1 - Controle de Consumo de Energia Elétrica [Artigo]

1. TÍTULO: CONTROLE DE CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA EM RESIDÊNCIAS DE BAIXA RENDA NA
REGIÃO DE BAURU
TÍTULO:
CATEGORIA: EM ANDAMENTOCATEGORIA:
ÁREA: ENGENHARIAS E ARQUITETURAÁREA:
SUBÁREA: ENGENHARIASSUBÁREA:
INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE DO SAGRADO CORAÇÃOINSTITUIÇÃO:
AUTOR(ES): VINÍCIUS ROSSI BÔSCOAAUTOR(ES):
ORIENTADOR(ES): ALEXANDER DA SILVA MARANHOORIENTADOR(ES):
COLABORADOR(ES): ELAINE CECÍLIA GATTOCOLABORADOR(ES):

2. 1. RESUMO
O avanço tecnológico tem proporcionado redução no preço dos equipamentos
eletroeletrônicos e o consequente aumento de seu uso. Estes equipamentos, por
sua vez, dependem de uma fonte de energia para seu funcionamento. Apesar do
desenvolvimento cada vez maior de tecnologias que promovem a redução do
consumo de energia elétrica nos dispositivos eletrônicos, a crescente utilização dos
mesmos, aliada à cultura do desperdício, vem causando aumento no consumo de
energia elétrica no mundo. Visando desacelerar o crescimento da demanda por
energia elétrica, este trabalho propõe o desenvolvimento de um dispositivo que
realizará a medição e o controle do consumo de energia elétrica em residências,
principalmente as de baixa renda que poderão ser beneficiadas pela tarifação
diferenciada deste setor. O principal resultado esperado com a implantação do
dispositivo proposto é a redução do consumo de energia elétrica, refletido na
despesa relacionada a este insumo para o consumidor e, se aplicado em larga
escala, na redução dos investimentos (em equipamentos) necessários para manter a
geração suficiente à demanda.
2. INTRODUÇÃO
O consumo de energia elétrica mundial tem se mostrado crescente
acompanhando o aquecimento da economia, o cenário mundial e o Brasil também
se encaixa neste contexto. Para suprir esta demanda é necessário aumentar a oferta
deste insumo que envolve desde investimentos em equipamentos à construção de
novas usinas. Consequentemente impactos ambientais e econômicos são causados
para que o volume gerado se adapte ao consumido. No Brasil a população de baixa
renda sofre com o aumento do custo do quilowatt hora, entretanto o programa de
tarifação de energia elétrica diferenciada do governo pretende amenizar esta
situação. O gerenciamento do consumo para esta parcela da população é
importante, portanto um dispositivo que possibilite isto às famílias permitirá que elas
reduzam seu gasto com esta despesa.
3. OBJETIVOS
O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de um dispositivo
interativo que realize o controle do consumo de energia elétrica atuando na redução

3. da demanda local por energia elétrica, contribuindo, se aplicado em larga escala,
para a redução global do consumo de energia.
4. METODOLOGIA
Os dispositivos disponíveis comercialmente são inviáveis para aplicações em
baixa tensão dado seu custo relativamente elevado para o consumidor residencial
de baixa renda. Portanto, para o desenvolvimento do protótipo, elementos de custo
reduzido estão sendo utilizados, entre eles, a plataforma de prototipagem Arduino,
sensores, atuadores, display de LCD e botões liga/desliga. O objetivo destes
sensores de tensão e de corrente no projeto é para a leitura de tensão e corrente
que são repassados para o microcontrolador que fará o processamento.
O sensor de tensão consiste de optoacoplador ótico em que a tensão da rede
elétrica alimenta um LED que serve como corrente de base para um fototransistor
que transmite a tensão reduzida à 5V para que a leitura seja realizada pelo Arduino.
O sensor de corrente é um dispositivo eletrônico capaz de realizar a medição
de corrente elétrica utilizando um Circuito Integrado de efeito Hall, que converte o
campo magnético, gerado pela corrente que atravessa um condutor de cobre, em
tensão proporcional (ALLEGRO, c2013), possibilitando a leitura pela placa Arduino
sem danificá-la.
A plataforma de prototipagem Arduino utiliza o microcontrolador ATMEL para
realizar os cálculos de potência e efetuar o chaveamento das cargas de acordo com
a sua prioridade. Com isto, é possível através do display, que o usuário realize a
configuração da prioridade das cargas e visualize o consumo de determinado
período.
5. DESENVOLVIMENTO
O sistema proposto é de fácil instalação junto ao quadro de energia elétrica,
aproveitando os parâmetros do medidor instalado pelas companhias. O
funcionamento do software que o microcontrolador executará, está dividido em
quatro etapas: Leitura, Cálculo, Comparação, Armazenamento e Atuação. Na fase
de Leitura ocorre a obtenção dos dados do consumo provenientes dos sensores de
corrente e tensão. Na fase de Cálculo, os dados lidos (corrente e tensão) são

4. utilizados, como variáveis para a obtenção da potência consumida – obtida pelo
produto entre tensão e corrente. Na terceira etapa, fase de Comparação, o valor de
potência consumida anteriormente obtido é confrontado com as condições
previamente definidas e baseadas nas condições do Programa Baixa Renda. Após a
terceira etapa, é realizado o armazenamento em um MICROSD, para posterior
consulta e geração de estatísticas. Por fim, na fase de Atuação ocorre o
desligamento das cargas, realizados de forma que as de menor prioridade são as
primeiras a serem desligadas.
6. RESULTADOS PRELIMINARES
Um primeiro teste com o algoritmo foi realizado com o objetivo de verificar se
a prioridade das cargas estava sendo respeitada. O algoritmo permite que o usuário
cadastre a prioridade de cada carga do ambiente da residência, em que o nível de
prioridade 0 representa as cargas que nunca serão desligadas, e o nível 3 as cargas
que serão desligadas primeiro. No experimento realizado um potenciômetro foi
utilizado para simular os sensores de corrente e tensão. A cada leitura realizada,
ocorre o chaveamento das cargas, respeitando os níveis de prioridade previamente
definidos. O teste foi realizado com sucesso e observou-se que as cargas de maior
prioridade foram desligadas, atingindo o objetivo deste primeiro teste. O próximo
passo é realizar o teste com os componentes especificados na arquitetura do
projeto.
7. FONTES CONSULTADAS
Agência Nacional de Energia Elétrica (Brasil) (ANEEL). Tarifas de
fornecimento de energia elétrica. Brasília : ANEEL, 2005. 30p. Disponível em:
<http://www.aneel.gov.br/arquivos/pdf/caderno4capa.pdf>. Acesso em:
BANZI, M. Primeiros passos com Arduino. 1ª ed. [São Paulo]: Novatec, 2011.
LUCON, O. ; GOLDEMBERG, J.. Crise financeira, energia e sustentabilidade
no Brasil. Estudos avançados, São Paulo, v.23, n.65, p.121-130, 2009.
ROBOCORE. Módulo – Relé. Robocore, c2014. Disponível em:
<https://www.robocore.net/modules.php?name=GR_LojaVirtual&prod=258>. Acesso
em: 23 maio 2014.