Eletrobrás PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM...

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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Curva da bomba

Q (m3/h)

H (

m)

9"

8 1/2"


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

POTÊNCIASPOTÊNCIAS

Hidráulica

Eixo da Bomba(BHP)

Eixo do Motor

Elétrica

bomba

acoplamento

motor


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Curva do sistema

Q (m3/h)

H (

m)

A

B


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Ponto de operação

H1

Q1


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Potência hidráulica


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Vazão diretamente à velocidade

2

1

2

1

RPM

RPM

Q

Q

Leis de afinidadeLeis de afinidade


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Pressão diretamente ao quadrado da velocidade

2

2

1

2

1

RPM

RPM

H

H



Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Potência diretamente ao cubo da velocidade

3

2

1

2

1

RPM

RPM

W

W



Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial


Pressão

Vazão

Válvula aberta

Q1

P1

Válvula estrangulada

Q2

P2


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Variação de velocidade

Pressão

Vazão

100% Veloc.

Q1

P1

Veloc. reduzida

Q2

P2


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Economia de energia

Válvula de estrangulamento Variação de velocidade


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Bombas iguais em paralelo

Pressão

Vazão

A

B B

C C

A


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Bombas diferentes em paralelo

Pressão

Vazão

A

B

C1

C2

C2


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

Dados do Problema

• Fórmula da Potência hidráulica

• Ph = . Q . H / 274

• Onde• Ph (HP) (densidade)• Q - vazão (m3/h)• H - pressão (mca)


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial


• 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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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%


• Ponto 1 - Rendimento da bomba

5762


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial


• 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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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%


• Ponto 1 - Rendimento da bomba

29


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


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


Eletrobrás


ENERGIA ELÉTRICA


Industrial

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