Proiectarea Unei Instalatii Electrice la O Ferma de Vaci

Proiectarea Unei Instalatii Electrice la O Ferma de Vaci

Byadmin ianuarie 1, 2024

BIBLIOGRAFIE:

[1] Comșa D., Darie S., Maier V., Chindriș M., “Proiectarea instalațiilor electrice industriale”, [NUME_REDACTAT] și Pedagogică, București, 1983.

[2] Șora I., Văzdăuțeanu V., Coita V., Popovici D., “Utilizări ale energiei electrice”, [NUME_REDACTAT], Timișoara, 1983.

[3] Khan S., “[NUME_REDACTAT] Systems”, Taylor & [NUME_REDACTAT], London 2008

[4] Bostan I., Dulgheru V., Sobor I., Bostan V., Sochirean A., “Sisteme de conversie a energiilor regenerabile”, [NUME_REDACTAT] – Info, Chișinău, 2007.

[5] http://www.enviromission.com.au/

[6]“Systemes solaires”, [NUME_REDACTAT] des [NUME_REDACTAT]. Mai-Juin, nr 149, 2002.

[7] Rauschenbach H. S., “The principles and technology of photovoltaic energy conversion”, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT]., [NUME_REDACTAT], 1980.

[8] “[NUME_REDACTAT]”,edited by [NUME_REDACTAT] – 2nd Edition. UNESCO energy en-gineering series. England, 2000, 280 p.

[9] [NUME_REDACTAT] „Teză de doctorat”, Universitatea de [NUME_REDACTAT] și medicină veterinară, Facultatea de zootehnie, București, 2002.

[10] Normativ privind executarea instalațiilor electrice interioare, [NUME_REDACTAT] Electrice, 1995.

[11] Ing. [NUME_REDACTAT], ing. [NUME_REDACTAT], ing. [NUME_REDACTAT], „Manual pentru autorizarea electricienilor instalatori”, 1995.

[12] Binachi C., Mira N., Ionescu C., „Instalații electrice în construcții”, 1975.

[13] ***, Îndrumar de proiectare instalații electrice de [NUME_REDACTAT].

[14] W. Feist – „Recommendation for [NUME_REDACTAT] Humidity in Winter, in Homes with [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] Homes”, [NUME_REDACTAT], Darmstadt, Germania, 2000.

[15] G. Makaka, E. L. Meyer, M. McPherson – “Thermal behaviour and ventilation efficiency of a low-cost passive solar energy efficient house”, [NUME_REDACTAT], vol. 33-9, 2008, pag. 1959-1973.

[16] S. Thiers, B. Peuportier – “Thermal and environmental assessment of a passive building equipped with an earth-to-air heat exchanger in France”, [NUME_REDACTAT], vol. 82-9, 2008, pag. 820-831.

[17] V. Badescu – „Economic aspects of using ground thermal energy for passive house heating”,

CUPRINS

Capitolul 1. INTRODUCERE

1.1. Importanța și actualitatea temei

1.2. Scopul și obiectivele lucrării

1.2.1. Scopul proiectului:

1.2.2. Obiectivele proiectului:

1.3. Conținutul lucrării

Capitolul 2. DESPRE FERMELE DE VACI

2.1. Generalități

2.2. Conceptul privind proiectarea tehnologică și mărimea fermei

2.3. Elemente comune în proiectarea fermelor

2.4. Proiectarea unei ferme de vaci

2.4.1. Obiective urmărite

2.4.2. Etapele proiectării

Capitolul 3. INSTALAȚII ELECTRICE ÎN FERME DE VACI

3.1. Distribuția energiei electrice în interiorul clădirii

3.1.1. Elementele componente ale instalației electrice interioare

3.1.2. Instalații de iluminat general și prize

3.1.3. Instalații priză de pământ și de protecție împotriva șocurilor electrice

3.2. Distribuția energiei electrice în exteriorul clădirii

3.2.1. Alimentarea cu energie electrică a viitoarelor clădiri din interiorul fermei

3.3. Etape de proiectare și execuție a unei instalații electrice de forță, într-o fermă de vaci

Capitolul 4. TIPURI DE ACCIDENTE ȘI COMBATERE A ACESTORA. NORME SSM ȘI PSI

4.1. Protecție împotriva electrocutării

4.2. Măsuri de protecție tensiuni de defect și de atingere

4.3. Directive europene privind fermele

4.4. Legi privind protecția mediului

4.5. Norme SSM și PSI

4.5.1. Lucrări în rețele aeriene

4.5.2. Măsuri ce trebuie luate la executarea branșamentelor aeriene

4.5.3. Lucrări la tablourile de comandă

4.5.4. Mijloace de protecție individuale

4.5.5. Mijloace și scule electroizolante

Capitolul 5. PROIECTAREA INSTALAȚIILOR ELECTRICE

5.1. Generalități

5.2. Etape de proiectare a instalațiilor electrice

Capitolul 6. STUDIU DE CAZ: FERMA DE VACI PENTRU PRODUCȚIE DE LAPTE

6.1. Detalii generale

6.1.1. Amplasamentul fermei

6.1.2. Caracteristici geofizice ale terenului

6.2. Caracteristici rețele principale de alimentare

6.2.1. Alimentare cu energie electrică

6.2.2. Alimentare cu apă

6.2.3. Alimentare cu energie termică

6.3. Principalele dotări și automatizări ale fermei de vaci

6.4. Obținerea energiei termice din sisteme solare

6.4.1. Scheme de sisteme solare pentru încălzirea apei

6.4.2. Sisteme fotovoltaice pentru obținerea energiei electrice.

6.5. Ventilarea și climatizarea fermei de vaci cu sistemul “puț canadian”

ANEXE

BIBLIOGRAFIE

LUCRARE DE LICENȚĂ

PROIECTAREA UNEI INSTALAȚII ELECTRICE LA O FERMĂ DE VACI

CUPRINS

Capitolul 1. INTRODUCERE

1.1. Importanța și actualitatea temei

1.2. Scopul și obiectivele lucrării

1.2.1. Scopul proiectului:

1.2.2. Obiectivele proiectului:

1.3. Conținutul lucrării

Capitolul 2. DESPRE FERMELE DE VACI

2.1. Generalități

2.2. Conceptul privind proiectarea tehnologică și mărimea fermei

2.3. Elemente comune în proiectarea fermelor

2.4. Proiectarea unei ferme de vaci

2.4.1. Obiective urmărite

2.4.2. Etapele proiectării

Capitolul 3. INSTALAȚII ELECTRICE ÎN FERME DE VACI

3.1. Distribuția energiei electrice în interiorul clădirii

3.1.1. Elementele componente ale instalației electrice interioare

3.1.2. Instalații de iluminat general și prize

3.1.3. Instalații priză de pământ și de protecție împotriva șocurilor electrice

3.2. Distribuția energiei electrice în exteriorul clădirii

3.2.1. Alimentarea cu energie electrică a viitoarelor clădiri din interiorul fermei

3.3. Etape de proiectare și execuție a unei instalații electrice de forță, într-o fermă de vaci

Capitolul 4. TIPURI DE ACCIDENTE ȘI COMBATERE A ACESTORA. NORME SSM ȘI PSI

4.1. Protecție împotriva electrocutării

4.2. Măsuri de protecție tensiuni de defect și de atingere

4.3. Directive europene privind fermele

4.4. Legi privind protecția mediului

4.5. Norme SSM și PSI

4.5.1. Lucrări în rețele aeriene

4.5.2. Măsuri ce trebuie luate la executarea branșamentelor aeriene

4.5.3. Lucrări la tablourile de comandă

4.5.4. Mijloace de protecție individuale

4.5.5. Mijloace și scule electroizolante

Capitolul 5. PROIECTAREA INSTALAȚIILOR ELECTRICE

5.1. Generalități

5.2. Etape de proiectare a instalațiilor electrice

Capitolul 6. STUDIU DE CAZ: FERMA DE VACI PENTRU PRODUCȚIE DE LAPTE

6.1. Detalii generale

6.1.1. Amplasamentul fermei

6.1.2. Caracteristici geofizice ale terenului

6.2. Caracteristici rețele principale de alimentare

6.2.1. Alimentare cu energie electrică

6.2.2. Alimentare cu apă

6.2.3. Alimentare cu energie termică

6.3. Principalele dotări și automatizări ale fermei de vaci

6.4. Obținerea energiei termice din sisteme solare

6.4.1. Scheme de sisteme solare pentru încălzirea apei

6.4.2. Sisteme fotovoltaice pentru obținerea energiei electrice.

6.5. Ventilarea și climatizarea fermei de vaci cu sistemul “puț canadian”

ANEXE

BIBLIOGRAFIE

INTRODUCERE

Importanța și actualitatea temei

Proiectarea unei ferme de vaci este o activitate complexă care necesită cunoștințe aprofundate din mai multe domenii.

Frecvent, se regăsesc greșeli destul de mari, făcute în timpul procesului de proiectare. Cea mai mare greșeală realizată de către proiectanții în domeniu constă în lipsa asigurării automatizărilor și climatului asigurat, pentru un confort minim necesar bovinelor.

De regulă, proiectanții abordează un astfel de proiect, procentual după cum urmează:

(20 – 30)% proiect de arhitectura și construcții;

(70 – 80)% proiect tehnic de creștere și exploatare a animalelor.

