = 8,5 m3/hora
    • TDH = 100 m estático + 8,5 m de rebaixamento + 10 m de elevação + 10% de perdas dinâmicas = 118,5 m × 110% = 130 m
  1. Energia hidráulica total necessária = 60 m3/dia x 130 m x 1.000 × 9,8 / 3.600.000 = 21,23 kWh
  2. Suponha que o motor da bomba esteja dimensionado de maneira ideal em seu ponto de operação de 60% de eficiência
  3. Energia elétrica necessária = 21,23 kWh/dia/60% = 35,4 kWh/dia
  4. Tamanho da matriz necessária: 35,4 kW/dia = matriz kWp x 77,4% x 4,5 kWh/m2/dia – Portanto: tamanho da matriz = 10,16 kWp
  5. O volume de armazenamento do tanque de água deve ser de aproximadamente 180 m3 e é calculado da seguinte forma:
    • Reservatório = Q (m3/dia) x 3 dias = 180m3

O que afeta o desempenho do bombeamento solar na vida real?

O algoritmo de dimensionamento apresentado permite entender a dinâmica do dimensionamento, e é suficiente para condições de projeto estimados. Na realidade, existem parâmetros que não são constantes e que podem afetar o desempenho do sistema de bombeamento ao longo de um ano. Portanto, para cálculos mais conservadores e precisos de dimensionamento, devemos levar em conta as condições ao longo de um ano inteiro para determinar a alteração do desempenho. Abaixo estão algumas das principais variáveis:

  • Mudanças sazonais na radiação solar. Essencialmente, a saída de água do bombeamento é proporcional à irradiação. O dimensionamento preliminar é baseado na insolação média do ano, ou talvez no pior mês do ano. É necessário avaliar a saída para os dias em que a radiação será menor que a média anual e inferior à média mensal.
  • Mudanças sazonais na altura de bombeamento. Da mesma forma, quedas nos níveis de água afetarão a saída da bomba. A saída de água é proporcional à altura de bombeamento. Um cálculo muito conservador resultará em superdimensionamento do sistema.
  • Dias ensolarados versus dias nublados. A insolação média é insuficiente. Uma variável chave é o índice de cobertura de nuvens e a intermitência do sol. Bombas acionadas por inversores tendem a perder a eficiência devido as operações de partida e parada quando a energia é interrompida pela falta de insolação. Assim, enquanto 2 dias podem ter a mesma quantidade de insolação cumulativa, uma manhã clara sem sol da tarde provavelmente produzirá uma saída de água muito maior do que um dia intermitentemente nublado. A redução de eficiência para este tipo de variabilidade é importante conforme o tipo de bomba utilizada.

FU9000SI Inversor de frequência para bombeamento solar

O inversor de bomba solar da série USFULL FU9000SI é um inversor de alto desempenho e alta eficiência desenvolvido e especialmente projetado para bomba CA no sistema de bombeamento solar.Inversor para bomba solar

A Alfacomp fornece soluções personalizadas e suporte pós-venda. O inversor de bomba solar FU9000SI é amplamente utilizado em irrigação, reservatório de água, abastecimento de água rural, piscina e outros projetos de abastecimento de água.

Inversor para bomba solar

O inversor da bomba solar FU9000SI é totalmente automático, sem necessidade de configuração antes de funcionar. A operação e manutenção são fáceis e simplificadas. Com MPPT automático (Maximum Power Point Tracking), a eficiência do inversor pode chegar a 99%. Na presença de nuvens o inversor fica em espera, e quando as nuvens se dissipam o inversor reinicia automaticamente.

Instalação do inversor para bombeamento solar FU9000SI

O inversor solar FU9000SI pode ser instalado na parede ou em um painel elétrico. O inversor irá converter a energia CC diretamente do painel solar e gerar a energia CA para acionar as bombas ou motores.

Inversor para bomba solar

Inversor com display e teclado destacável

Inversor para bomba solar

  • PRG/ESC: Entra ou sai do menu de programação.
  • DATA/ENT: Navega pelos níveis do menu de programação / confirma ajuste dos parâmetros.
  • SHIFT: Seleciona os parâmetros apresentados pelo display, e seleciona o dígito a ser modificado quando se está ajustando parâmetros.
  • RUN: Dá partida no funcionamento do inversor.
  • STOP/RST: Faz parar o inversor. Faz o reset do inversor quando o mesmo está em modo “falha”.
  • QUICK/JOG: Seleção de funções de acordo com P7-01, podendo ser definido como comando ou direção. Seleção de menu: redireciona modos de menu de acordo com PP-03.

