soluções de eficiência energética durante todo ciclo de vida do processo são paulo, maio/2011
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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
May/2011 Slide 3/9 Industry Sector
Por que economizar?Tendência natural para aumento das tarifas
Fonte: ANEEL
May/2011 Slide 4/9 Industry Sector
Distribuição de Custos no Ciclo de Vida...
May/2011 Slide 5/9 Industry Sector
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
May/2011 Slide 6/9 Industry Sector
Produtos Siemens para eficiência energética
May/2011 Slide 7/9 Industry Sector
Produtos Siemens para eficiência energética
May/2011 Slide 8/9 Industry Sector
Produtos Siemens para eficiência energética
May/2011 Slide 14/9 Industry Sector
Source: MME – Aneel - Eletrobrás
Por que economizar energia com Motores Elétricos?
May/2011 Slide 15/9 Industry Sector
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%
May/2011 Slide 16/9 Industry Sector
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
May/2011 Slide 17/9 Industry Sector
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?
May/2011 Slide 18/9 Industry Sector
Alternativa 1Alternativa 1 – Controle de Velocidade (PÚtil)
M
H
M
H
~~
Válvula de Controle Controle de Velocidade
May/2011 Slide 19/9 Industry Sector
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)
May/2011 Slide 20/9 Industry Sector
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
May/2011 Slide 21/9 Industry Sector
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
May/2011 Slide 22/9 Industry Sector
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 (
%)
Alternativa 3Alternativa 3 – Qualidade de Energia
May/2011 Slide 23/9 Industry Sector
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
Alternativa 3Alternativa 3 – Qualidade de Energia
May/2011 Slide 24/9 Industry Sector
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
Alternativa 3Alternativa 3 – Qualidade de Energia
May/2011 Slide 25/9 Industry Sector
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
May/2011 Slide 26/9 Industry Sector
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
May/2011 Slide 27/9 Industry Sector
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
May/2011 Slide 28/9 Industry Sector
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%
May/2011 Slide 29/9 Industry Sector
Distribuição de Custos no Ciclo de Vida...
May/2011 Slide 30/9 Industry Sector
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
May/2011 Slide 31/9 Industry Sector
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
Slide 32 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: bruno@siemens.com
Obrigado!Obrigado!
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