Majoritatea proiectanților folosesc un model standard de fermă preluat din cursuri de zootehnie sau din proiecte vechi, la care efectuează câteva îmbunătățiri, de exemplu modernizarea minimală prin introducerea geamurilor termopane și a ușilor moderne. Aceste îmbunătățiri nu rezolvă problemele legate de spațiul redus în care sunt introduse bovinele, de climatul absolut necesar pentru un minim de confort, etc.

Scopul și obiectivele lucrării

Scopul proiectului:

Realizarea unei instalații electrice la o fermă de vaci.

Obiectivele proiectului:

Prezentarea câtorva elemente și noțiuni despre ferme de vaci.

Prezentarea câtorva noțiuni despre instalațiile electrice existente in fermele de vaci.

Legislație și standarde care stau la baza realizării și dotării fermelor de vaci în ceea ce privesc instalațiile electrice și automatizările aferente.

Prezentarea unei ferme de vaci și a instalației electrice cu care aceasta a fost dotată.

Conținutul lucrării

Lucrarea începe cu „Coperta” și „Cuprinsul lucrării”, fiind structurată în 5 capitole după cum urmează:

[NUME_REDACTAT] 1 intitulat “Introducere”, sunt prezentate:

Importanța și actualitatea temei propuse a fi prezentate;

Scopul și obiectivele lucrării realizate;

Rezumat al conținutului lucrării.

[NUME_REDACTAT] 2 intitulat “Despre fermele de vaci”, sunt prezentate câteva elemente și noțiuni despre fermele de vaci pe care le întâlnim în România. Pe lângă asta a fost abordată și modalitatea de proiectare a fermelor de vaci.

Capitolul 3 intitulat “Instalații electrice în ferme de vaci”, prezintă structurat, distribuția energiei în interiorul clădirii, distribuția energiei în exteriorul clădirii și etapele de proiectare și de execuție a unei instalații electrioce de forță, într-o fermă de vaci.

Capitolul 4 intitulat “Tipuri de accidente și combaterea acestora. Norme SSM și PSI”, prezintă la nivel informativ, pe lângă legislația și standardele în vigoare care reglementează acest domeniu de activitate și măsuri de protecție, directive europene și legislația mediului.

Capitolul 5 intitulat “Proiectarea instalațiilor electrice”, prezintă etapele de proiectare a instalațiilor electrice de joasă tensiune.

Capitolul 6 intitulat “Studiu de caz”, prezintă un model de fermă de vaci realizat, echipată cu instalația electrică aferentă necesității fermei. Pe lângă sistemul clasic de obținere a energiei electrice prin alimentarea direct de la rețeaua națională de distribuție a energiei, în acest capitol sunt prezentate și alte modalități de obținere a energiei, din surse neconvenționale. Capitolul mai prezintă, pe lângă sistemele clasice de ventilare și climatizare și sisteme de tip „pasiv”, așa numitul sistem cunoscut din literatura de specialitate ca fiind sistemul de ventilare și climatizare de tip „puț canadian”.

Lucrarea se încheie cu „Anexe” în care sunt prezentate schemele realizate în aplicația AutoCAD și cu „Bibliografie”.

DESPRE FERMELE DE VACI

[NUME_REDACTAT] vacii pentru omenire a fost ilustrată în numeroasele mărturii istorice, păstrate și recondiționate. Printre acestea pot fi amintite picturile rupestre din India, decorurile existente pe ulcioare din timpul culturii [NUME_REDACTAT]- Irak, sigilii descoperite în India și Irak, etc.

Mărturii istorice se regăsesc și la noi în țară lăsate de [NUME_REDACTAT] într-una din lucrările de bază ale literaturii române "[NUME_REDACTAT]" în care înfățișează frumoasele turme de boi crescute pe plaiurile noastre care luau drumul marilor centre comerciale ale Europei apusene.

Fermele de vaci pot fi realizate atât pentru producția de lapte cât și pentru producția de carne.

Laptele, care la început era utilizat numai la ocazii festive, astăzi a devenit un produs esențial pentru alimentație, un om consumând în medie în cursul vieții zece mii litri de lapte.

Printre valorile laptelui, importante și benefice organismului uman, sunt menționate:

Valoarea nutritivă a laptelui crud integral care reprezintă capacitatea laptelui de a satisface cerințele organismului uman în energie și substanțe (influențează pozitiv starea de sănătate a consumatorului).

Valoarea energetică a laptelui crud integral care reprezintă energia degajată în urma combustiei lipidelor, glucidelor si proteinelor.

Valoarea biologică reprezintă rația de azot asimilată de organism pentru a acoperi cerințele azotate.

Exploatarea vacilor implică un complex de măsuri tehnico-economice și sanitar-veterinare, aplicate în flux pentru eficientizarea producției de lapte/carne.

În țara noastră, tehnologia de exploatare a vacilor de lapte/carne este deficitară, aceasta având ca rezultat un potențial de producție scăzut.

Conceptul privind proiectarea tehnologică și mărimea fermei

În vederea creșterii producției și eficienței economice, desfășurarea producției în ferme de mărimi și dimensiuni optime reprezintă cadrul organizatoric indispensabil.

Mărimea fermei = reprezintă latura cantitativă a producției și nivelul de dezvoltare a acesteia.

Dimensiunea fermei = reprezintă latura cantitativă a producției și este strâns legată de mărimea acesteia.

Mărimea optimă din punct de vedere economic a unei companii constă în acele dimensiuni ale ramurilor de producție, care permit utilizarea deplină și rațională:

a fondului funciar;

a mijloacelor tehnice materiale;

a forței de muncă;

realizarea unei producții maxime pe unitatea de suprafață;

realizarea unei producții de calitate superioară, cu cheltuieli cât mai mici și cu o rentabilitate cât mai mare.

Mărimea optimă a suprafețelor fermelor este strâns legată cu mărimea efectivelor de animale existente în ferma respectivă precum și de producția de vegetale.

Numărul de animale care pot fi exploatate într-o anumită unitate în condiții de maximă eficiență nu poate fi determinat, decât în funcție de baza furajeră, alimentarea cu apă, transportul gunoiului, furajelor, produselor, etc.

În concluzie, factorii care condiționează mărimea fermelor sunt factori naturali, tehnici, organizatorici, printre care amintim:

suprafața de teren cultivată cu furaje repartizată pe cap de animal;

existența piețelor de desfacere pentru fermieri;

aplicarea rezultatelor stiințifice;

utilizarea utilajelor moderne de mare productivitate;

automatizarea proceselor de muncă;

resurse de muncă;

existența spațiilor de depozitare și utilizare a dejecțiilor;

existența colaborărilor cu alte companii de intercondiționare.

Amplasarea fermei trebuie să respecte următoarele cerințe:

să fie construite pe terenuri slab productive;

să fie respectate normele privind protecția mediului înconjurător;

amplasarea fermelor să fie cu minimum 50 cm peste cota de inundare;

terenul pe care se amplaseaza ferma să fie stabil și să prezinte o pantă naturală de 0,5-2% pentru a asigura scurgerea apelor;

să existe posibilitatea depozitării și folosirii dejecțiilor rezultate din creșterea animalelor, iar apele reziduale să nu devină poluante;

Elemente comune în proiectarea fermelor

Animalele se vor achiziționa sub formă de juninci, cu gestații cuprinse între 4 -7 luni.

Animalele să se achiziționeze din țară (eliminarea stresului acomodării la condițiile climatice din zonă).

În vederea asigurării unei hrăniri complete, este indicată utilizarea tehnologiei de hrănire diferențiată sezonier.

Fluxul tehnologic care constă în succesiunea diferitelor operațiuni ale unui proces tehnologic. Principalele fluxuri, care se regasesc în modulele proiectate sunt:

fluxul animalelor;

fluxul furajelor;

fluxul materialelor pentru așternut;

fluxul dejecțiilor;

fluxul laptelui.

Automatizarea fermei.

Estimarea cheltuielilor.

Proiectarea unei ferme de vaci

Atât dimensionarea fermei, cât și planificarea furajării, a costurilor de producție și a veniturilor dintr-o fermă de exploatare a vacilor pentru lapte, depind de structura efectivului de animale, pe categorii de producție.

În creșterea bovinelor se folosesc următoarele categorii de producție:

vaci de lapte:

vaci aflate în lactație;

vaci aflate în repaus mamar;

viței în vârstă de 0-3 luni;

viței în vârstă de 3-6 luni;

tineret femel în vârstă de 6-12 luni;

tineret femel în vârstă de 12-18 luni;

tineret femel montat în vârstă de 18-21 luni;

juninci.

Obiective urmărite:

Obiectivul principal este “Construirea unei ferme de vaci cu capacitate de procesare”, în vederea atingerii unui nivel cerut de standardele europene, în ceea ce privesc condițiile de viață ale bovinelor. Pentru realizarea obiectivului principal sunt necesare următoarele activități:

Activitatea 1: Lucrări de construire clădire grajd pentru vaci (în cazul în care aceasta nu există);

Activitatea 2: Lucrări pentru realizarea branșamentului electric al clădirilor, la rețeaua națională

Activitatea 3: Lucrări pentru realizarea automatizărilor necesare;

Activitatea 4: Lucrări de realizarea rețelei de alimentare cu apă, canalizare și/sau fose septice;

În figura 2.1 sunt prezentate etapele necesare în proiectarea unei ferme de vaci iar în figura 2.2. sunt prezentate succind, condițiile de amplasare ale grajdului.

