Manual formação Wattguard – Técnico Comercial

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Manual de Formação Staff Técnico Revisão do Documento: 28/01/2014

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Manual de Formação Staff Técnico

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Índice 1. Introdução .............................................................................................................................. 5

1.1. Gestão da Energia .......................................................................................... 5

1.1.1. Peso dos consumos em Iluminação no custo total em energia, por ramo de

atividade. .............................................................................................................................. 6

2. Generalidades ....................................................................................................................... 7

2.1. Conceito de Lúmen ............................................................................................ 7

2.2. Conceito de Lux ................................................................................................. 8

2.3. Conceito de Iluminância ..................................................................................... 8

2.4. Tecnologias de Iluminação ................................................................................. 9

3. Optimizadores de Energia ............................................................................................... 16

3.1. Reguladores de Tensão ................................................................................... 16

3.2. Reguladores de fluxo luminoso ........................................................................ 17

3.2.1. Medição ................................................................................................................... 17

3.2.2. Relação entre fluxo luminoso e luminosidade .................................................. 17

3.3. Baterias de Condensadores ............................................................................. 18

3.3.1. Descrição Técnica ................................................................................................. 18

3.3.2. Baterias de Condensadores: Especificações Técnicas .................................. 18

3.3.3. Entenda o que é a energia reativa e saiba o que na prática está a ser

faturado .............................................................................................................................. 19

3.3.4. Como é que as baterias de condensadores eliminam a energia reativa da

sua fatura. .......................................................................................................................... 19

3.4. Tecnologia Wattguard de Optimizadores de Energia ........................................ 20

4. Optimizadores de Energia Wattguard .......................................................................... 21

4.1. Aplicabilidade ................................................................................................... 21

4.2. Finalidade ......................................................................................................... 22

4.3. Como se Obtém a Redução ............................................................................. 22

5. Equipamentos Optimizadores Energia Wattguard ................................................... 24

5.1. Hardware .......................................................................................................... 26

5.2. Software ........................................................................................................... 27

5.3. Funcionamento ................................................................................................. 27

5.4. Instalação ......................................................................................................... 29

5.5. Regulação ........................................................................................................ 30

5.5.1. Configuração .......................................................................................................... 30

5.5.2. Ajuste dos níveis de economia ............................................................................ 30

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5.5.3. Adaptação das lâmpadas ..................................................................................... 31

5.5.4. Redução Térmica de funcionamento ................................................................. 31

5.6. Gama de Potências .......................................................................................... 33

5.6.1. Equipamentos ........................................................................................................ 33

5.6.2. Dimensionamento e Seleção ............................................................................... 33

5.7. Certificação de Equipamentos .......................................................................... 34

6. Patente .................................................................................................................................. 35

7. Modelo do Negócio............................................................................................................ 39

7.1. Avaliação .......................................................................................................... 39

7.2. Proposta Técnico-Comercial ............................................................................ 39

7.3. Adjudicação Condicional .................................................................................. 39

7.4. Ajustes/afinação no equipamento ..................................................................... 39

7.5. Faturação (Opção por): .................................................................................... 39

8. Mercados Alvo .................................................................................................................... 40

9. HSSE - Health, Safety, Security, Environment ........................................................... 41

9.1. Habilitação Profissional dos Instaladores ......................................................... 41

9.2. Equipamentos individuais de proteção ............................................................. 41

9.3. Sinalética de Segurança ................................................................................... 41

10. Medições da Componente Elétrica e Iluminância ................................................... 42

11. Caderno Técnico de Encargos e Acompanhamento Técnico da Obra ............. 43

12. Relatórios ........................................................................................................................... 44

12.1. Relatório Intermédio ....................................................................................... 44

12.2. Relatório Final ................................................................................................ 45

13. Manutenção ....................................................................................................................... 46

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1. Introdução

1.1. Gestão da Energia Em muitas empresas os consumos de energia representam uma fatia muito importante dos custos operacionais, tornando-se pois necessário assegurar a minimização daqueles custos, i.e., controlar a energia como qualquer outro fator de produção. A gestão de energia deve ser encarada numa perspetiva de tarefa de gestão, como a aplicação de uma atitude sistemática e metodológica quanto ao uso eficaz da energia e menos como uma tarefa puramente técnica. É pois uma tarefa primordial da gestão de energia fazer a identificação das oportunidades de economia, o que se consegue apenas quando existe uma equipa ou um gestor encarregado, numa base permanente, da gestão dos custos energéticos e do sistema de informação respetivo. Apesar do consumo de energia ter um forte impacto no ambiente, através da emissão para a atmosfera de gases com efeito de estufa, com especial enfase nas alterações climáticas, a gestão de energia tem sido, e continuará ainda a ser nos próximos anos, sobretudo, um programa cuja principal objetivo será a redução de custos. Obviamente que, num futuro mais ou menos próximo, uma estratégia integrada das políticas energética e ambiental terá de encontrar um ponto de equilíbrio entre a viabilidade técnico-económica e as condicionantes ambientais, tendo em devida consideração a relação custo-eficácia e o desenvolvimento social e económico na promoção de um desenvolvimento sustentável, não perdendo de vista a segurança do abastecimento e a sua competitividade.

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1.1.1. Peso dos consumos em Iluminação no custo total em energia, por ramo de atividade.

O consumo da iluminação tem a sua quota-parte nos custos que uma empresa tem de suportar, verificando-se que em muitos casos, é um dos custos de suporte mais importantes a ter em conta e onde a eficiência poderá ter um forte impacto na redução da sua fatura. Neste caso, refere-se a todo o tipo de infraestrutura que não tenha maquinaria pesada instalada, como é o caso dos parques de estacionamento e todo o tipo de armazenagem e logística.

Quando se fala em indústria com maquinaria pesada, muitas vezes, apesar do consumo da iluminação ter pouco peso na fatura, o valor representativo, é apelativo de ser alvo de uma intervenção para melhoria da sua eficiência.

