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Eletrobrás PROGRAMA NACIONAL
DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS
SISTEMAS DE BOMBEAMENTO E AR COMPRIMIDO
SISTEMAS DE BOMBEAMENTO E AR COMPRIMIDO
Prof. Tomaz Nunes Cavalcante NetoProf. Tomaz Nunes Cavalcante Neto
UNIFOR NOVEMBRO DE 2007
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Revisão Rápida Sobre Revisão Rápida Sobre Sistemas de BombeamentoSistemas de Bombeamento
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Bombas
Definição
– Função - Promover o deslocamento de um líquido por escoamento
– Recebe trabalho mecânico do motor
– Transfere a energia ao fluido sob forma de energia de pressão e cinética
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Curva da bomba
Q (m3/h)
H (
m)
9"
8 1/2"
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
POTÊNCIASPOTÊNCIAS
Hidráulica
Eixo da Bomba(BHP)
Eixo do Motor
Elétrica
bomba
acoplamento
motor
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Curva do sistema
Q (m3/h)
H (
m)
A
B
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Curva do sistema
Equação Geral da Curva do Sistema
psrsr
inst Hg
VV
g
PPHH
2
22
0
)
)
)
)
)(0
2
3
2r
2r
(m/s gravidade da Aceleraçãog
(kg/m líquido do específica Massa
(N/m sucçãode ioreservatór do PressãoP
(N/m recalque de ioreservatór do PressãoP
m desnívelH
(m) recalque no e sucçãona carga de PerdaH
(m/s) sucçãona líquido do VelocidadeV
(m/s) recalque no líquido do VelocidadeV
p
s
r
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Curva do sistema
Perda de Carga na tubulação
g
Q
D
LfH p
2
2
5 2
16
líquido do vazão Q
tubulação da média interno DiâmetroD
tubulação da oComprimentL
fricção de fatorf
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Ponto de operação
H1
Q1
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Potência hidráulica
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Vazão diretamente à velocidade
2
1
2
1
RPM
RPM
Q
Q
Leis de afinidadeLeis de afinidade
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Pressão diretamente ao quadrado da velocidade
2
2
1
2
1
RPM
RPM
H
H
Leis de afinidadeLeis de afinidade
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Potência diretamente ao cubo da velocidade
3
2
1
2
1
RPM
RPM
W
W
Leis de afinidadeLeis de afinidade
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Válvula de estrangulamento
Abertura e fechamento parcial da válvula
Válvula instalada em série com a bomba
Possível em bombas centrífugas
Mais eficiente que o método by-pass
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Válvula de estrangulamento
Pressão
Vazão
Válvula aberta
Q1
P1
Válvula estrangulada
Q2
P2
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Variação de velocidade
Mudança na curva da bomba Diminuição da pressão dinâmica Equivalente à troca do rotor Grande economia de energia Benefícios adicionais
ASD
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Variação de velocidade
Pressão
Vazão
100% Veloc.
Q1
P1
Veloc. reduzida
Q2
P2
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Economia de energia
Válvula de estrangulamento Variação de velocidade
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Bombas iguais em paralelo
Pressão
Vazão
A
B B
C C
A
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Bombas diferentes em paralelo
Pressão
Vazão
A
B
C1
C2
C2
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Conclusões e recomendações
Grande potencial de economia de energia
Análise do ciclo de operação
Análise da pressão ao longo do sistema
Cuidado com harmônicos na rede de alimentação
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Exercício Prático de Cálculo de Economia de Energia em Sistemas de Bombeamento
Exercício Prático de Cálculo de Economia de Energia em Sistemas de Bombeamento
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Dados do ProblemaDados do Problema
• Desnível = 25 metros• Vazão nominal = 100 m3/h• Funcionamento = 8.000 horas• Custo da energia = R$ 120,00 / MWh• Densidade = 1 (Água)• Rendimento do acoplamento = 100%• Rendimento do motor = 93,1%• Bomba - Tipo KSB meganorm 50-160• Curva do sistema
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Dados do Problema
• Ciclo de trabalho
Ponto Vazão (m3/h) Horas
1 30 3.000
2 50 2.500
3 70 1.500
4 100 1.000
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Dados do Problema
• Fórmula da Potência hidráulica
• Ph = . Q . H / 274
• Onde• Ph (HP) (densidade)• Q - vazão (m3/h)• H - pressão (mca)
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Válvula de estrangulamento
• Ponto 1 - Pressão de trabalho
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Vazão (m3/h)
Pre
ss
ão
(m
ca
)
Curva da Bomba
Curva do Sistema
62
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Vazão (m3/h)
Pre
ss
ão
(m
ca)
80,5%
80%
80%
77,5%
77,5%
75%
75%
72,5%70%65%60%
Válvula de estrangulamento
• Ponto 1 - Rendimento da bomba
5762
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Válvula de estrangulamento
PontoVazão (m3/h)
HorasPressão
(mca)Ph
(HP)
bomba (%)
BHP (HP)
Pelet (HP)
Pelet (kW)
Energia (MWh)
Custo (R$/ano)
1 30 3.000 62 6,79 57 11,91 12,79 9,54 28,63 3.435,41
2 50 2.500 61 11,13 69 16,13 17,33 12,93 32,32 3.878,02
3 70
4 100
Total
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Válvula de estrangulamento
• Ph = Q . H / 274
• BHP = Ph / bomba
• Pelet (HP) = BHP / motor• Pelet (kW) = Pelet (HP) * 0,746• Energia (MWh) = Horas * Pelet (kW) /1.000• Custo (R$/ano) = Energia * Custo da Energia
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Vazão (m3/h)
Pre
ss
ão
(m
ca
)
Curva da Bomba
Curva do Sistema
Acionamento Eletrônico
• Ponto 1 - Pressão de trabalho
29
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Vazão (m3/h)
Pre
ss
ão
(m
ca
)
80,5%
80%
80%
77,5%
77,5%
75%
75%
72,5%70%65%60%
Acionamento Eletrônico
• Ponto 1 - Rendimento da bomba
29
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Acionamento Eletrônico
PontoVazão (m3/h)
HorasPressão
(mca)Ph
(HP)
bomba (%)
BHP (HP)
Pelet (HP)
Pelet (kW)
Energia (MWh)
Custo (R$/ano)
1 30 3.000 29 3,18 64 4,96 5,33 3,98 11,93 1.431,132 50 2.500 33 6,02 75 8,03 8,62 6,43 16,08 1.930,113 704 100
Total
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Resultados FinaisResultados Finais
• Economia Anual = Energia Válvula – Energia Acionamento
• Redução na Conta = Custo Válvula – Custo Acionamento
• Tempo de Retorno do Investimento = Investimento / Redução na Conta
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
LEVANTAMENTO DE DADOS / INFORMAÇÕES(COMPRESSORES)
Verificar (medir) a temperatura do ar de admissão;
Prospectar a existência de vazamentos de Ar
A questão do controle centralizado dos compressores
Verificar a capacidade dos reservatórios de ar
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial
Eficientização IndustrialEficientização Industrial
Eletrobrás
PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Programa de Eficientização
Industrial