Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009

Training made by SEW-EURODRIVE

Daniel Martin Paganini

Consultoria Técnica

Training made by SEW-EURODRIVEDVEA \ Daniel Paganini \ Setembro 2009

Objetivo

Apresentação SEW?

História do acionamento

Redutores

Motores

Uso racional de energia

A SEW (Süddeutsche Elektromotoren-Werke, Fábrica de Motores

Elétricos do Sul da Alemanha), foi fundada em 1931 na cidade de

Bruchsal, e deu o primeiro passo no desenvolvimento de uma

tecnologia que iria revolucionar a indústria mundial: a produção

de motoredutores .

Empresa familiar com presença global e atuação local,

a SEW se destaca pela vanguarda tecnológica e por

ser um dos líderes mundiais no mercado de

acionamentos.

SEW EURODRIVE

Solução em Movimento

SEW no Mundo

12 Fábricas 67 Montadoras

13 Mil Funcionários 1,9 Bilhões de Euros

SEW no Mundo

GUARULHOS

Porto Alegre

Manaus

Belém

Fortaleza

Recife

Salvador

Vitória

Rio de Janeiro

Goiânia

Cuiabá

Rio Claro

Guarulhos

Curitiba

Belo Horizonte

Joinville

Aracaju

São Luiz

Uberlândia

Mercado de Atuação

Açúcar e Álcool

A cana ocupa cerca de 7 milhões de hectares (2% de toda a terra

arável do País), que é o maior produtor mundial, seguido por Índia,

Tailândia e Austrália. As regiões de cultivo são: Sudeste, Centro-

Oeste, Sul e Nordeste, permitindo duas safras por ano. Fonte: Unica

Mineração e Siderurgia

O Brasil é o segundo maior produtor de Minério de Ferro, com

produção em 2008 estimada em 409 milhões de toneladas, o

que equivale a 19% do total mundial (1,9 bilhão de ton). A China

é o maior produtor, com 600 milhões de ton em 2008. IBRAM

1 tonelada = 138 US$ fonte econstats

Automobilística

A produção de veículos no ano de 2008 alcançou a incrível

marca de 3.215.000 de unidades produzidas, valor 8%

superior ao de 2007. De Janeiro a Maio deste ano, o

acumulado é de 1.200.000 unidades produzidas. Fonte ANFAVEA

Lazer e Diversão

Produtos SEW EURODRIVE

Alguns de nossos Clientes...

A roda

Origem das engrenagens

China ~2600 a.C.

Da Vinci ~1500 d.C.

Atualmente

Princípio de Arquimedes

Principio de Funcionamento do Redutor

Entrada

rpm Nm rpm Nm

Saída

Revolução Industrial

Da transmissão por correia até o motoredutor

1764 James Watt inventou a máquina a vapor

1850 Pittler constrói o primeiro torno de torreta

1867 Siemens constrói o primeiro dínamo

1872 F. v. Hefi-ter-Alteneck constrói o primeiro

motor CC

1880 Siemens constrói o primeiro elevador elétrico.

1887 N. Tesla inventa o motor AC

1889 J. H. Northop inventa o tear automático

... Início da Era industrial

Acionamentos Centrais

Tear 1779

Acionamentos Individuais

Vida Moderna

SEW EURODRIVE

Solução em Movimento

Motores elétricos

Motor CC Excitação compound

Excitação independente

Excitação série

Imãs permanentes

Excitação paralela Motor universal

Motor CA

Monofásico

Linear

Trifásico

Assíncrono

Síncrono

Gaiola de

esquilo

Bobinado

Imãs permanentes

Relutância

Pólos Salientes

Pólos magnéticos

Família de motores elétricos

Motor CC Excitação compound

Excitação independente

Excitação série

Imãs permanentes

Excitação paralela Motor universal

Motor CA

Monofásico

Linear

Trifásico

Assíncrono

Síncrono

Gaiola de

esquilo

Bobinado

Imãs permanentes

Relutância

Pólos Salientes

Pólos magnéticos

Família de motores elétricos

Evolução de motores elétricos

Princípio de funcionamento do motor de indução

Rotação fixa

[ rpm ]

Escorregamento

Torque

[ Nm ]

Características do motor de indução

Curva característica

Injeção do Alumínio

Estampo da chapa

Inserção do Eixo

Retífica do rotor

Estampo da chapa

Agrupamento de chapas Bobinagem

Uso e conservação

Motor Elétrico Alta Temperatura

O que é alta temperatura para motor elétrico?

20°C, 40°C, 100°C, 500°C?

