Mário do Ó, Motores, Drives & Power Electronics / Eficiência Energética Eficiência Energética. Drives & Motores. ABB Group November 15, 2010 Slide 1

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1 Mário do Ó, Motores, Drives & Power Electronics / Eficiência Energética Eficiência Energética Drives & Motores November 15, 2010 Slide 1

2 Eficiência Energética Segmento Águas Portefólio de Produtos Métodos de Controlo Variação de velocidade - Vantagens Ferramentas da ABB para eficiência energética. Motores Process Performance M3BP ABB Processo de auditorias energéticas. Case Studies November 15, 2010 Slide 2

3 Portefólio de produtos Divisão DM Drives de BT&MT Drives DC Drives - Solar Servomotores Motores de BT&MT PLC S Qualidade de Energia Service November 15, 2010 Slide 3

4 Eficiência Energética em Aplicações de Bombagem Eficiência Energética Sistemas Existentes Novos Sistemas Existem no mínimo 20 vezes mais sistemas de bombagem do que implementação anual de Novos Sistemas. Sistemas com bombas e/ou controlo não optimizados. O Potencial de Eficiência Energética em Novos Sistemas é maior do que em determinado Sistema Existente de características semelhantes. 30% a 50% da Energia consumida por Sistemas de Bombagem pode ser reduzida através de Equipamentos ou Sistemas de Controlo. November 15, 2010 Slide 4

5 Métodos de Controlo Sistemas de Bombagem/Ventilação requerem: Variação de Caudal Variação de Pressão Selecção da Bomba conforme o Caudal Máximo Necessário Intersecção da Curva da Bomba e da Curva do Sistema: Ponto de Funcionamento da Bomba e do Sistema Necessidade de um Método de Controlo Métodos de controlo mais comuns em bombagem e Ventilação: Estrangulamento Bypassing On-off Control Registos Variação de velocidade November 15, 2010 Slide 5

6 Métodos de Controlo Estrangulamento Bypassing Variação de velocidade On-Off November 15, 2010 Slide 6

7 Métodos de Controlo - Estrangulamento Bomba funciona continuamente e a válvula é aberta ou fechada de modo a ajustar o caudal necessário. Quando a válvula está fechada, a pressão aumenta e a curva do sistema encontra um novo ponto de funcionamento. Quando a válvula não está totalmente aberta, introduz uma perda adicional de atrito no sistema. Existe alguma redução na potência absorvida da bomba devido ao menor caudal, mas o fluxo multiplicado pela altura é energia desperdiçada. November 15, 2010 Slide 7

8 Métodos de Controlo Bypassing Bomba funciona continuamente, com um by-pass anexado à saída. O caudal do sistema é reduzido através do by-pass. Isto significa que o Caudal total aumenta, mas diminui a altura (H). O controlo por By-pass é ainda menos eficiente energeticamente do que uma válvula de controlo, porque não existe uma redução no consumo de energia com a redução da necessidade do processo. November 15, 2010 Slide 8

9 Métodos de Controlo On - Off O Caudal é variado ligando ou desligando a bomba. É necessário dispor de uma capacidade de armazenamento no sistema, de modo a fornecer um fluxo constante para o sistema, com uma bomba de funcionamento intermitente. A bomba ou está em funcionamento ou está parada. Quando está a funcionar, funciona no ponto escolhido e quando está desligada não consome nenhuma energia. A operação On-Off causa desgastes adicionais nos equipamentos e provoca aumento no aquecimento do motor. November 15, 2010 Slide 9

10 Métodos de Controlo Variação de Velocidade Os variadores de velocidade são usados para o controlo de velocidade e binário em motores. Fornecem uma gama contínua de velocidades de processo. Quando se controla um Processo de Bombagem com um variador de velocidade, é a curva da bomba que se modifica. A capacidade de bombagem coincide com os requisitos do processo, pelo que não existe energia desperdiçada. November 15, 2010 Slide 10