Fig. 2.1. Etape necesare în proiectarea unei ferme de vaci.

Fig. 2.2. Condițiile de amplasare ale grajdului.

Etapele proiectării

Caracteristici tehnice generale

Total suprafață construită

Adăpost taurine

Padoc acoperit

Padoc descoperit

Sala de muls și birouri

Platformă de guonoi

[NUME_REDACTAT] de întreținere:

Furajarea: mecanizată

Adaparea: adăpători cu nivel constant și încălzite

Mulsul: mecanic

Evacuarea dejecțiior: mecanizat

Ventilația: naturală cu posibilități de reglare a aerului de intrare

Admisia: prize izolate în perete

Evacuarea: deflectoare pe ax meridian

Iluminatul: natural și artificial

Calcul compartimentare

Dimensiunile minime în plan ale boxelor, aleilor și ale altor zone se vor calcula luând în considerare structura propusă a cirezii și dimensiunile minime date de norme.

Descrierea funcțiunilor

Aleea de furajare

Frontul de hrănire

Boxa colectivă pentru tineret

Boxele individuale pentru vaci

Alee de așteptare și zona de hrănire

Zona viței în maternitate

Sala de muls

Camera de lapte

Camera pompa vacuum

Camera îngrijitor

Fătarea

INSTALAȚII ELECTRICE ÎN FERME DE VACI

Instalația electrică asigură distribuția energiei electrice către toate zonele de utilizare din fermă. Încă din faza de proiectare a instalației electrice trebuie avute în vedere atât siguranța personalului uman ce deservește ferma cât și siguranța animalelor, aceasta fiind conferită de norme și reguli de aplicare.

Rețelele și instalațiile aferente construcțiilor fermelor, vor cuprinde următoarele categorii de instalații necesare:

alimentarea cu energie electrică;

instalație circuit de iluminat și separat, circuit de prize;

instalație de împământare;

instalație de protecție la supratensiuni atmosferice.

Alimentarea cu energie electrică

Întrerupătorul general trebuie să fie plasat în imediata apropiere a contorului. Două dintre funcțiile principale ale acestuia sunt: limitarea curentului în funcție de puterea subscrisă și protejarea instalației în situația apariției unui scurtcircuit.

Priza de pământ

Fiind cu caracter obligatoriu, priza de pământ asigură funcționarea corectă a dispozitivelor diferențiale. Toate elementele metalice prezente în încaperile în care există instalații de apă precum și toate conductele metalice ale fermei (apă, gaze, încălzire centrală, etc.) trebuie să fie racordate la priză de pământ.

Protecția circuitelor electrice

Cel mai frecvent întâlnit pentru protecția circuitelor, sunt întreruptoarele automate sau neautomate, cu armare/rearmare prin intermediul unui buton sau a unei manete, sau întrerupătoarele cu fuzibil ce trebuie schimbat după fiecare ardere/topire. Ambele variante sunt utilizate pentru protecția instalației la suprasarcini și scurtcircuite.

Utilizarea întreruptorului automat este o variantă comodă deoarece, după eliminarea defectelor, rearmarea acestuia este un proces ușor și comod.

Pentru protecția instalației contra efectelor legate de trăsnete și fulgere sunt des întâlnite dispozitivele speciale, numite descărcătoare.

Traseele de cabluri

O primă regulă avută în vedere la proiectarea unei instalații electrice, indiferent de destinație, conformă cu standardele în vigoare, este obligativitatea realizării circuitelor separate pe funcțiuni separate (circuite separate pentru alimentarea iluminatului, a prizelor, a încălzirii electrice, etc).

Traseele conductoarelor trebuie să fie totdeauna protejate și nu trebuie să fie accesibile (introduse în plinte, canale de cablu, etc.).

Distribuția energiei electrice în interiorul clădirii

Instalația electrică interioară este definită ca fiind întreaga instalație electrică a unui consumator, situată în aval de punctul de alimitare de la furnizor având drept scop alimentarea cu energie electrică a tuturor receptoarelor electrice ale consumatorului.

Un receptor electric este un dispozitiv electric care:

absoarbe energie electrică;

transformă energia electrică în alte forme de energie cum ar fi:

energie luminoasă;

energie termică;

energie mecanică, etc.

Alimentarea cu energie electrică a clădirilor fermei, se poate realiza prin branșament subteran sau aerian de la rețeaua națională, situată la distanță de amplasamentul clădirilor.

Clădirile fermei vor fi alimentate cu energie electrică de la un tablou electric general, amplasat într-una dintre clădiri.

Tabloul electric general va fi alimentat de la rețelele de joasă tensiune, dintr-un post de transformare, apropiat de locația fermei, prin firidă de branșament.

Din acest tablou electric general vor fi alimentate tablourile electrice pentru toți consumatorii de lumină și prize din celelalte construcții ale fermei.

Tablourile electrice vor fi de tipul celor pe cadre metalice, etansate, montate în cofrete metalice.

Elementele componente ale instalației electrice interioare

Elementele comune tuturor instalațiilor interioare, indiferent de destinațiile încăperilor, sunt enumerate mai jos:

Conductoare electrice.

Tuburi izolate de protecție și accesorii.

Aparate de conectare pentru instalațiile electrice de iluminat, de prize, sonerii, etc.

Siguranțe automate și fuzibile.

Corpuri de iluminat.

Tablouri de distribuție.

Instalații de iluminat general și prize

Iluminatul va fi asigurat cu corpuri de iluminat fluorescent. Comanda iluminatului se va face cu întrerupătoare și comutatoare locale.

Instalațiile electrice interioare vor fi realizate aparent în canale de protecție.

Conductoarele folosite vor fi:

din cupru, cu secțiuni corespunzătoare funcțiunilor circuitelor respective, protejate în tuburi tip IP-PVC sau IPE-PVC;

cabluri armate, la tancul de răcire și agregatul frigorific, centrala termică și/sau boiler-ul de încălzire a apei, aflate în clădirea de procesare dar și la partea de automatizare a fermei de vaci.

Corpurile de iluminat și aparatajul electric vor fi prevăzute funcție de categoriile de medii din încăperi sau spații prevăzute în Normativul I 7-2002 privind “Proiectarea și executarea instalațiilor electrice cu tensiuni până la 1000 V.c.a.”, precum și funcție de necesitățile de iluminat ale încăperilor.

În încăperi, iluminatul artificial prevăzut, asigură iluminarea medie necesară (conform Ghidului de iluminat interior – CIE nr, 292/1986). Nivelele de iluminare vor fi corespunzătoare funcțiunilor încăperilor respective și nivelului de iluminare, conform PE 138/88.

Corpurile de iluminat, din grupurile sanitare se vor amplasa aparent și vor fi de tip aplice oblice de perete și/sau aplice drepte și respectiv corpuri de iluminat etanșe sau cu corpuri cu lămpi cu incandescență în clădirile anexe.

Instalațiile de prize cuprind prizele prevăzute cu contact de protecție.

Instalații priză de pământ și de protecție împotriva șocurilor electrice

Instalația de protecție la supratensiuni atmosferice are în componență un paratraznet montat pe clădie, de tip coamă, legată la priza de pământ la care se conectează și instalația de protecție prin legare la pământ. Rezistența de dispersie a prizei de pământ va fi de cel mult 1 ohm.

Priza de pământ se va realiza din electrozi din țeavă de oțel zincat de 2 ½”, cu lungimea de 2.5 m interconectați prin sudură cu platbandă din oțel zincat 40×4 mm.

Pentru protecția împotriva electrocutării, în cazul apariției unor defecte de izolație la aparatele și instalațiile electrice, toate nulurile de protecție ale corpurilor de iluminat, prizelor și utilajelor electrice se vor lega la priza de pământ.

Protecția împotriva tensiunilor accidentale prin atingere indirectă este asigurată:

prin legarea la priza de pământ a tuturor părților metalice ale echipamentelor electrice care, în condiții normale, nu sunt sub tensiune dar pot intra sub tensiune printr-un defect de izolație;

prin prevederea, în tablourile electrice, a unor disjunctoare, unele dintre ele cuplate cu module diferențiale.

La proiectarea și execuția instalațiilor electrice se vor respecta prevederile normativelor și standardelor de specialitate (de ex.: I 7, I 18, I 20, PE 107, PE 132, P118,P 119, NPSI, NPGM, etc.) și mai ales a celor de protecția muncii și de prevenire și stingere a incendiilor.

Conform legii nr. 10/1995 cu modificările și completările ulterioare, este obligatorie verificarea proiectului de instalații electrice la cerințele de calitate și siguranță în exploatare atât pentru animale cât și pentru personalul care deservește ferma, de către un verificator atestat în specialitate.

Distribuția energiei electrice în exteriorul clădirii

Deoarece locația fermei de animale este în mediu rural, singura rețea electrică existentă, este rețeaua publică de electricitate, care trece prin incinta amplasamentului, aflandu-se la o distanta mică de clădirile din componența fermei de vaci.

O alternativă la obținerea energiei electrice în vederea alimentării consumatorilor din fermă, este obținerea acesteia din surse neconvenționale de energie. Astfel, există posibilitatea obținerii energiei electrice utilizând sisteme fotovoltaice, eoliene, solare, etc.

Alimentarea cu energie electrică a viitoarelor clădiri din interiorul fermei

La proiectare s-a avut în vedere și posibilitatea extinderii și/sau dezvoltării fermei. Astfel, alimentarea cu energie electrică a noilor construcții ce se vor realiza în cadrul fermei, se va face printr-un branșament aerian tip ramificație, care va fi proiectat, realizat și pus în funcțiune de către furnizorul de energie electrică din regiune.

