Eficiência Energética em Sistemas Motrizes€¦ · por uso final na Indústria Consumo de Energia Elétrica ... Planejamento de Manutenção ... Manutenção Melhoria Contínua

Motores | Automação | Energia | Tintas

Eficiência EnergéticaEficiência EnergéticaEficiência EnergéticaEficiência Energéticaem Sistemas Motrizesem Sistemas Motrizesem Sistemas Motrizesem Sistemas Motrizes

Eficiência Energética

Energia Elétrica no Brasil

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

450.000

1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1997 1998 2000 2001 2002 2004 2006

Gw

PRODUÇÃO CONSUMO TOTALFonte: Procel

PNEf (Plano Nacional de Eficiência Energética):

106 TWh/ano até 2030 (equivalente a 3 usinas Belo Monte/ano)

�Economia de R$ 6,8 bilhões/ano em energia elétrica

Produção e Consumo de Energia Elétrica

O potencial de

economia de energia

no setor industrial é

de 38.9 %PNEF 2030

As tarifas de energia

aumentaram em

média 150% em 7

anos, 83% acima da

inflação.Eletrobrás/CNI


Fonte: MME, BEN 2008 - ANO BASE 2007

Mercado de fornecimento por classe de consumo

Distribuição do consumo de energia elétrica por uso final na Indústria

Consumo de Energia Elétrica

Aprox. 46% de todo o consumo de energia mundial;

Equivalente a aprox. USD 565 bilhões por ano, podendo chegar a USD 900 até 2030;

Maior parte do consumo é atribuído a motores de 0,75 a 375 kW;

Fonte: International Energy Agency – Energy Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems, 2011.


Consumo de Energia Elétrica


Perda de Produção

?

Custos com Motores Elétricos

Fonte: Revista Eletricidade Moderna


0

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

5 7.5 10

15

20

25

30

40

50

60

75

100

125

150

175

200

250

300

350

400

450

500

CV - 4 Pólos

MESES

Obs.: Operando 16h/dia e R$ 0,12 custo kWh

Tempo necessário para o motor consumir valor de aquisição em Energia


Valores de Eficiência no Mundo



Plan

Do

Check

Act

�Objetivos, metas e indicadores�Mapeamento da planta �Histórico de consumo/custos

�Motores mais eficientes�Dimensionamento Adequado�Controle de processo�Adequação da Especificação�Planejamento de Manutenção

�Acompanhamento�Medição e Verificação �Análise dos Resultados�Manutenção

�Melhoria Contínua

Em busca da Eficiência


Oportunidades

Motores BT

Economia Média 10%

�Motores com melhor rendimento

�Adequação Potência

Economia Média de 30%

Inversores = potencial 25% acionamentos Fonte: + 35.000 cases WEG

Maior abrangência

Maior retorno individual

Eficiência Energética/ Melhoria Processo


Cálculo de Consumo

%Carga x PN (kW)kWh consumido (ano) =

η(%)η(%)η(%)η(%)x horas/dia x dias/ano

Raiz(3) x V x I x cosθkWh consumido (ano) = x horas/dia x dias/ano

Eficiência Energética 12

Rendimento x Fator de Potência

P

QS

θ

Pmec Pmec

Fator de Potência = Cos θ =S

P

S S

η(%)η(%)η(%)η(%)

P

Pη mec=

Mede a parcela de potência elétrica útil (P) que é transformada em potência mecânica (Pmec).

Mede a parcela de potência total (S) que é transformada em potência útil (P).

Consumo efetivo de energia Multa por ocupação do sistema


Motor Instalado/Operando

300 kW, 6 pólos, 380 V,

582,7 A, η(%): 94,9

Cos θθθθ: 0,82

Motor Alto Rendimento

300 kW, 6 pólos, 380 V,

600 A, η(%): 95,9

Cos θθθθ: 0,79- 0,03


kW 314,5 82,07,5823803P == xxxel

kW 311,9 79,06003803P == xxxel

Motor Standard

Motor Alto Rendimento



Atual Previsto Diferença

Pativa (MW) 486,54 413,53 73,01

Preativa (MVAr) 306,75 431,77 -125.02

fp 0.84 0.69 -0.15

Investimento para manter o fator de potência foi 6,2% da economia obtida e

3,2% do investimento total;


ITOTAL

IATIVAIREATIVA

ITOTAL

IATIVAIREATIVA

ITOTAL ITOTAL›

Parcela de Magnetização Parcela de Magnetização›IReativa IReativa›

Por que?

