INTERFACE DE CONSUMO DE ENERGIA

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II TRABALHO INTERDISCILINAR DIRIGIDO

INSTITUTO POLITÉCNICO – Centro Universitário UNA

INTERFACE DE CONSUMO DE ENERGIA

CURSO: Engenharia Elétrica PROFESSOR TIDIR: Alexandre W. C. Faria

André Araújo, André Oliveira, Clayton Lara, Fabrício Girundi, Geraldo, Luis Sergio, Kamila Moura.

Resumo – Este artigo apresenta um sistema composto por software e hardware que permite monitorar em tempo real o consumo de energia em cada circuito das residências. Comparando os dados com valores pré-estabelecidos, o residente pode facilmente identificar possíveis excessos ou falhas em suas instalações através de avisos e alertas automáticos, bem como consultar um histórico de consumo parcial e total de energia, desenvolvendo um consumo consciente, racional e sustentável.

Palavras-chave: Consumo, Energia, Sustentável, Residência, Software, Hardware.

1. Introdução

Um dos grandes problemas da atualidade é a crescente demanda de energia em decorrência do desenvolvimento tecnológico que aliado ao desperdício e falhas nas instalações, resulta no consumo e custo muito maior que a demanda real, na contramão da tão falada “atitude ambiental” [1] e [5].

Os grandes consumidores (indústria principalmente) já buscam otimizar seus processos nesse sentido, porém os pequenos consumidores em seus lares não tem as ferramentas adequadas para gerenciar seus gastos, gerando desperdício e consumo além do necessário [1] e [5].

Uma ferramenta inteligente de controle de energia que organize e gerencie o consumo na residência propondo otimizar a utilização da energia, é um sistema que envolve a coleta de informações dos circuitos, analise, trate esses dados (tensão,

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corrente, potência) e seja capaz de informar ao usuário o consumo de energia em tempo real, permitindo o gerenciamento de sua rede e controle de gasto [1], [4] e [5].

2. Revisão Bibliográfica

A empresa Google associado à Energy Inc. criou recentemente um software de gestão de energia conhecido como Power Meter. Através dele o consumo de energia elétrica residencial pode ser informado quase que em tempo real.

Para que ele captasse essas informações, foi necessário equipar as residências com medidores digitais, designados por “medidores inteligentes“, que permitiam a coleta e análise de dados de consumo, conforme a Figura 1.

Figura 1 – Power Meter (software) [4].

Em busca de inovação e melhorias em suas tecnologias, a Google ainda desenvolveu o monitor de eletricidade TED 5000, conforme modelo da Figura 2, que tem a capacidade de acesso ao software Power Meter, e fornece em tempo real os dados de consumo (potência e reais) e a eficiência das instalações da residência.

Figura 2 – TED 5000 [4].

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Com essas informações, o usuário pôde reduzir o consumo de energia em até 15%. E para cada 6 residências que economizaram 10% no consumo de energia, a redução nas emissões de carbono foi similar à retirada de um carro das ruas.

3. Materiais e Métodos

O sistema é composto por duas partes: um hardware formado por multímetros digitais que realizam a leitura de tensão e corrente dos circuitos e um software de computador para coletar e comparar esses dados, gerando um histórico comparativo das grandezas elétricas, tempo e custo, além de avisos e alertas [1] e [2].

3.1. Hardware

É composto por três Multímetros Digitais com interface USB e Transformadores de Corrente (TC’s). Para leitura contínua da tensão utilizou-se um multímetro na função VAC, comum a todos os circuitos e para leitura da corrente individual a cada circuito foram utilizados mais dois multímetros em escala de corrente alternada.

Os multímetros têm capacidade de leitura direta de corrente até 10 ampéres durante um curto intervalo de tempo, portando para permitir a leitura contínua e de correntes mais altas como as dos chuveiros, utilizou-se TC’s na razão de 75x5, permitindo a leitura de correntes mais elevadas e sem a necessidade de interrupção dos circuitos para ligação em série [1] e [2].

3. 2. Software

Para o desenvolvimento do código do programa ICE (Interface de Controle de Energia), foi utilizado o software C++ Builder. O Builder é um ambiente de desenvolvimento rápido de aplicações, onde o programador 'desenha' a interface do usuário e programa as ações de acordo com as necessidades do usuário [3].

O programa recebeu duas divisões. Conforme Figura 3, a primeira parte do algoritmo foi responsável pela leitura da tensão e correntes dos circuitos coletadas pelos multímetros e enviadas ao computador pela interface USB (Universal Serial Bus) [2] e [3].

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Figura 3 – Interface do sistema.

O algoritmo de leitura dos multímetros foi escrito e preparado para ler a uma velocidade de 333 m/s pela porta virtual “COM” usada pela conexão USB. [3].

A segunda parte do programa foi responsável por receber os valores lidos e fazer os processamentos necessários fazendo com que o programa contabilizasse a energia consumida. Os dados coletados pelos multímetros entram no programa como caracteres e por isso é necessário que o programa faça uma conversão de caracteres para números inteiros, permitindo executar cálculos [3].

As medições de tensão e corrente nos circuitos são atualizadas três vezes por segundo. O software faz os cálculos da potência, de acordo a Lei de Ohms, conforme Equação (1) [2]:

P = V x I. (1)

V e I são respectivamente a tensão e corrente coletadas no circuito, que após coletadas pelo programa executa o calculo da potência P em Watts (W). Para obter a potência em kW, basta dividir o valor da potência por 1000, conforme Equação (2) [2].

P (2)

1000

Com a potência em kW já calculada o programa efetuou um novo cálculo. Desta vez a potência calculada foi multiplicada pelo tempo de leitura do circuito (5s), e dividido por uma hora em segundos, ou seja, 3600 segundos. Assim são expressos quantos kW/h os circuitos gastarão a cada 5 segundos, conforme Equação (3) [2].

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kW x 5s (3)