Projecto eléctrico +
Carlos Costa
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Tel: (351) 966 825 735
Faro, 09/10/2013
Jornadas Técnicas
Evoluções Tecnológicas
dos Motores Eléctricos.
Eficiência Energética
de um Sistema.
Soluções.
ENERGIA ELÉCTRICA
ELEMENTO FUNDAMENTAL NO MUNDO ACTUAL
A ENERGIA ELÉCTRICA “MANIPULÁVEL”
NÃO EXISTE NA NATUREZA
PARA TERMOS ENERGIA ELÉCTRICA É
NECESSÁRIO TRANSFORMAR OUTRAS
FORMAS DE ENERGIA
2
Consumo Global de Energia
@ Biliões de kWh
216,50
201,20
187,19
173,05
159,28
145,10
118,98
104,15
1990
109,50
1995
2000
2007
2015
2020
2025
2030
2035
US Energy Information Administration, 2011
Consumo global de energia
eléctrica
A energia eléctrica usada
na indústria representa
~30%
Na Industria, o consumo com
motores eléctricos representa
~65%
Source: European Energy Agency.
Do total da energia
eléctrica usada
globalmente,
~40%
Está associada ao
uso de motores
eléctricos
Custos ao longo
da vida útil do
motor
Custo de aquisição do
Motor
Considere sempre os
BENEFÍCIOS de amanhã,
Custo
não os CUSTOS
de hoje.
de
Utilize
motores
Energia
de
ALTO RENDIMENTO
Custos de manutenção
Custos de paragem
Custos de
Instalação
Factores de Desperdício
• Motores de Baixo Rendimento
• Motores de Baixo Factor de Potência
• Motores Sobre – Dimensionados
• Cargas Variaveis Mal Aproveitadas
Factores de Desperdício
• Motores de Baixo Rendimento
Perdas
Perdas
Pfe ≈ 20%
Pj1 ≈ 40%
Pmec ≈ 5%
Pj2 ≈ 25%
PS ≈ 10%
Evolução do Motor Eléctrico
2013
Eficiência: 95,8%
2010
Eficiência: 95,1%
2000
Eficiência: 93,9%
1990
Eficiência: 90,2%
1980
Eficiência: 90%
1960
Eficîência: 88%
68% de redução
de perdas nos
últimos 50 anos
Ref: Motor 45 kW 4P
Factores de Desperdício
• Motores de Baixo Rendimento
• Motores de Baixo Factor de Potência
Factor de Potência
Factor de Potência vs Economia de Energia
Factor de potência baixo
significa
desperdício de energia?
SIM!
Factor de Potência
Porquê a Potência de um Transformador é dada em kVA, mas
a Potência de um Motor é dada em kW ?
UMA MÁQUINA QUALQUER
1.000 kVA
QUANTOS kW O TRANSFORMADOR PODERÁ
FORNECER PARA A MÁQUINA?
Factor de Potência
Exemplo de potência do transformador vs factor de potência
UMA MÁQUINA
QUALQUER
1.000 kVA
Potência Trafo
1000
kVA
FP
Potência Útil
0,5
500kW
0,8
800kW
1,0
1000kW
Factor de Potência
CONSEQUÊNCIAS DE UM BAIXO FACTOR DE POTÊNCIA
Consumo excedente na conta de energia eléctrica
Aumento das perdas eléctricas nos condutores pelo
efeito Joule
Queda e flutuações de tensão
Necessidade de aumento do diâmetro dos condutores
Sobrecarga dos equipamentos de manobra
Limitação da capacidade dos transformadores de
alimentação
Entendendo a Electricidade
Resumindo:
A fábrica , é uma central de geração;
O camião, é uma linha de transmissão;
O boteco, é uma subestação;
A máquina da cerveja, é um transformador;
O garçom, é uma linha de distribuição;
Você, é o consumidor;
O alcoolímetro, é a ERSE: "A Agência Reguladora"
A Potência Activa (W) representa a porção líquida do copo, ou seja, a parte que realmente será
utilizada para matar a sede.
Como na vida nem tudo é perfeito, junto vem uma parte de espuma, representada pela Potência
Reactiva (VAr).
Essa espuma está a ocupar lugar no copo, porém não é utilizada para matar a sede. O conteúdo
total do copo representa a Potência Aparente (VA).
