Medição & Verificação Santiago, novembro.2008

Tópicos Histórico Documentação Conceitos Opções de M&V Estudo de exemplos Planejamento de M&V Estrutura de plano de M&V

Histórico Viabilização de contratos de performance Acordo entre ESCO e dono da instalação Onde, quando e o que medir Como calcular as economias Cada parte deve garantir a área sob sua responsabilidade ESCO: desempenho dos equipamentos Dono da instalação: operação adequada

Histórico - 2 Thomas Edison 1980s 1990s Serviço x energia Economia: paga a redução do consumo 1980s Primeiros modelos de contratos de ESCos 1990s GLD: gerenciamento pelo lado da demanda 1996: 1ª edição IPMVP - North American Energy Measurement and Verification Protocol (international em dez.97)

Histórico - 3 2002 IPMVP – organização independente do DOE – US 2004 EVO - Efficiency Valuation Organization www.evo-world.org 2007 Concepts and Options for Determining Energy and Water Savings, Volume I

Documentação IPMVP Volume I: Concepts and Options for Determining Energy and Water Savings IPMVP Volume II: Concepts and Practices for Improved Indoor Environmental Quality IPMVP Volume III: Aplications I - Concepts and Options for Determining Energy Savings in New Construction II - Concepts and Practices for Determining Energy Savings in Renewable Energy Technologies Applications, 2003

Documentação - 2 ASHRAE Guideline 14-2002: Measurement of Energy and Demand Savings PROCEL. Guia de Medição e Verificação. 2007. WALTZ, J. P. Management, Measurement & Verification of Performance Contracting. Lilburn-GA: The Fairmont Press, Inc., 2003.

Medição & Verificação Condições de operação projeção do desempenho anterior Energia desempenho anterior economia desempenho posterior Período base reforma Pós-reforma tempo

M&V – problema “não é possível medir economia de energia!” Medições WALTZ, 2003, p. 270; PROCEL, 2007, p. 16 Medições Período base (normalmente, antes da reforma – baseline period) Período relatado (reporting period)

Início Economias calculadas pela conta de energia Dificuldades já com correções de variáveis de influência (clima, ocupação, produção, etc.) Dificuldades mensuração das variáveis de influência pequeno porte das medidas implementadas compartilhamento dos sistemas modificados

Novas técnicas “Isolar” a medida fronteira de medição Área isolada Instalação Área isolada Serviço Energia

Medida isolada Variáveis independentes Fatores estáticos Parâmetro que se espera mudar regularmente e tem um impacto mensurável no consumo de energia Fatores estáticos Características da instalação que afetam o consumo de energia dentro da fronteira de medição, mas que se espera não variar. Inclui características ambientais, operacionais e de manutenção.

Opções de M&V Opção A: isolada, mensuração de parâmetros chave Opção B: isolada, medição de todos os parâmetros Opção C: toda a instalação Opção D: simulação calibrada

Opção de M&V Opção B Opção A Opção D Modelo calibrado Opção C Início Medida individual Instalação ou medida individual? Instalação Pode ser isolada por medidores? Economia > 10%? Não Sim Não Sim Necessária avaliação separada medidas? Necessária demonstração total de performance? Modelar sistema ou instalação Sim Não Sim Não Obter dados para calibração Instalar medidores para todos os parâmetros e estimar efeitos interativos Instalar medidores para parâmetros-chave, estimar os demais e efeitos interativos Analisar dados principais medidores Calibrar modelo Faltam dados período base ou relatado? Faltam dados período base ou relatado? Calibrar com e sem medidas Sim Sim Não Não Opção B Isolação da reforma Todos os parâmetros medidos Opção A Isolação da reforma Parâmetros-chave medidos Opção D Modelo calibrado Opção C Instalação completa

Vazão requerida pelo processo Exemplo – opção A fronteira de medição CCM M Energia elétrica Vazão requerida pelo processo Energia hidráulica Energia mecânica

Opção A - características Vazão constante -> opção A Variáveis independentes potência do motor tempo de funcionamento Fatores estáticos vazão para o processo perdas na tubulação densidade do líquido rendimento da bomba

Opção A – linha de base

Opção A – linha de base (2) Dados nominais Potência cv 175 Rotação rpm 1750 Pólos 4 Tensão V 440 Corrente A 220 Dados de operação Média Máximo Mínimo DesvPad kW 98,1 99,3 96,4 0,6 450,5 458,8 442,0 3,4 162,7 164,7 160,3 0,9 Fator potência 1 0,77 0,78 0,76 0,004 Carregamento 0,71 0,72 0,70 Rendimento 0,94 0,0001 Potência mecânica 124,9 126,5 122,7 0,8 Funcionamento h/ano 7500

Opção A – fatores estáticos

Opção A – variáveis medidas Período Medição Forma Tempo Equipamento Potência do motor Base Potência trifásica 1 semana Analisador grandezas elétricas Relatado 1 semana após reforma Potência monofásica 1 minuto, a cada 6 meses Wattímetro alicate

