Sumário Executivo - Schneider Electric
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1. o de resposta a um problema imprevisto ou a uma emerg ncia A Figura 7 ilustra as curvas de custos desses tr s tipos de manuten o A manuten o baseada na condi o a mais econ mica das tr s abordagens A manuten o baseada na condi o monitora os dados do sistema de forma constante e fornece uma avalia o precisa do estado ou status dos componentes dispositivos e ou do sistema completo Schneider Electric White Paper Revis o O P gina 9 Figura 7 Curvas de custo das tr s abordagens de manuten o Cortesia da Penn State University Laborat rio de Pesquisa Aplicada Arquitetura de sistemas abertos para manuten o baseada na condi o Figura 8 Curva de bomba desgastada x curva de bomba nova Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento Como relacionado a bombas vari veis como press o de aspira o press o de descarga rota o da bomba pot ncia vaz o e temperaturas s o monitoradas para detectar uma perda de efici ncia A identifica o de problemas em potencial poss vel atrav s da combina o das tend ncias de efici ncia e das vari veis do processo Corretiva Tipo de manuten o Inversores de frequ ncia tem a capacidade de medir as vari veis do processo como temperatura e pot ncia com alta precis o e podem avaliar a efici ncia da bomba Se o inversor estiver conectado ao sistema de automa o eles monitoraram c2. Padr es de efici ncia Motores No cen rio de melhoria da efici ncia os motores t m um papel importante como parte do sistema de bombeamento global Em 2008 a Comiss o Eletrot cnica Internacional lan ou as normas 1EC60034 30 e IEC60034 31 como um sistema de classifica o da efici ncia de motores Alguns pa ses publicaram leis e regulamentos com base nessas normas e exigem o uso de motores mais eficientes a fim de reduzir as emiss es de co2 A Tabela 1 apresenta os diversos n veis de normas em diversas regi es geogr ficas Classe de efici ncia Global EUA do motor NEMA Premium EU o novo AU2006 China Austr lia Abaixo do Eff 3 Grau 3 padr o AU2002 Nos pr ximos anos as regulamenta es do governo v o exigir motores com efici ncia mais elevada Pa ses da Uni o Europeia que exigem motores IE2 hoje v o exigir motores IE3 ou motores IE2 com inversores de frequ ncia em 2016 Um motor IE3 ir aumentar a efici ncia em 2 para motores de 4 kW 5 CV comparado com um motor IE2 e em 1 para um motor de 90 kW 125 CV Embora esses ganhos sejam significativos se inversores de frequ ncia forem implantados o potencial de ganho de efici ncia adicional maior Padr es de efici ncia Bombas Como acontece com motores novas normas e regulamentos foram adotados na rea de bombas A Comiss o Europeia CE por exemplo aprovou o Regulamento No 547 2012 de acordo com a Diretiva 2009 125 CE em rela o ao re
3. as tubula es o rotor e a carca a que s o componentes operacionais fundamentais A efici ncia cai entre 10 a 15 em uma bomba sem manuten o ver Figura 6 Al m disso a maior perda de efici ncia ocorre nos primeiros anos de vida da bomba Uma manuten o peri dica evita perdas de efici ncia e de capacidade que pode ocorrer antes da bomba apresentar uma pane Efici ncia original jci ncia restabelecida 10 15 Com manuten o Sem manuten o Efici ncia Trocar a bomba 10 anos Tempo em opera o Alguns dos fatores que debilitam uma bomba s o vis veis Outros n o s o Por exemplo o efeito de uma veda o desgastada aparente Entretanto o desgaste hidr ulico n o Um problema que n o vis vel ocorre antes de ser identificado Isto cria uma situa o de manuten o corretiva urgente e os defeitos podem ter afetado outras partes da bomba Pr ticas de manuten o H uma s rie de abordagens dispon veis que podem ajudar a resolver a quest o da manuten o de uma forma econ mica Manuten o preventiva implica em inspe o sistem tica e detec o de poss veis falhas antes que elas ocorram Uma manuten o baseada na condi o tamb m chamada de manuten o preditiva um tipo de manuten o preventiva que estima e projeta a condi o dos equipamentos ao longo do tempo utilizando f rmulas de probabilidade para avaliar riscos de paradas Manuten o corretiva uma a