Dimensões compactas

Inversor para bomba solar

Inversor para bomba solarInversor para bomba solarInversor para bomba solar

Modelos

Serie

Modelo

Potência (KW)

Corrente de entrada (A)

Corrente de saída (A)

FU9000SI-SS2

(0.75KW-2.2KW)

FU9000SI-0R7G-SS2 0.75 9.3 7.2
FU9000SI-1R5G-SS2 1.5 15.7 10.2
FU9000SI-2R2G-SS2 2.2 24 14
FU9000SI-004G-SS2 4 32 25
FU9000SI-S2

(0.75KW-2.2KW)

FU9000SI-0R7G-S2 0.75 9.3 4.2
FU9000SI-1R5G-S2 1.5 15.7 7.5
FU9000SI-2R2G-S2 2.2 24 10
FU9000SI-2

(4KW-7.5KW)

FU9000SI-004G-2 4 17 16
FU9000SI-5R5G-2 5.5 25 20
FU9000SI-7R5G-2 7.5 33 30
FU9000SI-4

(0.75KW-315KW)

FU9000SI-0R7G-4 0.75 3.4 2.5
FU9000SI-1R5G-4 1.5 5 4.2
FU9000SI-2R2G-4 2.2 5.8 5.5
FU9000SI-004G-4 4 13.5 9.5
FU9000SI-5R5G-4 5.5 19.5 14
FU9000SI-7R5G-4 7.5 25 18.5
FU9000SI-011G-4 11 32 25
FU9000SI-015G-4 15 40 32
FU9000SI-018G-4 18.5 47 38
FU9000SI-022G-4 22 51 45
FU9000SI-030G-4 30 70 60
FU9000SI-037G-4 37 80 75
FU9000SI-045G-4 45 94 92
FU9000SI-055G-4 55 128 115
FU9000SI-075G-4 75 160 150
FU9000SI-090G-4 90 190 180
FU9000SI-110G-4 110 225 215
FU9000SI-132G-4 132 265 260
FU9000SI-160G-4 160 310 305
FU9000SI-185G-4 185 345 340
FU9000SI-200G-4 200 385 380
FU9000SI-250G-4 250 468 465
FU9000SI-280G-4 280 525 520
FU9000SI-315G-4 315 590 585

Solicite informações adicionais

 

O que é um inversor de frequência?

O inversor de frequência é o nome popular que damos aos conversor de frequência. É um dispositivo elétrico que converte uma corrente com uma frequência em uma corrente com outra frequência. A tensão é normalmente a mesma antes e depois da conversão de frequência. Os conversores de frequência são normalmente usados ​​para regulação de velocidade de motores usados ​​para acionar bombas e ventiladores.

O nome original dos inversores em Inglês é VFD (Variable Frequency Drive), ou seja Acionadores de Frequência Variável. Ao longo do texto iremos chamar os VFD simplesmente como inversores.

Por exemplo: um ventilador é fornecido com uma corrente de 400 VCA, 50 Hz. Nesta frequência (50 Hz), o ventilador pode funcionar a uma determinada velocidade. Para fazer o ventilador funcionar mais rápido, um conversor de frequência é usado para aumentar a frequência para (por exemplo) 70 Hz. Alternativamente, a frequência pode ser convertida para 40 Hz se o ventilador funcionar mais devagar.

Como funciona o inversor de frequência?

O inversor de frequência converte a energia de entrada (tensão fixa e frequência fixa) para uma tensão e frequência variável para controlar motores de indução CA.

Ele consiste em dispositivos eletrônicos de potência (como IGBT, MOSFET), unidade de controle central de alta velocidade (como um microprocessador, DSP) e dispositivos sensores opcionais, dependendo da aplicação utilizada.

A maioria das aplicações industriais requer velocidades variáveis ​​em condições de pico de carga e velocidades constantes em condições normais de operação. O funcionamento em malha fechada dos inversores mantém a velocidade do motor em um nível constante, mesmo em caso de distúrbios de entrada e carga.

Princípio de funcionamento do inversor de frequência

As duas principais características do conversor de frequência são as velocidades ajustáveis ​​e os recursos de partida/parada suave. Esses dois recursos tornam o inversor um controlador poderoso para controlar os motores CA. O VFD consiste principalmente em quatro seções; esses são retificador, barramento CC, inversor e circuito de controle.

