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Eficiência energética em instalações de bombagemA “Eficiência Energética” é um tema que está na ordem do dia, o que leva a que fabricantes de equipamentos e utilizadores tenham direccionado toda a atenção na melhoria contínua da selecção e utilização dos equipamentos, de forma a diminuir o peso dos custos energéticos nos custos totais de exploração das instalações.
 Por outro lado, face ao aumento dos custos da energia e à necessidade de redução das emissões de CO2, as empresas são forçadas a conservar a energia primária e a reduzir as potências consumidas. Uma das principais áreas de actuação é a indústria. Segundo estudos efectuados a nível mundial, 65% da energia consumida está associada a máquinas motorizadas, constituindo as bombas centrífugas uma importante parcela desses equipamentos. A Agência Alemã para a Energia (Dena) prevê que a implementação de medidas de optimização possa levar – nos próximos anos - a poupanças entre 15% a 20% dos 220 biliões de kWh de energia consumidos nesse sector.É com este intuito que a KSB lançou a nível mundial a campanha informativa “Pare de desperdiçar energia”, que alerta os utilizadores para os factores mais importantes na selecção, utilização e manutenção de bombas centrífugas com vista à optimização energética das instalações onde estas estão inseridas. Potencial de poupança na fase de projecto É a fase inicial de qualquer nova instalação onde, desde logo, alguns ganhos podem ser obtidos. E porquê? Porque são consideradas uma série de margens de segurança (ver esquema abaixo) que no final podem resultar num sobredimensionamento dos motores em cerca de 45%!!  Resulta destas situações que – em termos práticos – existem perdas de eficiência tanto no motor como na própria bomba, uma vez que o rendimento dos motores tem o seu valor máximo na plena carga (4/4), mas em funcionamento a meia carga (2/4) perde cerca de 1% (ex: motor Siemens Eff2 de 55,0 kW a 2 polos). No caso da bomba as perdas hidráulicas podem ser mais significativas, como podemos ver no diagrama seguinte. Este diagrama chama a atenção para a importância da localização do ponto de funcionamento face ao ponto de melhor rendimento (BEP), não só em termos de rendimento hidráulico mas também da fiabilidade e longevidade do equipamento.   Motores de eficiência elevada (Eff1 / IE2) A eficiência de um motor eléctrico é determinada pela sua capacidade de produzir energia e depende de: - Tamanho e tipo - Quantidade e qualidade de material activo - Configuração e airgap (folga entre estator e rotor) - Construção De acordo com a regulamentação CEMEP (Comité Europeu dos Fabricantes de Máquinas Eléctricas e Sistemas de Potencia) estão definidas 3 classes de eficiência para os motores eléctricos – Eff3, Eff2 e Eff1. Estas classes aplicam-se a motores standard assíncronos com potências entre 1,1 kW e 90 kW (a 2 e 4 polos), podendo verificar-se no gráfico abaixo a diferença de rendimento entre as 3 classes.  A eficiência é obtida pela capacidade de transformar energia eléctrica em energia mecânica e as perdas resultantes são dissipadas por calor. A folga existente entre o rotor e o estator (airgap) constitui um parâmetro importante na determinação da eficiência do motor. As perdas existentes são divididas em perdas em vazio (constantes) e perdas de solicitação que aumentam proporcionalmente ao aumento de carga do motor. A qualidade do material activo é melhor nos motores Eff1. No novo standard IEC 60034-30 (de Agosto de 2007) foram definidas novas classes de energia (IE1 a IE4) conforme quadro a seguir, pois as classes anteriormente definidas foram ultrapassadas.
Variação de velocidade  A optimização da velocidade de rotação para adequar o ponto de funcionamento às necessidades da instalação pode resultar numa redução dos custos energéticos na ordem dos 60% ! Graças ao elevado potencial de poupança energética, os custos adicionais de investimento são recuperados num curto espaço de tempo. Existem ainda outros benefícios da utilização da variação de velocidade:
A utilização de um variador de velocidade deve ser equacionada sempre que estamos perante uma das seguintes situações:
É fundamental que – em conjunto com a utilização do variador de velocidade – seja seleccionada a variável de controlo mais adequada, pois só dessa forma poderemos garantir a autonomia do sistema dentro dos parâmetros pretendidos. Uma das utilizações mais prementes do variador de velocidade, são os casos em que temos variação de caudal do sistema. Tem sido prática comum a utilização de uma válvula de regulação para compensar estas variações, o que é conseguido através da introdução de uma perda de carga (desnecessária!!) na instalação, que altera a curva da instalação, mantendo a bomba a funcionar no seu regime nominal.  Como podemos observar no gráfico anterior, a utilização da válvula de regulação até nos dá a ideia (errada!!) de poupança energética pois numa bomba centrífuga os consumos a 50% do caudal são inferiores aos consumos a plena carga. No entanto – como foi dito anteriormente – atingimos este valor à custa da introdução de uma perda de carga adicional, alterando a curva da instalação quando na realidade deverá ser a bomba a ajustar-se às novas condições de funcionamento, aí sim - como podemos ver no gráfico seguinte – com ganhos efectivos em termos dos consumos necessários ao desempenho do equipamento.  Como podemos observar no gráfico anterior, os ganhos de energia podem atingir valores da ordem dos 60%, quando comparados com o sistema “tradicional” da válvula de regulação.  Face ao potencial de ganhos energéticos na utilização dos variadores de velocidade, a KSB desenvolveu um produto – o PumpDrive – com características específicas para a utilização em bombas centrífugas. Este variador tem por base uma solução “all-in-one” o que trás vantagens face aos variadores comuns existentes no mercado em termos de:
Conclusão A redução das margens de segurança no projecto, os motores de eficiência elevada e a variação de velocidade são das principais soluções existentes, com elevado potencial de poupança de energia, na optimização da eficiência dos sistemas de bombagem. Recomendamos que sejam sempre avaliados todos os equipamentos, independentemente das suas potências isoladas, pois existe a tendência para dar apenas atenção aos equipamentos de potência elevada, quando na realidade (segundo estudo realizado pelo Office of Ennergy Efficiency and Renewable Energy, dos EUA, em 2002) 50% da potência total consumida na indústria deriva de bombas com potências inferiores a 40 kW ! Caso necessite, a KSB está disponível para o ajudar a encontrar a solução mais adequada à sua instalação. Paulo Costa / Resp. Depto. Indústria
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