4. de energia consumida que n o est relacionada gera o de receitas Um controle ativo de desperd cios reduzir significativamente o custo operacional Schneider Electric White Paper Revis o 0 P gina 12 Conclus o Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento Ao seguir boas pr ticas no gerenciamento da efici ncia da energia gest o de ativos e gest o do custo da energia o custo total de propriedade de redes de sistemas de bombeamento pode ser reduzido em at 20 Uma tecnologia simples a de inversores de frequ ncia vari vel com a funcionalidade de gest o de energia incorporada pode ser o principal contribuidor para se atingir a meta de TCO O inversor de frequ ncia est totalmente integrado nos v rios passos que podem ser tomados para implantar um plano de gerenciamento de energia eficaz Isto inclui a ado o de tecnologias eficientes em termos de energia implantar pr ticas de manuten o baseada na condi o otimizar o controle do custo da conta de energia el trica A correla o dos processos de bombeamento com os sistemas de energia ajuda a melhorar o desempenho da empresa atrav s de um melhor gerenciamento da energia Organiza es que n o est o h beis para implantar um programa de efici ncia da energia devem buscar a assist ncia de especialistas em assuntos de trabalhos cr ticos Caso contr rio um convite para a ocorr ncia de atrasos riscos e custos desn
5. perfil da carga e acionamentos de rota o vari vel Isto resultar em ganhos potenciais da ordem de 30 comparados aos 3 6 com a abordagem atual de incluir apenas a bomba A norma IEC No 547 2012 ainda n o inclui bombas de combate a inc ndio bombas autoescorvantes bombas de deslocamento bombas para concession rias privadas e p blicas de tratamento de gua e para fluidos com alto teor de s lidos bombas para piscinas bombas para fontes e bombas para gua limpa maiores que 150 kW Em muitas reas h estudos preparat rios para desenvolver futuras normas para a efici ncia Outras regi es do mundo j definiram seu pr prio padr o de desempenho m nimo da energia para bombas O m todo de c lculo no Brasil semelhante abordagem da UE Na China a regulamenta o GB19762 2007 aplica se a bombas para gua limpa Esta regulamenta o define 3 categorias onde a categoria 1 usada para bombas com efici ncia muito elevada A categoria 3 a categoria de efici ncia m nima autorizada O m todo de c lculo utilizado para definir a categoria diferente do m todo utilizado pela regulamenta o da Uni o Europeia O Departamento de Energia dos EUA DOE iniciou trabalhos para avaliar novos padr es de energia para bombas O DOE publicou uma estrutura de regulamenta o e compartilhou documentos sobre bombas industriais e comerciais com fabricantes grupos de consumidores ag ncias federais e rg os estaduais para recebe
6. 0Hv 6L S0 5606 866 Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento Por Lionel Gaudrel e Arnaud Savreux Sum rio Executivo O custo da energia el trica vem se tornando uma fra o cada vez maior do custo total de propriedade TCO de sistemas de bombeamento industrial De fato o custo da energia representa 40 do custo total de propriedade de uma bomba t pica poss vel reduzir o consumo de energia em at 30 por meio de pr ticas adequadas de gerenciamento de energia reduzindo o custo de manuten o ao mesmo tempo Este artigo explica como reduzir o TCO com um investimento limitado Schneider Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento Introd u o Onde quer que os sistemas de bombeamento estejam presentes em ambientes como edif cios e instala es de gua esgoto e de petr leo e g s o consumo da energia exerce uma grande influ ncia sobre o custo Apesar do fato do custo da energia el trica representar 40 do custo total de propriedade ver Figura 1 dos sistemas de bombeamento muitas organiza es deixam de aplicar as medidas corretas para alavancar uma redu o de custos por meio de melhorias na efici ncia Para resolver esse dilema a seguir as principais barreiras que precisam ser reconhecidas e tratadas e Falta de m tricas adequadas A efici ncia energ tica n o tem sido tradicionalmente utilizada ao avaliar o desempenho N