Inversores - Bloco diagrama

  • Retificador: É o primeiro estágio de um variador de frequência. Ele converte a energia CA alimentada da rede elétrica em energia CC. Esta seção pode ser unidirecional ou bidirecional com base na aplicação utilizada, como a operação de quatro quadrantes do motor. Ele utiliza diodos, SCRs, transistores e outros dispositivos de comutação eletrônica. Se usar diodos, a potência CC convertida é uma saída descontrolada, enquanto se estiver usando SCR, a potência de saída CC é variada pelo controle de ângulo de disparo. Um mínimo de seis diodos são necessários para a conversão trifásica, então a unidade retificadora é considerada como um conversor de seis pulsos.
  • Barramento CC: A alimentação CC da seção retificadora é entregue ao barramento CC. Esta seção consiste em capacitores e indutores para suavizar contra ondulações e armazenar a energia CC. A principal função do barramento CC é receber, armazenar e fornecer energia CC.
  • Inversor: Esta seção é composta por chaves eletrônicas como transistores, tiristores, IGBT, etc. Ele recebe energia CC do barramento CC e converte em CA que é fornecida ao motor. Ele usa técnicas de modulação como modulação por largura de pulso para variar a frequência de saída para controlar a velocidade do motor de indução.
  • Circuito de controle: Ele consiste em uma unidade microprocessada e executa várias funções como controle, ajuste de configurações do inversor, condições de falha e interfaces de comunicação utilizando protocolos industriais. Ele recebe um sinal de feedback do motor como referência de velocidade atual e, consequentemente, regula a relação entre tensão e frequência para controlar a velocidade do motor.

Benefícios do inversor de frequência

Os inversores (conversores de frequência variável) não apenas oferecem velocidades ajustáveis ​​para aplicações de controle precisas, mas também apresentam mais benefícios em termos de controle de processo e conservação de energia. Alguns destes são dados abaixo.

  • Economia de energia: Mais de 65% da energia é consumida por motores elétricos nas indústrias. A técnica de controle de tensão e frequência para variar a velocidade consome menos energia quando se utiliza a velocidade variável. Uma grande quantidade de energia é conservada quando se utiliza inversores.
  • Controle em malha fechada: O inversor permite o ajuste preciso da velocidade do motor comparando continuamente com a velocidade de referência, mesmo em mudanças nas condições de carga e distúrbios de entrada, como flutuações de tensão da rede.
  • Limite da corrente de partida: O motor de indução consome corrente que é de 6 a 8 vezes a corrente nominal na partida. Comparado aos acionadores convencionais, os inversores oferecem melhores resultados porque fornecem baixa frequência no momento da partida. Devido à baixa frequência, o motor consome menos corrente e essa corrente pode ser ajustada para nunca exceder sua a corrente máxima de partida e na operação.
  • Operação suave: Oferece operações suaves na partida e parada, dessa forma, reduzindo o estresse térmico e mecânico nos motores e acionamentos por correia.
  • Fator de potência: O circuito de correção do fator de potência, embutido no barramento CC do inversor, reduz a necessidade de dispositivos adicionais de correção do fator de potência. O fator de potência para o motor de indução é muito baixo para aplicações particularmente com pouca carga, enquanto a plena carga é de 0,88 a 0,9. O baixo fator de potência resulta em má utilização da energia devido a altas perdas reativas.
  • Instalação fácil: Os inversores pré-programados oferecem uma maneira fácil de conexão e manutenção.

Controle escalar para inversores de frequência

Os métodos escalares para controle de inversores funcionam otimizando o fluxo de energia do motor e mantendo a força do campo magnético constante, o que garante uma produção de torque constante. Frequentemente referido como controle V/Hz ou V/f, os métodos escalares variam tanto a tensão (V) quanto a frequência (f) da potência do motor para manter uma relação fixa e constante entre os dois, de modo que a força do campo magnético é constante, independentemente da velocidade do motor.Inversor - Gráfico V/Hz

A relação V/Hz apropriada é igual à tensão nominal do motor dividida por sua frequência nominal. O controle V/Hz é normalmente implementado sem feedback (ou seja, malha aberta), embora o controle V/Hz de malha fechada — incorporando feedback do motor — seja possível.

O controle V/Hz é simples e de baixo custo, enquanto a implementação em malha fechada aumenta o custo e a complexidade. O controle em malha fechada não é necessário, mas pode melhorar o desempenho do sistema.

A precisão na regulação de velocidade com controle escalar é menor, se comparada ao controle vetorial, portanto, esses métodos não são adequados para aplicações onde é necessário um controle preciso de velocidade. O controle V/Hz de malha aberta é único em sua capacidade de permitir que um inversor controle vários motores e é sem dúvida o método de controle implementado mais comumente.