B: T=80°C

F: T=105°C

H: T=130°C

Classe de Isolação

Número de partidas por hora;

Tempo de aceleração;

Refrigeração adequada;

Especificação

Número de partidas por hora (ZP)

Motor Elétrico

Zp Ip TempC, I

Tempo de Aceleração (TA)

TA I TempC, I

Refrigeração Adequada

Temperatura ambiente: até 40°C;

Altitude: 1000m;

Fluxo de ar de projeto

Para temperaturas de 40°C a 60°C;

Para altitudes maiores que 1000 m;

HTNNred ffPP

Refrigeração Adequada

Classes de rendimento

Principais Normas pelo Mundo

Países onde o

rendimento minimo é

exigido por lei

Perdas no Ferro ~ U, fPerdas no cobre/resistência ~ I²·R

Perdas por atrito e ventilação ~ n, n³

+ Perdas

Adicionais

Perdas no motor de indução

Rendimento e fator de potência

Consumo de energia elétrica no Brasil

0 20 40 60 80 100 120

Potência [kW]

Informações de Mercado

Evolução do valor R$/kWh

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

UHENPAL - Usina Hidro Elétrica Nova Palma Ltda

Aplicação de motores

Olhe fora da caixa!

Worm Gear unit (75%)

Helical Bevel Gear unit (97%)

Rendimento global = 60.8%

Potência entregue ao transportador = 9.1kW

Potência consumida da rede = 16.5kW

Energy used based on 16h/day, 250days/yr = 66MWh

Cost of energy based on $0.10/kwh = $ 6600 per year

Rendimento global = 88%

Potência entregue ao transportador = 9.1kW

Potência consumida da rede = 10.3kW

Energy used based on 16h/day, 250days/yr = 41.2MWh

Cost of energy based on $0.10/kwh = $ 4120 per year

Potência desperdiçada por ineficiência 7.4kW

Potência desperdiçada por ineficiência = 1.2kW

Redutor Coroa/Sem fim ( 75%)

Olhe fora da caixa!

Potência desperdiçada por ineficiência = 7,4kW

7,4 kW / lâmpadas de 22 W = 336 lâmpadas!

Tanques de agitação

Planta com 40 tanques

Motoredutores de 1,5 kW @ 6 pólos, 20 x 40

24 h/dia, regime contínuo S1 (8700 h/ano)

Alterado o tipo do redutor

Motoredutores de 1,1 kW @ 4 pólos, 20 x 40

24 h/dia, regime contínuo S1 (8700 h/ano)

R$ 27.000,00

Economia anual estimada em:

20 motores

40 motores

Pay back (simples): 18 meses

kWh = R$ 0,235 (Base Nov/2007)

R$ 54.000,00

1 ton CO2

2 ton CO2

Bombas e Ventiladores

50% da aplicação de motores elétricos na indústria

Funcionamento a meia carga

Variação do fluxo por válvula

Bombas

Válvula

Variação de

velocidade

Sistema de ventilação

Status atual:

96 motores de pólos comutáveis

16/4 kW cada

Potência total instalada:

Exemplo de sistema de ventilação

Processo de reposição:

Motores de alto rendimento

com P=15 kW

Rotação controlada através

da diferença de temperatura

pela função de economia de

energia do MOVIDRIVE® ou

MOVITRAC®

Exemplo de sistema de ventilação

Função economia de energia do MOVITRAC®/MOVIDRIVE®

200 400 600 800 1000 1200 1400

Lastmoment

Motormoment (High)

Motormoment (Low)

Curva de carga

Motor de pólos

comutáveis

parcial

Versão:

Motor de pólos

comutáveis

P=16/4 kW

200 400 600 800 1000 1200 1400

Aumento da rotação =

aumento do torque resistente

Aumento da freqüência

200 400 600 800 1000 1200 1400

Aumento da frequencia

Aumento do torque com

a função economia de

energia do MOVIDRIVE®

MOVITRAC®

Otimizando o consumo de energia:

Motores de pólos comutáveis

Potência média consumida:

Consumo por motor/ano:

Custo da energia/ano:

Todos motores (96):

Com motores de alto rendimento e

conversores MOVIDRIVE®/MOVITRAC® com

função economia de energia

Potência média consumida :

Consumo por motor/ano:

Custo da energia/ano:

Todos motores (96):

Economia por ano (total):

Economia por motor/ano:

83.500

670.000

72.000

581.000

89.000

Efeito colateral: Aumento da funcionalidade,

ajuste fino da rotação, potencial para mais economia de energia

Consumo de

energia:

Amortização:

aprox. 2 anos

Aplicação em sistemas de transporte

Instalação típica:

100 a 150 motoredutores em transportadores (0,75 ~ 3,0 kW)

Variação de velocidade e carga

Ambiente agressivo

Perfil de carga de um sistema de

transporte

Segundos Minutos Horas (regime contínuo)

Rendimento Motoredutor Std

50% 62,0%

75% 64,5%

100% 64,3%

Rendimento Motoredutor A.R.

50% 64,8%

75% 67,0%

100% 67,4%

Rendimento Motor A.R.

50% 81,0%

75% 83,8%

100% 84,3%

Uso da energia: Rendimento Motor Std

50% 77,5%

75% 80,6%

100% 80,3%STD A.R.