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INDÚSTRIA COM MAQUINARIA

INDÚSTRIA

DOMÉSTICO

UNIVERSIDADES

POSTOS DE ABASTECIMENTO

ESCRITÓRIOS

RETALHO ALIMENTAR

POSTOS DE ABASTECIMENTO 24H

LOGÍSTICA

ILUMINAÇÃO PÚBLICA

PARQUES ESTACIONAMENTO

Peso da Iluminação na fatura %

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2. Generalidades

2.1. Conceito de Lúmen Lúmen (símbolo: lm) é a unidade de medida de fluxo luminoso. Um lúmen é o fluxo luminoso dentro de um cone de 1 esterradiano (*), emitido por um ponto luminoso com intensidade de 1 candela (em todas as direções). É uma unidade padrão do Sistema Internacional de Unidades (*) O esterradiano (símbolo: sr), é a unidade de medida padrão no Sistema Internacional de Unidades para quantificar ângulos sólidos. Equivale ao ângulo sólido formado por um cone tal que a área da esfera de raio unitário interna ao cone tenha o valor de um metro quadrado. O esterradiano é adimensional, dado que 1 sr = m²·m−2 = 1. É útil, contudo, distinguir as quantidades adimensionais de diferentes naturezas, daí que na prática o símbolo "sr" seja usado sempre que apropriado, em vez da unidade derivada "1". Por exemplo, a intensidade de radiação pode ser medida em watts por esterradiano (W·sr−1). Trata-se do equivalente tridimensional do radiano, sendo definido como "o ângulo sólido subentendido no centro da esfera de raio r por uma porção de superfície de área r2". Dado que a área da superfície da esfera é 4πr², a definição implica que a esfera meça 4π esterradianos.

Representação gráfica de um esterradiano.

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2.2. Conceito de Lux Lux (símbolo lx) no Sistema Internacional de Unidades é a unidade de iluminamento. Corresponde à incidência perpendicular de 1 lúmen em uma superfície de 1metro quadrado.

2.3. Conceito de Iluminância

Iluminamento, intensidade de iluminação ou iluminância é uma grandeza de luminosidade, representada pela letra E, que faz a relação entre o fluxo luminoso que incide na direção perpendicular a uma superfície e a sua área.

O fluxo luminoso de um lúmen incidindo sobre uma área de um metro quadrado produz o

iluminamento de um lux.

Na prática, é a quantidade de luz dentro de um ambiente. Da mesma forma que o fluxo luminoso, não é distribuído uniformemente, de maneira que ao ser medida, não terá o mesmo valor em todos os pontos da área em questão.

Sua unidade de medida é o lux (lx). Para medi-la, usa-se um aparelho denominado luxímetro.

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2.4. Tecnologias de Iluminação

A tecnologia a usar na iluminação é algo que tem de ser alvo de estudo por parte do projetista a fim de satisfazer as necessidades requeridas para as diferentes atividades. É de salientar, a título de exemplo, que uma superfície de retalho alimentar, necessita de uma potência de iluminação mais elevada do que uma superfície dedicada à armazenagem, e devido a este fator, existem áreas com mais potencial onde a eficiência energética ao nível da iluminação tem mais impacto. Existem também outras restrições ao nível da reprodução real das cores quando se trata de indústrias em que a restituição cromática é um fator preponderante e, por isso, a tecnologia a adotar é muito específica.

Dentro, daquilo a que se chama tecnologia de iluminação, devemos separar em três componentes, o equipamento que faz o arranque da lâmpada chamado arrancador, a própria lâmpada e o tipo de balastro.

Em relação à regulação e controlo da corrente que a lâmpada necessita para funcionar, podemos definir três grandes grupos de tecnologia,

Balastro – É um aparelho indutor com núcleo de ferro, que transforma a tensão da rede na potência necessária correta para o funcionamento da lâmpada.

Balastro Ferromagnético ou convencional

o Produzem o efeito de reatância na presença de fluxo elétrico, transformando-o por momentos em ondas eletromagnéticas nas suas bobinas internas e em seguida, retornando por efeito de indução à condição de condução de corrente. Consistem em várias voltas de fio de cobre esmaltado, em torno de um núcleo, que pode ser de material metálico, ferrite, ou ar (ausência de material sólido no núcleo).

o Produz um impulso elétrico com um potencial mais elevado (Ignitor em lâmpadas de descarga)

o Funciona como limitador de corrente durante o funcionamento da lâmpada. o Têm uma eficiência que ronda os 60-75% o Acendimento das lâmpadas é característico por uma intermitência inicial. o O fator de potência medido, situa-se entre 0.6-0.8.

Balastro Ferromagnético

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Balastro Eletrónico

o Produz exatamente o mesmo efeito que o balastro ferromagnético, mas com recurso a componentes eletrónicos, o que faz com tenha uma eficiência que ronda os 99%.

o O acendimento inicial é instantâneo. o O fator de potência medido, situa-se entre 0,95-0,99. o Tem um menor consumo face ao balastro ferromagnético.

Driver de LED

o Dispositivo elétrico que regula o arranque e a potência entregue ao LED ou a um conjunto de LEDs.

o Diferencia-se dos outros dispositivos de arranque e controlo, por estar constantemente a responder a qualquer variação da potência necessária para o LED continuar em funcionamento (Aumento de temperatura por exemplo).

o Conversão de corrente alternada para corrente contínua, necessária para o funcionamento do LED.

Balastro Eletrónico Lâmpada T8

Driver para LED 1W

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Lâmpadas – Em relação às lâmpadas propriamente ditas, podemos também dividir em 4 grupos,

Lâmpadas Fluorescentes o As lâmpadas fluorescentes funcionam de modo semelhante aos tubos de

descarga de gás néon, possuem um par de elétrodos em cada extremo. o O tubo de vidro é coberto com um material à base de fósforo. Este, quando

excitado com radiação ultravioleta gerada pela ionização dos gases, produz luz visível. Internamente os tubos são carregados com gases a baixa pressão.

o Além da cobertura de fósforo, existem elétrodos em forma de filamentos nas suas extremidades.

o A sua função é pré-aquecer o interior para reduzir a tensão elétrica necessária à ionização, dando a partida ao processo de bombardeamento por iões positivos dos gases no interior do tubo.

Tipos de Fluorescente

T12 o Lâmpada Tubular com diâmetro de 12 1/8 de

polegada o Fraca Eficiência o Com comprimentos e potências a variar entre os

450-2500mm,15-125W o Descontinuado

T8 o Lâmpada Tubular com diâmetro de 8 1/8 de

polegada o Eficiência até 90 lm/W normalmente associada a

arranque convencional. o Com comprimentos e potências a variar entre os

450-1500mm,15-58W o Em descontinuação

T5 o Lâmpada Tubular com diâmetro de 5 1/8 de

polegada o Alta eficiência até,95lm/W, associada a arranque

eletrónico o Com comprimentos e potências a variar entre os

150-525mm,4-80W o Tecnologia fluorescente mais recente

Lâmpadas Tubulares T12,T8 e T5

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Compactas o Lâmpada tubular compacta com várias formas e

pequenas dimensões. o Utilização em escritórios e corredores. o Eficiência até 70lm/W. o Substituição das lâmpadas incandescentes.

