Eficiência energética Guia prático para avaliação em sistemas motrizes - PDF Free Download
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Sara Salgado Arruda
1 Eficiência energética Guia prático para avaliação em sistemas motrizes
2 Soluções de eficiência energética para indústria A ABB identifica maneiras de economizar energia e implementa programas de desenvolvimento que possibilitam economias sustentáveis. Estudos sugerem que medidas de eficiência energética podem reduzir pela metade a emissão de poluentes e diminuir o aquecimento global nos próximos 25 anos. 2 Eficiência energética - guia prático ABB
3 Porque economizar energia é responsabilidade de todos Conversores de frequência e motores da ABB e o desafio energético A demanda mundial por energia tem crescido substancialmente. De acordo com a Agência Internacional de Energia (IEA), o consumo atual é praticamente o dobro do que era há 30 anos e, em 2030, será duas vezes maior do que é hoje. Indústria e comércio enfrentam um desafio energético e as pressões para se reduzir o consumo e o impacto ambiental vêm de todos os lados: governos, consumidores e acionistas, ao mesmo tempo que indústria e comércio enfrentam o aumento dos custos de energia.- Uma avaliação do uso da energia em sistemas motrizes revela oportunidades consideráveis de redução de custos Uma das formas mais rápidas de se reduzir o consumo de energia elétrica é utilizar motores de alta eficiência com conversores de frequência. Em muitos casos, o retorno sobre o investimento é de poucos meses. Além da rentabilidade, há outros benefícios como a redução das emissões de CO2 e a minimização dos impactos ambientais. Considerando-se que 65% do total da eletricidade utilizada em plantas industriais é consumida por motores elétricos, uma avaliação do uso da energia em sistemas motrizes se faz ainda mais necessária. A ABB desenvolveu um processo de avaliação muito simples, cujos passos estão descritos a seguir. Para informações mais detalhadas, entre em contato com a unidade da ABB de sua região ou acesse: e assista ao vídeo que apresenta o processo de avaliação do uso de energia. Análise do ciclo de vida Ao se desenvolver um projeto, a fim de se obter o melhor retorno sobre o investimento, é necessário analisar o custo total durante o ciclo de vida (LCC - Life Cycle Cost), composto pelos custos de aquisição, instalação, operação, manutenção, descarte, entre outros. O LCC deve ser calculado não só para novas instalações, mas também para as já existentes, considerando-se os benefícios financeiros da eficiência energética. É necessário mudar o foco do preço de aquisição para os custos de operação durante a vida útil. O preço de motores e acionamentos elétricos, por exemplo, corresponde a apenas 1 a 3 por cento do custo de energia consumido por estes equipamentos durante sua vida útil. Sistemas existentes apresentam muito mais oportunidades de melhoria da eficiência do que os novos e são muito mais numerosos. Adicionalmente, vários sistemas em operação podem apresentar melhorias caso sua forma de operar tenha sido alterada ao longo do tempo. Benefícios adicionais ao longo do ciclo de vida Motores de alto rendimento e acionamentos não só reduzem os custos de energia, mas contribuem significativamente para melhorar o controle do processo e confiabilidade, aumentando a capacidade de produção e reduzindo os custos de manutenção, além de permitir: Controle preciso e flexível da velocidade. Proteções e monitorações diversas devido ao controle digital. Partida e parada suave reduzindo o desgaste mecânico. Redução de manutenção mecânica. Fator de potência constante independentemente da carga. Redução das temperaturas de rolamento e bobinas, reduzindo manutenções mecânicas e elevando a vida útil do motor. Redução de ruído e de desgaste mecânico Ventiladores e bombas centrífugas são tipicamente aplicações com torque variável a serem consideradas 3 Eficiência energética - guia prático ABB
4 Processo de avaliação do uso de energia Seis passos para uma avaliação eficiente O que faz uma avaliação de energia ser efetiva? A ABB desenvolveu um processo simples e metódico de avaliação de energia que apresenta aos usuários finais fatos convincentes sobre o potencial de economia de eletricidade. Isso é possível após a avaliação das aplicações chave, que podem utilizar conversores de frequência e motores elétricos. Uma avaliação de energia normalmente é realizada por um engenheiro da ABB ou parceiro autorizado, capaz de identificar aplicações relevantes que irão trazer economia de energia. Essa identificação irá ajudar o usuário final a direcionar seus investimentos de forma a aumentar a economia de energia e alcançar o melhor retorno sobre o investimento (oferecer um projeto em que o cliente alcance a melhor relação custo benefício). Conheça os seis passos para uma avaliação eficiente de energia. 