Așa cum am precizat, rețeaua publică de electricitate de medie tensiune, trece chiar prin incinta amplasamentului și se afla la o distanță mică de viitoarele construcții din componența fermei de vaci.

În total, rețeaua de distribuție a energiei electrice, ar trebui să alimenteze:

toate construcțiile și echipamentele din cadrul fermei:

clădire procesare lapte;

clădirea grajdului pentru vaci;

clădirea anexă pentu furaje;

echipamentele pentru puțul forat, etc.

Un element important de care se ține cont încă din faza de proiectare este traseul pe care trebuie să îl aibă această rețea de alimentare.

Așadar, pentru crearea unui nou traseu de alimentare, furnizorul de electricitate va monta pe stâlpul existent în incintă, un BMPT de la care beneficiarul, printr-o racordare aeriană, va alimenta toate construcțiile ce se vor realiza în cadrul fermei.

De la BMPT, se va realiza un traseu principal până la consola de pe clădirea de procesare a laptelui, iar de acolo printr-o ramificație se vor realiza traseele secundare către garjdul pentru vaci și restul construcțiilor care se vor realiza în incintă.

În clădirea de procesare a laptelui se va monta un tablou electric general iar din acest tablou vor fi alimentate celelalte tablouri electrice (TE-grajd; TE-corp anexa etc.), necesare pentru realizarea circuitelor de iluminat și a circuitelor de prize și forță din celelalte construcții. Tablourile electrice vor fi de tipul celor pe cadre metalice, etanșate, montate în carcase metalice (cofret metalic).

Etape de proiectare și execuție a unei instalații electrice de forță, într-o fermă de

vaci

Întocmirea schemei și a planului instalației;

Pentru întocmirea schemelor și a planurilor instalației de forță se procedează similar cu proiectarea instalațiilor de iluminat, adică:

Se stabilește poziția fiecărui receptor de forță (motor sau priză) în planul clădirii.

Se întocmește schema de distribuție a fiecărui tablou de forță din clădire.

Se întocmește schema generală de distribuție a instalației de forță.

Transpunerea în planuri a schemelor realizate;

Circuitele de forță sunt mult mai simplu de realizat decât cele de iluminat. Circuitele de forță se pot executa:

aparent, pe elementele de construcție – soluție frecvent întâlnită;

îngropat în elementele de construcție – soluție adoptată atunci când distanțele sunt mari.

Dimensionarea elementelor instalației electrice de forță

Calculul prezintă cateva particularități față de cel pentru iluminat, atât datorită naturii receptoarelor, cât și numărului de aparate de acționare și protecție ce se prevăd.

Calculul circuitelor cuprinde:

determinarea secțiunilor de fază și a tubului de protecție;

alegerea contactorului pentru acționare;

alegerea releului termic pentru protecție la suprasarcină;

alegerea siguranțelor fuzibile pentru protecția la scurtcircuit.

Calculul circuitului pentru pornirea directă a motorului

Calculul coloanelor secundare cuprinde:

determinarea secțiunilor conductorilor de fază și a tubului de protectie;

alegerea întrerupătorului;

alegerea siguranțelor;

alegerea aparatelor de măsurat.

Capitolul 4. TIPURI DE ACCIDENTE ȘI COMBATERE A ACESTORA.

NORME SSM ȘI PSI

Datorită specificului echipamentelor, a modului de utilizare și a gradului ridicat de pericol, în scopul evitarii accidentelor, instalațiile electrice industriale sunt normalizate prin reglementări și norme riguroase.

Cunoașterea și punerea în aplicare a acestor norme de securitatea muncii (SSM), reprezintă o obligație profesională atât a personalului cu studii superioare cât și a personalului cu studii medii.

Protecție împotriva electrocutării

Electrocutare – accident datorat trecerii curentului electric prin organismul uman. Limita maximă a curentului admis prin corpul omului (considerat nepericulos) într-un timp mai mare de 3 s este de 10 mA în c.a. sau 50 mA în c.c.

Pentru evitarea accidentelor prin electrocutare, la proiectarea, execuția și exploatarea instalațiilor electrice trebuiesc respectate o serie de prescripții tehnice, cuprinse în standardele, normele și reglementările de securitatea și sănătatea în muncă.

Fig. 4.1. Tipuri de electrocutări:

atingere directă – atingerea unui element conductiv dintr-o instalație electrică, aflat normal sub tensiune;

atingere indirectă – defect de izolație;

tensiune de pas – atingerea simultană a două puncte de pe sol, aflate la potențiale diferite.

Măsuri de protecție tensiuni de defect și de atingere

Fig. 4.2. Tensiuni de defect și de atingere

în care: Ud – tensiune de defect;

Ua – tensiune de atingere.

Măsurile de protecție, care pot fi aplicate în scopul evitării accidentelor prin atingere indirectă, sunt în funcție de felul rețelelor, după cum urmează:

a) la rețelele legate la pământ:

folosirea tensiunilor de alimentare reduse;

protecția prin legare la pământ;

protecția prin legare la nul;

izolarea suplimentară de protecție;

separarea de protecție;

egalizarea sau dirijarea potențialelor;

b) la rețelele izolate față de pământ:

protecția prin legare la pământ;

controlul permanent al rezistenței de izolație a rețelei fața de pământ, cu posibilitatea de semnalizare acustică și optică a punerilor simple la pământ;

egalizarea sau dirijarea potențialelor,

deconectarea rapidă a punerilor duble la pământ.

Fig. 4.3. Circuit de tensiune redusă.

r0 – rezistența prizei de pământ;

rp – rezistența prizei de protecție;

Id – curent de defect;

Ip – curent de punere la pământ prin priză;

F – siguranță fuzibilă;

M – motor.

Fig. 4.4. Protecție prin legare la pământ.

Fig. 4.5. Protecție prin legare la nul.

Fig. 4.6. Separarea de protecție.

Directive europene privind fermele

Legislația românească permite referiri la legislația europeană mai ales pentru proiecte finanțate cu fonduri europene, cu exceptia situației în care legea românească pentru protecția mediului este mai restrictivă decât cea europeană.

Principalele directive europene ce trebuie respectate:

Directiva 2008/1/CE privind prevenirea și controlul integrat al poluării;

Directiva 2008/50/CE privind calitatea aerului înconjurator și un aer mai curat pentru Europa;

Directiva 2000/60/CE de stabilire a unui cadru de politica comunitara în domeniul apei, modificată de Directivele 2008/32/CE, 2008/105/CE, 2009/31/CE și de Decizia 2455/2001/CE;

Directiva 99/31/CE privind depozitarea deșeurilor (Directiva cadru);

Directiva 2006/12/CE privind deșeurile (abroga Directiva 75/442/CEE), modificată de Directivele 2008/98/CE și 2009/31/CE (se abroga de la 12.12.2010);

Directiva 2002/49/ CE privind managementul și reducerea zgomotului ambiental;

Legi privind protecția mediului

Ordonanta de urgenta nr. 164/2008 pentru modificarea si completarea Ordonantei de urgenta a Guvernului nr. 195/2005 privind protectia mediului care abroga [NUME_REDACTAT] Mediului, nr. 137/1995 aprobata cu modificari si completari prin Legea 265/2006;

[NUME_REDACTAT] Atmosferei nr. 655/2001 care urmareste prevenirea, eliminarea, limitarea deteriorarii si ameliorarea calitatii atmosferei, în scopul evitarii efectelor negative asupra sanatatii omului si mediului, asigurându-se alinierea la normele juridice internationale si la reglementarile [NUME_REDACTAT];

[NUME_REDACTAT] nr. 107/1996, cu modificarile si completarile din Legea nr. 310/2004 si Legea nr. 112/2006, care urmareste conservarea, dezvoltarea si protectia resurselor de apa, precum si protectia împotriva oricarei forme de poluare si de modificare a caracteristicilor apelor de suprafata si subterane;

HG nr. 188/2002, cu modificarile si completarile din HG nr. 352/2005, pentru aprobarea unor norme privind conditiile de descarcare în mediu acvatic a apelor uzate si HG nr.210/2007 pentru modificarea si completarea unor acte normative care transpun acquis-ul comunitar în domeniul protectiei mediului;

OUG nr. 78/2000, aprobata prin Legea nr. 426/2001, privind regimul deseurilor, modificata si completata prin OUG nr.61/2006, aprobata prin Legea nr. 27/2007.

HG nr. 349 din 21.04.2005 privind depozitarea deseurilor, completata prin HG nr.210/2007 pentru modificarea si completarea unor acte normative care transpun acquis-ul comunitar în domeniul protectiei mediului;

[NUME_REDACTAT] si Sanatatii în Munca nr. 319/2006 si Normele generale de Protectia muncii;

STAS nr. 10009/1988 – Acustica urbana;

Norme SSM și PSI

Lucrările prevăzute în proiectarea și realizarea unei ferme de vaci corespund cerințelor următoarelor normative:

PE 009/93 – Norme de prevenire, stingere și dotare împotriva incendiilor pentru ramura energiei electrice și termice, cu modificări în ordinul MEE nr.1450/83.

Norme generale de protecția muncii, MMSS și MSF –2002.

P118/83 – Norme tehnice de proiectare și realizare a construcțiilor privind protecția la acțiunea focului.

