Eficiência energética na refrigeração

Participantes:

Miller César de Oliveira
Marluce Rodrigues Pereira
Israel Gonçalves

Resumo do projeto:

Neste projeto estamos desenvolvendo uma solução que auxílie na redução de consumo de energia por refrigeadores no setor varegista.

Descrição do projeto:

Em tempos de crise e de retração econômica, as empresas acabam entrando em uma situação em que é necessário rever suas contas e condensar ao máximo suas despesas. Torna-se necessário reorganizar processos, a fim de eliminar desperdícios e evitar prejuízos ainda maiores.
Após a crise hídrica, que provocou um abalo na economia brasileira a partir do final do ano de 2014, as empresas se viram obrigadas a fazer mais com menos energia, isto é, alcançar a eficiência energética. Equilibrar o consumo de energia elétrica e, consequentemente, reduzir os custos dessa conta também requer investimentos em soluções favoráveis para a eficiência energética.

Conforme estudo realizado pela Sociedade Brasileira de Varejo e Consumo (SBVC), a conta de energia elétrica apresentou aumento de quase 40% desde 2014, ano em o Brasil começou a enfrentar uma de suas maiores crises hídricas, principalmente no estado de São Paulo. O sistema de bandeiras tarifárias foi alterado a partir de 2015, e o consumo de energia elétrica passou a ser controlado de forma ainda mais restrita, impondo cobrança extra nas tarifas. A partir de então, o segmento varejista no Brasil passou a intensificar a busca por soluções que promovam eficiência energética, a fim de reduzir os custos com o consumo de energia elétrica e atender as políticas de sustentabilidade.

Os gastos com o consumo de energia elétrica no segmento varejista concentram-se na manutenção do frio alimentar, do ar condicionado e da iluminação. Em palestra realizada na 10ª edição do Mercofrio (Congresso Internacional de Ar Condicionado, Refrigeração, Aquecimento e Ventilação), promovido pela ASBRAV (Associação Sul Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Aquecimento e Ventilação), evento realizado em 2016, o diretor da ASBRAV, Marcelo Marx, mostrou que o consumo de energia elétrica representa Para implantar as soluções que promovem eficiência energética, as empresas precisam passar por inúmeras adequações. As soluções existentes no mercado demandam investimentos de curto, médio e longo prazo, ou seja, para alcance desse objetivo é necessário planejamento. Para os pequenos varejistas, essa não é uma tarefa fácil, pois requer troca de equipamentos e adoção de novas tecnologias.

Além de diminuir o consumo de energia, o setor supermercadista encara o desafio de eliminar o uso de gases hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) que são prejudiciais ao meio ambiente. O mais utilizado nesse setor é o R22, empregado em sistemas de refrigeração e de ar condicionado. Essa tendência visa atender exigências de tratados internacionais, como o Protocolo de Montreal, que prevê a eliminação do uso de gases que destroem a Camada de Ozônio. Atualmente, uma das soluções alternativas empregadas nos sistemas de refrigeração dos supermercados é o CO2, mas até 2015, apenas 50 supermercados brasileiros conseguiram aderir a essa solução.

O objetivo deste projeto será desenvolver uma solução para gerência dos sistemas de refrigeração que possa dar apoio no planejamento e nas ações de eficiência energética, monitorando o consumo de energia em tempo real e detectando falhas a fim de corrigi-las. Deste modo o projeto pretende coletar dados de consumo e fornecer através da internet informações relevantes e insights sobre a utilização e gastos nestes estabelecimentos. Essa solução deve ser simples e acessível, principalmente, que possa atender o grande e, principalmente o médio e pequeno varejista.

Auxiliar para uma utilização mais eficiente e inteligente dos recursos pode auxiliar o setor a alcançar melhores resultados e diminuir desperdícios e também otimizar processos internos.

O segundo item de custo fixo em supermercados, atrás apenas da folha de pagamento, a refrigeração e a climatização respondem por 50% da despesa total com a conta de energia elétrica.

