Usina de Inovações | Brasil – Novembro 2008
Soluções para Aumentar Eficiência
e Produtividade da Usina
Resumo da apresentação, caso precise de
mais informações relativo ao tema favor me
contatar.
Dep. DT - Large Drives
Eduardo Kenji Tateyama
Tel. 11 3911.1777
E.Mail - [email protected]
Siemens Açúcar e Etanol
A idéia é economizar ...
Na nossa casa deixamos uma torneira
pingando, ou um chuveiro ligado direto ?
Quando optamos por comprar
equipamentos com menos eficiência ou
qualidade, acabamos jogando dinheiro fora,
quer seja em nossas casas, ou na empresa
que trabalhamos.
Siemens Açúcar e Etanol
A boa prática que fazemos em casa vamos
fazer na empresa !
Quando saímos de algum cômodo
em nossas casas
desligamos a luz, se não estamos
assistindo a televisão desligamos,
certo ?
Para que compramos uma geladeira ?
- Para resfriar , congelar e conservar os
alimentos.
Porém ela gasta energia, já que temos que
comprar a geladeira porque não comprar uma
que consuma menos energia ?
Siemens Açúcar e Etanol
Objetivos
Apresentar idéias, conceitos e soluções para:
• Aumentar eficiência energética, e
• Ampliar produtividade da unidade industrial.
• Foco: Motorização e Controle de Velocidade.
Siemens Açúcar e Etanol
Tópicos de Discussão
• Economizando energia com motores
elétricos de alta eficiência.
• Aplicando variação de velocidade no
controle de vazão e pressão.
• Eletrificando Moendas.
Siemens Açúcar e Etanol
Motores Elétricos Siemens: Feitos para Durar
• Economizando energia com motores elétricos de alta eficiência
Siemens Açúcar e Etanol
Benefícios de motores com alta
eficiência energética
Tempo de vida útil estatístico do motor
Preço de compra
Custo de
instalação e
manutenção
Custo de
energia
Potência nominal [kW]
A Energia Elétrica constitui o maior custo operacional no ciclo de
vida de um motor elétrico !
Siemens Açúcar e Etanol
Tipicamente, preparo e moagem detém a maior
potência instalada numa usina de Açúcar e Álcool
Casa de força
2% Esteiras e Serviços Auxiliares
1%
Sedimentação
2%
Destilaria
3%
ETA
1%
Fermentação
8%
Tratamento do Caldo
12%
Preparo e Moenda
56%
Caldeiras
15%
Siemens Açúcar e Etanol
Conclusões Finais:
1. O investimento adicional para a compra de motores de
alto rendimento se paga com a economia de energia
elétrica.
2. Para uma análise correta do retorno no investimento, não
basta analisar somente os valores de rendimento dos
motores a 100% de carga.
3. Nem sempre ter um motor de Alto Rendimento significa
economizar mais energia !
4. Se realizado em etapas, um projeto de economia de
energia com motores deve começar pelo preparo e
moagem.
Siemens Açúcar e Etanol
Inversores de Freqüência
Aplicando variação de
velocidade no controle de
vazão e pressão
Siemens Açúcar e Etanol
Esquemas comparativos: controle por válvula
e controle de velocidade
Minimizando perdas em sistema de controle proporcional de vazão
~~
H
H
M
Controle por válvula
M
Controle de velocidade
Siemens Açúcar e Etanol
Sistema de controle de vazão / pressão
convencional por válvula / damper:
285%
Perdas:
Transformador
M
281%
265%
160%
X
100%
Potência útil
(líquida)
Operação,
diretamente
à rede
I
I
t
t
Velocidade
Fixa
Motor
Bomba
Válvul
a
Num acionamento convencional de
velocidade constante com controle de
fluxo por válvula, para 100% de
potência útil fornecida são requeridos
285% de potência consumida.
O balanço de energia de uma bomba
em velocidade constante é mais
desfavorável quanto menor a
quantidade de fluido a ser bombeado.