11 Variação de Velocidade - Vantagens Eficiência Energética Em média, 30% a 50% de Poupança Energética; Poupança em Custos de Manutenção Preventiva e correctiva Melhoria do Controlo de Processo Devido à correspondência directa entre o fluxo de saída ou pressão da bomba à exigência do processo, pequenas variações podem ser corrigidas mais rapidamente com variação de velocidade do que com outros métodos de controlo. Menor probabilidade de picos de fluxo ou pressão. Redução do Uso da Bomba e Minimização da Ocorrência de Picos. Melhoria na fiabilidade do sistema Diminuição do Desgaste dos Equipamentos e da Tubagem: Aumento do Tempo de Vida Útil da Instalação. Continuidade de Serviço. Menor necessidade de Manutenção Preventiva/Correctiva. Eliminação de Componentes na Instalação. Cablagem Simplificada. Menores Diâmetros de Tubagem. Motores e Bombas de Menor Potência. November 15, 2010 Slide 11

12 Ferramentas de cálculo da ABB Ferramentas para Eficiência Energética Variadores de velocidade FanSave para calcular o consumo energético em aplicações com ventiladores. PumpSave para calcular o consumo energético em aplicações com bombas. Efficiency Tool compara o nível de eficiência de um conjunto Drive+Motor antigo com uma nova solução de Drive+Motor de alta eficiência. Energy Saving Tool para calcular o pay - back de motores de alta eficiência. Acesso ao Energy Audit Generator calculo do consumo energético para diversas aplicações, apenas disponível online. November 15, 2010 Slide 12

13 Ferramentas de cálculo da ABB Ferramentas para Eficiência Energética Motores de baixa tensão EffSave Ferramenta simples que compara a eficiência de dois motores, indica qual o ganho obtido. Operations savings analyzer Para calcular os possíveis ganhos numa instalação fabril, mudando para motores de alta eficiência. November 15, 2010 Slide 13

14 Motores Process Performance M3BP Carcaça de Ferro Fundido com todas as posições de montagem Carcaça e tampas mais rígidas Melhor resistência às vibrações Melhor refrigeração através das tampas Grande tempo de vida dos rolamentos Intervalos de manutenção alargados Excelentes características de arranque Rendimento Classe IE2 (Antiga EFF1) Projectado para responder a todas as exigências das aplicações Configuração flexível apropriado para aplicações DOL e VSD-DTC obtendo o máximo de rendimento. 3 anos de garantia, 5 anos opcional Classe IE2 November 15, 2010 Slide 14

15 Motores Process Performance M3BP Motores de alta eficiência, maior fiabilidade. Alta eficiência não significa apenas poupanças em baixos custos operacionais, CO2 e gases com efeito de estufa, mas significa também Maior tempo de vida do motor Maior fiabilidade. Baixo custo de manutenção. Alta eficiência significa também o aumento do tempo de vida útil dos rolamentos e enrolamentos do motor. Classe IE2 November 15, 2010 Slide 15

16 Antigas classes de eficiência EU Classes EU : IEC : 1996 Aplicam-se a motores de: 2 e 4 pólos Potências nominal de 1.1 a 90 kw Tensão nominal UN até 400 V A ABB tem motores EFF1 e EFF2 Classe de eficiência EU para motores de 4-pólos November 15, 2010 Slide 16

17 Novas classes de eficiência IEC standard Classes IE, IEC , Setembro 2007 Aplicam-se a motores de: 2-, 4-, 6-pólos 0.75 a 375 kw Tensão nominal UN até 1000 V Frequência 50 & 60 Hz Nota: Válida também para motores Ex Classes de eficiência IE para motores de 4 pólos a 50Hz November 15, 2010 Slide 17

18 IEC/EN : 2008 e outros Standard de Eficiência Comparação IEC/EN Europe (50Hz) US (60Hz) Others EU motor regulation CEMEP voluntary agreement EPAct Similar local regulations for example in countries like; IE3 Premium efficiency IE2 High efficiency Comparable to EFF1 Identical to NEMA Premium efficiency Identical to NEMA Energy efficiency /EPACT AS in Australia NBR in Brazil GB/T in China IS in India JIS in Japan MEPS in Korea IE1 Standard efficiency Comparable to EFF2 Below standard efficiency BU LV Motors November 15, 2010 Slide 18