Não é por acaso que a ASBRAV realiza um evento diferenciado ao setor supermercadista para tratar temas de interesse atual e importância para o ciclo de vida dos sistemas de refrigeração. Esse setor registrou faturamento de R$ 353,2 bilhões em 2017, representando 5,4% do PIB brasileiro, de acordo com a 41ª edição da Pesquisa Ranking ABRAS/Superhiper. Esses dados evidenciam a importância do setor supermercadista na economia do país.

Histórico do desenvolvimento:

Olá, boa tarde.

Este post tem por objetivo apresentar as etapas que foram realizadas para o início do desenvolvimento de nossa solução.

Como ponto de partida utilizei o tutorial disponibilizado pela mangoh, dipnibilizado no site https://mangoh.io/mangoh-red-resources-getting-started. Após fazer o download das ferramentas necessárias e configurar a maquina virtual que foi criada para a o desenvolvimento da solução é necessário criar uma pasta com o nome “Mangoh” e obter os arquivos do repositório do GitHub colocando-os dentro desta pasta:

Após terminado o download dos arquivos necessários devemos realiza a compilação deste através do comando “make”:

Terminada a compilação do arquivo realizamos a configuração do shell para utilizar os comando do Legato, sistema oeracional utilizado na Mangoh red:

Com os comandos de shell para o Legato configurados, agora então podemos realizar a atualização do SO da placa através do comando “update”:

Com o sistema da Mangoh red atualizado podemos então acessar a placa através do ssh no ip 192.168.2.2

Através do comando “$cm info” obtemos informações sobre o a placa que estamos utilizando como, por exemplo, número de serie:

Com o comando “$cm radio” acessamos informações sobre o rádio da placa que estamos utilizando:

Um último, porém necessário, comando utiliza é o “$cm sim”, que fornece informações sobre o sim card utilizado em nossa Mangoh red:

Com tudo corretamente configurado podemos conectar finalmente nosso equipamento ao Air vantage.

Ao conectar ao airvantage pelo site apresentado no tutorial e concluir as etapas de cadastramento não conseguia configurar a conexão com minha placa, recebendo o erro de ICCID não registrado. Após pesquisas realizadas nos fóruns da Sierra encontrei uma resposta dentro do fórum da Mangoh informando que o numero de ICCID de SIM cards que não são Sierra podem não ser reconhecido, nesse cado o cadastro deve ser realizado por aqui. Após realizadas as etapas de cadastro, realizamos o registro da placa que será utilizada:

Configurada corretamente de acordo com os guias da Airvantage a placa irá iniciar o envio informações para o Airvantage:

Ao final do projeto conseguimos realizar a leitura dos valores e o calculo da corrente encontrada, porém infelizmente um problema ocorreu com a conexão com o Airvantage, o qual tentei resolver durante esta semana, porém ainda não encontrei solução para o mesmo, mas o estado do funcionamento das leituras do sensor podem ser conferidos no vídeo abaixo:

Hardware:

Olá a todos, tudo bem?

Neste post vamos falar um pouco sobre o hardware utilizado em nosso trabalho.

O video a seguir apresenta a todos a placa Mangoh red enviada a nós pela embarcados.

Abaixo podemos ver o video do unboxing do kit que nos foi entregue:

Após preparado e montado o kit Mangoh red, o mesmo assim:

Também utilizamos um conector P2 fêmea para realizar a conexão de modo mais elegante, possibilitando assim a conexão e desconexão do sem dificuldade.

Necessitamos também de um hardware para realizar a leitura das informações necessárias para o projeto, por isto utilizaremos o sensor SCT013 – 020, uma bobina de Rogowsky que pode realizar a leitura da corrente elétrica de forma não invasiva, possibilitando assim a sua instalação sem maiores transtornos:

Por segurança, realizamos testes com um arduino mega, com o objetivo de avaliar se existem problemas com o sensor que possam causar danos a placa ou se existe algum problema que possa danificar a nossa Mangoh Red.

Abaixo Mostramos alguns detalhes do hardware.