7. Efeito de operar fora do PME na confiabilidade Cortesia da Barringer amp Associates Boas pr ticas e vida til de uma bomba Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento Todas as bombas devem ser operadas na faixa de suas respectivas especifica es geralmente indicadas no manual de instru es ou folha de dados do fornecedor da bomba Como analisado a efici ncia das bombas varia de acordo com os par metros operacionais A bomba projetada para operar no ponto ideal de efici ncia PME por m 75 dos sistemas de bombas est o superdimensionados em at 30 A Figura 4 ilustra como as bombas come am a perder efici ncia de forma significativa quando a manuten o adequada negligenciada Por exemplo pode ocorrer recircula o na descarga se a bomba operar com 65 da vaz o do PME causando danos ao rotor e um rotor danificado ser menos eficiente Inversores de frequ ncia podem ajudar a manter o ponto de opera o pr ximo ao PME e tamb m proteger a bomba contra as for as destrutivas geradas pelas inefici ncias Situa es extremas como opera o seca opera o com vaz o baixa ou cavita o devido um baixo NPSH na suc o que podem causar danos instant neos s o evitadas Monitorar o ponto de opera o da bomba e sua efici ncia proporciona um diagn stico que pode ajudar a prever quando problemas em potenciais poder o ocorrer no sistema A Figura 5 ilustra q
8. a de energia pode levar a uma m gest o do consumo de energia el trica e gerar custos mais elevados A maioria das contas de energia composta de itens b sicos ver Figura 9 A familiaridade com os termos pode ajudar a compreender onde h oportunidades de redu o de custos Cobran a Cobran a pelo Cobran a Multa por Decano consumo real pela demanda fator de pot ncia Contada energia el trica Veja a seguir as defini es dos termos comuns utilizados Schneider Electric White Paper Revis o O P gina 11 Harm nicos Instala es industriais tamb m podem ser penalizadas pela concession ria se os equipamentos eletr nicos dentro de suas unidades gerarem uma quantidade excessiva de harm nicas dist rbios eletr nicos de volta para a rede Uma explica o detalhada de como reduzir os efeitos de harm nicos apresentada no white paper da Schneider Electric intitulado Como evitar custos operacionais por meio da minimiza o de harm nicos em ambientes industriais Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento Cobran a por tipo de cliente Trata se de uma taxa fixa que depende do porte da conex o que liga a instala o industrial em quest o rede de energia el trica da concession ria A cobran a por tipo de cliente calculada de acordo com uma faixa esperada de consumo de energia e o pre o da pot ncia real que utilizada Esses
9. a maioria das organiza es as responsabilidades pela aquisi o da energia e por opera es eficientes s o separadas e n o s o utilizadas m tricas consistentes ou padronizadas e Falta de conhecimento predominante a falta de conscientiza o de oportunidades na rea de efici ncia energ tica resultando na perda de economias potenciais e outros benef cios e Medo de investimentos O pessoal da opera o muitas vezes reluta em apresentar investimentos grandes e atraentes ou at mesmo pequenos para seu departamento financeiro Prepara o do Tempo parado 3 ambiente 5 Instala o da bomba 7 Cons umo de energia 40 Valor de compra da bomba 10 Figura 1 Perfil t pico do custo do ciclo de vida de uma bomba Cortesia do Instituto de Hidr ulica e Assuntos de Sistemas de Bombas Opera es d bomba 10 Manuten o da bomba 25 Este artigo demonstra como a implanta o de um plano de gerenciamento de energia com um investimento limitado pode proporcionar redu es no TCO de sistemas de bombeamento mantendo ao mesmo tempo os objetivos de sustentabilidade Qualquer plano de energia concreto deve levar em conta os tr s passos a seguir 1 Gerenciamento da efici ncia energ tica 2 Gerenciamento dos ativos 3 Gerenciamento do custo da energia el trica Para os fins deste artigo o escopo de um sistema de bombeamento ser definido como o englobamento de todos os elementos relacionados come an
