soluções de eficiência energética durante todo ciclo de vida do processo são paulo, maio/2011

Soluções de Eficiência Energética Durante todo Ciclo de Vida do Processo

São Paulo, Maio/2011

May/2011 Slide 2/9 Industry Sector

Preços de energia dolarizados


Por que economizar?Tendência natural para aumento das tarifas

Fonte: ANEEL


Distribuição de Custos no Ciclo de Vida...



Em geral, os custos para as fases de Aquisição, Projeto, Comissionamento e

Instalação são bem definidos e ocorrem só uma vez. No entanto, os custos de

MANUTENÇÃO e OPERAÇÃO são recorrentes durante todo o ciclo de vida do

equipamento, sendo por isso responsável por 60% de todos os custos do Ciclo de

Vida do Equipamento.

Fase do LCC DISTRIBUIÇÃO DE CUSTOS CUSTOS ACUMULADOS TIPO (% dos Custos Totais) (Recorrente / Não Recorrente)

Conceito e Definição 2% 2%

Projeto e Desenvolvimento 6% 8%

Fabricação 21% 29%

Comissionamento e Instalação 8% 37%

Operação e Manutenção 60% 97% Custos Recorrentes

Retrofitting / Disposição 3% 100% Custos Não Recorrentes

Custos Não Recorrentes


Produtos Siemens para eficiência energética


Source: MME – Aneel - Eletrobrás

Por que economizar energia com Motores Elétricos?


Analise as duas variáveis da equação que define a PConsumida.

Esta redução pode ser obtida de

duas formas distintas:

1. Reduzindo a Potência Útil

2. Elevando a Eficiência (η%)

A instalação de Motores de Alto Rendimento contribui apenas para o aumento da

eficiência.

Diversas outras alternativasalternativas podem ser utilizadas para conseguir ganhosganhos muito

maioresmaiores.

Qual é o segredo para economizar energia com motores?

PConsumida =PÚtil

η%


É preciso analisar não somente o motor, mas todo o sistema de acionamento (Controles+Motor+Carga)

Qual é o segredo para economizar energia com motores?

5. Transmissão Mecânica*

6. Alinhamento e Balanceamento#

5. Transmissão Mecânica*

6. Alinhamento e Balanceamento#

1. Controle de Velocidade (VFD)*

2. Qualidade de Energia#

1. Controle de Velocidade (VFD)*

2. Qualidade de Energia#

3. Carregamento do Motor*

4. Motores Alta Eficiência#

3. Carregamento do Motor*

4. Motores Alta Eficiência#

OutrosOutrosOutrosOutros

8. Número de Partidas*

9. Temperatura do Ambiente#

10. Lubrificação#

11. Manutenção Painéis#

8. Número de Partidas*

9. Temperatura do Ambiente#

10. Lubrificação#

11. Manutenção Painéis#

* Impacto sobre a Potência Útil

# Impacto sobre a eficiência


Quatro ações principais para economia

Estas são as ações mais comuns e que geralmente tem o retorno mais rápido para economia de energia

1. Controle de Velocidade.

2. Transmissão Mecânica.

3. Qualidade de Energia.

4. Carregamento do Motor.

Como cada uma destas opções traz ganhos?Como cada uma destas opções traz ganhos?


Alternativa 1Alternativa 1 – Controle de Velocidade (PÚtil)

M

H

M

H

~~

Válvula de Controle Controle de Velocidade


Controle eletrônico de vazão

Potência Consumida

M

~~

Transformador

T

Inversor

VFD

Bomba

B

Perdas:

Motor

M

Potência Consumida

Transformador

T

Motor

M

Bomba

B

Válvula de

Controle

V

Perdas:

X

M

100%

160%

281%

285%

265%

100%

158%

160%

152%

142%

Controle de vazão via válvula

Potência Útil

Global

Potência Útil

Global

PConsumida

44 % inferior

Alternativa 1Alternativa 1 – Controle de Velocidade (PÚtil)


ss

ss

Acoplamento Direto

Método de maior eficiência (100%)

Nem sempre podem ser utilizados

Redutores

Eficiência reduzida

Aplicações específicas

Acoplamento por Correia

Perda na transmissão, que varia de

acordo com o conjugado de operação e

o tipo de correia

Correias Sincronizadoras – eff. 98%

Correias Lisas, Tipo V – eff. 95%

Correias folgadas – eff. ???