1. Definição do escopo de fornecimento 2. Monitoramento e coleta dos dados 3. Análise dos dados 4. Recomendações 5. Implementação 6. Verificação e acompanhamento. 1. Definição do escopo de fornecimento Uma visita é feita ao usuário final para reconhecimento da planta, identificação da localização das aplicações, base instalada de motores, e tudo que possa afetar o consumo de energia, bem como procedimentos de saúde e segurança. As melhores oportunidades de eficiência estão nos processos que funcionam continuamente, principalmente em aplicações de torque variável, em que o fluxo é controlado por meios mecânicos, como por exemplo válvulas ou dampers. Ventiladores e bombas centrífugas são aplicações típicas de torque variável. A exigência de torque e, portanto, corrente, varia com o quadrado da velocidade, ao passo que a tensão, linearmente. Em consequência disto, a potência varia proporcionalmente ao cubo da velocidade. Desta forma, uma redução de velocidade para 80%, por exemplo, reduzirá a potência necessária para (0.8) 3 = 51%. Nestes casos, a economia proporcionada pelos acionamentos é muito evidente quando comparada com os custos de investimento. É comum obter-se paybacks inferiores a dois anos e, algumas vezes, inferiores a um ano. Ventiladores e bombas centrífugas são tipicamente aplicações com torque variável a serem consideradas ABB Eficiência energética - guia prático 4
5 Processo de avaliação do uso de energia Seis passos para uma avaliação eficiente Durante a avaliação de energia, é dada prioridade para: Aplicações de torque variável, como ventiladores e bombas centrífugas, priorizando aquelas que operam com restrição de fluxo, como válvulas, dampers, entre outros. Potencial de economia de até 70%. O tempo de payback típico é inferior a um ano. Aplicações com torque variável com motores operando à velocidade nominal (fluxo total), mas onde o fluxo reduzido com velocidade inferior pode ser suficiente. O potencial de economia pode ser de até 30% ou mais. O tempo de payback típico é de um a dois anos. Motores antigos em operação contínua com carregamento muito inferior à sua capacidade. Potencial de economia de 5-8%. O tempo de payback típico é de um a dois anos. Motores antigos em operação contínua, ainda que sob carregamento ótimo (baixa eficiência do motor). Potencial de economia de 1-5%. O tempo de payback típico é de dois a três anos. Outras aplicações padrão (ex: compressores de parafuso, misturadores) que podem ser modernizadas com controle de acionamento para redução da velocidade. Os potenciais de economia são de 20% ou mais. O tempo de payback típico é de dois a três anos. Outras perguntas que podem ser feitas incluem: Qual a idade dos motores instalados? Qual o rendimento dos motores instalados? Há bombas e ventiladores que operam por longos períodos e/ou com carga variável? Há motores sobredimensionados ou subdimensionados para o processo? Verificar dados de placa do motor. Qual a variação de carga do processo? Em que posição estão os controles de fluxo (válvulas, registros, dampers) operando durante a maior parte do tempo? Em muitos casos, as respostas para essas perguntas podem não estar prontamente disponíveis. Entretanto, isso não impede a avaliação de energia. A experiência da ABB em aplicações motrizes permite que as condições da base instalada de motores e acionamentos sejam facilmente avaliadas e assim identificadas as necessidades através de estimativas. A ABB também se envolve com os engenheiros de processo da planta para determinar as características de cada processo. Isso fornece a ABB uma visão clara sobre como o processo deve operar e quais são os pontos críticos, assegurando que o motor ou acionamento correto seja selecionado. 5 Eficiência energética - guia prático ABB
6 Processo de avaliação do uso de energia Seis passos para uma avaliação eficiente 2. Monitoramento e coleta de dados Durante a visita na fábrica, o engenheiro irá focar as aplicações típicas que podem estar operando de forma ineficiente. Será analisado não apenas os motores com velocidade fixa, mas também os conversores utilizados para verificar se as aplicações estão funcionando na máxima eficiência. As aplicações selecionadas podem ser monitoradas com o objetivo de determinar precisamente quais aplicações estão consumindo a maior parte da energia. Caso esse estágio seja necessário, poderá ser feito em um período de uma semana, para obter uma visão completa sobre o uso de energia na planta. 