10. ar a manter a integridade e aumentar a vida til dos motores Nos casos em que os motores est o equipados com inversores de frequ ncia essas perturba es el tricas n o s o transmitidas ao motor Uma prote o contra condi es de alta temperatura tamb m pode aumentar a vida til dos componentes do motor Dispositivos como rel s t rmicos PTCs ou sensores t rmicos PT100 podem ajudar e s o gerenciados atrav s do inversor de frequ ncia Em casos onde s o usados longos cabos de motor com motores e inversores de frequ ncia recomenda se a instala o de filtros para evitar os efeitos de surtos de tens o e dv dt no motor veja o white paper Schneider Electric Uma melhor abordagem para conectar VSDs e Motores El tricos para obter mais detalhes sobre este assunto Observa o Para bombas de po o submers veis recomenda se consultar o fornecedor da motobomba sobre a tens o pico a pico e o dv dt nos terminais do motor Propriet rios de edif cios operadores de instala es de gua esgoto e de petr leo e g s recebem contas de energia el trica compostas de v rios itens Esses itens podem incluir cobran a por demanda de pot ncia cobran a por consumo de energia cobran a pelo hor rio de uso cl usulas contratuais de valor m ximo ajustes devido a custo de combust veis multas por fator de pot ncia taxas de servi o ao cliente e impostos nacionais estaduais e municipais Uma m interpreta o da estrutura da cont
11. ari veis envolvidas no desempenho da bomba como press o est tica vaz o volum trica rota o do eixo e pot ncia Ajustar a rota o atende as necessidades do processo e resulta em uma economia de energia significativa A economia de energia depende da press o est tica ou altura manom trica quanto menor for a press o est tica maior ser a economia de energia e a faixa de varia o da rota o Para que uma a o de bombeamento ocorra necess rio gerar pot ncia suficiente para ultrapassar a press o est tica A perda por atrito a quantidade de press o est tica necess ria para pressionar o l quido atrav s do tubo e das conex es Este fator depende da vaz o bitola e comprimento da tubula o e da viscosidade do fluido e Cen rio 1 Figura 2 a press o est tica representa 50 da press o do sistema e a bomba adequada para a press o e a vaz o do sistema Com 100 de vaz o a pot ncia consumida pela bomba a mesma na rota o fixa e com um inversor de frequ ncia Com vaz o de 60 a economia de energia resultante com o uso de um inversor de frequ ncia de 46 e Cen rio 2 Figura 2 a press o est tica representa 85 da press o do sistema e a bomba est superdimensionada em 20 Em situa es reais 75 das bombas est o superdimensionadas entre 10 a 30 para atender um pico de produ o previsto durante a vida da instala o para prever necessidades futuras ou para racionalizar o e
12. do a partir do ponto de conex o com a rede el trica at o ponto de uso final Este artigo ilustrar como boas pr ticas de gerenciamento de energia podem resultar em uma redu o de 20 no TCO e um retorno de investimento ROI em at 24 meses Schneider Electric White Paper Revis o 0 P gina 2 Passo 1 Gerenciamento da efici ncia energ tica Figura 2 Energia economizada com acionamentos de rota o fixa contra rota o vari vel com 100 e 60 de fluxo de acordo com a press o est tica e o dimensionamento da bomba O ponto de opera o representado pela intersec o da curva da bomba com a curva do sistema Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento A efici ncia energ tica agora prioridade global para pa ses industrializados e emergentes A confer ncia no Rio de Janeiro e C pula da Terra em 1992 e o Protocolo de Quioto de 1997 resultaram na assinatura de um tratado mundial que estabelece metas obrigat rias para a redu o das emiss es de gases do efeito estufa A Ag ncia Internacional de Energia AIE v rios governos e ONGs concordaram que a redu o das emiss es de CO e as economias de energia resultantes podem ser obtidas por meio da introdu o de produtos e sistemas eficientes em termos de energia O desafio entretanto que a natureza da produ o em ambientes industriais est em um estado de varia o constante Os ciclos de produ o por ex
