29º congresso brasileiro de manutenção e gestão de...
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Manutenção e Gestão de Ativos:
Gerenciamento de Energia em
Acionamentos de Transportadores de Correia
29º Congresso Brasileiro de Manutenção e Gestão
de Ativos
Autores: Leonardo Chisté
Vanessa Malaco
PORTO DE TUBARÃO – VITÓRIA/ES
TERMINAL DE MINÉRIOS
5
PA3
5
PA
2
A1
C
4
A
4
AM
1e2
C3a
S
10S
11
AM3
A3b
P.
DE
GUSA
C1
F2
F1
G
4
G
3
G
2
A
2
F
4
F
4b
F7
C
2aH
14
B3g
CN3
CN 4
D
15
D
13 D 12
D
11
D
7D
9
D
5H
23
D
6
D
3
D
10
D 8D 1D 4
H22
MF 02
MF
01
MG
-
01(
GUSA
)
T
5
(Porto)
4
PP5
(US)
T
8
3
PP
9
(US
)
3
PP8
(US)
3
PP5
(US)
T6
B15bB18
B15a
B14a
B12a
EF
01
B
6
B
16
B
17
B12bB14b
B5
B4
C5
B3
T
11
Tratamento
deefluentes
líquidos
Tratamento
deEfluentes
Líquidos
B
3b B
3a
B
1C
6
3
PA1
C5
aF
5
R
2
P
1
(
USINA
)
(
USINA
)
F
6F 3
G
1
H1
CN 1
CN 2
RC
05
RC
01
RC
03
EP
04
RCP
7
RCP
3
3PP
6
5PA
5
7PA
5
7PP
7
6PP
7
EPA
4
EPA
2
3PA
5
PA
3
EP
01
EP
02 RC
02
EP
03
PENEIRAMENTO(6.000
t/h)
BALANÇARODOFERROVIÁRIA
OFICINADE
VAGÕES
N S
ADM.GEOPS
LAVADORDE
PNEUS
Nº:
2
LAVADORDE
PNEUS
Nº
1
LAVADORDE
PNEUS
Nº:
4
SILOS
DEPELOTAS
B
3c
B5a
B5b
A3a
A2a A2bH
24
C3b
EE
02
RC
04
EE
01
N1
N2
6
PP96
PP16
6
PP17
D
C
B
A
E F G H I
4PP
6
P2
6 PP10
TC
26
VV
1
VV
4
VV
2
VV
3
4PA
5
5
PA1
ER
01
H
15
H
21
H
20
H1
7
H18
J
ER
02
H
19
T
12
F
8
I’
H25
6PPP136PPP12
6PP11
SILOS
DEPELOTAS
6PP11
A,B,C,D
e
E
N3N4
N5
N6
ER
03
VIRADORESDE VAGÕES
(6.000 t/h cada)PÁTIO DE
GRANULADOS(1.000.000 t)
RC6PP8
KOBRASCO4.300.000 t/ano
NIBRASCO4.200.000 t/ano
(Cada)
TC 04
PÁTIO DE FINOS(3.000.000 t).
O processo de embarque
possui 4 carregadores de
navios (13.500 a
16.000t/h).
O processo de descarga possui 5
viradores de vagões (7.000t/h).
PORTO DE PONTA DA MADEIRA - SÃO LUIS/MA
O processo de descarga possui 6
viradores de vagões (8.000t/h).
O processo de embarque possui
6 carregadores de navios (8.000
a 16.000t/h).
CENÁRIO ATUAL
• Crise energética (falta de investimentos, governo, falta de chuva, ...);
• Aumento do valor da energia em Jul/14 e outro previsto para 2015;
• Queda do Preço do Minério (mínimo dos últimos 05 anos – U$83)
• Sustentabilidade:
- Visão Vale: “...paixão pelas pessoas e pelo planeta.”
- Valores Vale: “... Cuidar do nosso planeta”
OBJETIVO
Implantar o sistema de gerenciamento de energia em transportadores
de correias nos Portos da Vale com a finalidade de reduzir o consumo
de energia elétrica e parte da energia reativa.
HISTÓRICO
Por volta de 1998, nos Portos de Tubarão e Ponta da Madeira
foi implantado o sistema de gerenciamento de energia em
alguns transportadores. Operou por alguns anos e depois foi
desativado basicamente em função de problemas mecânicos e
demora no diagnóstico dos defeitos em função das limitações de
tecnologia.