Lâmpadas de Descarga

o Baseia-se na condução de corrente elétrica em um meio gasoso, quando nos seus elétrodos se forma uma tensão elevada capaz de vencer a rigidez dielétrica do meio.

o Os meios gasosos mais utilizados são o vapor de mercúrio, vapor de sódio e iodetos metálicos.

o Normalmente, para o seu arranque, é necessário um ignitor de tensões elevadas, devido à corrente não ser suficiente para fazer a disrupção do gás e produzir fotões.

Tipos de lâmpadas de descarga

Vapor de Mercúrio o Cor Amarelada/Branca – 2700/4000K o Muito Baixa eficiência, 50lm/W o O arranque é dado através de uma reactância o Potências a variar entre 50-400W o Proibida a sua comercialização na EU a partir

de 2015

Vapor de Sódio o Cor Amarelada – 2000K o Alta Eficiência, 100,150lm/W o Potências a variar entre 50-2000W o Fraca restituição cromática, 30Ra

Iodetos Metálicos o Cor Branca – 4500/5500K o Alta Eficiência, 80-100lm/W o Potências a variar entre 50-2000W o Boa restituição cromática, 70/90 Ra

Lâmpadas Tubulares compactas

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Lâmpadas Incandescentes/Halogéneo o Lâmpada com um filamento resistivo que ao ser atravessado por corrente

elétrica, fica incandescente o que resulta em luz. o Muito pouco eficiente, apenas 5% da energia é convertido em luz o Potências entre 15-200W o Fator de potência elevado o Em descontinuação, substituída pela lâmpada de Halogéneo, mais

eficiente

Vapor de Mercúrio Vapor de Sódio Iodetos Metálicos

Lâmpada Incandescente Lâmpada Halogéneo

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Lâmpadas LED o A lâmpada LED, Light Emitting Diode, emite na totalidade e energia que

recebe o Necessita de um conversor de corrente alternada para contínua o Consumo extremamente baixo o Cor da luz depende do material do semicondutor com que é fabricado o Não emite radiação UV. o Eficiência de 70/90lm/W o Potências entre 1-250W.

Arrancadores - Quando falamos no arranque da lâmpada propriamente dito, este poderá ser eletromagnético ou eletrónico, sendo que um arrancador eletrónico, faz com que a lâmpada não cintile antes de ligar, aumentando o tempo de vida da mesma.

Eletromagnético

o Arranque cintilante o Consumo mais elevado que o eletrónico o Menor tempo de vida, tanto do arrancador, como da lâmpada a

que o mesmo está conectado.

Projetor LED Lâmpada LED Tubular LED

Arrancador eletromagnético lâmpada T8 58W

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Eletrónico

o Arranque imediato o Baixo consumo o Aumento do tempo de vida da lâmpada

Arrancador eletrónico lâmpada T8 58W

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3. Optimizadores de Energia

3.1. Reguladores de Tensão

Um regulador de tensão é um dispositivo, geralmente formado por semicondutores, tais como díodos zener e circuitos integrados reguladores de tensão, que tem por finalidade a manutenção da tensão de saída de um circuito elétrico. Sua função principal é manter a tensão produzida pelo gerador/alternador dentro dos limites exigidos pela bateria e pelo sistema elétrico que esta alimentando e para tanto é necessário que a tensão de entrada seja superior à tensão de saída. O regulador de tensão mantém a tensão de saída constante (estabilizada) mesmo havendo variações na tensão de entrada ou na corrente de saída. Os reguladores de tensão convencionais, efetuam a regulação de tensão de modo eletrónico o que poderá ser prejudicial para a instalação elétrico devido ao ter harmónico gerado.

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3.2. Reguladores de fluxo luminoso

É chamado fluxo luminoso a radiação total emitida em todas as direções por uma fonte luminosa ou fonte de luz que pode produzir estímulo visual. Estes comprimentos de onda estão compreendidos entre 380 a 780 nm. Sua unidade é o lúmen (lm). A regulação de fluxo é efetuada através da variação da tensão e/ou da frequência.

3.2.1. Medição

Para aferir quantos lumens são emitidos por uma fonte luminosa, é preciso medir nas direções onde se deseja esta informação, já que a fonte luminosa quase nunca irradia luz uniformemente em todas as direções . Para isso se utiliza um instrumento chamado esfera integradora que consiste em uma câmara esférica com um revestimento interior super reflexivo dentro da qual é fixada uma fonte luminosa. Esse revestimento serve de difusor e tem como objetivo espalhar os raios de luz de maneira homogênea na cavidade.

3.2.2. Relação entre fluxo luminoso e luminosidade

Uma fonte radiante de intensidade luminosa conhecida Iv (em candela) terá um fluxo luminoso φv igual a :

Onde A é o ângulo de irradiação da fonte. Uma dica para rápidas conversões é multiplicar a luminosidade da fonte por 4π, mas somente se esta estiver emitindo luz em todas as direções.

Da mesma maneira que uma vela com fluxo luminoso igual à 1 lm focada em um feixe de um esterradiano terá uma luminosidade de 1 cd (= 1 lm.sr-1). Entretanto caso o feixe seja ajustado para 1⁄2 esterradiano a luminosidade passaria a ser 2 cd. O que passaria a ser observado seria um feixe mais estreito mas de maior brilho.

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3.3. Baterias de Condensadores

3.3.1. Descrição Técnica

A intensidade da corrente elétrica absorvida pela maioria das instalações elétricas, apresenta-se desfasada (geralmente em atraso) relativamente à tensão aplicada de um ângulo Φ, pelo que se pode decompor em duas componentes:

Componente Ativa Ia, em fase com a tensão de alimentação: Us – tensão simples para cargas monofásicas; Uc – tensão composta por cargas trifásicas.

Componente Reativa Ir, atrasada de 90º em relação à tensão de alimentação.