13. dois elementos s o influenciados pelo tipo de contrato que foi assinado entre a empresa e a concession ria de energia Cobran a real pela energia Esta taxa corresponde energia ativa consumida que a energia consumida cumulativamente durante um determinado per odo de tempo A taxa por quilowatt hora kWh depende do hor rio em que a energia foi consumida e se o consumo ocorreu durante o hor rio de ponta e ou fora do hor rio de ponta Cobran a pela demanda Esta taxa representa a maior pot ncia m dia utilizada em qualquer intervalo de 15 minutos dentro do per odo de um m s medido pela concession ria Este n mero multiplicado em seguida pela tarifa de cobran a da demanda para gerar o valor de demanda apresentado na conta de energia el trica Isso significa que os consumidores s o cobrados por uma demanda de pico mesmo se ela tiver ocorrido apenas uma vez durante o m s Multa por fator de pot ncia O fator de pot ncia a raz o entre a pot ncia ativa que gera trabalho e a pot ncia aparente que poderia ser usada potencialmente para gerar trabalho Isso significa que uma determinada parte da pot ncia que entregue pela concession ria de energia el trica unidade industrial n o cobrada porque ela n o gera trabalho Se o fator de pot ncia for menor que o valor determinado em contrato digamos em torno de 0 9 o consumidor cobrado pelo fator de pot ncia pot ncia reativa Um grupo de equipam
14. ecess rios Para atingir uma sustentabilidade operacional as organiza es devem agir rapidamente para avaliar seus programas atuais e come ar a montar uma metodologia operacional que enfatize a melhoria da efici ncia em energia Sobre os autores Lionel Gaudrel gerente de Marketing Estrat gico da Schneider Electric para neg cios industriais Lionel formou se em engenharia el trica e possui mestrado pela EMLyon Business School Possui mais de 20 anos de experi ncia na rea de aplica es industriais e det m uma patente sobre de tecnologias de automa o com inversores de frequ ncia vari vel Arnaud Savreux gerente de Ofertas de Aplica o Especializada da Schneider Electric para a Divis o Industrial Arnaud possui p s gradua o em eletr nica e automa o pela Universidade de Rouen Fran a Ele aplicou seus conhecimentos de engenharia em v rios projetos de automa o industrial Schneider Electric White Paper Revis o O P gina 13 O 2014 Schneider Electric Todos os direitos reservados
15. emplo s o influenciados por vari veis como a demanda do mercado condi es clim ticas e regulamenta es locais Assim os operadores das f bricas e dos edif cios precisam entender como e quando a energia utilizada para minimizar o consumo e os custos associados A abordagem do gerenciamento de energia de sistemas de bombas analisada neste artigo analisar a natureza da perda de efici ncia n o apenas para os componentes individuais do sistema mas tamb m para o sistema como uma entidade integrada completa Em sistemas de bombeamento a maioria das inefici ncias devido a e Incompatibilidade entre a bomba usada e a necessidade real do sistema ou seja bomba subdimensionada ou superdimensionada e Uso indevido de v lvulas de estrangulamento e tecnologias de amortecimento para controlar o fluxo de l quidos Estes dois itens implicam que a forma do controle dos sistemas de bombeamento desempenha um papel importante em como a efici ncia pode ser melhorada Os pr prios sistemas de controle s o compostos de componentes f sicos e de software Em rela o aos componentes f sicos inversores de frequ ncia s o os principais respons veis pelo desempenho de alta efici ncia Cen rio 2 Altura manom trica 85 da press o est tica do sistema Cen rio 1 Altura manom trica 50 da press o est tica do sistema Curva do sistema estrangulado a 60 do fluxo Curva do sistema estrangulado a 60 do vfluxo at C
