Eficiência Energética Cocelpa 1 CARACTERÍSTICAS DA EMPRESA Nome fantasia: Cocelpa Ramo de atividade: Papel e Celulose Localização: Araucária / PR Estrutura tarifária: Horo-sazonal Azul A4 Demanda Contratada: 4.000 (P), 5.000 (FP) 2 APRESENTAÇÃO E OBJETIVOS As medidas para redução do desperdício e aumento da eficiência no uso de energia que foram implementadas na Cocelpa estão divididas em suas áreas. A primeira refere-se ao aumento da eficiência pela substituição do motor padrão pelo alto rendimento e seu acionamento. A segunda refere-se à aplicação de inversores de frequência aplicados no acionamento de um filtro circular no processo de secagem na máquina de papel e outro no motor da bomba de captação. Foram estudados 28 motores entre bombas, ventiladores e filtros, com potência de 30 CV até 350 CV que funcionam praticamente 24 horas por dia. Distribuição dos Motores Estudados Distribuição (%) 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 20 < P 50 CV 50 < P 100 CV 100 < P 150 CV 150 < P 250 CV 250< P 350 CV 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Economia (kwh/cv) Quantidade Potência Economia kwh/cv O estudo de viabilidade mostrou que o tempo de retorno do investimento seria de 1 ano e 9 meses para todos os motores. Foi optado por substituir um grupo de 7 motores numa primeira etapa de implementação, totalizando 1600 CV. Exceto um motor foi substituído por potência menor, todos os outros tiveram a potência mantida.
Distribuição dos Motores Substituídos Distribuição (%) 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 50 < P 100 CV 100 < P 150 CV 150 < P 250 CV 250< P 350 CV 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Economia (kwh/cv) Quantidade Potência Economia kwh/cv Pelas informações dos cálculos dos motores que foram substituídos, o resumo da economia energética obtida mostra que nos motores de maior potência contribuíram com a maior parte da economia. 2 METODOLOGIA ADOTADA PARA IMPLANTAÇÃO DO PROJETO A metodologia usada neste trabalho contou com uma fase de estudos preliminares de viabilidade, sendo que foi escolhido um grupo de motores que tinha regime operacional constante e que pelo ano de fabricação indicavam uma relação de peso por kw alta, ou seja, os motores mais antigos apresentavam rendimentos inferiores, portanto foram os principais candidatos para substituição tecnológica. As observações do processo também indicaram as possibilidades de aplicações de inversores de frequência onde havia necessidade de variação de fluxo. Neste sentido, foram escolhidos alguns acionamentos para serem substituídos, reduzindo o índice de falhas para serviços de manutenção e perdas de produção. 3 DETALHES DA IMPLANTAÇÃO Entre os motores que foram substituídos por motores de alto rendimento estão a bomba da caldeira de recuperação, mantendo a potência de 250 CV. A figura mostra um motor semelhante ao que foi substituído ao fundo (motor cinza) e o motor atual de alto rendimento à frente.
Figura 1. Bomba da caldeira de recuperação O outro motor substituído foi do acionamento do exaustor de tiragem do forno de cal, com potência de 350 CV. Figura 2. Exaustor do forno de cal Os filtros circulares existentes numa máquina de produção de papel têm a função de retirar a umidade da massa de celulose no processo. Isto ocorre através da passagem de um fluxo de ar por dentro dos cilindros perfurados que estão em contato com esta massa e retiram a água pelo vácuo feito no seu interior. O acionamento destes filtros precisa de um controle de velocidade e torque que é feito por uma caixa de redução de velocidades acoplada ao eixo do motor. O controle de velocidade é realizado mecanicamente através de uma alavanca que pressuriza o óleo para dentro do acoplamento hidráulico (5). O acoplamento do redutor de velocidade ao eixo do filtro é feito por correias (6). O conjunto do acionamento tem uma proteção (1) sobre a carcaça do motor para reduzir a contaminação interna. A refrigeração do acoplamento hidráulico é feita com água que fica armazenada num reservatório (3) e circula pela tubulação lateral (4). Já a lubrificação do acoplamento hidráulico é feita com óleo que fica armazenado em outro reservatório acima (2). Na intervenção sobre este equipamento foi proposta a substituição do controle de velocidade mecânico por inversor de frequência e o uso de um motor da linha alto rendimento WELL com maior proteção contra agentes externos como contaminantes e água. Um fator decisivo para esta aplicação foi a eliminação do uso de óleo para o acionamento no local, evitando contaminações do efluente e a confiabilidade operacional do equipamento na nova situação, evitando paradas não programadas.
Figura 3. Acionamento dos Filtros antes da implementação O bombeamento de água no ponto da captação na situação original era feito sem controle do volume captado, havendo um volume excedente que retornava ao rio por uma tubulação chamada de recirculação. Este volume captado a mais significa um desperdício de energia que poderia se evitado com a instalação de um controle da vazão. Figura 4. Bomba de Captação Nesta situação também foi proposta a aplicação do inversor de freqüência com o motor de alto rendimento. 4 PRAZOS E CUSTOS A fase de estudos de engenharia para a substituição dos motores levou 45 dias, incluindo o período de medições em campo e a avaliação dos dados. A implementação da obra está em andamento e foi programada em etapas de acordo com os equipamentos e valores de investimento envolvidos. Os custos com mão-de-obra são os custos de mercado e o investimento na compra dos equipamentos será de aproximadamente R$380 mil, relativa a uma potência total de 1475 CV. 5 RESULTADOS E BENEFÍCIOS ALCANÇADOS As alterações sugeridas compreendem a substituição de motores elétricos de indução tipo padrão por motores elétricos de Indução alto rendimento. Os resultados gerais esperados estão resumidos na tabela abaixo.
Tabela 1. Resultado global esperado Realizado Cocelpa Sistema Atual Quantidade de motores 07 Potência (CV) 1600 Energia Consumida (MWh/ano) 11.155 Sistema Proposto Quantidade de motores 07 Potência (CV) 1475 Energia Consumida (MWh/ano) 9.961 Resultado Esperado Redução de potencia (kw) 95,44 Energia Conservada (MWh/ano) 1.194 Retorno de Investimento 1 ano e 8 meses Economia (%) 10,7 Nota: a tabela contém somente os motores em que o ROI se enquadrou dentro dos parâmetros definidos pelas empresas em questão. Outros benefícios gerados pelo estudo de engenharia de aplicação: Otimização da relação custo X benefícios dos motores; Melhoria da disponibilidade e eficiência da planta através da identificação e atuação sobre os motores obsoletos e de difícil manutenção; Garantia da eficiência no uso adequado da energia; Identificação e adequação de motores com elevados custos de manutenção devido a freqüentes falhas em função da má especificação; Redução das demandas de manutenção; Disseminação do conceito / importância da correta especificação dos equipamentos. Trabalho realizado por: Eng. Jonas Cândido da Silva; Eng. Dany de Moraes Venero. SERVICE - WEG MOTORES wegservice@weg.net