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