A forma de limitar ou evitar a absorção de energia reativa da rede consiste em produzi-la dentro da própria instalação, utilizando equipamentos adequados. A instalação de condensadores é a solução que mais frequentemente se utiliza e a que se adapta à maioria dos casos. No entanto, existem situações especiais em que o recurso a esta solução não é a mais adequada, devendo nestes casos, utilizar-se equipamentos especiais, tais como a compensação síncrona ou a compensação com eletrónica de potência e filtros de supressão de harmónicos.

3.3.2. Baterias de Condensadores: Especificações Técnicas

Cada escalão compreende: - Um condensador, com as seguintes características: - Aparelho do tipo Auto cicatrizante, com elementos secos protegidos internamente; - Não inflamável; - Dielétrico do tipo filme de polipropileno metalizado; - Conforme as normas Europeias e Internacionais em vigor; - Um contactor; - Uma proteção por fusíveis; - Um relé eletrónico para pilotagem automática dos contatores com visualização do cos φ, tensão, corrente, etc.; - Um armário modular.

Triângulo de Potências

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3.3.3. Entenda o que é a energia reativa e saiba o que na prática está a ser faturado

A grande maioria dos equipamentos elétricos existentes (p.ex. iluminação, motores elétricos, transformadores, máquinas de soldadura, balastros, fornos de indução, entre outros.) para além da energia ativa, consome também energia reativa (cargas indutivas e/ou capacitivas). Enquanto a energia ativa está associada à produção de trabalho útil, a energia reativa serve apenas para alimentar os circuitos magnéticos dos equipamentos elétricos. Uma vez que a energia reativa não produz trabalho útil e é responsável pela circulação de corrente adicional nos circuitos, torna-se indesejável para o consumidor, que é alvo de elevadas taxas pelo consumo de energia reativa e, para o distribuidor de energia elétrica, que vê refletida esta situação no aumento das perdas na rede de distribuição.

3.3.4. Como é que as baterias de condensadores eliminam a energia reativa da sua fatura.

As baterias de condensadores funcionam como geradores que fornecem aos equipamentos elétricos a energia reativa necessária para a manutenção do campo eletromagnético evitando assim as elevadas faturações pelo consumo de energia reativa provenientes do seu fornecedor de energia. Em termos técnicos este método simples efetua uma otimização do fator de potência da sua instalação. O fator de potência pode variar entre 0 e 1. Um índice 1 no fator de potência indica que toda a eletricidade que atravessa o contador está a ser usada a 100%. Acontece que normalmente na maioria das situações o fator de potência é

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inferior a 1, o que significa que a título de exemplo, caso seja 0,77, apenas 77% da eletricidade que passa através do contador está a ser utilizada de forma eficaz e os restantes 23% são desperdiçados em energia reativa A instalação deste tipo de equipamentos otimiza o fator de potência na maioria dos casos para valores entre 0,96 e 1, conduzindo assim à eliminação da parcela da energia reativa da sua fatura energética. Adicionalmente a instalação deste tipo de equipamentos permite ainda minimizar as perdas internas da rede elétrica na situação de compensação descentralizada e melhorar a estabilidade da rede interna.

3.4. Tecnologia Wattguard de Optimizadores de Energia

Ver ponto 5.3 Funcionamento

Quadro Elétrico com Wattguard

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4. Optimizadores de Energia Wattguard

O Wattguard (WG) é uma tecnologia inovadora de Optimizadores de energia para a iluminação, fabricada na Suécia pela Wattguard, AB., e desenvolvida no âmbito de uma patente industrial criada no sentido de maximizar os níveis de eficiência energética na iluminação tecnicamente mais estabilizada e frequente, a iluminação fluorescente, mas aplicável também a outro tipo de iluminação, como a de descarga. A tecnologia Wattguard destina-se preferencialmente aos seguintes sectores de atividade:

Unidades fabris;

Instalações de armazenagem / logística;

Grandes superfícies comerciais e de retalho alimentar;

Edifícios de saúde, escolas, administrativos e escritórios de grandes dimensões.

Parques de Estacionamento

Iluminação Pública

Postos de Abastecimento Combustíveis

4.1. Aplicabilidade A tecnologia WG é aplicável apenas à iluminação. Alterar os parâmetros de alimentação de equipamentos de força motriz pode levar a um maior desgaste destes e, no limite, a um maior consumo.

O WG é compatível com a tecnologia de iluminação mais estável e frequente - a fluorescente -, obtendo aqui uma performance máxima que pode ir até aos 45% de economia no caso de lâmpadas T8 com balastro ferromagnético. É igualmente aplicável em tecnologias de vapor de mercúrio, vapor de sódio e iodetos metálicos, obtendo níveis de economia mais reduzidos na ordem dos 25 – 35%.

Resumindo, os valores atingíveis em termos de economia são os seguintes:

T8 Ferromagnético –> 40%-45%

Vapor de Sódio –> 30%-35%

Iodetos Metálicos –> 25%-30%

A utilização da Tecnologia WG em lâmpadas com balastro eletrónico não tem qualquer inconveniente, mas os resultados de economia de energia, são proporcionais à redução de iluminância contrariamente às lâmpadas de balastro ferromagnético.

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4.2. Finalidade A tecnologia Wattguard induz um fenómeno de ressonância através de transformadores de corrente toroidais, fazendo com que exista um aumento na eficiência da lâmpada. Como na generalidade dos casos, o objetivo é a redução de consumos, atua-se sobre a tensão, reduzindo-a e causando assim uma redução na energia ativa consumida, devido à potência ativa ser menor.

A tecnologia Wattguard, também acaba por corrigir o fator de potência, reduzindo assim, a energia reativa consumida.

4.3. Como se Obtém a Redução Para se atingir o melhor rácio lumens/Watt, o WG irá gerar um processo

de ressonância no gás da lâmpada aumentando a eficiência com que são gerados fotões através dos transformadores toroidais que por sua vez procuram reduzir a tensão (V em volts), reduzir a corrente (I em Amperes) e corrigir o fator de potência (cos (y)), provocando assim um decréscimo na Potência Ativa (P em kVA), como podemos constatar através da seguinte fórmula: P = V x I x cos (y)

Em relação à potência reativa, devido à sua expressão ser: Q = V x I x sen (y), ao corrigir o fator de potência cos (y), implica uma redução do sen (y) e por isso, além da redução da tensão (V em Volts) e da corrente (I em Amperes), também é reduzida a parcela sen (y), resultando assim, um maior decréscimo ainda no caso da Potência Reativa.

