CAESB. Aplicação de Inversores de Freqüência em sistemas de Bombeamento WORKSHOP SOBRE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA. PoToPS. Philosophy

Transcrição

1 WORKSHOP SOBRE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA Aplicação de Inversores de Freqüência em sistemas de Bombeamento CAESB Brasília DF 31/05/2006 Perfect Harmony Drive System

2 Máquinas de Deslocamento Positivo Bombas Alternativas ou de Engrenagem Bombas de Parafuso ou Nemo Compressores Alternativos ou de Parafuso Característica Torque x RPM = constante Perfect Harmony Drive System

3 Máquinas de Deslocamento Centrífugo Bombas Centrífugas Ventiladores Centrífugos Compressores Centrífugos Característica Torque x RPM = quadrática Perfect Harmony Drive System

4 Potências consumidas Potência Hidráulica Potência no eixo da Bomba (BHP) Potência mecânica no Eixo do Motor Potência absorvida da Rede (define os kva do Inversor) Bomba Motor Acoplamento Tubulação Rede Elétrica Perfect Harmony Drive System

5 Potências consumidas Automation and Drives Hidráulica Eixo da bomba (BHP) η bomba ηacoplamento Eixo do Motor η motor Rede Elétrica Perfect Harmony Drive System

6 Potência Hidráulica Q x H x γ WHP = K Onde: WHP = Water Horsepower Q = Vazão H = Altura Manometrica Total (AMT) γ = Peso específico K = fator de conversão de unidades Perfect Harmony Drive System

7 Potência no eixo da Bomba Q x H x γ BHP = K x γ Onde: γ = Rendimento da bomba K = 270 para Q (m³/h), H (m), BHP (CV) K = 274 para Q (m³/h), H (m), BHP (HP) K = 3960 para Q (gpm), H (ft), BHP (HP) K = 1714 para Q (gpm), H (PSI), BHP (HP) Perfect Harmony Drive System

8 Potência na bomba x motor elétrico Perfect Harmony Drive System

9 Alteração do Diâmetro do Rotor Perfect Harmony Drive System

10 Alteração da rotação polaridade do motor Perfect Harmony Drive System

11 Controle de vazão Partidas e paradas constantes On-Off By-pass Válvula de controle na descarga Variação de velocidade Perfect Harmony Drive System

12 Válvula de controle na descarga Abertura e fechamento parcial da válvula Válvula instalada em série com a bomba Possível em bombas centrífugas Mais eficiente que o método by-pass Perfect Harmony Drive System

13 Válvula de controle na descarga Perfect Harmony Drive System

14 Válvula de controle de descarga Pressão Válvula estrangulada P2 P1 Válvula aberta Q2 Q1 Vazão Perfect Harmony Drive System

15 Variação de velocidade Mudança nas curvas da bomba Diminuição da pressão dinâmica Equivalente, de certa forma, à troca do rotor Grande economia de energia Benefícios adicionais VFD Perfect Harmony Drive System

16 Leis de afinidade Q N H N 2 3 P N Q 1 = Q 2 RPM RPM 1 2 H H 1 2 RPM = RPM W W 1 2 RPM = RPM Perfect Harmony Drive System

17 Variação da velocidade Perfect Harmony Drive System

18 Variação de velocidade Pressão P1 100% Veloc. P2 Veloc. reduzida Q2 Q1 Vazão Perfect Harmony Drive System

19 Válvula de controle x Variação de velocidade Perfect Harmony Drive System

20 Economia de energia Válvula de estrangulamento Variação de velocidade Perfect Harmony Drive System

21 Definição da faixa de variação de RPM RPM maxima = RPM da curva da bomba, considerado o escorregamento do motor (ex: 1740RPM) RPM minima = RPM teórica onde a AMT de shut-off coincidir com a altura estática do sistema AMT s.o. a 1740 RPM = 130m AMT s.o. a RPM min = 55m Pelas leis de Afinidade, temos: AMT 1 = RPM² 1 = 130 = 1740² AMT 2 RPM² 2 55 RPM² min RPMmin = 1132 (65% da RPM max ) Adotar = 70 a 100% da RPM max Perfect Harmony Drive System

22 Definição da desempenho da bomba Automation and Drives Definição da performance para 70%, 80% e 90% da RPM máxima pelas LEIS DE AFINIDADE Perfect Harmony Drive System

23 Representação gráfica do sistema Automation and Drives Perfect Harmony Drive System

24 Bombas iguais em paralelo Automation and Drives Pressão 1 bomba 2 bombas Q 1 Q 2 Vazão Perfect Harmony Drive System

25 Bombas diferentes em paralelo Automation and Drives Pressão Duas bombas em paralelo 2 a bomba 1 a bomba Q 1 Q 2 Vazão Perfect Harmony Drive System

26 Bombas diferentes em paralelo Existe a rotação mínima para que a 2 a bomba possa contribuir no aumento da vazão Pressão 2 a bomba Q 1 = Q 2 1 a bomba Vazão Perfect Harmony Drive System

27 Pressão ao longo do sistema Antes - sem Inversor de Frequência Estática Dinâmica Perfect Harmony Drive System

28 Pressão ao longo do sistema Depois - com Inversor de Frequência Estática Dinâmica O fluido não consegue ultrapassar Perfect Harmony Drive System

29 Benefícios da variação de velocidade Automation and Drives Significativa economia de energia Eliminação de válvulas de controle Redução da erosão, cavitação, recirculação e golpe de ariete Redução da corrente e kva de partida Melhora no rendimento da bomba Partidas e paradas mais suaves e menos freqüentes Redução da carga e desgaste do rotor e deflexões no eixo Aumento da vida útil do selo, redução da ondulação de pressão Melhoria no controle do processo (fluxo, pressão, nível) Redução dos custos de construção civil (tanques,tubulação) Redução dos custos de manutenção Perfect Harmony Drive System

30 Benefícios em Ventiladores Devido a curva característica dos ventiladores, e a inexistência do fenômeno de cavitação, o retorno em conservação de energia pela aplicação de variação de velocidade em ventiladores é extremamente rápido. Outros benefícios são: Corrente de partida do motor reduzida Aumento da vida útil do mancais e do motor Diminuição do ruído Melhoria no controle do processo Perfect Harmony Drive System

31 Estudo de Viabilidade Bombas em Paralelo Exemplo 13,8 KV/60Hz Automation and Drives 52 Novo ou existente Perfect Harmony 1500HP/2300V Painel alimentador M M M Bomba 1 Bomba 2 Bomba 3 Perfect Harmony Drive System 500HP 500HP 500HP

32 Base Instalada Automation and Drives 123 Unidades no Brasil América do Sul no Mundo Embasa /2/1996 SABESP - Emissário Pinheiros /3/1998 Embasa /12/2002 Perfect Harmony Drive System

33 Potências Disponíveis 170 a HP 170 a VAC 170 a VAC 170 a VAC 1000 a VAC a KV Perfect Harmony Drive System

34 PERGUNTAS? Eduardo Maddarena (11) (11) Perfect Harmony Drive System