Controle vetorial para inversores de frequência

O controle vetorial – também conhecido como controle orientado a campo (FOC – Field Oriented Control) – ajusta a velocidade ou o torque de um motor CA controlando os vetores espaciais de corrente do estator, de maneira semelhante (mas mais complicada que) aos métodos de controle CC. O controle orientado a campo usa matemática complexa para transformar um sistema trifásico que depende do tempo e da velocidade em um sistema invariante no tempo de duas coordenadas (d e q).

A corrente do estator em um motor CA é composta por dois componentes: o componente magnetizador (d) da corrente e o componente produtor de torque (q). Com FOC, esses dois componentes de corrente são controlados independentemente (cada um com seu próprio controlador PI). Isso permite que o componente produtor de torque, q, seja mantido ortogonal ao fluxo do rotor para produção máxima de torque e, portanto, controle de velocidade ideal.

Inversor - Controle vetorial

O controle vetorial, ou controle orientado por campo, converte correntes trifásicas em um referencial estacionário em um sistema bifásico (consistindo em um componente de fluxo (d), e um componente produtor de torque (q), com um referencial rotativo. Aqui, a corrente de produção de torque (q) pode ser controlada independentemente para garantir a máxima produção de torque. O sistema é então transformado novamente em um sistema trifásico em um quadro de referência estacionário para saída para o motor.

Assim como os métodos escalares, os métodos de controle vetorial de inversores podem ser em malha aberta ou em malha fechada. O controle vetorial de malha aberta (também conhecido como controle vetorial sem sensor) usa um modelo matemático dos parâmetros operacionais do motor, em vez de usar um dispositivo de feedback físico. O controlador monitora a tensão e a corrente do motor e as compara com o modelo matemático. Em seguida, corrige quaisquer erros ajustando a corrente fornecida ao motor, que ajusta a produção de torque do motor de acordo. Com o controle vetorial sem sentido, é importante ter um modelo matemático muito preciso do motor, e o controlador deve ser ajustado para uma operação adequada.

O controle vetorial de malha fechada usa um encoder para fornecer feedback da posição do eixo e essa informação é enviada ao controlador, que ajusta a tensão fornecida para aumentar ou diminuir o torque. Este é o único método que permite o controle direto do torque em todos os quatro quadrantes de operação do motor para frenagem dinâmica ou regeneração.

Os métodos de controle vetorial são mais complexos que os métodos de controle escalar, mas oferecem benefícios significativos sobre os métodos escalares em algumas aplicações. Por exemplo, o controle vetorial de malha aberta permite que o motor produza alto torque em baixas velocidades e o controle vetorial de malha fechada permite que um motor produza até 200 por cento de seu torque nominal em velocidade zero, útil para manter cargas paradas. O controle vetorial de malha fechada também fornece controle de velocidade e torque muito precisos para aplicações industriais.

Exemplo de aplicação – Bombeamento solar

O inversor de bomba solar é um inversor de alto desempenho e alta eficiência desenvolvido e especialmente projetado para bomba CA no sistema de bombeamento solar.Inversor para bomba solar

O inversor de bomba solar é amplamente utilizado em irrigação, reservatório de água, abastecimento de água rural, piscina e outros projetos de abastecimento de água.

Inversor para bomba solar

O inversor da bomba solar é totalmente automático, sem necessidade de configuração antes de funcionar. A operação e manutenção são fáceis e simplificadas. Com MPPT automático (Maximum Power Point Tracking), a eficiência do inversor pode chegar a 99%. Na presença de nuvens o inversor fica em espera, e quando as nuvens se dissipam o inversor reinicia automaticamente.

Instalação do inversor para bombeamento solar

O inversor solar pode ser instalado na parede ou em um painel elétrico. O inversor irá converter a energia CC diretamente do painel solar e gerar a energia CA para acionar as bombas ou motores.

Inversor para bomba solar

Inversor com display e teclado destacável

Inversor para bomba solar

  • PRG/ESC: Entra ou sai do menu de programação.
  • DATA/ENT: Navega pelos níveis do menu de programação / confirma ajuste dos parâmetros.
  • SHIFT: Seleciona os parâmetros apresentados pelo display, e seleciona o dígito a ser modificado quando se está ajustando parâmetros.
  • RUN: Dá partida no funcionamento do inversor.
  • STOP/RST: Faz parar o inversor. Faz o reset do inversor quando o mesmo está em modo “falha”.
  • QUICK/JOG: Seleção de funções de acordo com P7-01, podendo ser definido como comando ou direção. Seleção de menu: redireciona modos de menu de acordo com PP-03.

Inversores USFULL