Opção A – variáveis estimadas Período Medição Forma Tempo Equipamento Tempo de operação Base Período motor ligado 1 semana Analisador grandezas elétricas Relatado 1 semana após reforma

Opção A – fatores estáticos Período Estimativa Acompanhamento Evidência Vazão do sistema Base Nível do tanque superior Acompanhar durante período medição motor Relatado Desempenho da bomba Dados de placa, estado geral Documentar com foto Conferir e documentar com foto Desempenho da tubulação Estado da tubulação Densidade do líquido Cor e turbidez Desempenho do motor Dados de placa, estado geral, medição de potência Opção A – fatores estáticos

Opção A – período relatado Pós-reforma Estimada Medida Variação Potência nominal cv 150 0% Funcionamento h/ano 7.500 7.690 3% Carregamento 1 0,83 -0,02% Rendimento 0,95 -0,001% Potência kW 96,82 96,80 Economia 1,28 1,30 1% Economia anual MWh 9,60 9,99 4%

S B P ajustes Opção A - resultados Consumo evitado MWh/ano Consumo no período base P Consumo no período relatado ajustes Ajustes na linha de base necessários para levar em consideração alterações de parâmetros ocorridas entre o período base e o relatado

B P ajustes S Opção A – resultados (2) MWh/ano 735,74 744,39 18,64 9,99

Opção A - ajustes Pb hb Pr hr Potência no ano-base MW Funcionamento no período base h/ano Pr Potência no período pós-reforma hr Funcionamento no período pós-reforma

Vazão requerida pelo processo Exemplo – opção B CCM fronteira de medição M Energia elétrica Vazão requerida pelo processo Energia hidráulica Energia mecânica FI

Opção B - descrição Reforma da fábrica – vazão não mais constante como calcular as economias? Substituição da tubulação Ajuste do rotor da bomba Troca do motor

Opção B – ajuste do rotor

Opção B - características Vazão variável -> opção B Variáveis independentes vazão do processo tempo de funcionamento Fatores estáticos perdas na tubulação densidade do líquido rendimento da bomba rendimento do motor

Opção B – linha de base Ph g Q H hest hp Potência hidráulica W Peso específico do líquido N/m3 Q Vazão do líquido m3/s H Altura dinâmica do sistema m hest Altura estática do sistema hp Altura correspondente às perdas na tubulação

Opção B – linha de base (2) Q hest hp H Hb g Ph hb Pb hm Pm m3/h m N/m3 kW 1 250 27,5 5 32,5 66 9810 45,0 0,68 66,1 0,922 71,7 300 27 7,2 34,2 65 53,1 0,76 69,9 0,926 75,5 350 26,5 9,8 36,3 63 60,1 0,79 76,1 0,931 81,7 400 26 12,8 38,8 60 65,4 0,805 81,2 0,933 87,0 450 25,5 16,2 41,7 58 71,1 0,81 87,8 0,936 93,8 500 25 20 45 55 74,9 92,5 0,937 98,7

Opção B – projeção Q hest hp H Hb g Ph hb Pb hm Pm m3/h m N/m3 kW 1 250 27,5 2,3 29,8 54 9810 36,8 0,73 50,4 0,939 53,7 300 27 3,3 30,3 52 42,5 0,77 55,2 0,940 58,7 350 26,5 4,5 31,0 51 48,6 0,78 62,4 0,941 66,3 400 26 5,9 31,9 48 52,3 0,79 66,2 70,4 450 25,5 7,5 33,0 45 69,8 74,2 500 25 9,3 34,3 42 57,2 72,4 77,0

Opção B – estimativa de ganhos Vazão Tempo Situação atual Situação pós-reforma Economia estimada m3/h h/ano kW MWh/ ano 250 a 350 2000 75,5 151,0 58,7 117,5 16,8 33,5 350 a 450 3000 87,0 261,1 66,3 198,9 20,7 62,2 450 a 550 2500 98,7 246,7 70,4 176,0 28,3 70,8 Total 7500 658,9 492,4 166,5

Opção B – variáveis medidas Período Medição Forma Tempo Equipamento Potência do motor Base Potência trifásica 1 semana Analisador grandezas elétricas Relatado 1 semana após reforma Potência monofásica 1 minuto, a cada 6 meses Wattímetro alicate Tempo de operação Período motor ligado Constantemente Registro medidor vazão Vazão do sistema Valor lido Medidor vazão

Opção B – fatores estáticos Período Estimativa Acompanhamento Evidência Desempenho da bomba Base Dados de placa, estado geral Documentar com foto Relatado Conferir e documentar com foto Desempenho da tubulação Estado da tubulação Densidade do líquido Cor e turbidez Desempenho do motor Dados de placa, estado geral, leitura da potência Opção B – fatores estáticos