Obs.: y = desfasagem (º) entre a corrente e a tensão

Iluminação Com

Wattguard

Iluminação Sem

Wattguard

Cerca de 40% energy savings

~10 %

Redução de LUX

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Exemplo de Consumo antes da utilização da tecnologia WG,

Exemplo de Consumo após a utilização da tecnologia WG,

Resultados

Potências P (KVA)

Ativa Q (KVAr) Reativa

S (KVA) Aparente

Antes 20,49 25,10 32,78

Depois 12,06 7,46 14,61

Ganho 41,4% 70,3%% 55,4%

Fator de Potência, 0.626 -> 0.827 (Valor ideal = 1)

Tensões, 238V -> 191V

Correntes, 45A -> 25A

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5. Equipamentos Optimizadores Energia

Wattguard

O equipamento Wattguard O.E, é um optimizador de energia para iluminação.

Consiste em um gabinete técnico que é colocado junto ao quadro elétrico e conectado a este através de um cabo de alimentação ligado ao barramento geral do quadro elétrico.

Versão 1.0

Simples e de fácil Instalação

Modos Regulação e Bypass Manual

Sem necessidade de efetuar Regulações/Parametrizações

Instalação Wattguard V1.0 Wattguard V1.0 45kW

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Versão 2.0

Simples e de fácil instalação

Passagem de modos de funcionamento Automático

Necessita de parametrização da eletrónica

Acessibilidade exterior

Metering de Consumos e Potências através de Display

Instalação com 2 Wattguard de 45kW Wattguard V2.0 45kW

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5.1. Hardware

Os equipamentos Wattguard O.E, são gabinetes técnicos de alimentação trifásica, constituídos por uma série de disjuntores, contatores e transformadores toroidais (bobines) que executam e fazem a passagem dos dois modos de funcionamento, Regulação e Bypass.

Devido a serem de alimentação trifásica, cada fase tem um transformador toroidal, e cada fase possui o seu chante de ligação, que permite vários níveis de tensão de saída de acordo com as necessidades e tecnologia de iluminação que o cliente possui

.

O equipamento Wattguard O.E.,tem a possibilidade de fazer a passagem direta para alimentação na rede, sem passar pelos transformadores, através de um Switch, o que possibilita ao cliente ver o consumo antes e após a instalação do equipamento.

Transformador Toroidal Interior Wattguard V2 Interior Wattguard V1

Switch Modo Regulação (AUTO) /Bypass (HAND) WG V2.0 Switch Modo Regulação (REGLERING) /Bypass (BYPASS) WG V1.0

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5.2. Software

Os equipamentos Wattguard O.E de versão 2.0, possuem um display programado, que dá indicação ao cliente de vários parâmetros de consumo da sua instalação no que diz respeito à iluminação. Esses parâmetros, juntamente com a possibilidade de passagem de modos de funcionamento, conseguem demonstrar com exatidão, as economias que o cliente está a obter.

Dentro dos parâmetros que o display indica, podem ser destacados os seguintes,

Potência Ativa Instantânea – KVA Potência Reativa Instantânea – KVAr Energia Ativa Consumida – KVAh Energia Reativa Consumida - KVArh Correntes das Fases – A

5.3. Funcionamento Após a instalação do equipamento Wattguard O.E, este, é colocado em

modo de Regulação, rodando o switch correspondente à passagem de modo. Para as diferentes versões é feito na posição Regulering no caso da versão 1.0 e Auto no caso da versão 2.0.

Após esta colocação, a corrente flui pelos transformadores toroidais, alimentando a iluminação a que está conectado e com o decréscimo de tensão definido pelos níveis de parametrização do equipamento configurados pelo técnico Wattguard e de acordo com a tecnologia de iluminação a que está ligado e as exigências do cliente.

No caso do equipamento de versão 2.0, é necessário a parametrização dos relés de corrente e tensão, assim como dos temporizadores pelo técnico Wattguard, para que a passagem para o modo de Regulação seja efetuada automaticamente.

Potência Ativa e Energia Ativa Potência Reativa e Energia Reativa Correntes nas Fases

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Quando o equipamento é colocado em regulação, a tensão à saída decresce e a iluminação é alimentada com menor potência, acabando por consumir menos, e conseguindo-se assim, até 40% de redução nos consumos na iluminação.

Estes resultados são conseguidos devido ao seguinte:

• Transformadores metálicos com núcleos de contenção em metal com características especiais;

• Indução de uma corrente com aumento da 3ª e 5ª harmónicas no máximo em 0,5/1,5%.

• Fornecimento de energia para iluminação com uma ligeira mudança de fase entre a tensão e a corrente;

• Redução da amplitude da tensão e intensidade da corrente no circuito elétrico;

• Incremento do fator de potência para valores próximos ou coincidentes com a unidade;

• Aumento na eficiência de geração de fotões

Comparação Tensões Alimentação

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5.4. Instalação A instalação do sistema Wattguard O.E pressupõe um estudo técnico e uma visita anterior às instalações para que exista um correto dimensionamento no que diz respeito à potência do Wattguard a utilizar, assim como a toda a cabelagem e proteção que este usa.

A instalação típica pressupõe os seguintes passos:

Liga-se a entrada do Wattguard a uma alimentação do quadro elétrico existente, e protege-se esse cabo com um disjuntor.

A saída do Wattguard entra novamente no quadro elétrico existente e é conectada a um repartidor trifásico

É mudada a alimentação dos diferenciais de iluminação e estes são conectados ao repartidor trifásico.

Os diferenciais de iluminação ficam a funcionar a tensões mais reduzidas enquanto os restantes componentes do quadro elétrico, continuam a funcionar como estavam previamente.

Para correta instalação do equipamento Wattguard O.E, seguir “Documentação Técnica Wattguard” (Anexo 1) onde se encontram definidos os disjuntores e cabos a utilizar. Consultar também o Anexo 7 – “Datasheet Equipamento Wattguard”

Instalação Wattguard O.E

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5.5. Regulação Após a instalação do Wattguard, o equipamento é colocado em modo

Regulação e é necessária uma configuração dos níveis de tensão durante um período de testes e otimização durante sensivelmente 1 mês com objetivo de definir os níveis de economia mediante aquilo que o cliente pretende.