C300/1994 – Normativ pentru prevenirea și stingerea incendiului pe durata execuției lucrărilor de construcții și instalații, aprobat cu ordinul MLPAT nr.20/N/1994.

Lucrări în rețele aeriene

Lucrările în rețelele aeriene se execută numai după întreruperea generală a tensiunii electrice.

Nu se admite urcarea pe stâlpii care sunt marcați ca periculoși decât după ce au fost sprijiniți și ancorați. Verificarea stâlpului constă în înțeparea acestuia cu un obiect ascuțit în diferite puncte, la bază. În timpul urcării pe stâlp, muncitorul trebuie să se asigure cu centura de siguranță începând de la o distanță de cel mult 2m de sol, pentru a fi ferit de accidentare prin alunecarea cârligelor.

Măsuri ce trebuie luate la executarea branșamentelor aeriene

Înainte de urcarea pe stâlp, se controlează stâlpul și mijioacele de protecție;

Când s-a ajuns cu capul la nivelul izolatoarelor inferioare, muncitorul trebuie să se oprească și să îmbrace mănușile electroizolante. Executantui legăturii se urcă mai sus, aplicând teci protectoare peste conductor și pălării protectoare peste izolatoare, începând cu prirnul conductor de jos și repetând operația la toate conductoarele cu care ar putea veni în atingere în timpul lucrului.

După executarea legăturii, se scot tecile și pălăriile protectoare de pe conductoare, în ordinea inversă aplicării lor.

În timpul cât durează operațiile de executare a branșamentelor pe stâlp, ajutorul supraveghează de jos mersul lucrărilor;

Pe timp de ploaie, furtună, întuneric sau descărcări atmosferice se interzice lucrul sub tensiune.

Lucrări la tablourile de comandă

Lucrările la tablourile de comandă, semnalizare și măsură se execută:

numai după ce s-a întrerupt tensiunea electrică;

numai după ce s-au montat paravane și s-a delimitat cu plăcuțe avertizoare locul de muncă, folosindu-se mijioace individuale de protecție din dotare.

Mijloace de protecție individuale

Toate mijioace individuale de protecție folosite de personalul de deservire a instalațiilor electrice trebuie să corespundă normelor de securitate a muncii (SSM).

Mijioacele folosite pentru protejarea contra electrocutărilor, prin izolarea omului față de părțile aflate sub tensiune, sunt:

mijioace și scule electroizolante (cizme de cauciuc, mănuși de cauciuc, prăjini electroizolante, platforme electroizolante, covorașe și preșuri de cauciuc, scule cu unelte electroizolante), indicatoare de tensiune și dispozitive de scurtcircuitare și de legare la pământ. Toate mijioacele de protecție primite în exploatare trebuie controlate sistematic, în ceea ce privește rigiditatea lor dielectrică, în condițiile și la termenele indicate de norme.

Mijloace și scule electroizolante

Cizme și mănuși de cauciuc. Cizmele de cauciuc constitue un mijioc electroizolant de protecție auxiliar în instalațiile electrice de orice fel, iar mănușile de cauciuc constitue un mijioc auxiliar în instalațiile electrice de înaltă tensiune și un mijioc principal în instalațiile de joasa tensiune.

Prăjini electroizolante. Prăjinile electroizolante sunt folosite pentru:

comanda directă a separatoarelor fără acționare mecanică;

aplicarea gamiturilor de scurtcircuitare și legare la pământ mobile;

măsurări și încercări de instalații sub tensiune sau în locurile în care aceasta poate să apară.

Platforme electroizolante. Platformele electroizolante sunt folosite ca mijioace auxiliare de protecție în instalațiile electrice de orice tensiune. Acestea sunt alcătuite din grătare de lemn cu picioare electroizolante. Înălțimea de la podea până la suprafața inferioară a platformei trebuie să fie de cel putin 10 cm.

Covorașe și preșuri de cauciuc. Acestea se admit ca mijioace auxiliare de protecție în instalațiile electrice la orice tensiune. Ele sunt destinate a fi întinse pe podeaua încăperilor în care nu se află instalații electrice mai ales pe locurile de pe care se acționează separatoarele.

Scule cu maner electroizolant. Scule cu manere electroizolante trebuie păstrate în dulapuri sau rafturi speciale. În timpul transportului, sculele trebuie neaparat protejate împotriva umezelii și murdariei. În executarea lucrărilor acestea se folosesc concomitent cu folosirea mănușilor și a cizmelor de cauciuc.

Indicatoare de tensiune. Nu este permisă legarea indicatorului de tensiune la pământ. Indicatorul de tensiune poat fi folosit în aer liber numai pe timp uscat. El trebuie păstrate în cutii etanșe.

CAPITOLUL 5. PROIECTAREA INSTALAȚIILOR ELECTRICE

[NUME_REDACTAT] proiectarea cât și executarea instalațiilor electrice se face astfel încât acestea sǎ realizeze și sǎ menținǎ pe întreaga duratǎ de utilizare, urmǎtoarele cerințe:

rezistențǎ și stabilitate;

siguranță în exploatare;

economie de energie electricǎ;

Materialele electrice (conductoare, echipamente, receptoare, etc), utilizate în instalațiile electrice, trebuie sǎ aibǎ caracteristici tehnice cu performanțe ridicate la nivelul cerințelor de calitate, conform Legii 10/95 și HG nr.766/97.

La execuția instalațiilor electrice, se vor utiliza materiale, aparate, echipamente, etc omologate.

Alegerea materialelor, aparatelor, echipamentelor, etc, se va face ținând cont de:

categoria în care se încadreazǎ încǎperea (pericolul de incendiu, electrocutare);

parametrii electrici ai regimului de funcționare (tensiune, curent, frecvențǎ, putere);

destinația construcției și condițiile de montare și utilizare a instalației;

Amplasarea elementelor instalațiilor electrice

se vor evita încǎperile/locurile/zonele cu temperaturi ridicate, agenților corozivi, șocuri, pericolelor de incendiu;

se va asigura accesul facil, în vederea întreținerii, verificărilor periodice și reparării defectelor;

se vor alege traseele cele mai scurte;

se va evita amplasarea instalațiilor electrice în structura de rezistențǎ a clădirilor;

se interzice amplasarea circuitelor electrice în canalele de ventilație prin care se evacueazǎ praf, vapori sau gaze combustibile sau inflamabile;

se interzice montarea conductoarelor electrice direct pe elementele de construcție din materiale combustibile.

Dimensionarea secțiunii conductoarelor

Secțiunile conductoarelor electrice se vor dimensiona în așa fel încât sǎ satisfacǎ condiția de stabilitate termicǎ la încǎlzirea în regim permanent sau intermitent în funcție de regimul de lucru al receptoarelor alimentate.

Secțiunile barelor se vor dimensiona pentru a satisface condiția de stabilitate termicǎ la încǎlzirea în regim permanent.

Secțiunile conductoarelor nu vor fi mai mici decât cele indicate în anexele 5 și 6 din I7-02 “Normativ pentru proiectarea și executarea instalațiilor electrice cu tensiuni pânǎ la 1000 V ca și 1500 V cc”.

Secțiunea conductorului de nul de lucru, în cazul circuitelor monofazate, va fi egalǎ cu cea a conductorului de fazǎ.

Secțiunea minimǎ admisǎ a conductorului de nul de lucru pentru circuite sau coloane trifazate va fi:

în cazul instalațiilor de iluminat, conform anexei 6 din I7-02 “Normativ pentru proiectarea și executarea instalațiilor electrice cu tensiuni pânǎ la 1000 V ca și 1500 V cc”.

în cazul instalațiilor de forțǎ, cel puțin 50% din secțiunea conductoarelor de fazǎ.

Pierderi de tensiune maxim admise

În cazul alimentǎrii directe de la rețeaua națională de joasǎ tensiune, pierderile de tensiune maxim admise fațǎ de tensiunea nominalǎ de utilizare la puterea maximǎ, pentru care s-au dimensionat circuitele de alimentare, începând de la tabloul general sau de la contor, pânǎ la ultimul receptor, vor avea urmǎtoarele valori:

3% în instalațiile electrice de iluminat;

5% în instalațiile electrice de alimentare ale altor tipuri de receptoare;

în instalații electrice de iluminat alimentate cu tensiuni reduse (sub 42 V), se admit pierderi de tensiune pânǎ la maxim 10% din tensiunea nominalǎ de utilizare.

În cazul dimensionării circuitelor de forțǎ, se vor lua în calcul și pierderile de tensiune, la pornire, care nu trebuie sǎ depǎseascǎ valoarea maximǎ indicatǎ de fabricant sau de cel mult 12%.

Tablouri de distribuție

Pot fi:

în construcție deschisǎ – se monteazǎ în încǎperi speciale pentru echipamente electrice sau în încǎperi cu mediu uscat, dacǎ sunt respectate prevederile referitoare la protecția împotriva electrocutǎrii;

în construcție protejatǎ – se monteazǎ în cutii, dulapuri sau nișe cu gard de protecție dupǎ cerințe.

Este interzisă amplasarea tablourilor de distribuție în poduri sau subsoluri de cabluri, precum și în spații de depozitare a materialelor combustibile.

Postul de transformare

Postul de transformare este o stație electrică de transformare, coborâtoare, cu o putere până la 2500 kVA, în care tensiunea este coborâtă de la o valoare medie (peste 1000 V) la joasă tensiune, în scopul alimentării rețelelor electrice de utilizare.