Conexão entre o sensor e conector, facilitando assim a manipulação do produto:

Detalhe do sensor e do arduino mega utilizado para teste de segurança:

Protótipo em protoboard pronto para realizar as medições de corrente:

Depois de uma bateria de testes de segurança com um arduino, partimos para a realização da leitura diretamente com a Mangoh Red, o circuito foi reaproveitado conforme podemos ver na imagem abaixo:

De acordo com o manual de acordo com o Guia Usuário Mangoh red esta placa possui um conjunto de entradas ADC (Analog-to_Digital Converter) ditribuidas entre os pinos 4 e 6 do conector CN310 (Real Time I/O) e 46 do conector CN312(Low Power I/O). Existe algumas diferenças entre estes dois pinos relacionadas com a tensão de trabalho e conexão que podem ser conferidas no guia de usuário.
Ao realizar a conexão, conforme o guia do usuário estipula, o equipamento começou a retornar os seguintes valores na leitura da porta:

O site Open Energy Monitor oferece diversas informações fundamentais para a utilização deste tipo de sensor com o arduino e raspberry pi, como no projeto apresentado no link. Os ajustes devem ser feito de modo a permitir a leitura correta do sensor pela Mangoh red de acordo com especificação da placa.

Definimo utilizar a entrada ADC2 que se encontra no conector CN312, que trabalha com uma variação de tensão entre 0 e 1.8V, é fundamental utilizar um circuito para ajustar os valores recebidos na porta pelo sensor (informações técnicas à respeito deste circuito podem ser encontradas no link). A porta ADC2 apresenta o valor de leitura em milivolts, oscilando entre 0mV e 1799mV. Como o valor da tensão lido em relação ao terra pode variar entre valores negativos e positivos, e sabendo que que o CF3 só pode realizar leitura de valores positivos, o circuito permite que trabalhemos dentro de valores aceitáveis, tendo assim como base o 0.91 volts para o sensor em estado ocioso.

O sensor possui um a equivalência de 20 milivolts para cada ampere identificado.

Ao realizar testes com equipamentos reais e também com o sensor em estado ocioso obtemos as seguintes leituras:

  • Com o equipamento ocioso a resposta da leitura oscila entre 910 e 912 milivolts, devido a variações relativas ao circuito e componentes elétricos.

  • Ao realizar o teste com um equipamento que consome em média 1.2A obtivemos a seguinte leitura:

  • Ao realizar a medida de um equipamento que consome em média 2A obtivemos a seguinte leitura:

O sensor fornece as informações com variações que devem ser tratadas para que apenas o sinal relevante seja capturado e o restante seja ignorado. O tratamento da leitura deverá ser realizado em software, permitindo assim que o dado útil seja retido. Como podemos ver nas leituras acima para um equipamento que consome em média 1.2A encontramos um pico de 931 milivolts, 20 milivolts em relação à leitura do sensor em estado sem realizar nenhuma leitura, já para o equipamento que consome em média 2A encontramos o pico de 944 milivolts, 33 milivolts em relação ao sensor em estado ocioso. As leitura estão sendo realizadas e devem ser tratadas para retornar informação que possa ser utilizada de forma útil pelo usuário final.

Software/Firmware:

O software a ser desenvolvido será responsável por tratar a os dados que entram através de pela porta ADC2 e posteriormente envia-los a nuvem. Este software será responsável por detectar pontos relevantes de um conjunto de até 100 leituras realizadas em um espaço de 1 segundos.
As leituras são realizadas através da interface ADC2 e um algoritmo verifica as alterações em milivolts na porta a qual o sensor sct013, esta variação é utilizada por este algoritmo para calcular o consumo de corrente em amperes através da variação de tensão de tensão da porta.
O tratamento deste dados não é uma atividade trivial, conforme pode ser avaliado pelo site open monitor. As interferências e flutuação causadas por interferência ou ruído devem ser tratadas em software, possibilitando assim encontrar a variação real, que equivale a corrente detectada pelo sensor SCT013.
Após realizar a transformação os dados devem ser encaminhados à nuvem para que possam ser tratados e retornar informações úteis para o usuário.
O algoritmo foi desenvolvido de acordo com as orientações fornecida pela Mangoh, utilizando os tutoriais apresentados no git hub e no site, na linguagem C.