Esta regulação consiste no aumento progressivo da economia conseguida, e consequente diminuição da tensão, através de um processo de adaptação das lâmpadas à ressonância e à tensão reduzida a que estão sujeitas.

5.5.1. Configuração

Existem 5 níveis de regulação, e após a instalação, o equipamento é colocado no primeiro nível (posição 8) durante sensivelmente 1 semana, e após este período de tempo, vão sendo testáveis níveis de tensão mais reduzidos, se possível, até ao nível 5 (posição 4).

5.5.2. Ajuste dos níveis de economia

À medida que se vai regulando o equipamento para níveis de tensão mais baixos (posição 8 -> posição 4), a economia obtida vai sendo cada vez mais acentuada, podendo chegar aos 40% caso a tecnologia e as tensões de entrada o permitam.

Níveis de economia genéricos:

Posição 8 – 20%

Posição 7 – 25%

Posição 6 – 30%

Posição 5 – 35%

Posição 4 – 40%

Configuração do Equipamento

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Os níveis de economia podem variar, dependendo, da percentagem de carga que o Wattguard está a alimentar e dos níveis de tensão de entrada.

5.5.3. Adaptação das lâmpadas

Devido ao efeito a prazo que o Wattguard provoca nas lâmpadas, estas necessitam de um período de adaptação no que diz respeito aos níveis de tensão a que ficam sujeitas e ao efeito de ressonância que os transformadores toroidais induzem.

Na generalidade a otimização de energia é conseguida em 3 etapas:

Dia 1 - Redução da Tensão e redução de LUX;

Dia 14 - Segunda redução da Tensão e reajustamento de LUX para as necessidades do cliente;

Dia 25 - Regulação dos níveis de Tensão para valor definitivo e regulação de LUX para as necessidades do cliente.

5.5.4. Redução Térmica de funcionamento

Com a utilização dos equipamentos Wattguard, verifica-se uma redução da temperatura de funcionamento das lâmpadas, o que por sua vez, reduz o desgaste ao longo do tempo, aumentando o tempo de vida útil das lâmpadas.

Processo de Adaptação

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A figura abaixo, demonstra a diferença de temperatura de funcionamento em cada um dos modos de operação, “Bypass” e “ Regulação”.

Verifica-se uma diminuição de 25% a 30% da temperatura de funcionamento das lâmpadas quando alimentadas pelo equipamento Wattguard.

De acordo com as seguintes condições,

• Utilização contínua de funcionamento da lâmpada (12h a 24h por dia)

• Arranque à tensão nominal – 230V

• Boa condição de funcionamento dos arrancadores

• Pequenas variações de tensão da instalação

É previsível que o aumento de tempo útil de vida das lâmpadas seja de 25%.

Este efeito é majorado utilizando arrancadores eletrónicos.

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5.6. Gama de Potências Os equipamentos de otimização de energia para a iluminação da Wattguard estão presentes numa gama de potências que varia entre os 15kVA até aos 45kVA e em duas possíveis versões 1.0 e 2.0.

5.6.1. Equipamentos

O equipamento Wattguard O.E, está disponível em potências de 15kVA, 22.5kVA, 30kVA e 45kVA, e em duas possíveis versões, 1.0 e 2.0.

Cada equipamento contém 3 transformadores toroidais, com 1/3 da sua potência, ou seja, a potência dos transformadores por equipamento é a seguinte:

Equipamento Wattguard Optimizadores de Energia

Potência Transformadores Toroidais

15kVA 5kVA

22,5kVA 7,5kVA

30kVA 10kVA

45kVA 15kVA

As potências disponíveis dos equipamentos Wattguard O.E. e dos transformadores toroidais ou bobines a serem usados são iguais tanto na versão 1.0 como na versão 2.0

5.6.2. Dimensionamento e Seleção

Após a visita técnica para levantamento dos dados para dimensionamento da instalação e do equipamento, é feita a escolha do Wattguard e dos componentes de instalação.

Esta escolha tem como base o seguinte:

Potência de iluminação instalada (kVA de iluminação instalados) Fator de potência médio (Cosfi) Tensões de alimentação (V) Perfil de utilização (Utilização constante ou intermitente) Repartição da potência por quadros elétricos (possibilidade de juntar

potência de outros quadros)

Feito este levantamento, procede-se à escolha do equipamento Wattguard O.E assim como da sua proteção, secção/comprimento dos cabos a serem utilizado, e a necessidade de criação de quadros parciais de iluminação.

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Por questões de dimensionamento e de segurança, com 1 equipamento de 45kVA podemos alimentar no máximo 30kW de iluminação. (Standard de 30kW com Cosfi de 0.8 e Margem de

Segurança de 20%).

5.7. Certificação de Equipamentos (Ver anexo 2 – Powertest de Certificação)

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6. Patente

O objetivo de desenvolvimento do Wattguard é aumentar a eficiência das lâmpadas incrementando o rácio lúmen/Watt da iluminação.

Para conseguir este objetivo podia atuar-se nos dois fatores,

Aumento de lumens pela lâmpada

Redução de Potência consumida

Ao atuar em um dos dois fatores, para se conseguir uma melhoria do rácio, é necessário que outro fator não anule o aumento do rácio. Assim, para se conseguir esse objetivo, a geração de fotões terá de ser melhor e por isso, a interação entre fotão e átomo do gás, terá que ser o mais eficiente possível.

O processo de geração de fotões é o seguinte,

Os eletrões emitidos a partir dos cátodos e em direção ao ânodo, colidem com átomos do gás, e como resultado, geram fotões. Quando estes passam a barreira de revestimento de pó de fósforo existente na lâmpada irão fornecer luz na faixa visível. Quanto maior a quantidade de fotões, maior o número de lumens e melhor o nível de iluminação.

Interação Eletrões – Átomos

Tradicionalmente, o número de fotões pode ser incrementado de 2 formas:

Aumentando o número de eletrões. Sendo a amperagem o número de eletrões por unidade de tempo, o aumento de eletrões pode ser efetuado com o aumento da amperagem, que por sua vez pode ser conseguido através do aumento da tensão. O aumento da intensidade da corrente está limitado devido às propriedades do tubo fluorescente. Aumentar a amperagem, por outro lado, aumenta também a potência e desta forma os custos de energia.