16. entos ou dispositivos apresenta fator de pot ncia inferior a 1 motores fornos de indu o transformadores inversores de frequ ncia computadores l mpadas fluorescentes Boas pr ticas para reduzir custos de energia por meio do gerenciamento da conta A conta de energia el trica de uma instala o pode ser reduzida mediante a aplica o de uma s rie de a es simples e Localize e reveja o contrato da concession ria para entender melhor os itens de cobran a associados conta e como eles podem ser controlados At 10 de economia sem qualquer investimento de capital pode ser obtida com o apoio de uma empresa especializada em gerenciamento de energia e Programe o tempo de uso da energia el trica a partir do hor rio de ponta at o hor rio fora de ponta o m ximo poss vel por exemplo controlando diferentes reservat rios e as opera es de bombeamento e Reduza a quantidade de picos de demandas no m s para reduzir a cobra a da demanda Na maioria dos casos 75 das aplica es s o superdimensionadas Inversores de frequ ncia que podem reduzir a demanda da pot ncia em at 20 s o uma tecnologia que ajuda as organiza es a se dimensionarem de acordo com os requisitos dos processos e Multas por fator de pot ncia que s o devidas a motores e que minimizam harm nicos a 48 do THDi para uma carga de 80 podem ser canceladas com a utiliza o de inversores de frequ ncia em bombas e Reduza a quantidade
17. ispositivos Eletr nicos Inteligentes IEDs como inversores de frequ ncia que est o interligados ao sistema de monitoramento desempenham um papel importante no fornecimento de dados relacionados opera o produ o e energia em tempo real Os pontos de monitoramento devem ser pr ximos da carga porque a que ocorre a maior parte do consumo de energia Quanto mais pr ximo o monitoramento estiver da carga mais informa es podem ser obtidas relativas redu o de custos e Monitorar o ponto de funcionamento da bomba e a sua efici ncia de forma cont nua para visualizar as tend ncias Observar as tend ncias pode levar a a es simples que melhoram a efici ncia e verificar o impacto das melhorias no sistema e Use m tricas adequadas para identificar um aumento ou redu o na efici ncia em sistemas espec ficos e compare os desempenhos de efici ncia de bombas distintas em v rios locais Uma m trica de indicador chave de desempenho KPI recomendada a m trica do consumo de energia espec fica em kWh m Schneider Electric White Paper Revis o 0 P gina 5 Tabela 1 Alinhamento dos n veis de categoria de efici ncia de motores em v rias regi es do mundo A partir de 1 Janeiro de 2015 as bombas devem atingir um MEI igual a 0 4 ou superior Isto significa que 40 dos estoques atuais dos fabricantes estar o obsoletos Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento
18. ontinuamente o estado do sistema e podem indicar de forma precisa quando necess ria uma manuten o correta A Figura 8 ilustra como uma pe a desgastada pode afetar a curva de efici ncia da bomba Curva de bomba nova Anel de desgaste deteriorado Deteriorado por cavita o 9 E ds O E jo c E fag lt Schneider Electric White Paper Revis o 0 P gina 10 Passo 3 Gerenciamento do custo de energia Figura 9 Itens fundamentais de uma conta de el trica industrial t pica Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento Tubula es As tubula es que fazem parte do sistema geral da bomba tamb m est o sujeitas a problemas como excesso de press o vazamentos ou ruptura de um tubo Uma situa o de excesso de press o pode ser causada por um controle de bomba com problemas Uma situa o chamada de golpe de ar ete tamb m pode ocorrer O golpe de ar ete causado por uma press o ou onda de choque que se propaga atrav s das tubula es gerada por uma interrup o s bita na velocidade da gua Essa acelera o e desacelera o s bita no motor pode ser evitada com a ajuda de um inversor de frequ ncia com isto a varia o brusca na vaz o evitada Vazamentos tamb m podem ser reduzidos pelo ajuste autom tico na press o quando apropriado Motores Uma prote o contra flutua es da tens o e frequ ncia da rede pode ajud