Alternativa 2Alternativa 2 – Transmissão Mecânica


1. Desbalanceamento de Tensão.

VMAX = Tensão máxima entre fases

VMIN = Tensão mínima entre fases

VMED = Tensão média entre fases

100%

MED

MINMAX

V

VVd

A qualidade de energia pode interferir na eficiência do motor de duas formas:

220 VR

223 V

217 V

S

T

d% = 2,7%

Alternativa 3Alternativa 3 – Qualidade de Energia


0

2

4

6

8

10

12

0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5

Desbalanceamento (%)

Au

men

to d

as P

erd

as (

%)



A qualidade de energia pode interferir na eficiência do motor de duas formas:

1

2

224

23

22 ......

V

VVVVTHD

n

n

THD% = 8%

2. Distorção Harmônica.

Tensões e Correntes distorcidos

Originada pelo chaveamento

eletrônico de circuitos, capacitores,

reatores, fontes, etc.

THD – Total Harmonic Distortion



Redução do Conjugado x Harmônicos de Tensão

50,0%

55,0%

60,0%

65,0%

70,0%

75,0%

80,0%

85,0%

90,0%

95,0%

100,0%

0% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 11% 12% 14%

THD - Distorção Harmônica Total

ConjugadoDisponível



0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Alternativa 4Alternativa 4 – Carregamento do Motor

Faixa de Operação

Mais Comum

Eficiência

Carregamento

Ponto Crítico


Comparação da Eficiência de Motores75 cv / 2 pólos

92,6%

93,2%93,0%

89,0%

91,3%

92,4%

91,0%

92,8%93,0%

86,0%

87,0%

88,0%

89,0%

90,0%

91,0%

92,0%

93,0%

94,0%

50,0% 75,0% 100,0%

Carregamento

Rendimento

Siemens Energy Saving WEG Standard WEG Alto RendimentoConcorrente Std Concorrente Alto Rend


Comparação da Eficiência de Motores150 cv / 2 pólos

94,0%94,5% 94,5%

89,0%

92,0%

93,3%

91,8%

93,5%

94,5%

86,0%

87,0%

88,0%

89,0%

90,0%

91,0%

92,0%

93,0%

94,0%

95,0%

50,0% 75,0% 100,0%

Carregamento

Rendimento

Siemens Energy Saving WEG Standard WEG Alto RendimentoConcorrente Std Concorrente Alto Rend


Comparação dos Principais Métodos para Economia

Controle de Velocidade(Inversores de Freqüência)

Carregamento do Motor(% da carga nominal)

Sistema de Transmissão Mecânica(Acoplamento)

Qualidade de Energia

Motores Alta Eficiência

6%6%

30%30%

5%5%

5%5%

3%3%


Análise do Custo no Ciclo de Vida (LCC)

Custos de energia representam 97 - 99% de todo o Custo no Ciclo de Vida em um motor


Cálculo dos potenciais de economia

Bomba

Média de Fluxo(Jan/09 – Mai/10)

60%

Potência do Motor 900 HP

Horas de Funcionamento 8760 hrs/a

Consumo de energia(CONTROLE MECÂNICO)

3.939 MWh/a

Consumo de energia(CONTROLE ELETRÔNICO)

1.270 MWh/a

Economia: 2.669 MWh/a

67% de Redução67% de Redução

Maio-11 Industry Sector

Motivações para economia de energiaConstatações da Siemens

Estudos realizados mostram que…

Mais de 50% de todo consumo de energia na indústria é devido a motores elétricos

30% dos acionamentos podem ser operados de forma mais eficiente.

A operação otimizada de sistemas de acionamento pode economizar até 50% do consumo de energia.

Title of the presentation

Eng. Bruno AbreuConsultor Técnico / Eficiência Energética

Siemens Ltda. / Industry Solutions

Fone: +55 11 3908 1977

Celular: +55 11 8122 8984

E-mail: [email protected]

Obrigado!Obrigado!

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