Carga Economia

50% 4,5%

75% 3,9%

100% 4,8%

50% 72,9%

75% 75,8%

100% 75,5%

50% 76,1%

75% 78,8%

100% 79,3%

50% 64,8%

75% 67,0%

100% 67,4%

50% 72,9%

75% 75,8%

100% 75,5%

Uso racional da energia

Mudança na concepção do projeto

PerdasP

InP OutP

outinPerdas PPP

Rendimento Perda de potência

Fundamentos

Método de partida e controle

Partida direta Partida por conversor de freqüência

Partida direta

Alta corrente de partida 3,5 .... 7 x IN

Alto conjugado de partida CP 2 ... 3 x CN

Rotação (n) dependente da carga

Faixa de sobrecarga 1,6 ...1,8 x CN

Número de partidas por hora limitado

Conjugado máximo CMÁX 2,2 ... 3 CN

AS/Kenndt.DRW

nsynnN

Corrente de partida limitada 1,5 x IN

Conjugado de partida CP 1,5...2 x CN

Rotação independente da carga

Faixa de sobrecarga 1,5 x CN

Número de partidas por hora ilimitado

Controle e monitoração do motor

Partida por conversor de freqüência

fN 2*fN0

Regra: Usar conversor de freqüência economiza energia!

Será? – Sempre? Em quais situações isso é regra?

Transportador de correia

Após ligado, acionamento permanece na rotação nominal por um longo período.

O tempo de partida e parada é menor que 10 segundos.

Partida direta

Perdas no motor com partida direta:

Motor: Atrito, perdas Joule, magnetização ...

Cabos: Perdas ôhmicas, perdas capacitivas

Perdas no motor AC – acionado por conversor

MainsLossMLoss PP ,, 1,1

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

P / PN [ ]

Sendo acionado por conversor, as

perdas no motor aumentam em

aproximadamente 10%.

(com referencia apenas ao motor, VDE 0530 Bbl2)

na rede

com conversor

na rede

Perdas no acionamento com conversor vs partida direta

Como fazer para reduzir o consumo de energia em acionamentos?

Métodos para reduzir o consumo de energia

Reduzir a potência requerida Pout :

- Reduzindo a rotação de saída do conversor

- Reduzindo o torque da carga

- Reduzindo atritos

- Elementos de transmissão rígidos

- Contra peso

- Desligando

Reduzir as perdas PPerdas :

- Aumentando o nível de rendimento do motor

- Aumentando o rendimento do conversor

- Abandonar funções não necessárias

- Reutilizar a energia

- Uso direto em outro conversor

- Fonte de alimentação regenerativa

- Armazenamento de energia

Desenvolvimento SEW

MOVIGEAR®

Reduzir a potência requerida Pout :

- Reduzindo a rotação de saída do conversor

- Reduzindo o torque da carga

- Reduzindo atritos

- Elementos de transmissão rígidos

- Contra peso

- Desligando

Reduzir as perdas PPerdas :

- Aumentando o nível de rendimento do motor

- Aumentando o rendimento do conversor

- Abandonar funções não necessárias

- Reutilizar a energia

- Uso direto em outro conversor

- Fonte de alimentação regenerativa

- Armazenamento de energia

MOVIGEAR® em sistemas de transporte

Continuous power 100%

Ca. 400%

Ca. 200%

Perfil de carga de um sistema de

transporte

Característica de torque

com conversor

Característica de torque

com MOVIGEAR

Seconds Some min. time Hours (continuous duty)

Segundos Minutos Horas (regime contínuo)

Métodos para redução do consumo de energia MOVIGEAR®

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

P / PN [ ]

PLoss-Movigear®

-Movigear®

Standard com

conversor e

A diferença:

Comparado com um motor

standard com conversor , o

MOVIGEAR® economiza até

Uso do MOVIGEAR®

Controle individual de

cada MOVIGEAR®

Reduzido número de

componentes

Sem necessidade de

cablagem de rede

fieldbus

Evita o risco de falhas

“escondidas” na

cablagem de rede

fieldbus

Comissionamento

reduzido

Tempo de projeto e

instalação reduzidos

Vantagens adicionais do MOVIGEAR®

Valor no

medidor de

energia

Consumo

Início 16,19

1h 16,47 0,28

2h 16,75 0,28

3h 17,04 0,29

4h 17,31 0,27

5h 17,58 0,27

6h 17,86 0,28

7h 18,14 0,28

Consumo de

energia após

2130 ciclos [kW]

Valor no

medidor

de energia

Consumo

Início 18,19

1h 18,42 0,23

2h 18,65 0,23

3h 18,88 0,23

4h 19,12 0,24

5h 19,36 0,24

6h 19,59 0,23

6h37m 19,73 0,14

Consumo de

energia após

2130 ciclos [kW]

Valor no

medidor

de energia

Consumo

Início 19,78

1h 19,86 0,08

2h 19,94 0,08

3h 20,03 0,09

4h 20,12 0,09

5h 20,20 0,08

6h 20,28 0,08

6h46m 20,35 0,07

Consumo de

energia após

2130 ciclos [kW]

Conclusão

Contatos na SEW

Treinamentos Técnicos

Daniel Paganini

treinamento.tecnico@sew.com.br

Engenharia de Aplicação

aplicacao@sew.com.br

automacao@sew.com.br

Apresentação disponível em:

www.slideshare.net/daniel.paganini/fsa2009

Agradecemos sua presença.

Muito Obrigado!

Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009

Technology

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