19. quisito de projeto verde para bombas de gua O regulamento CE destina se a eliminar a disponibilidade de bombas de gua de baixa efici ncia Ela aplic vel na Uni o Europeia para bombas de gua rotodin micas para bombear gua limpa O regulamento CE define um ndice m nimo de efici ncia MEI para as bombas envolvidas O MEI um crit rio baseado em avalia es de dados estat sticos de fabricantes europeus de bombas em aspectos tecnol gicos sobre leis da din mica dos fluidos e em pontos de opera o inclu dos entre 75 a 110 da vaz o no PME De acordo com a regulamenta o No 547 2012 a partir de 1 de janeiro de 2013 as bombas devem ter um ndice MEI acima de 0 1 Isto afeta os fabricantes de bombas porque 10 de suas configura es tornaram se obsoletas A partir de 1 de janeiro de 2015 novas bombas venda para usu rios finais devem atingir um MEI igual ou superior a 0 4 Isto significa que 40 dos estoques atuais dos fabricantes estar o obsoletos O aumento da efici ncia entre um MEI de 0 4 e 0 1 em torno de 5 Schneider Electric White Paper Revis o 0 P gina 6 Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento Para ampliar ainda mais os ganhos de efici ncia a Uni o Europeia solicitou uma nova diretiva que define uma vis o mais ampla do sistema de bombeamento No futuro para fins de medi o da efici ncia um sistema de bombeamento incluir a bomba o motor o
20. r coment rios Passo 2 Ativos f sicos como bombas precisam receber manuten o de forma constante Os custos E de manuten o representam 25 do custo total de propriedade ver Figura 1 e portanto Gerenciamento as pr ticas de manuten o permitem uma avalia o em termos de sua influ ncia na g contribui o para a economia de energia Os custos de manuten o s o inevit veis devido dos ativos ao desgaste dos componentes durante a opera o do sistema e tamb m porque o custo da perda de produ o devido a paradas poderia ser amea ador solv ncia da empresa Em instala es de bombas crucial que muitas partes m veis de motores transmiss es bombas e tubula es associadas recebam a manuten o correta Diversos passos podem ser tomados para garantir que os custos de manuten o sejam mantidos em um patamar m nimo mantendo a integridade dos sistemas em um n vel est vel Vida til do rotor reduzida Recircula o na descarga Cavita o em baixo fluxo f Recircula o Temperatura muito x e na suc o elevada Figura 4 Vida til baixa dos rolamentos e selos E s rolamentos e selos Problemas relacionados manuten o que afetam o desempenho de uma bomba Cortesia da Barringer amp Associates Boas pr ticas e Ponto de Melhor Efici ncia vida til de uma bomba PME Vida til baixa dos Cavita o Fluxo Schneider Electric White Paper Revis o 0 P gina 7 Figura 5
21. stoque de pe as de reposi o Portanto um acionamento de rota o vari vel economiza 20 da energia com a vaz o a 100 e economiza 36 de energia com a vaz o a 60 Alterar o ponto de funcionamento na curva da bomba tamb m altera a efici ncia da pr pria bomba A bomba opera com a m xima efici ncia em sua capacidade total Isto corresponde ao que chamado de Ponto de Melhor Efici ncia PME Em termos de projeto da instala o e opera o o objetivo trabalhar o mais pr ximo poss vel do PME Ao variar a rota o o rendimento da bomba permanece aproximadamente o mesmo por m ele aplicado a uma nova vaz o Em uma rota o fixa reduzir a vaz o deteriora rapidamente o rendimento da bomba porque ela passa a operar muito fora do PME ao passo que ajustar a rota o mant m a efici ncia perto do PME ver Figura 3 Determinar a efici ncia da bomba apenas o primeiro passo para identificar os n veis de desempenho do sistema Monitorar os rendimentos via software pode detectar pontos de opera o que n o s o adequados para a bomba O acesso a esses dados pode ajudar a melhorar tanto a efici ncia energ tica como a confiabilidade do sistema Schneider Electric White Paper Revis o 0 P gina 4 Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento Cen rio 1 Cen rio 2 Altura manom trica 50 da Altura manom trica 85 da press o est tica do sistema press o est tica do sistema C