Etape de proiectare a instalațiilor electrice

1. Amplasarea receptoarelor pe planurile clădirii

Receptoare de iluminat:

pentru fiecare încăpere se indică tipul și numărul corpurilor de iluminat, puterea lămpilor și nivelul mediu al iluminării (dacă acesta este impus);

se va evita, pe cât posibil, efectul stroboscopic, efectul de orbire, dar și sectorizarea iluminatului în funcție de procesele tehnologice.

Receptoare de forță:

se poziționează utilajele, tablourile electrice de distribuție și posturile de transformare;

se pozează traseele circuitelor și coloanelor de alimentare.

În cazul conductoarelor, cablurilor sau barelor se vor preciza tipul, secțiunea și modul de pozare.

2. Se alege schema generală de distribuție pentru instalațiile de iluminat și forță.

Tipuri de scheme electrice:

scheme funcționale;

scheme de circuite;

scheme echivalente;

scheme de conexiuni exterioare, interioare sau la borne.

3. Se alege poziția tablourilor de distribuție, secundare.

Se vor amplasa în locuri ușor accesibile.

Se poziționează în apropierea receptoarelor pe care le deservesc (este indicat ca lungimea circuitelor de alimentare să nu fie mai mare de 50 m pentru tensiunea de fază de 230V.

4. Se alege poziția tablourilor principale și generale.

Se vor amplasa în încăperi special amenjate, uscate, încălzite ( minim 15ºC), prevăzute cu ventilație naturală.

În cazul consumatorilor mici, tablourile pot fi amplasate în firide interioare cu uși metalice.

5. Se amplasează receptoarele pe circuite având în vedere echilibrarea încărcării fazelor.

6. Se alege tipul de instalație, funcție de tipul construcției.

În cazul pereților de zidărie – instalație în tuburi de protecție din PVC:

îngropată;

aparentă.

În cazul pereților din beton sau din panouri prefabricate – construcții civile, instalația electrică se pozează în tuburi sau goluri, prevăzute la turnare.

În cazul instalațiilor electrice – construcții industriale cu pereți netencuiți, se execută trasee separate în tuburi de protecție sau cabluri armate.

7. Se stabilesc traseele instalațiilor electrice.

Încă din faza de proiectare se va ține cont și de traseele instalațiilor de apă, încălzire, canalizare și de gaze, obligatoriu respectându-se distanțele recomandate față de acestea.

8. Se calculează elementele instalației de iluminat și de forță.

se determină curentul de funcționare în funcție de numărul și tipul receptoarelor;

se determină curenții de pornire (sau de vârf)

se dimensionează și se aleg echipamentele de protecție la scurtcircuit și la suprasarcina.

se dimensionează secțiunea conductoarelor.

9. Se verifică secțiunea conductoarelor.

din punct de vedere mecanic;

la pierderea de tensiune;

la pornire;

la stabilitatea dinamică la scurtcircuit (această verificare se face numai pentru instalațiile realizate în bare).

10. Se aleg aparatele de comutație și măsură.

11. Se punctează detaliile instalațiilor electrice.

Marcaje tablouri de distribuție, trasee prin elemente de construcție, mascarea dozelor centralizate, etc.

12. Se întocmește documentația economică a proiectului.

Elaborarea devizelor analitice pe stadii fizice care constă în:

antemăsurători;

întocmire listă a utilajelor tehnologice și funcționale care necesită montaj;

întocmire extrase de.

Elaborarea devizelor sintetice pe obiecte:

cuprinde totalurile rotunjite ale devizelor analitice.

CAPITOLUL 6. STUDIU DE CAZ: FERMA DE VACI PENTRU

PRODUCȚIE DE LAPTE

Detalii generale

6.1.1 Amplasamentul fermei

Ferma de vaci destinată producției de lapte, prezentată în acest studiu de caz, este amplasată în comuna Băleni, județul Dâmbovița.

[NUME_REDACTAT] (latitudine, longitudine):

44.82, 25.67

Populația comunei Băleni (DB):

8400 locuitori

Prefix telefonic Băleni:

0245

[NUME_REDACTAT] este situată în:

județul [NUME_REDACTAT] terenului care este ocupat de această fermă este de 3.500 mp. Ferma este amplasată pe un teren arabil.

[NUME_REDACTAT]:

este amplasată în partea de sud a județului Dâmbovița, aflându-se la o distanță de aproximativ 20 km de municipiul Târgoviște.

are în componență două sate:

[NUME_REDACTAT];

[NUME_REDACTAT].

se învecinează cu:

la N – E cu comuna I. L. Caragiale;

la N – V cu comuna Bucșani;

la S cu comuna Cornățelu;

la S – E cu comuna Dobra;

la V cu comunele Sălcioara și Nucet.

principalele căi de acces către comuna Băleni sunt:

drumul județean DJ 711 Târgoviște – Băleni – Bilciurești (DN 1A);

drumul județean DJ 711C Băleni – Nucet;

drumul comunal DC 41 Băleni – Cornățelu.

Caracteristici geofizice ale terenului

Relieful zonei pe care este amplasată ferma este plan și orizontal. Stratificația terenului se caracterizează prin prezența la suprafață a unui strat subțire de argilă prăfoasă, sub care se găsește un strat gros de 7-8 m de nisip și nisip cu pietriș. Stratul bun de fundare este format din nisip argilos cu pietriș aluvionar, cu îndesare medie. Adâncimea de fundare va fi de minim 1,30 m de la cota terenului natural. Adâncimea maximă de îngheț în zona terenului este de 0,90 cm. Conform normativului P100/92, perimetrul fermei se încadrează în zona de intensitate seismică D.

Caracteristici rețele principale de alimentare

Alimentare cu energie electrică

Alimentarea generală cu energie electrică se realizează de la punctul TRAFO de alimentare, către tabloul electric T.E.G.

Energia electrică este obținută prin două modalități principale:

prin obținerea energiei electrice din surse neconvenționale de energie utilizând o instalație formată din panouri fotovoltaice și/sau centrale eoliene;

prin alimentarea cu energie electrică direct de la rețeaua națională.

Alimentare cu apă

Pentru asigurarea apei necesare ferma posedă un puț forat de adâncime 30 m, cu următoarele caracteristici generale:

Tub din PVC-KG;

D=110 mm;

Cantitate – 10 ml

Alimentare cu energie termică

Pentru asigurarea confortului termic interior conform SR 1907/2-97 și totodată pentru a eficientiza ferma, energia termică este obținută prin două modalități principale:

prin utilizarea energiei solare utilizând o instalație formată din panouri solare;

prin utilizarea instalației de încălzire cu convectoare termoelectrice, alimentate de la prize electrice 220V.

Principalele dotări și automatizări ale fermei de vaci

Echipamentele/sistemele principale cu care este dotată hala, sunt:

sistem adăpare;

sistem de microclimat;

instalație de iluminat.

Principalele utilaje din dotarea rețelelor de utilități:

Tablou electric 24 circuite care cuprinde:

întrerupător general 80A/30mA:

10A iluminat – 6 circuite;

10A iluminat rezerva – 1 circuit;

16 A prize – 12 circuite;

16 A rezerva – 1 circuit;

20 A – 1 circuit;

2 circuite alimentare 380 V;

50 A – 1 circuit;

cofret aparent;

proiectoare – 350W cu halogen (3 buc.)

[NUME_REDACTAT] 30 l cu următorii parametrii nominali:

Putere electrică boiler: 1.5 [kW];

Plaja de temperatură: 10-65 [°C];

Consum mediu pentru a menține temperatura de 65°C: 0.56 [kWh/24h];

Putere consumată pentru a produce apa la 65 ºC: 1.9 [ kWh];

Timp de încălzire până la 40ºC (dt=25°C): 0.6 [h];

Timp deîincălzire până la 65ºC: 1.3 [h]

Convector electric 500 W – 3 buc cu următorii parametrii nominali:

Putere convector electric: 500 W;

Tensiune nominală: 230 Vac 50Hz;

Convector electric 1500 W cu următorii parametrii nominali:

Putere convector electric: 1500 W;

Tensiune nominală: 230 Vac 50Hz

Ventilatoare:

Axial 23.130 mc/h, 895 W – 2 buc;

Axial 23.370 mc/h, 400 V, 939 W, 2,4 A

Hidrofor 24 l cu următorii parametrii nominali:

Debit (mc/h): 2.90;

Capacitate rezervor (l): 24;

Presiune maximă de lucru (bar): 6;

Tip motor: electric;

Adâncimea maximă de aspirație (m): 30;

Putere motor (kw): 0.75;

Tensiune alimentare (V): 230.

