Cinco pequenas mudanças para aumentar a eficiência da planta

Cinco pequenas mudanças para aumentar a eficiência da planta

O custo de energia para operar um motor elétrico durante dez anos é pelo menos 30 vezes o preço de compra original. Sendo o consumo de energia responsável pela grande maioria dos custos durante toda a vida útil, Marek Lukaszczyk, do fabricante de motores e acionamentos WEG, explica cinco maneiras de melhorar a eficiência energética do motor. Felizmente, as mudanças em uma fábrica não precisam ser enormes para gerar economias. Muitas dessas mudanças funcionarão com sua área ocupada e equipamentos existentes.

Muitos motores elétricos em uso são de baixa eficiência ou não são dimensionados adequadamente para a aplicação. Ambos os problemas fazem com que os motores trabalhem mais do que o necessário, utilizando mais energia no processo. Da mesma forma, motores mais antigos podem ter sido rebobinados algumas vezes durante a manutenção, diminuindo a sua eficiência.

Na verdade, estima-se que um motor perde de um a dois por cento de eficiência cada vez que é rebobinado. Dado que o consumo de energia representa 96% do custo total do ciclo de vida de um motor, pagar mais por um motor de eficiência premium resultará num retorno do investimento ao longo da sua vida útil.

Mas se o motor está funcionando, e já funciona há décadas, vale a pena atualizá-lo? Com o fornecedor de motores certo, o processo de atualização não causa interrupções. Um cronograma pré-definido garante que a troca do motor seja realizada de forma rápida e com mínimo tempo de inatividade. A opção por áreas padrão da indústria ajuda a agilizar esse processo, pois o layout da fábrica não precisará ser alterado.

Obviamente, se você tiver centenas de motores em suas instalações, não será viável substituí-los de uma só vez. Concentre-se primeiro nos motores que foram submetidos a rebobinamentos e planeje um cronograma de substituições ao longo de dois a três anos para evitar tempos de inatividade significativos.

Sensores de desempenho motor

Para manter os motores funcionando de maneira ideal, os gerentes de fábrica podem instalar sensores de retroajuste. Com métricas importantes, como vibração e temperatura monitoradas em tempo real, a análise de manutenção preditiva integrada identificará problemas futuros antes da falha. Com aplicativos baseados em sensores, os dados do motor são extraídos e enviados para um smartphone ou tablet. No Brasil, uma fábrica implementou essa tecnologia em motores que acionam quatro máquinas idênticas de recirculação de ar. Quando a equipe de manutenção recebeu um alerta de que havia níveis de vibração mais elevados do que o limite aceitável, sua vigilância intensificada permitiu-lhes resolver o problema.

Sem essa percepção, poderia ter ocorrido um desligamento inesperado da fábrica. Mas onde estão as poupanças de energia no cenário acima mencionado? Em primeiro lugar, o aumento da vibração significa um aumento no uso de energia. Pés sólidos integrados no motor e boa rigidez mecânica são cruciais para garantir menos vibração. Ao resolver rapidamente o desempenho não ideal, esse desperdício de energia foi reduzido ao mínimo.

Em segundo lugar, ao evitar o encerramento total da fábrica, não foram necessários requisitos de energia mais elevados para reiniciar todas as máquinas.

Instalar soft starters

Para máquinas e motores que não funcionam continuamente, os gerentes da fábrica devem instalar soft starters. Esses dispositivos reduzem temporariamente a carga e o torque no trem de força e o surto de corrente elétrica do motor durante a partida.

Pense nisso como se estivesse em um semáforo vermelho. Embora você possa pisar no acelerador quando o semáforo ficar verde, você sabe que esta é uma maneira ineficiente e mecanicamente estressante de dirigir – além de perigosa.

Da mesma forma, para equipamentos de máquinas, uma partida mais lenta utiliza menos energia e resulta em menos estresse mecânico no motor e no eixo. Ao longo da vida útil do motor, um soft starter proporciona economia de custos atribuída à redução dos custos de energia. Alguns soft starters também possuem otimização automática de energia. Ideal para aplicações de compressores, o soft starter avalia os requisitos de carga e ajusta-os adequadamente para manter o gasto de energia no mínimo.

Use um inversor de velocidade variável (VSD)

Às vezes chamados de inversor de frequência (VFD) ou inversor, os VSDs ajustam a velocidade de um motor elétrico com base nos requisitos da aplicação. Sem este controle, o sistema simplesmente freia quando é necessária menos força, expelindo a energia desperdiçada na forma de calor. Numa aplicação de ventilador, por exemplo, os VSDs reduzem o fluxo de ar conforme os requisitos, em vez de simplesmente cortar o fluxo de ar enquanto permanecem na capacidade máxima.

Combine um VSD com um motor de eficiência superpremium e os custos reduzidos de energia falarão por si. Em aplicações de torres de resfriamento, por exemplo, utilizar um motor super premium W22 IE4 com um inversor de frequência HVAC CFW701, quando dimensionado adequadamente, proporciona uma redução no custo de energia de até 80% e uma economia média de água de 22%.

Embora a regulamentação atual estabeleça que os motores IE2 devem ser usados ​​com um VSD, isso tem sido difícil de aplicar em toda a indústria. Isso explica por que as regulamentações estão se tornando mais rígidas. A partir de 1º de julho de 2021, os motores trifásicos precisarão atender aos padrões IE3, independentemente de quaisquer adições de VSD.

As mudanças de 2021 também estão mantendo os VSDs em padrões mais elevados, atribuindo também classificações de IE a este grupo de produtos. Espera-se que eles atendam ao padrão IE2, embora um inversor IE2 não represente a eficiência equivalente de um motor IE2 — estes são sistemas de classificação separados.

Faça pleno uso dos VSDs

Instalar um VSD é uma coisa, usá-lo em todo o seu potencial é outra. Muitos VSDs estão repletos de recursos úteis que os gerentes de fábrica não sabem que existem. As aplicações de bombas são um bom exemplo. O manuseio de fluidos pode ser turbulento, entre vazamentos e baixos níveis de fluido, há muita coisa que pode dar errado. O controle integrado permite um uso mais eficaz dos motores com base nas demandas de produção e na disponibilidade de fluidos.

A detecção automática de tubos rompidos no VSD pode identificar zonas de vazamento de fluido e ajustar o desempenho do motor de acordo. Além disso, a detecção de bomba seca significa que, se o fluido acabar, o motor será automaticamente desativado e um alerta de bomba seca será emitido. Em ambos os casos, o motor reduz o seu consumo de energia quando menos energia é necessária para lidar com os recursos disponíveis.

Se utilizar vários motores na aplicação da bomba, o controle da bomba jockey também pode otimizar o uso de motores de tamanhos diferentes. Pode ser que a demanda exija apenas o uso de um motor pequeno ou uma combinação de um motor pequeno e um grande. O Pump Genius oferece maior flexibilidade para usar o motor de tamanho ideal para uma determinada vazão.

Os VSDs podem até realizar a limpeza automática do impulsor do motor, para garantir que a remoção seja realizada de forma consistente. Isto mantém o motor em condições ideais, o que tem efeitos positivos na eficiência energética.

Se você não estiver satisfeito em pagar 30 vezes o preço do motor nas contas de energia ao longo de uma década, é hora de fazer algumas dessas mudanças. Eles não acontecerão da noite para o dia, mas um plano estratégico que atinja os pontos problemáticos mais ineficientes resultará em benefícios significativos de eficiência energética.