Siemens Açúcar e Etanol
Sistema de controle de pressão ou
vazão por inversor de frequência:
Potência de
alimentação
160%
I
t
I
158%
~
I
Perdas:
Transformador
Operação a
partir de um
conversor
t
t
Velocidade
variável
~
Conversor
152%
M
142%
100%
Motor
Bomba
O acionamento representa o maior potencial de economia de
energia !
Com o controle eletrônico da velocidade, a potência de
alimentação é apenas 160% da potência necessária para o
bombeamento e as perdas totais são reduzidas a 1/3 !.
O controle do processo também é melhorado.
Potência útil
(líquida)
Siemens Açúcar e Etanol
Benefícios da substituição de válvulas / dampers por
controle de vazão por inversores de freqüência.
• A tubulação é simplificada, retirando-se as válvulas
proporcionais e eventuais sistemas by-pass.
• Evita-se picos de pressão nos sistemas de tubulação durante
a partida e parada de bombas (efeito golpe de aríete).
• Reduz a fadiga na tubulação.
• Reduz picos de corrente na partida dos motores a 1,5 corrente
nominal
• Reduz o ruído acústico do sistema
• REDUZ O CONSUMO DE ENERGIA EM PELO MENOS 30% !
Siemens Açúcar e Etanol
Aplicação: Ventiladores e Exaustores das Caldeiras
• Segunda área de maior potência instalada
numa usina de açúcar e álcool (15% potência
instalada total).
• Eliminação total dos dampers,manter
somente para partida/emergência
• Economia no custo de manutenção, pois a
manutenção do mesmo tem custo elevado
• Redução dos picos de corrente na partida dos
motores
• Redução de ruído acústico
• REDUZ O CONSUMO DE ENERGIA EM PELO
MENOS 30% !
Siemens Açúcar e Etanol
Tipos de partida para Preparo Eletrificado
Qual a melhor solução para
partida
do Picador e do Desfibrador
eletrificados?
Siemens Açúcar e Etanol
Partidas do Preparo
• Vamos trabalhar um pouco as diversas
possibilidades;
Partidas clássicas;
• Partida direta -13,8 KV ou 4,16 KV;
• Partida Motor de Anéis
Siemens Açúcar e Etanol
Partida Direta
• Solução mais simples;
• Problema de queda de tensão – em redes onde o
gerador, não suporta tal partida (pequeno em relação a
potência instalada), ocasionando uma queda de tensão
maior que 10 % , chegando até 30%.
• Não há conexão com a concessionária
Siemens Açúcar e Etanol
Utilizando Motores de Anéis
• Solução ultrapassada, pois com o advento dos inversores
de freqüência, este tipo de motor está sendo abandonado,
ex. Motores de ponte rolante. Somente utilizado em
aplicações muito especiais.
• Requer manutenção e intervenções com
freqüência
superior ao motor assincrono.
Siemens Açúcar e Etanol
Soluções Siemens
• Partida com motor de arranque.
• Partida com Inversores de Média Tensão
utilizando um único inversor para partida do
picador e desfibrador
• Partida com inversor para cada aplicação,
possiblidade de controle no processo, gerando
ótimo aproveitamento da potência instalada.
Siemens Açúcar e Etanol
Açúcar e Etanol
Eletrificando Moendas
Siemens Açúcar e Etanol
Por quê Eletrificar Moendas ?
• A venda do excedente de energia elétrica para
concessionárias requer
• Maior eficiência no ciclo térmico do processo, sendo
necessário
• Maximizar a disponibilidade de vapor para geração de
energia elétrica.
Siemens Açúcar e Etanol
Por quê Eletrificar Moendas ?
A eletrificação de moendas:
• Reduz o consumo de vapor no processo de moagem,
substituindo turbinas a vapor por acionamentos e motores
elétricos de alta eficiência.
• Garante maior produtividade, extraindo maior quantidade de
caldo com o mesmo terno;
• Oferece maior controle do processo, pela flexibilidade no
controle de velocidade da moenda;
• Permite a operação remota, reduzindo riscos com acidentes.
Siemens Açúcar e Etanol
A Eletrificação de Moendas Típica
Transformador a seco GEAFOL®
Inversor de frequência
SINAMICS®
Retificador 6, 12 pulsos
ou sistema AFE – para
redes fracas.