3. Análise de dados Após a coleta de dados, os resultados são analisados e as economias potenciais identificadas com o uso de um software específico. Os resultados são apresentados e tabelas e gráficos são criados para ajudar a identificar onde economias podem ser alcançadas. Dentre os dados disponíveis estão também estimativas do consumo atual de energia, áreas de economia potencial, tempo de retorno sobre o investimento em drives e/ou motores, entre outras análises. 4. Recomendações Um plano de ação é preparado, compreendendo um Sumário Executivo e relatórios de engenharia detalhados, destacando quais aplicações podem ser mais econômicas. As informações encontradas serão traduzidas em economias mensais e haverá algumas recomendações de acionamentos e motores específicos. Geralmente, a recomendação apresentada mostrará que o acionamento pode permitir uma excelente economia em apliacações específicas. O relatório mostra também o tempo esperado de retorno sobre o investimento no novo equipamento. 5. Implementação Utilizando as recomendações da avaliação da energia, a ABB pode identificar o motor e o acionamento correto para a sua aplicação. Em diversos casos, fazer a instalação, comissionamento e start up dos mesmos, além da parametrização do inversor para garantir que os equipamentos operem com a máxima eficiência energética. 6. Verificação e acompanhamento Uma vez que o equipamento é montado, as economias atuais são monitoradas e confrontadas com as previsões do relatório de engenharia, o que ajuda a justificar o investimento em inversores e motores elétricos. A ABB também oferece serviços para analisar o ciclo de vida dos equipamentos. Por exemplo, durante o estágio de manutenção e operação a ABB monitora continuamente a energia consumida pelo motor, comparando com a especificação original. Em caso de variação, pode ser que o processo esteja mudando ou que o inversor ou motor estejam em um determinado período de seu plano de manutenção, assim os ajustes poderão ser realizados para garantir que os equipamentos tenham o melhor desempenho. ABB Eficiência energética - guia prático 6
7 Razões para fazer uma avaliação do consumo de energia Serviços durante o Ciclo Vida para manutenção da eficiência energética Para que um motor de alta eficiência e um conversor mantenham o seu potencial de economia de energia, é importante que eles sejam monitorados ao longo de seu ciclo de vida. Para garantir isto, a ABB desenvolveu uma série de serviços e ferramentas. Instalação e comissionamento Para uma rápida e eficiente partida do motor e do inversor, a ABB oferece seu serviço profissional de comissionamento. Os engenheiros certificados da ABB ajustam os parâmetros do inversor para atender às demandas específicas da aplicação. Todas as informações do start-up com os parâmetros do processo são salvos, caso o engenheiro precise recuperar algum dado em uma data posterior. Operação e manutenção Uma avaliação de manutenção realizada pela ABB ou por um parceiro autorizado fornece a base para o desenvolvimento de um plano de longo prazo de manutenção e melhoria do sistema de acionamento, composto pelo motor e inversor. O objetivo da avaliação é definir medidas a serem tomadas para diminuir os custos operacionais, melhorando a produtividade, reduzindo o impacto ambiental e aumentando a segurança e confiabilidade. Durante a operação e manutenção, ajustes no inversor maximizam a economia de energia. Não somente o acionamento oferecerá substanciais economias de energia, o processo será mais fácil de controlar e quantificar. Muitos inversores ABB possuem calculadores de energia incorporados para estimar a energia utilizada e a energia economizada pelo motor em kwh, $ e CO2. Atualização e retrofit Atualizações de inversores são desenvolvidas para melhorar o desempenho e estender a funcionalidade e a vida útil do inversor, dando aos usuários finais o melhor retorno possível sobre seus investimentos e maximizando o potencial de economia de energia. Serviços de atualização incluem hardware e software. Substituição e reciclagem Quando o ciclo de vida do inversor e do motor estiver completo, a ABB incentiva a reciclagem. A ABB poderá recomendar a alternativa adequada para substituição do motor ou inversor e os procedimentos de reciclagem em atendimento às normas locais vigentes. 7 Eficiência energética - guia prático ABB
8 Contate-nos ABB Ltda Av. dos Autonomistas, Osasco - SP ABB Atende:
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Artigo para automação de bombas. Componentes do Sistema Tipicamente, um sistema de bombas de combustível automatizado segue um esquema semelhante ao apresentado na Figura 01. Nele, vemos que as bombas