Comparativo:

De Projeto:

Isto é:

Conclusão: Consumo kWh Consumo kWh

IAtiva IAtiva

›

Mas:

›


Plan

São casos potenciais para melhorias motores:

1) Que operam mais que 18 horas/dia e 260 dias/ano;

2) Antigos e com várias rebobinagens;

3) Sobredimensionados (Carga < 75%) ou subdimensionados (Carga > 100%);

4) Altos índices de falhas;

5) Possibilidade de variação de velocidade;

6) Adequação da Especificação;

7) Planos de Manutenção;

Em busca da Eficiência


Motor Instalado/Operando

75 CV, 4 pólos, 1997, 24 h, 365 d, R$ 0,22495/kWh *

η(%): 91,3**

R$ energia/ano: 118.708,55

Motor W22 Premium

75 CV, 4 pólos, 2010, 24 h, 365 d, R$ 0,22495/kWh *

η(%): 95,4

R$ energia/ano: 113.606,82

Melhoria de 4,1% no rendimento resultou em uma economia anual de R$ 5.101,73

+ 4,1%

* Valor médio kWh classe industrial nov/08 segundo Aneel

** duas queimas

1) Motores que operam mais 18 horas/ dia e 260 dias/ano


Simulação de Desperdícios Anuais de Energia nas Industrias Motores 40 cv - 4 pólos com diferentes datas de fabricação

4%7%

10%14%

0.00

15000.00

30000.00

45000.00

60000.00

75000.00

90000.00

1970 1980 1990 2000 2010

Data de Fabricação

Consumo W22 Premium Desperdícios (% do motor novo)

Motor Novo139%

Motor Novo100%

Motor Novo64%

Motor Novo34%

Motor novo = R$ 6.661,07

Payback

2,9 ano Payback

1 ano Payback

1,5 ano Payback

0,7 ano

2) Motores Antigos


3) Motores Sobredimensionados ou subdimensionados

Brasil: 36% motores operam a menos de 50% da carga nominal (GARCIA, 2003)

EUA: 44% dos motores operam a menos de 40% da nominal (Nadel et alii, 2002)



Rede Elétrica

90

0,74

53

Pel = 32,45 kW

75 CV – Standard

Carga Acionada

Pmec = 29,15 kW / 39,75 CV


Rede Elétrica Carga Acionada

Pel = 31 kW

60 CV – W22 Premium

94

0,85

90

0,74

53 88

Pmec = 29,15 kW / 39,75 CV

Redução de 1,45 kW

R$ 0,22495/kWh

Economia R$ 2.914,47 / ano




Mesmo n°de Pólos N°de Pólos Diferente

novo

atualatualnovo

P

Px%Carga%Carga =

novo

atualatualnovo

T

Tx%Carga%Carga =

Redução da potência

dt

dwJCA =

−

+×=

rmédmméd

cema

CC

JJnt ..2 π

rb x 0,8 tta ≤

C

n

motor

carga

CA


- 100 CV ARP 440V 4 pólos- In = 123A > I (50%) = 61,5A

61,5A

~89%

%Carga x Corrente



Dimensional e Forma Construtiva

Esforços mecânicos

Proteções

Método de Partida


4) Altos Índices de Falha


( )sp

fnS −×

×= 1

2

120

5) Possibilidade de Variação de Velocidade


PeleV

(W) cosIV3P ϕ⋅⋅⋅=

Pmecωωωω

(W) ωCkP ⋅⋅=

C ~ cteI ~ cte

C ~ cte

V ~ cte I

(W) cosIV3P ϕ⋅⋅⋅=

Pele




Conj. Resistente de carga

Constante Linear Parabólico Hiperbólico

Curva:Conjugado

XRotação

�Variações de carga (ex. Compressores de refrigeração, controle conforme ciclo de operação);

�Melhoria da qualidade (ex. Moinho de bolas, velocidade ótima para receita);

�Otimização de processo (ex. Torre de resfriamento, controle conforme a temperatura de saída da água);

�Redução/Eliminação de perdas (ex. Bombas e ventiladores com controle de vazão por válvulas/dampers);

Eficiência Energética 29Presentation title

Potência média no período sem redução de rotação = 208 kW

Potência média no período com variação de velocidade: 117 kW

Economia de energia

91kWh / 43,8%

Partida com Inversor de Freqüência

Compressor Centrífugo



Eficiência energética – Exaustor Filtro de Mangas

- 16 Pontos de Captação;- 03 pontos de captação permanecem inoperantes por 12h/dia.



Motor com ímãs permanentes

Eficiência energética em filtro de mangas



Onde você está indo?

Qual sua opção?

6) Adequação da Especificação


Motor IP55 aplicado em local de intensa presença de pó e contaminantes químicos.

Recomenda-se motor IPW66 ou no mínimo um IP65.

Motor com labirinto taconite aplicado em local com presença de água em vagalhões.

Recomenda-se motor com retentor com mola em aço inoxidável IPW56.

6) Adequação da Especificação


7) Planos de Manutenção

Falta de Lubrificação!



Excesso de lubrificação!



Alinhamento!

Eficiência EnergéticaPresentation title

Muito Obrigado!

Dany de Moraes Venero – WEG Service

[email protected]

Fone: (47) 3276 6414

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