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Estruturação da superfície dos elétrodos. Foram necessárias pesquisas e desenvolvimentos intensos para projetar e desenvolver a camada de barreira exterior ideal do elétrodo pelo que alterar as propriedades do mesmo num tubo fluorescente já fabricado é desaconselhável senão mesmo impossível.

A solução é o componente modulador WATTGUARD.

Com o equipamento Wattguard consegue-se emitir os eletrões com maior rapidez e facilidade, a partir dos elétrodos, aumentando assim a velocidade dos eletrões dentro dos tubos. Por outras palavras, reduz-se a energia de saída do eletrão, sendo que esta poupança de energia aumenta a velocidade dos eletrões para, por sua vez, aumente o número de fotões. O modulador vai permitir um melhor resultado, com as seguintes condições estritas:

Alcances exatos e precisos Processo especial de fabrico Diagrama esquemático especialmente desenhado

Na prática, o modulador Wattguard, é um dos componentes do equipamento Wattguard O.E, e cada equipamento contém 3 moduladores que na prática são 3 transformadores toroidais, um por fase. Estes transformadores toroidais têm como funções:

Induzir um corrente com componente harmónica de 1/2%

Colocar o circuito em ressonância (funcionam como ressonador)

Diminuir a tensão de saída por níveis

Reduzir a Potência entregue à iluminação

Correção do fator de potência para valores próximos da unidade

Ao efetuar estas funções, o equipamento Wattguard, coloca o sistema de iluminação em ressonância. Como a ressonância é um processo autossustentado a nível energético, a lâmpada irá necessitar de menos energia, para fornecer a mesma iluminância. Este processo vai gerar mais fotões e cada eletrão ao embater no átomo vai soltar fotões e mais eletrões. Cada um desses novos eletrões vai embater também nos átomos do gás gerando mais fotões e eletrões libertados sucessivamente.

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Através deste processo e equipamento, é possível reduzir o consumo da iluminação com reduções de iluminância marginais. Com este efeito patenteado, resumidamente, os resultados são os seguintes,

Um eletrão é capaz de gerar mais fotões e, assim, poder gerar a mesma quantidade de fotões com menos amperagem. Menos corrente significa menos consumo de energia e desta forma reduzir os custos.

Os eletrões emitidos causam menos danos aos elétrodos de forma

significativa - por duas ou três vezes – aumenta assim a vida útil das lâmpadas / tubos. Desta forma, os custos de manutenção são reduzidos para cerca de metade ou de um terço.

É possível alterar as propriedades da emissão de eletrões no interior das

lâmpadas / tubos fabricados sem qualquer modificação adicional na estrutura dos elétrodos. Esta propriedade irá permanecer durante todo o tempo de funcionamento com Wattguard, mas será perdida logo após a lâmpada ter sido desligado do sistema Wattguard.

A estrutura dos elétrodos nos tubos / lâmpadas só mudará após algum

tempo em funcionamento ( 50-500 horas). A conversão é indicada pela alteração do nível de capacidade da fonte de luz e um aumento de fluxo contínuo.

As lâmpadas / tubos regeneram de forma a aumentar a sua eficiência.

Quanto maior a idade do tubo, mais tempo é necessário para a transformação, podendo chegar a 2-3 semanas.

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Lâmpadas Fluorescentes 1- Potência: 4-80 W, usando WattGuard 30-45% menos potência necessária; 2- Fluxo luminoso: 200-7000lm, usando Wattguard será similar; 3- Eficiência luminosa:50-90 lm / W, usando WattGuard é cerca de 30-60% maior; 4- Tempo de vida: 10-15 kh, usando Wattguard será 30-50 kh; 5- Temperatura de cor: 2700-6500 K, usando WattGuard permanece inalterado; 6- Reprodução de cor (fósforo-dependente) 65-85, usando Wattguard permanece inalterado; 7- Linha espectral: Usando WattGuard permanece inalterado.

HPS e Lâmpadas de Iodetos Metálicos 1- Potência: Usando WattGuard 20-35% menos potência necessária; 2- Fluxo luminoso: Usando WattGuard será semelhante e com maior duração; 3- Eficiência luminosa:50-90 lm / W, usando WattGuard será de cerca de 10-30% maior; 4- Vida útil: 10-20 kh, usando WattGuard será 20-40 kh; 5- Temperatura de cor: Usando WattGuard mudança do azul aparece.

Como mostra o diagrama, as lâmpadas HPS e MH sofrem uma redução de fluxo bastante acentuada durante o seu tempo de vida. A curva a vermelho mostra que o uso da tecnologia Wattguard irá manter o fluxo durante o período de serviço.

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7. Modelo do Negócio

7.1. Avaliação

Requisitos

Tecnologia de iluminação apropriada (verificar de acordo com o ponto...)

Potência iluminação (> 5kVAp)

Perfil de utilização (> 40MWh)

Características da rede (Tensão, Fator de potência…)

Quadros Elétricos (QE)

o Idealmente instalamos um equipamento por QE, todavia, existem situações onde há possibilidade e necessidade de agregar mais do que um QE (verificar potências de iluminação e distâncias entre quadros – máximo de 200m)

Fatura de eletricidade (mínimo €1000/mês)

7.2. Proposta Técnico-Comercial

A Proposta Técnico-Comercial aborda detalhadamente os seguintes pontos (ver anexo 3):

Potencial Eficiência Energética do cliente

Solução Wattguard

Dimensionamento Técnico

Valor do Investimento por opção de: Aquisição (Pay Back < 2,5 anos) Aluguer (economia liquida entre 15% - 25%)

Garantias

7.3. Adjudicação Condicional

Assinatura de um contrato de adjudicação condicionada ao cumprimento dos pressupostos apresentados e aceites na proposta comercial no prazo de 30 dias

7.4. Ajustes/afinação no equipamento

Durante o período de teste definido de 30 dias, são feitos ajustes e regulações no equipamento com objetivo de atingir os valores propostos na adjudicação condicional

7.5. Faturação (Opção por):

Compra

Aluguer Operacional

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8. Mercados Alvo

Os mercados alvo são atualmente, armazéns e instalações fabris com mais de 3.000 m2 operando diariamente mais de 12 horas, preferencialmente os que apresentam um maior peso dos custos da iluminação nos custos gerais de energia.

Adicional e idealmente, que utilizem balastros magnéticos e lâmpadas fluorescentes, ou de vapores de sódio, vapores de mercúrio ou iodetos metálicos, situando-se os consumos anuais em valor superior a 40 MWh.