• Quantidade de motores de acionamento;
• Taxa reduzida ou a vazio;
• Desligamento do M2 *;
• Acompanhamento do valor da corrente do M1;
• Decisão pelo religamento ou não do M2;
• Alternância dos motores.
M1 M2
O “drive” é sempre a corrente elétrica
INTRODUÇÃO
• Redução do consumo de energia elétrica;
• Redução da energia reativa (>FP);
• Possível aumento da periodicidade de planos de manutenção;
• Possível aumento da vida útil de componentes eletromecânicos.
Ƞ [%]
i [A]
GANHOS
• Estudar os transportadores que estiverem com seus relés (sinal de
corrente) interligados à rede de automação;
• A “partida” será realizada utilizando todos os motores;
• Transportadores com acoplamento hidráulico variável;
• Considerar, no estudo teórico, que todos os acionamentos estão
funcionando conforme projetado, sem restrição;
• Considerar o cálculo mecânico de potência necessária para operar
com cargas menores que a nominal, em função da quantidade de
motores desligados.
PREMISSAS
ESCOPO
125 TRs
• Usina – 06 TRs
• MFe – 119 TRs
46 TRs MFe
• 2 motores - 26 TRs
• 3 motores - 14 TRs
• 4 motores - 06 TRs
Interligado à rede TA
• 12 TRs elencados – 08 estudados (Rota CLN)
08 TRs – 06 embarque e 02 descarga
Porto de Tubarão Porto de Ponta da Madeira
105 TRs
• Usina – 11 TRs
• MFe – 94 TRs
42 TRs MFe
• 2 motores - 31 TRs
• 3 motores - 07 TRs
• 4 motores - 04 TRs
Interligado à rede TA
• 30 TRs elencados
• 04 excluídos
26 TRs – 15 embarque e 11 descarga
METODOLOGIA
• Estudo teórico do transportador:
seleção dos transportadores
análise do perfil de carga
cálculo de capacidade mecânica
definição dos parâmetros teóricos (taxa [t/h] x corrente [A]);
• Testes de desligamento de motores (parâmetros de corrente);
• Desenvolvimento do algoritmo de funcionamento e lógica do
CLP;
• Validação e implementação para acompanhamento dos
resultados.
POSSÍVEIS EFEITOS COLATERAIS
• Acoplamentos Hidráulicos e freios: bomba de lubrificação
sempre ligada e freio sempre aberto;
• Tensão Induzida após desligamento de um motor: não existe
banco de capacitores;
• Corrente de repartida: valor menor que a corrente de partida
normal devido ao escorregamento.
O sistema de gerenciamento de energia não insere problemas no
transportador, mas sim, detecta e mostra que não está operando
conforme projeto.
O motor sempre operará abaixo da corrente nominal.
TESTES DESLIGAMENTO/RELIGAMENTO DE MOTORES
Corrente nominal: Motor 1 = Motor 2 = 78,8A
Antes desligamento: somatório = 80,6A
Após desligamento: M1 = 59,5A
Economia = 21,2A (29,9%)
RESULTADOS ESPERADOS
• Estimativa de redução de consumo mensal no Porto de
Tubarão (Vitória-ES) e Porto de Ponta da Madeira (São Luis-
MA): 872MWh/mês = 2,6% consumo da fatura.
• Equivale a 5.590 residências ou um dia de operação dos
Portos.
Obs: A pesquisa do EPE (Empresa de Pesquisa Energética - 2010) aponta um
consumo médio mensal de, aproximadamente, 156 kWh para uma residência.
RESULTADOS ATINGIDOS
• Ganhos Absolutos de Corrente
Comparação entre o somatório da corrente de todos os motores
antes do desligamento de um motor pelo gerenciador e o
somatório das correntes após o desligamento.
Testes a vazio: 25,8% a 65%
Teste com carga reduzida: 2% a 39,8%
RESULTADOS ATINGIDOS
• Redução de Consumo de energia elétrica:
Após implantação dos pilotos em 14/08/14 (TU) e 02/09/14
(TMPM), pôde-se verificar os seguintes ganhos :
Economia
projetada mês [MWh]
Tempo de operação dos transportadores
[h]
Redução do Tempo de operação – Motores [h]
M1 M2 M3
Pilotos Portos TU e TMPM
213,5 861,4 299 403,2 439,8
AGRADECIMENTOS
CCO (Centro de Controle de Operações Portuárias)
Equipes de Manutenção Preventiva Elétrica (Descarga, Embarque e
Automação)
Engenharias (Transportadores, Equipamentos e Automação)
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