Opção C - exemplo Pequeno aeroporto Terminal de passageiros e hangares Condicionamento ambiental - feito por aparelhos de janela troca de unidades substituição por unidades split vedação dos caixilhos manutenção preventiva Reforma já prevista pelo dono da instalação

Caracterização da instalação

Correlação TPS x aeroporto

Correlação consumo x temperatura

Medições Instalação de 2 medidores nos transformadores de 500 kVA Bc Aceita a linha de base a partir dos gráficos anteriores Bc Consumo do período base corrigido MWh tamb Temperatura ambiente média do mês oC

Resultados opção C – mês exemplo Consumo atual 21,5 MWh Temperatura 25 oC Consumo base 24 Consumo base corrigido 25,8 Ajuste 1,8 Economia 4,3

Variáveis independentes e fatores estáticos temperatura ambiente Fatores estáticos demais instalações do TPS

Opção D – novo sistema de bombeamento CCM fronteira de medição Energia elétrica Sinal de controle Vazão requerida pelo processo Energia mecânica Energia hidráulica FTC

Opção D - características Modelo deve ser “calibrado” Reforma tubulação de maior diâmetro bomba eficiente motor eficiente acionador de velocidade ajustável (AVA)

Escolha da opção de M&V

Opção D – linha de base IPMVP, vol. 3 (novas instalações): Conveniência apropriada ao projeto e aos objetivos de M&V normas e padrões práticas padrão ou de mercado Rigor detalhada para servir aos propósitos de M&V isolação da reforma: sistemas e equipamentos devem ter sua performance bem definida instalação completa: modelos completos Repetibilidade

Opção D – projeção Q hest hp H Hb g Ph hb Pb hm Pm m3/h m N/m3 kW 1 250 27,5 2,3 29,8 9810 20,3 0,69 29,4 0,914 32,2 300 27 3,3 30,3 24,8 0,75 33,1 0,924 35,8 350 26,5 4,5 31,0 29,6 0,79 37,5 0,931 40,2 400 26 5,9 31,9 34,8 0,82 42,4 0,935 45,4 450 25,5 7,5 33,0 40,5 0,83 48,7 0,938 51,9 500 25 9,3 34,3 46,7 0,84 55,6 0,940 59,1

Opção D – estimativa de ganhos Vazão Tempo Situação atual Situação pós-reforma Economia estimada m3/h h/ano kW MWh/ ano 250 a 350 2000 75,5 151,0 35,8 71,6 39,7 79,4 350 a 450 3000 87,0 261,1 40,2 120,7 46,8 140,3 450 a 550 2500 98,7 246,7 45,4 113,4 53,3 133,3 Total 7500 658,9 305,7 353,1

Opção D – variáveis medidas Período Medição Forma Tempo Equipamento Potência do motor Relatado Potência trifásica Constante-mente AVA Tempo de operação Período motor ligado Vazão do sistema Valor registrado

Opção D – fatores estáticos Período Estimativa Acompanhamento Evidência Desempenho da bomba Relatado Dados de placa, estado geral Conferir e documentar com foto Desempenho da tubulação Estado da tubulação Densidade do líquido Cor e turbidez Desempenho do motor Dados de placa, estado geral, acompanhamento da potência

Planejamento e desenvolvimento de M&V Início do planejamento Fase de levantamento de dados Dados históricos Linha de base preliminar Instalação de medidores Variáveis de influência e garantias Valores a medir Somente os que reduzam a incerteza Verificar relação custo-benefício

Planejamento e desenvolvimento de M&V (2) Parâmetros de influência Variáveis independentes Fatores estáticos Fronteiras de medição Medidores delimitam fronteiras Fronteiras menores: mais influências Fronteiras maiores: mais medidores Extensão da medição Até a constância da medição

Planejamento e desenvolvimento de M&V (3) Linha de base Correlação com variáveis independentes Ajuste da linha de base Rotineiros (variáveis independentes) Não rotineiros (fatores estáticos) Equipamentos de medição Confiabilidade metrológica Incerteza

Planejamento e desenvolvimento de M&V (4) Custos de medição Considerar todos os componentes: engenharia, equipamento, calibração, operação, análise, software, etc. Relatórios Estabelecer forma e periodicidade

Estrutura de Plano de M&V Descrição da reforma, seu propósito e impacto sobre os usuários Fronteira de medição e efeitos interativos com o exterior da fronteira Opção de M&V Variáveis independentes e fatores estáticos Plano de monitoração dos fatores estáticos Linha de base Seleção do período relatado Pontos de medição, especificações e procedimentos de operação e manutenção Procedimentos de controle de qualidade Custos esperados Formato e freqüência dos relatórios

Tópicos abordados Histórico Documentação Conceitos Opções de M&V Estudo de exemplos Planejamento de M&V Estrutura de plano de M&V

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