O sistema de medição e monitoramento utilizado é o Centro de Monitoramento de Usos Finais (CMUF). O projeto CMUF é fruto de um convênio entre a Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG), o Grupo de Controle de Processos Industriais (da UFMG) e o Centro de Pesquisas em Energia Inteligente (do CEFET/MG). Trata-se de um sistema de medição, monitoramento, atuação e controle concebido para suprir a falta de dados setorizados de consumo energético de edificações. O
Figura 3.9:Auditório:visão fundos
método e dispositivo de medição e monitoramento são patenteados e se encontram em processo de transferência tecnológica. A descrição do sistema pode ser encontrada em suas patentes nacional Jota et al. [2008]e internacional Jota et al. [2009]. Aplicações são apresentadas em Jota et al. [2005, 2006, 2007a,b]; Batista [2006].
A plataforma CMUF consiste em uma solução de baixo custo e baixo consumo de energia de- senvolvida para monitorar variáveis energéticas e ambientais via Internet, de maneira contínua, e em tempo real . Com o uso desta plataforma é possível acompanhar o desempenho de edificações de maneira setorizada.
O sistema consiste em um conjunto de microcontroladores com capacidade de realizar funções de conversão analógico-digital e comunicação. Estes microcontroladores, em conjunto com outros dispositivos eletrônicos, estão dispostos em estações que podem ter as funções de medição, atuação e/ou controle.
3.2.1.1 Rede CMUF no Instituto de Ciências Biológicas
Antes do início deste trabalho, a edificação ICB já possuía o seu consumo de energia global monitorado pelo sistema Centro de Monitoramento a Usos Finais (CMUF). Em julho de 2009, a rede CMUF foi alterada para atender às necessidades do presente estudo. A rede existente até então foi estendida até os quatro auditórios. A figura 3.5 mostra a rede CMUF antes e a figura 3.10 após o mês de julho de 2009.
Central de Telefonia Auditório 1 Subestação C Auditório 2 Auditório 3 Auditório 4 Subestação E Subs. K
Figura 3.10: Rede CMUF - ICB
As variáveis monitoradas pelo sistema CMUF são: a corrente elétrica em cada fase das subes- tações E, K e C e em cada auditório; temperatura e umidade externas; e temperatura, umidade e luminosidade no interior de cada auditório. Todas as variáveis são medidas com um intervalo de amostragem de 1 min. A medição de corrente é realizada nas respectivas subestações, sendo que, em cada uma existe uma estação de medição (pontos de Nó da rede CMUF) para as medidas globais e outra para as específicas dos auditórios. Os valores de potência demandada e de consumo são calcu- lados considerando a tensão fase-neutro de 127 V. A tabela 3.1 apresenta quais medidas elétricas são monitoradas neste estudo e sua respectiva nomenclatura.
Tabela 3.1: Relação dos dispositivos de medição
Variável Referência Nomenclatura
Corrente subestação E - fase A SE-EA
Corrente subestação E - fase B SE-EB
Corrente subestação E - fase C SE-EC
Corrente subestação K - fase A SE-KA
Corrente subestação K - fase B SE-KB
Corrente subestação K - fase C SE-KC
Corrente subestação C - fase A SE-CA
Corrente subestação C - fase B SE-CB
Corrente subestação C - fase C SE-CC
Corrente auditório n∗- fase A An∗
Corrente auditório n∗- fase B Bn∗
Corrente auditório n∗- fase C Cn∗
(*) A letra n se refere ao número do auditório: 1, 2, 3 ou 4.
As medidas externas de temperatura e umidade são coletadas em um dos corredores do andar térreo da edificação ICB. O local (indicado na figura 3.10) onde estão os sensores possui suas laterais abertas. Este fato o torna adequado a coleta dos dados, pois os sensores estão em ambiente externo, mas, ao mesmo tempo, em local protegido do sol e da chuva.
O ambiente interior ao auditório possui um ponto de medição de temperatura, umidade e lumino- sidade, que está localizado aproximadamente em seu centro e a cerca de 30 cm do teto. Os dados de luminosidade são coletados em outros quatro pontos: palco, lado direito, lado esquerdo e fundo dos auditórios. A distância dos pontos de luminosidade ao teto é de cerca de 55 cm. A figura 3.11 mostra a rede de sensores interna às instalações. O nó central dos auditórios é mostrado na figura 3.12.
TX XT A1 4 XT A1 5 XT A1 3 LXP LXD LXF LXE LX Rede de dados CMUF UX
Figura 3.11: Rede CMUF - auditórios
Figura 3.12:Nó de rede central dos auditórios
As medidas de luminosidade são realizadas por meio de circuito contendo um dispositivo foto- sensor do tipo resistor LDR (do inglês Light Dependent Resistor ou, em português, Resistor De- pendente de Luz). Tais medidas não são rigorosamente de luminosidade, por não serem aferidas adequadamente para isso. Seria, então, mais correto chamá-las de medidas de claridade. Entretanto, acredita-se que para os propósitos deste trabalho a nomenclatura indicada seja adequada. Após serem instalados, os sensores de luminosidade foram calibrados de acordo com o valor de luminosidade, indicado por luxímetro, no plano de uso logo abaixo de cada sensor. A calibração dos sensores de luminosidade está apresentada no Anexo 1.
As medidas de temperatura são realizadas por sensores do tipo LM-35. Trata-se de um sensor de precisão que apresenta saída de tensão linear à temperatura em Celsius. De acordo com a folha dados (datasheet) fornecida pelo fabricante deste dispositivo, ele não necessita de qualquer calibração externa para fornecer valores com precisão de 0,25oCem temperatura ambiente.
As medidas de umidade são coletadas por um sensor HIH-4000. Estes dispositivos foram adqui- ridos com calibração certificada pelo seu fabricante e, por este motivo, não foram submetidos a um processo de calibração.
A tabela 3.2 apresenta um resumo dos dispositivos de medição e a nomenclatura a ser utilizada neste estudo ao designá-los.
Tabela 3.2: Relação dos dispositivos de medição das variáveis ambientais
Variável Referência Nomenclatura
Temperatura auditório n∗ Tn∗
Umidade auditório n∗ Un∗
Luminosidade auditório n∗- centro Ln∗
Luminosidade auditório n∗- palco LnP
Luminosidade auditório n∗- direita LnD∗
Luminosidade auditório n∗- esquerda LnE∗
Luminosidade auditório n∗- fundos LnF∗
Temperatura externa Text
Umidade externa Uext
(*) A letra n se refere ao número do auditório: 1, 2, 3 ou 4.