Integração total ao
sistema de automação
da planta, operação
remota e teleservice.
Alta robustez e
durabilidade.
Manutenção rápida.
Para alimentar inversores.
Preparo e
Moenda
SIMATIC
S7 400
Maior durabilidade, proteção contra
umidade.
Mais resistente à temperatura, classe F.
Motor Elétrico Siemens
Feito para Durar
Para ambientes industriais pesados,
IPW55.
Consome até 10% menos energia.
Mais arranque para a mesma potência,
para situações de embuchamento.
Pronto para inversor de freqüência.
Vida útil duas vezes a de um motor de
mercado.
Siemens Açúcar e Etanol
Vantagens da substituição de turbinas a vapor por
motores e inversores: “ELETRIFICAÇÃO DA MOENDA”
• Automação do controle de vazão do caldo para a fábrica devido ao
melhor ajuste da rotação do terno.
• Controle total à distância, dispensa a presença do operador no local
para ajustes na rotação do terno.
• Fim da oscilação na extração do caldo, que no caso das turbinas
dependem da pressão do vapor.
• Excelente controle da oscilação dos mancais da moenda (melhores
ajustes mecânicos).
• Instalação compacta e reduzida.
• Não há necessidade de água no acionamento; não é necessário
redimensionar as linhas de vapor e de água de resfriamento.
Siemens Açúcar e Etanol
Vantagens da substituição de turbinas a vapor por
motores e inversores: “ELETRIFICAÇÃO DA MOENDA”
• Manutenção praticamente inexistente, realizada de forma simples e
rápida.
• Operação com alto torque em baixa rotação, difícil com sistemas
mecânicos devido ao sistema de lubrificação.
• Eliminação do redutor de alta rotação.
• Partida e parada suave, livre de “trancos” mecânicos.
• Proteção do motor e sistema mecânico totalmente integrado ao
inversor.
• Permite assistência técnica à distância via rede Profibus –
TELESERVICE - SIEMENS
• ECONOMIA DE ENERGIA PARA SER EXPORTADA.
Siemens Açúcar e Etanol
Agradecimentos:
Usina Coruripe (2003 ) – Iturama – Eletrificação do rolo de saída, BT
Usina Alto Alegre ( 2004) – Alta Floresta – Eletrificação da Moenda
(acionamento único BT )
Destilaria Pioneiros(2006) – Sud Menucci -Eletrificação da Moenda
(acionamento Único BT )
Açúcar Guaraní(2006) – Severinia -Eletrificação da Moenda (rolo de
saída )
Usina Alto Alegre ( 2007) – Santo Inácio – Eletrificação da Moenda
(acionamento único MT )
Açúcar Guaraní (2007) – São José -Eletrificação da Moenda
(acionamento único MT )
Siemens Açúcar e Etanol
Agradecimentos
Usina Barralcool ( 2007 ) - Barra do Bugre – Eletrificação de
Moenda ( acionamento BT )
Usina Alta Mogiana( 2008 ) – Eletrificação da Moenda (
acionamento único MT)
Usina Cocal ( 2008 )– Eletrificação do Preparo (partida com
drive PH, MT e Moenda com rolos independentes , BT)
Usina Colorado( 2008 ) – Eletrificação da Moenda (rolos
independentes )
Siemens Açúcar e Etanol
Agradecimentos
Usina Campo Lindo ( 2008 ) – Eletrificação do Preparo
( controle com Inversores) e Moenda
Usina Total ( 2009 ) – Eletrificação do preparo com “Pony
Motor”, e Moenda ( rolos independentes )
Usina IACO ( 2009 ) – Eletrificação do Preparo com “Pony
Motor”e Moenda (acionamento único)
Usina Rio Pardo ( 2009 ) – Eletrificação do Preparo e Moenda
(acionamento Único MT)
Açúcar Guaraní ( entrega programada ) – Pedranópolis Eletrificação da Moenda (acionamento único MT )
Siemens Açúcar e Etanol
Obrigado !
Siemens Açúcar e Etanol