5

10

15

25

25

30

35

40

65

70

75

0 10 20 30 40 50 60 70 80

INDÚSTRIA COM MAQUINARIA

INDÚSTRIA

DOMÉSTICO

UNIVERSIDADES

POSTOS DE ABASTECIMENTO

ESCRITÓRIOS

RETALHO ALIMENTAR

POSTOS DE ABASTECIMENTO 24H

LOGÍSTICA

ILUMINAÇÃO PÚBLICA

PARQUES ESTACIONAMENTO

Peso da Iluminação na fatura %

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9. HSSE - Health, Safety, Security, Environment A instalação de equipamentos Wattguard O.E, exige que sejam efetuados trabalhos elétricos no interior e exterior de quadros elétricos, pelo que devem respeitar algumas restrições de segurança e qualidade na sua instalação.

9.1. Habilitação Profissional dos Instaladores É necessário possuir carteira profissional de eletricista, habilitada para trabalhar sobre a tensão dos quadros que são intervencionados. Na generalidade dos casos, o equipamento Wattguard O.E, é instalado e alimentado através de Quadros de Baixa Tensão com alimentação de 400 ou 630V.

9.2. Equipamentos individuais de proteção Durante a instalação e manuseamento do interior do equipamento Wattguard O.E, é obrigatória a utilização do seguinte material de segurança,

Luvas com índice de proteção para a tensão de trabalho

Botas com proteção de biqueira e isolamento

Colete de avistamento, devidamente identificado

Capacete de Proteção aberto

9.3. Sinalética de Segurança Os equipamentos deverão ser devidamente assinalados de acordo com os regulamentos.

Figura 1 - Colete

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10. Medições da Componente Elétrica e

Iluminância As medições efetuadas pela Wattguard, contêm duas vertentes,

Medições anteriores à instalação para correto dimensionamento do equipamento

Medições após a instalação do equipamento, nos dois modos de funcionamento

São medidos, numa vertente como na outra, os valores que dizem respeito à componente elétrica da instalação assim como a componente luminosa da mesma, para que existam valores comparativos e esclarecedores dos resultados obtidos com o equipamento Wattguard O.E

Pré-instalação:

1) Medição dos diferenciais de iluminação i) Corrente por fase ii) Tensão por fase iii) Fator de potência por fase iv) Potência Ativa v) Potência Reativa

2) Medição de iluminância em pontos distintos i) Utilização de luxímetro

Pós-Instalação:

1) Medição nos dois modos de funcionamento Bypass e Regulação através de analisador de energia, pinça amperimétrica ou metering do equipamento Wattguard O.E V2.0

i) Corrente por fase ii) Tensão por fase iii) Fator de potência por fase iv) Potência Ativa v) Potência Reativa

2) Medição de iluminância nos mesmos pontos em modo de funcionamento Regulação i) Utilização de luxímetro ii) Utilização d

Luxímetro Pinça Amperimétrica Analisador de Energia

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11. Caderno Técnico de Encargos e

Acompanhamento Técnico da Obra Após o correto dimensionamento do equipamento Wattguard O.E e

estudo da instalação, é criado um caderno de encargos da obra e este é enviado a instaladores elétricos que retornam orçamentos para o caderno de encargos em questão.

No caderno de encargos são abordados os seguintes pontos,

Informações sobre o cliente com localização

Instalação e equipamentos a instalar

Material necessário para a instalação

Condições finais de instalação

Está presente no anexo 4, um exemplo de um caderno de encargos,

Na instalação de equipamentos Wattguard O.E, é necessária a presença do instalador contratado e do técnico da Wattguard para coordenação da obra.

O técnico Wattguard, tem as seguintes funções durante a obra,

Exemplo de Orçamento

Indicações prévias ao instalador pelo técnico da Wattguard, o Diferenciais a serem alimentados pelo WG o Localização onde será instalado o WG o Acompanhamento da instalação de acordo com o GANT

previamente efetuado Indicação do horário do corte da iluminação para passagem de cabos Instalação das bobines do WG pelo instalador e/ou pelo Técnico WG

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12. Relatórios

Após cada instalação, o técnico responsável pela mesma, elabora um primeiro relatório sobre os trabalhos efetuados e resultados obtidos em uma primeira regulação.

São efetuados relatórios intermédios durante a fase de período de testes e regulações de equipamentos e entregues ao Cliente.

Finalizada a regulação e obtidos os resultados, é elaborado um relatório final da instalação onde constam as economias que o cliente vai obter assim como os resultados de iluminância.

12.1. Relatório Intermédio A estrutura do relatório intermédio elaborado pelo técnico responsável pela instalação é a seguinte:

O exemplo de relatório intermédio encontra-se em anexo 5.

• Relatório Técnico Intermédio Instalação • Sumário Executivo • Documentação Técnica do Equipamento

• Ligações • Operação • Especificações

• Instalação • Solução e Equipamento Instalado • Medições Efetuadas

• Potência e Savings • Iluminância Pré-Instalação • Conclusões

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12.2. Relatório Final

Com a instalação realizada e o equipamento regulado para os resultados que o cliente acordou com a Wattguard, é elaborado um relatório final com uma estrutura similar ao intermédio mas onde constam conclusões sobre a economia obtida e a iluminância.

A estrutura é a seguinte:

O exemplo de relatório final encontra-se em anexo 6.

• Relatório Técnico Final da Instalação • Sumário Executivo • Documentação Técnica do Equipamento

• Ligações • Operação • Especificações

• Instalação • Solução e Equipamento Instalado • Últimas Medições Efetuadas

• Potência e Savings • Iluminância Final • Economias • Conclusões

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13. Manutenção A manutenção aos equipamentos Wattguard, deve ser feita com uma

periodicidade de Semestral e Anual e pelos técnicos especializados da Wattguard.

Semestral

o Verificação do funcionamento dos disjuntores o Verificação do funcionamento dos contatores o Desligar e ligar o equipamento o Efetuar passagem para modo Bypass e Regulação o Verificação do funcionamento da refrigeração o Medição de tensões de entrada e saída

Anual

o Aperto de parafusos dos disjuntores e contatores o Verificação das perdas nos transformadores toroidais

Potência entrada – Potência saída o Toda a manutenção semestral o Verificação do bom estado da sinalética de segurança