A analogia da cerveja pode ser utilizada para tirarmos algumas conclusões iniciais:
- Quanto menos espuma tiver no copo, haverá mais cerveja. Da mesma maneira, quanto menos
Potência Reactiva for consumida, maior será o Factor de Potência.
- Se um sistema não consome Potência Reactiva, possui um Factor de Potência unitário, ou seja,
toda a potência drenada da fonte (rede eléctrica) é convertida em trabalho.
Factores de Desperdício
• Motores de Baixo Rendimento
• Motores de Baixo Factor de Potência
• Motores Sobre Dimensionados
Motores sobre dimensionados
MOTORES
ELÉCTRICOS MAL
ESPECIFICADOS
anulam os benefícios dos Altos
Níveis de Rendimento
Levantamentos já realizados na
Indústria comprovam que
aproximadamente 40 % dos
motores OPERAM ABAIXO
DOS 50% da sua potência
nominal
Motor WEG Super Premium
IE4
Comparativo
Maior economia de energia;
Redução das emissões de CO2;
Rápido Payback;
II polos
IE4 x IE3otm
IV polos
315kW
250kW
200kW
160kW
132kW
110kW
90kW
75kW
55kW
45kW
37kW
30kW
22kW
18.5kW
15kW
11kW
20
7.5kW
5.5kW
Retorno
25
Payback em meses
15
10
5
-
Eficiência Super Premium
Comparativo de consumo
Motor instalado
22 kW, 4 polos, 1997
Horas / Dia
24
Dias / ano
330
€ / kWh*
0,092
Motor W22 Super Premium
22 kW, 4 poles, 2013
90.0
Eficiência η(%)
94.5
193.600
Consumo anual (kWh)
184.380
17.811
Consumo anual (€)
16.963
Economia anual (kWh)
9.219
* Custo médio da energia em Portugal
Economia anual (€)
848
Comparativo de consumo
Motor instalado
55 kW, 4 polos, 1997
Horas / Dia
24
Dias / ano
330
€ / kWh*
0,092
Motor W22 Super Premium
55 kW, 4 poles, 2012
91,3
Eficiência η(%)
95,7
477.108
Consumo anual (kWh)
455.172
43.894
Consumo anual (€)
41.876
Economia anual (kWh)
21.936
* Custo médio da energia em Portugal
Economia anual (€)
2. 018
Consumo de Energia num Sistema
Rendimento total do sistema
CUIDADO !!!
Não devemos pensar apenas no motor, é necessário
avaliar o rendimento total do sistema.
Exemplo: Bombas
Tubulação
SDP
T
Bombas e Válvulas
Onde:
SDP - Sistema de Distribuição Potência
T
- Transformador
A
- Acoplamento
Motor
A
Consumo de Energia num Sistema
Exemplo de sistema vs rendimento
Sistema de Bombeamento de Baixa Eficiência
Motor padrão
n= 90%
Acoplamento
n= 98%
Válvula
n= 66%
Tubulação
n= 69%
3~
Bomba n= 77%
60% Caudal nominal
Pot. Entrada 100
n Total = 31%
Pot. Saída 31
Fonte: Energy Efficient Motor Driven Systems Abril/2004
Consumo de Energia num Sistema
Exemplo de sistema vs rendimento
Sistema de Bombeamento de Alta Eficiência
Inversor
n= 97%
Motor AR
n= 95%
Acoplamento
n= 98%
Tubulação
n= 69%
60% Caudal nominal
Pot. Entrada 56
n Total = 0,55%
Bomba AR
n= 88%
Pot. Saída 31
Fonte: Energy Efficient Motor Driven Systems Abril/2004
REGULAMENTAÇÃO
28
Regulamentação
Níveis
Rendimento
IEC 60034-30
Directiva
2005/32/EC
Regulamento
Nº 640/2009
Ensaio
IEC 60034-2-1
Fabricantes
Utilizadores
Decreto-Lei
nº 26/2009
Aplicação
IE1
16 de Junho 2011
IE2
01 de Janeiro 2015 - 7.5 kW a 375 kW
01 de Janeiro 2017 - 0.75 kW a 375 kW
ATENÇÂO!
IE2 + VSD ; IE3 ; IE4
Ficam a vigorar
Produtos