22. ue operar fora do PME n o apenas reduz a efici ncia mas acelera o desgaste na bomba caindo a confiabilidade Operar a 60 da vaz o do PME resulta em redu o de 50 no tempo de vida de veda es redu o de 20 no tempo de vida dos rolamentos redu o de 25 no tempo de vida da carca a e do rotor aumento aproximado de 100 no custo da manuten o Vida caracter stica t cnica Weibull o 10 a 5 dO PME r 20 a 10 do PME ES a Pl EE AR o nd A a A E gt 2 wu WU Ponto de Melhor Efici ncia PME o i 5 v E e E i 5 EN o Confiabilidade do Fluxo O desgaste inevit vel devido a pe as mec nicas m veis e a o do fluido que est sendo bombeado Eros o causada pela velocidade do fluido e pode ser agravada por s lidos em suspens o areia ou part culas maiores Schneider Electric White Paper Revis o O P gina 8 Figura 6 Tend ncias do desgaste m dio em bombas com manuten o e sem manuten o Cortesia da ETSU Economia de energia em sistemas de bombeamento de gua industrial Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento Corros o devido rea o qu mica ou eletroqu mica que ataca os materiais da bomba Mesmo gua pot vel tratada provoca corros o em carca as de ferro fundido resultante do efeito catal tico de bact rias Eros o e corros o afetam principalmente
23. urva do sistema 1009do fluxo Curva da bomba 100 da rota o Curva do s sistema S l 77 2 da rota o da altura manom trica z 100 9 do Fluxo o E o E e E o E 5 pm G o D 8 r 46 de economia pot ncia pot ncia gt T do Fluxo w OPS 100 do Fluxo Schneider Electric White Paper Revis o 0 P gina 3 Tr s Passos para Reduzir o Custo Total de Propriedade em Sistemas de Bombeamento O exemplo da Figura 2 compara duas instala es uma com um inversor de frequ ncia e outra com rota o fixa e sistema de estrangulamento na qual as press es est ticas diferen as entre as alturas do ponto de suprimento e do uso final s o diferentes e Em rota o fixa o exemplo com o sistema de estrangulamento necess rio adicionar uma v lvula de estrangulamento no circuito hidr ulico Esta v lvula ajusta o fluxo quando se aumenta ou diminui a resist ncia ao fluxo Isto modificar a curva do sistema Entretanto a rota o permanece a mesma para que a curva da bomba n o mude A vaz o obtida por m a press o est tica muito maior do que a necess ria resultando em baixa economia de energia e Se um inversor de frequ ncia for instalado a curva do sistema n o muda A curva da bomba modificada de acordo com a velocidade do fluxo e as leis de afinidade regras da hidr ulica que expressam o relacionamento entre as v
24. urva do sistema Curva da bomba Curva do sistema estrangulado a 60 do fluxo Curva do 100 da rota o estrangulado a 60 do it sistema 4 fluxo 100 do fluxo Curva da bomba q 100 da rota o Curva do sistema Figura 3 x Compara o de duas situa es de efici ncia com vaz es diferentes 8 a 9 mais eficientes com inversores de frequ ncia e vaz o de 60 I 77 2 da rota o Press o est tica o t T 5 v E e A G E o p 5 2 G o ks x da altura manom trica 100 do Fluxo 100 do Fluxo 100 da rota o Efici ncia Efici ncia gt 4 gt 100 do Fluxo 100 do Fluxo Resumo das boas pr ticas de gerenciamento da efici ncia energ tica em bombas A efici ncia energ tica de um sistema de bombeamento pode ser melhorada por meio da implanta o das seguintes a es simples e Substituir acionamentos de rota o fixa por inversor de frequ ncia para aumentar a efici ncia Conectado a uma bomba um inversor de frequ ncia pode controlar a rota o press o e fluxo em conjunto com os requisitos do processo din mico e da produ o e Monitorar os dados de produ o e os dados de consumo de energia por meio de pain is de controle de software Monitorar continuamente o desvio entre a sa da de produ o e a energia consumida permite uma tomada de decis o r pida e econ mica D
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