19 Eficiência Energética Etapas para poupar energia 1º Etapa Reunião com o cliente, explicar porque necessita da nossa ajuda para poupar energia. 2º Etapa Seleccionar as aplicações ( Bombas, ventiladores ). Avaliação dos dados da placa do motor e dos equipamentos por ele accionados. Recolha da informação das variáveis de processo. 3º Etapa - Analisar o potencial de usar variação de velocidade. Fazer os cálculos usando o software da ABB Pump Save, Fan Save, Energy Saving Tool, 4ºEtapa - Avaliação dos dados e recomendações, Lista de equipamentos auditados, Preparar um plano de acção para os casos onde existe um poupança energética. November 15, 2010 Slide 19

20 Eficiência Energética Aplicação Solvay Medições efectuadas no cliente: 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 I médio U (R/S) kw total Ganhos Reais: Bomba de PC-FL702/1 Antes da instalação do VEV=8,8KW Depois da instalação do VEV=1,8KW Ganho de potência consumida P= 7KW Annual Energy Saving=87.201KWh Redução das emissões de CO2. Melhoria do cosø Ganho Anual=6,976K Pay Back= 4meses Redução de 80% do consumo de energia 450,0 400,0 350,0 300,0 I médio U (R/S) kw total Investimento inicial estimado =2,128K 50,0 0,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 November 15, 2010 Slide 20 0,0

21 Eficiência Energética Aplicação Secil - CMP Medições efectuadas no cliente: Stotal Ganhos Reais: Ventilador 2166 Antes da instalação do VEV=70,4KW Depois da instalação do VEV=51,1KW Ganho de potência consumidap= 19,30KW Annual Energy Saving= KWh Redução das emissões de CO2. Melhoria do cosø Ganho Anual=9,279K Pay Back= 10meses Investimento inicial estimado =7,326K November 15, 2010 Slide Abr Abr Abr Abr Abr Abr Abr Abr Abr Abr Abr Abr-09 S(kVA) Time Stotal Stotal Redução de 28% do consumo de energia S(kVA) Time

22 Eficiência Energética Aplicação Somincor Medições efectuadas no cliente: Ganhos Reais: Ventilador da Mina 867 Antes da instalação do VEV=42,5KW Depois da instalação do VEV=30,4KW Ganho de potência consumida P= 12,1KW Annual Energy Saving= KWh Redução das emissões de CO2. Melhoria do cosø Ganho Anual=8,472K Pay Back= 5 meses Investimento inicial estimado =3,380K November 15, 2010 Slide 22 Redução de 28% do consumo de energia 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 I médio U (R/S) kw total I médio U (R/S) kw total

23 Eficiência Energética Aplicação Cerâmica Almas Medições efectuadas no cliente: Ganhos Reais: Bomba Hidráulica Antes da instalação do VEV=4,2KW Depois da instalação do VEV=3KW Ganho de potência consumida P=1,2KW Annual Energy Saving=20.000KWh Redução das emissões de CO2. Melhoria do cosø Ganho Anual=1,600K Pay Back= 9meses Investimento inicial estimado =1,178K November 15, 2010 Slide 23 Redução de 28% do consumo de energia

24 Projecto Valorsul Aplicação: Ventiladores das Caldeiras Fornecimento 3 Celas de MT ( By- Pass) 3VEV de MT (700KW) 3 VEV de BT (200KW) com By-Pass incorporado Colocação em serviço do Sistema + Formação Retorno do Investimento: Drives de baixa tensão: 8 Meses Drives de Media Tensão 1 ano e oito meses Redução de 40% do consumo de energia November 15, 2010 Slide 24

25 Eficiência Energética Ganhos Indirectos : Fiabilidade da Instalação. Diminuição dos custos de conservação/manutenção. Melhor exploração e Operação. Simplificação da tipologia da instalação. Menos instrumentação. Mais segurança Calculo da poupança de energia feito com preço do EURO/KWh a 0,08. November 15, 2010 Slide 25

26 Eficiência Energética Contactos : mail para pedidos de auditoras, propostas ou esclarecimentos: drives.info@pt.abb.com Help Desk Telefone : Telem: November 15, 2010 Slide 26

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