O objetivo do presente trabalho é apresentar uma metodologia para o estudo de viabilidade técnica e econômica da instalação de inversores de frequência em sistemas de refrigeração industrial. Esta metodologia possibilita a instalação ou a modelagem de inversores nos sistemas em estudo, utilizando simulação computacional. Aborda o aspecto financeiro da implementação, através dos cálculos do payback simples e descontado. Devido às características da metodologia, descrita em etapas, esta pode ser aplicada em consumidores alimentados por concessionárias em baixa e média tensão, não podendo ser aplicada em casos de sistemas alimentados unicamente por geradores instalados na planta. Para a avaliação da viabilidade técnica, foi efetuada a análise das grandezas elétricas medidas, verificando se as mesmas atendem aos requisitos do PRODIST 8 e da IEEE519 – 1992. Ao longo do estudo, foi realizada a modelagem do sistema no software Simulink, módulo de simulação pertencente ao Matlab. As simulações computacionais permitiram uma análise detalhada dos níveis de distorções harmônicas de tensão e corrente no ponto de acoplamento comum do sistema. Para a análise da viabilidade econômica, foi considerado o custo do kWh pago pelo proprietário do estabelecimento, bem como o custo para aquisição dos equipamentos para a instalação do inversor. A metodologia desenvolvida foi aplicada no estudo de caso em um armazém frigorífico pertencente à uma empresa de logística situada na região metropolitana de Curitiba. O sistema é composto por 4 racks, cada um deles com 2 compressores com potência de 30 kW. Para a medição das variáveis do sistema, foram implementados sistemas de medição em um compressor com sistema de partida dividida já existente e em um segundo compressor, onde foi instalado um novo painel para comando através de um inversor de frequência. Os resultados obtidos mostram que é possível atender aos requisitos de distorções harmônicas das normas consideradas sem a necessidade da instalação de filtros. A economia de energia obtida para o sistema instalado foi de cerca de 18%, com um tempo de retorno do investimento de 11,4 meses, atendendo desta maneira à premissa de retorno máximo de 2 anos.
The goal of this paper is to present a methodology for the study of technical and economic viability of the installation of variable speed drives in industrial refrigeration systems. This methodology allows the installation or modeling of AC Drives in power systems under study, using computational simulation. Covers the financial aspect of the implementation, by calculating the simple and discounted payback. Due to its characteristics, steps can be applied to consumers fed by low and medium voltage and can not be applied in cases of systems powered by only generators installed in the plant. To evaluate the technical viability, the electrical measurements had been analyzed and then verified if they meet the requirements of PRODIST 8 and IEEE519 – 1992. Throughout the study, a modeling of the system was done in the Simulink software, simulation module of Matlab. Computer simulations allow a detailed analysis of the levels of harmonic distortion of voltage and current of system at the point of common coupling. For economic viability analysis, was considered the cost per kWh paid by the owner of the establishment as well as the cost to purchase the equipment for the installation of the inverter. The methodology was applied in a case study in a refrigerated warehouse belonging to a logistics company located in the metropolitan region of Curitiba. The system consists of 4 racks, each with 2 compressors with a power of 30 kW. For the measure of the system variables, measurement systems have been installed in a compressor with part winding start and in a second compressor, which installed a new panel to command via a frequency inverter. The results show that is possible meets the requirements of harmonic distortions of the standards considered without the need of to install filters. The energy saving obtained for the installed system was about 18%, with a payback time of the investment of 11.4 months, given the premise of maximum return of investment in 2 years.
Data da defesa: 19/10/2012
Banca Examinadora
Orientador (a): Cresencio Silvio Segura Salas (Lactec)
Membro da Banca: Lúcio de Medeiros (Lactec)
Membro da Banca: Rogers Demonti (Lactec)
Membro da Banca: Maria de Fátima Ribeiro Raia (UTFPR)
Palavra(s)-Chave: Eficiência energética, Inversores de frequência, Compressores de refrigeração, viabilidade econômica, Simulink, modelagem de sistema elétrico.
Keywords: Energy efficiency, frequency inverters, refrigeration compressors, economic viability, Simulink, modeling of electrical system.