[NUME_REDACTAT] 950 W cu următorii parametrii nominali:

Debit (mc/h): 2.40;

Putere motor (kw): 0.50;

Tensiune alimentare (V): 230;

Putere electrică consumată (W): 950

[NUME_REDACTAT] 2.000 litri cu următorii parametrii nominali:

volum apa: 2.000 litri;

[NUME_REDACTAT] (canalizare)

volum total [l]: 2000

Sistem adăpare

Prevăzut cu 20 adăpători cu clapetă pentru vaci;

Prevăzut cu 6 adăpători cu clapetă pentru viței;

Proiectoare – 350W cu halogen – 1 buc

Obținerea energiei termice din sisteme solare

Conversia termică este cea mai veche și răspândită formă de utilizare a energiei solare. Primele încercări de utilizare a energiei solare pentru încălzirea spațiilor au avut loc în Grecia, în secolul al V-lea, înainte de Hristos. În acea epocă, grecii deja reușiseră să epuizeze resursele forestiere proprii și lemnele de foc erau importate din Macedonia, Cipru și [NUME_REDACTAT]. O dată cu descoperirea de către romani a sticlei, s-a început dezvoltarea conceptelor bioclimaterice în construcția edificiilor, al căror scop era utilizarea eficientă a iluminatului natural, aerisirea (ventilarea) încăperilor în zonele calde sau încălzirea lor în zonele cu climă moderată, folosind energia solară. Descoperirea efectului de seră la sfârșitul secolului al XVIII-lea, urmată de experiențele lui Horace de Saussure (Elveția, 1767), [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT] (Franța, 1870), au condus la primele sisteme comerciale de succes în producerea apei calde, folosind energia solară (California, începutul secolului al XX-lea), apoi în Florida (între anii 1920 – 1950), pomparea apei, [NUME_REDACTAT] (Egipt, 1912).

Orice suprafață neagră expusă razelor de soare, numită suprafață absorbantă, transformă energia solară în căldură. Această suprafață absorbantă prezintă cel mai simplu exemplu de convertor direct al radiației solare în energie termică, numit „colector solar plan", (în engleză „flat solar collector"). Conversia termică a energiei solare este utilizată de mai multe tehnologii:

încălzirea apei cu colectoare plane sau vidate:

uscarea produselor agricole și plantelor medicinale, a semifabricatelor în procesarea lemnului;

refrigerarea solară, distilarea apei;

producerea energiei electrice, folosind procesul termodinamic etc.

În continuare în lucrare, se va trata:

producerea apei calde;

încălzirea spațiilor fermei de vaci.

Scheme de sisteme solare pentru încălzirea apei

Cele mai răspândite sisteme solare pentru încălzirea apei (SSIA) sunt prezentate în figura de mai jos. Elementele de bază ale SSIA sunt:

colectorul plan solar;

acumulatorul (rezervorul de apă)’

schimbătorul de căldură;

pompa de circulație;

sursa auxiliară de energie.

Diferența dintre schemele prezentate constă în interconexiunea și aranjamentul acestor elemente.

SSIA cu circulație naturală.

Fig. 6.1. Scheme uzuale de sisteme solare pentru încălzirea apei:

cu circulație naturală;

cu circulație forțată;

cu două contururi.

Pentru a asigura o circulație sigură a apei, acumulatorul trebuie să fie amplasat mai sus decât colectorul. Atât în colector, cât și în rezervor se stabilește o diferență de temperatură între partea superioară, respectiv, partea inferioară; se creează o diferență de densitate între straturile de apă (apa caldă este mai ușoară decât cea rece) și drept urmare, o diferență de presiune care asigură circulația apei.

Diferența de presiune depinde de diferența de temperatură, astfel fluxul de apă în sistem depinde de puterea utilă captată de colector, care provoacă această diferență de temperaturi. În aceste circumstanțe, SSIA cu circulație naturală sunt autoreglabile – creșterea puterii captate conduce la creșterea fluxului de apă care circulă în sistem.

SSIA cu circulație forțată.

SSIA cu circulație forțată este prezentată în fig. 6.1. b. Pompa de circulație este comandată în funcție de diferența dintre temperatura T2 în partea de sus a colectorului și temperatura T1 în partea de jos a rezervorului. Temperatura este controlată de un releu diferențial și pompa va funcționa doar atunci când diferența de temperaturi va depăși valoarea predeterminată. Pentru a exclude circulația inversă a apei pe timp de noapte este prevăzută un ventil (valvă) unidirecțională.

În zonele cu pericol de îngheț, schema SSIA se modifică și va avea două contururi de circulație. În fig. 6.1. c primul contur cuprinde colectorul, pompa de circulație și schimbătorul de căldură și se umple cu lichid antigel. Al doilea contur prezintă circuitul propriu-zis de apă caldă. Transferul de căldură dintre primul și al doilea contur se efectuează prin intermediul unui schimbător de căldură lichid – lichid (serpentina din acumulator).

Fig. 6.2. Amplasarea sistem solar pentru încălzirea apei

pe acoperișul clădirii fermei de vaci

Sisteme fotovoltaice pentru obținerea energiei electrice.

Termenul „fotovoltaic” derivă din combinația cuvântului grec photos, ce înseamnă lumină și numele unității de măsură a forței electromotoare – volt. Astfel, tehnologia fotovoltaică (PV) descrie procesul de generare a electricității cu ajutorul luminii. În anul 1839, în perioada revoluției industriale, [NUME_REDACTAT] Becquerel, tatăl [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Becquerel, a descoperit efectul fotovoltaic, care explică cum poate fi generată electricitatea de lumina solară. El a conchis că „iluminarea unui electrod afundat într-o soluție conductivă va crea un curent electric”.

În figura 6.3 este prezentată structura unui sistem PV. Componentele principale sunt:

modulul, panoul, câmpul de module sau, altfel spus, generatorul fotovoltaic;

bateria de acumulatoare;

subsistemul pentru condiționarea energiei electrice, care includ și elemente de măsurare, monitorizare, protecție etc;

sursa auxiliară de energie, de exemplu, un grup electrogen (back-up generator), care funcționează cu benzină sau motorină. în acest caz, sistemul PV se mai numește sistem PV hibrid.

Fig. 6.3. Structura unui sistem fotovoltaic.

Sistemele PV se împart în două categorii principale:

conectate la rețea (grid – connected) care funcționează în paralel cu rețeaua electrică publică;

sisteme PV autonome (standv- alone PV systems).

Cel mai simplu sistem este sistemul PV pentru pomparea apei, în care se utilizează pompe cu motoare de c.c. Acest sistem nu conține acumulatoare electrice (rezervorul de apă servește drept acumulator) și nici convertoare de c.c./c.a.

Sistemele PV conectate la rețea pot fi divizate în:

sisteme PV, în care rețeaua electrică publică are rol de sursă auxiliară de energie (grid back – up);

sisteme PV. în care excesul de energie PV este furnizat în rețea (grid – interactive PV systems);

centrale electrice PV (multi MW PV systems), care furnizează toată energia produsă în rețea.

În figura 6.4 este reprezentată utilizarea unui sistem fotovoltaic pentru asigurarea necesităților energetice fermei de vaci, în situația în care clădirea este izolată față de rețeaua publică de alimentare cu energie electrică.

Fig. 6.4. Schema sistemului fotovoltaic pentru clădirea fermei izolată.

Dacă există posibilitarea conectării clădirii la rețeua publică de alimentare cu energie electrică, schema instalației este prezentată în figura 6.5, care ilustrează o variantă de conectare a sistemelor fotovoltaice în rețeaua electrică a fermei de vaci.

Fig. 6.5. Variantă de conectare a sistemelor fotovoltaice în rețeaua electrică,

a fermei de vaci.

Un exemplu de instalare atât a panourilor solare cât și a panourilor fotovoltaice, pe acoperișul clădirii fermei, este prezentat în figura 6.6.

Fig. 6.6. Panouri PV montate pe acoperișul fermei, pe lângă

panourile solare pentru încălzirea apei.

Schema electrică a instalației de producere a energiei electrice cu panouri PV pentru ferma de vaci situată în comuna Băleni, județul Dâmbovița, este prezentată în figura 6.7.

Fig. 6.7. Schema electrică a sistemului de producere a energiei electrice

prin utilizarea panourilor PV.

Deoarece suprafață totală a panourilor PV ce trebuie folosite este mai mare decât suprafața acoperișului expus în direcția sud, panourile PV au foast amplasate în curtea fermei de vaci, conform figurii 6.8.

Fig. 6.8. Amplasarea sistemului de panouri PV.

Ventilarea și climatizarea fermei de vaci cu sistemul “puț canadian”

Având în vedere caracterul aleatoriu și intermitent al resurselor eoliene, pentru creșterea gradului de asigurare în alimentarea cu energie electrică se impune adoptarea unor soluții care implică utilizarea unor resurse neconvenționale, cu caracter complementar sursei eoliene (energia solară).

Astfel, ca alternativă la alimentarea cu energie electrică direct de la rețeaua națională de distribuție, ferma a fost dotată cu trei elemente principale în vederea obținerii energiei electrice, din surse neconvenționale:

centrală eoliană;

panouri solare;

puț canadian.

Prima este utilizată pentru alimentarea clădirii cu energie electrică, a doua pentru a obține necesarul termic iar a treia, pentru ventilarea și climatizarea încăperilor din componența fermei, în scopul asigurării unui climat perfect creșterii animalelor.

Energia este un element esențial pentru funcționarea economiei oricărei țări. Perioada în care Europa beneficia de resurse energetice (RE) sigure și ieftine a luat sfârșit, iar toți membrii UE se confruntă cu provocările ridicate de schimbările climatice, de dependența din ce în ce mai mare de importurile de energie, precum și de prețurile tot mai ridicate ale energiei.

Studiile și analizele efectuate, apreciază o creștere a nivelului emisiilor de CO2 până în 2030 cu 5% la nivelul UE și cu 55% la nivelul planetei, dacă se continuă politicile actuale în materie de energie și transport.

Documentele UE arată că în clădirile de locuit și în cele din sectorul terțiar, se consumă aproximativ 40% din energia totală și se menționează tendința de creștere a acestuia prin utilizarea de instalații de ventilare și climatizare.

Printre măsurile cheie stabilite în documentul „O politică energetică pentru Europa”, propus de Comisia UE în ianuarie 2007, se înscrie și „îmbunătățirea rapidă a randamentului energetic al clădirilor din UE și luarea unor inițiative astfel încât casele cu consum energetic extrem de redus să devină standardul clădirilor noi”.

Cercetările orientate în direcția identificării unor strategii și mijloace de rezolvare a problemelor energetice și, mai recent, a celor de mediu arată faptul că este pe deplin posibilă obținerea unei bune calități arhitecturale, a unui mediu interior agreabil, confortabil și sănătos și a unui consum de energie redus.

În acest context, preocupările arhitectilor și inginerilor pentru reducerea consumurilor energetice în clădiri au condus la o redescoperire a principiilor de control a mediului interior prin:

forma clădirilor,

orientarea fațadei spre sud și evitarea zonelor umbrite,

formă compactă și izolație termică performantă,

ferestre eficiente din punct de vedere energetic,

prezența unui sistem pentru evitarea infiltrării aerului,

evitarea punților termice,

improspătarea aerului prin ventilație și un sistem eficient de recuperarea căldurii,

utilizarea unor surse regenerabile de energie pentru producerea curentului electric și prepararea apei calde,

utilizarea de aparate electrocasnice cu consum energetic redus,

utilizarea facultativă a încălzirii sau răcirii pasive a aerului proaspăt.

O concepție strict pasivă nu presupune nici o intervenție mecanică, dar această soluție nu este în general cea optimă, deoarece integrarea unor dispozitive mecanice și electrice este impusă chiar de funcționarea corectă a elementelor pasive. Arhitectura pasivă este deci un termen generic, utilizat pentru a defini un demers care are ca obiectiv reducerea consumurilor de energie primară pentru încălzirea, iluminatul și climatizarea unei cladiri.

În figura 6.9 este prezentată arhitectura pasivă care cuprinde sistemele discutate mai sus, în scopul eficientizării producerii și utilizării energie electrice precum și optimizării profitului în cazul fermei de vaci prezentată.

Fig. 1. Eco-tehnologii integrate într-o clădire pasivă

Sistemul bazat pe tehnica de tip „PUT CANADIAN” care poate fi cuplat la sistemul de ventilare. Avantajul acestui sistem constă în faptul că poate fi utilizat și iarna pentru preîncălzirea aerului de ventilare.

Solul la 2 metri adâncime prezintă o temperatură practic constantă tot timpul anului, variațiile fiind între 13…15°C în funcție de sezon, în timp ce temperatura aerului exterior poate varia de la -15°C la +35°C în majoritatea regiunilor din țară. „Puțul canadian” exploatează această temperatură : aerul, în loc să fie preluat direct din exterior, va circula într-un canal îngropat, în contact cu solul pentru a avea loc un transfer de căldură.

Principiul de funcționare constă astfel, în a vehicula aerul în conducte îngropate înainte de a fi introdus în clădiri (figura 6.9):

Iarna, temperatura solului este mai ridicată decât temperatura aerului, deci aerul rece este preîncălzit în momentul trecerii sale prin conductele îngropate;

Vara, temperatura solului este mai coborâtă decât cea a aerului, de această dată aerul este răcit în momentul trecerii sale prin conductele îngropate;

Primăvara și toamna, sistemul cu „puț canadian” prezintă mai puțin interes deoarece temperatura aerului se apropie de cea de confort, cuprinsă între 18 și 22°C. Sistemul va fi deconectat dacă este nevoie prin intermediul unui by-pass pentru a nu se ajunge la un efect „invers” în aceste perioade.

Dimensionarea sistemului cu puț canadian trebuie corelată cu sistemul de ventilare al casei. Dimensionarea trebuie să țină cont de parametrii următori:

debit de aer necesar,

lungime (de regula între 40…50 m);

diametru (de regula 20 cm);

viteza de curgere a aerului (maxim 3 m/s);

caracteristici sol (nisipos, argilos, prezența pânzei de apa freatică care îmbunătățește schimbul de căldură, etc.);

adâncime (în general este necesară o adâncime de minim 1,5 m).

Fig. 6.9. Schema de principiu a sistemului de tip „PUȚ CANADIAN”

Fig. 6.10. Schema de funcționare a unui

sistem de puțuri canadiene în timpul verii.

Evoluția aerului la trecerea printr-un sistem de tip “[NUME_REDACTAT]” într-o iarnă, este redată în figura 6.11.

Deoarece temperatura aerului iarna este foarte scăzută, sistemul “puț canadian” trebuie combinat cu un recuperator de căldură care, în vară va fi ocolit.

Fig. 6.11. Evoluția temperaturilor la intrarea și

ieșirea unui sistem de tip „[NUME_REDACTAT]”, iarna.

Sistemul de tip “PUȚ CANADIAN” are avantaje evidente față de ventilarea mecanică controlată (VMC) cu recuperator de căldură prezentat în figura 6.12.

Fig. 6.12. Sistemul de tip „[NUME_REDACTAT]” combinat cu recuperator de căldură.

ANEXE

Anexa 1

Încadrarea în zonă.

Anexa 2

Tablou electric alimentare circuit pompă – adăpătoare – pagina 1 cu detectare și avertizare vizuală și auditivă de nivel minim și maxim a apei din vas.

Anexa 3

Tablou electric alimentare circuit pompă – adăpătoare – pagina 2 cu detectare și avertizare vizuală și auditivă de nivel minim și maxim a apei din vas.

Anexa 4

Tablou electric alimentare circuit pompă – adăpătoare – pagina 3 cu detectare și avertizare vizuală și auditivă de nivel minim și maxim a apei din vas.

Anexa 5

DIMENSIONAREA POSTULUI TRAFO (PT)

1. Alegerea numărului de transformatoare și locului de amplasare

se determină Sc ale secțiilor/utilajelor de alimentat;

se grupează receptoarele pe tablourilor de forță (TF) și PT;

se determină centrele de greutate ale sarcinilor alimentate din același PT;

gruparea receptoarelor pe tablouri de distribuție se face astfel încât să nu depășească sarcina admisă (300A; 600A) și alte considerații (corelații funcționale în procesul tehnologic, lipsa perturbațiilor între receptoare, tarifare identică, aceeași categorie de consumatori vizând continuitatea în alimentare).

2. Determinarea puterii postului de transformare (PT)

Se stabilește funcție de puterea cerută de consumatori.

Metode

1. Metoda consumului specific de energie

în care:

T – este timpul pentru care se estimează funcționarea;

w0 – este consumul specific de energie pe unitatea de producție;

A – este producția planificată în intervalul T.

Relația de mai sus reprezintă calcule estimative, în cazul întreprinderilor cu producție de serie mare.

2. Metoda sarcinilor specifice pe unitatea de suprafață

relație care se utilizează pentru halele de producție cu un număr mare de receptoare și pentru calculul instalației de iluminat.

3. Metoda formulei binome

unde:

Pnx este suma puterilor celor mai mari receptoare;

Pn reprezintă suma puterilor nominale ale tuturor receptoarelor dintr-o grupă de consumatori, iar a, b, sunt coeficienții formulei binome.

4. Metoda coeficientului de cerere

Metoda se utilizează pentru proiectarea alimentării cu energie electrică a consumatorilor noi sau la care nu se cunosc curbele de sarcină.

Prin acestă metodă se ține cont de faptul că numai o parte din puterea instalată este putere cerută: nu toate receptoarele funcționează simultan, iar cele în funcțiune nu sunt încărcate la sarcină nominală.

Se consideră mărimile:

care este puterea activă cerută;

este factorul de cerere, determinat experimental, pe baze statistice;

puterea activă cerută;

Transformatoarele din post se vor alege astfel încât puterea lor nominală să fie superioară puterii aparente cerute de consumatori:

5. Metoda curbelor de sarcină

Metoda se folosește pentru verificarea puterii stațiilor de transformare existente sau pentru proiectarea unor stații noi, care au corespondent în funcțiune.

Curbele de sarcină – reprezintă evoluții pe un interval de timp ( o zi, o lună, un an etc.), ale puterii/energiei active, respectiv reactive.

Indicatori ai curbelor de sarcină:

Energia absorbită:

Puterea medie:

Coeficientul de umplere:

Puterea maximă iarna: Pmax, iarna;

Puterea maximă vara: Pmax, vara;

Timpul de utilizare a puterii maxime:

[NUME_REDACTAT] baza curbelor de sarcină se observă modul de variație a sarcinii, ținând cont că trebuie folosită capacitatea de supraîncărcare a acestora o perioadă, precedată de o perioadă de funcționare sub sarcină.

Suprasarcinile zilnice admise, se stabilesc cu metoda celor 3 % (transformatoarele pot funcționa într-o zi 10 % subîncărcate, fiind posibilă ulterior funcționarea lor dupraîncărcate cu 3 %):

Suprasarcinile anuale admise, se stabilesc cu metoda celor p % (transformatoarele pot funcționa vara p % subîncărcate, fiind posibilă funcționarea lor supraîncărcate cu p %):

Capacitatea totală de suprasarcină:

care este factorul de putere în stație.

Se aleg trafo cu puteri standardizate care verifică inegalitățile:

pentru montaje interioare și

pentru montaje exterioare.