Eficiência energética em máquinas industriais: acções para conseguir poupanças na sua fábrica

Que acções podem ser tomadas para alcançar uma maior eficiência no consumo de energia das máquinas industriais e assim poupar custos? É importante compreender e controlar as ligações entre a gestão da fiabilidade e outras responsabilidades funcionais dentro de uma organização de produção, tais como a qualidade e a segurança.

É evidente que a fiabilidade dos processos de fabrico aumenta a qualidade e é um dos três elementos principais da eficácia global da empresa. Além disso, quando os processos de fabrico são fiáveis e previsíveis, há menos probabilidades de ocorrer um acidente no local de trabalho.

Monitorizar e gerir o consumo de energia é bom para a organização e bom para o ambiente. É uma situação vantajosa em todos os sentidos. Nos Estados Unidos, entre 30% e 40% da eletricidade produzida é necessária para acionar motores eléctricos industriais.

Mesmo um pequeno ganho em eficiência energética diminuiria significativamente a procura agregada de energia, reduzindo as despesas de capital para construir mais centrais eléctricas, o consumo de combustíveis fósseis e as emissões associadas. Para a empresa, gastar menos em energia traduz-se em poupanças reais em dólares. Além disso, ao reduzir a carga, o desgaste e o desgaste dos activos industriais, a fiabilidade do fabrico é melhorada, aumentando o valor da sua organização.

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Diagramas de consumo de energia de máquinas industriais

Durante o ciclo de vida de um ativo industrial, o consumo de energia das máquinas industriais é frequentemente a maior despesa. Alguns aspectos dos custos de energização de uma máquina não podem ser controlados, mas outros podem.

Vejamos os aspectos económicos da alimentação de um motor elétrico de 200 cavalos. Assumindo um fator de carga de 80% e um custo de energia modesto de 0,06$ por quilowatt-hora (kWh), são necessários mais de 57.000$ por ano para alimentar o motor, assumindo 8000 horas de funcionamento.

Uma melhoria de 10% na eficiência energética conduz a um extra de 5,700$ abaixo da linha de base, e isto com um simples motor elétrico de 200 CV. Como se obtêm estas poupanças? De seguida, serão enumerados alguns pontos para sua consideração. Alguns têm efeitos directos e positivos na fiabilidade de funcionamento, para além da óbvia poupança de custos energéticos.

1. Selecionar motores de elevada eficiência: Compare a eficiência entre as placas de identificação. Os motores de elevada eficiência custarão mais dinheiro à partida. Não se deixe levar pelas poupanças iniciais. Supondo que um motor elétrico de eficiência normal custa 5.000$ e consome 10% mais energia do que um motor de alta eficiência, que pode custar mais de 60.000$, ainda assim este último reduziria os custos em termos de taxa de retorno económico ao longo do ciclo de vida de 10 anos do motor elétrico (assumindo 8.000 horas por ano de funcionamento). O pagamento de um prémio inicial de 50% por um motor elétrico de alta eficiência produz uma taxa interna de retorno de 229%. Isto é o equivalente a encontrar um banco que lhe pague juros de 229% por ano sobre os seus depósitos. Um aumento de 5% na eficiência energética, pelo qual tem de pagar 50% a mais, continua a ter uma taxa interna de rendibilidade de 115%. É fácil justificar este investimento se utilizar o custo do ciclo de vida como ferramenta de decisão.
2. Concebe grupos motopropulsores para melhorar a eficiência energética: Um erro ao considerar as perdas de energia em unidades de tração mecânicas pode afetar significativamente a fatura energética de um único ativo industrial. É claro que queremos motores eficientes, mas melhorar a eficiência do motor é apenas metade da batalha. Temos de gerir também a eficiência dos componentes accionados. A seleção de designs eficientes de caixas de velocidades e acoplamentos, entre outras acções, pode afetar substancialmente a fatura total de energia. Aplicar a todo o grupo motopropulsor os princípios de precisão, equilíbrio, alinhamento, folga, ressonância e lubrificação.
3. Gere o sistema elétrico de uma forma global: Se o seu centro de controlo do motor tiver ligações defeituosas, cablagem degradada ou subdimensionada, a eficiência energética ficará comprometida em pouco tempo. Se os circuitos estiverem a sobreaquecer ou a sobreaquecer, a energia não está a ser distribuída de forma eficiente. Além disso, a fiabilidade do centro de controlo do motor e do motor pode ser comprometida. No caso das correntes parasitas, o elevado potencial acumulado conduz também à erosão da descarga eléctrica, um desgaste do mecanismo designado por "streaking". Em conclusão, as perdas de energia comprometem a fiabilidade.
4. Funciona na gama de carga ideal: Usando o nosso exemplo do motor elétrico, se o motor elétrico funcionar acima ou abaixo da sua gama de carga nominal, então produz uma baixa eficiência energética e diminui a fiabilidade. Para a maioria dos motores eléctricos, a eficiência energética diminui drasticamente quando o motor é operado a menos de 40% da sua carga nominal.
5. Otimizar as decisões de reconstrução/substituição: Quando um ativo se desgasta, também se desgasta e perde precisão, o que, naturalmente, resulta em desperdício de energia. Verificará que, após alguns dias, semanas ou meses de serviço, resultará em custos elevados de eficiência energética.
6. Manuseamento do equilíbrio, do alinhamento, do ajustamento e da ressonância: O desequilíbrio, o desalinhamento, o desalinhamento e a ressonância geram fricção mecânica. Isto aumenta a geração de fricção, que transforma a energia eléctrica em energia térmica e deve ser paga. Em alguns casos, o atrito é desejável, mas quando é causado por uma perda de precisão na gestão do rolamento, do desalinhamento, do desalinhamento e da ressonância, está literalmente a pagar a energia necessária para aumentar o desgaste e reduzir o fiabilidade da máquina. A manutenção de precisão compensa, tanto em termos de fiabilidade como de gestão da energia.
7. Utilizar uma lubrificação de precisão: A seleção de um lubrificante com a viscosidade errada pode afetar significativamente o consumo de energia e a fiabilidade. Se a viscosidade for demasiado baixa, haverá fricção entre as superfícies. Se a viscosidade for demasiado elevada, haverá arrastamento viscoso. Ambos desperdiçam energia. Um erro comum é a utilização de massa lubrificante multiusos em motores eléctricos. A viscosidade da massa lubrificante é de aproximadamente 320 centistokes a 40 ºC. A maioria dos motores eléctricos requer massa lubrificante formulada com uma base de óleo com uma viscosidade de 100 a 150 cST a 40 ºC. A viscosidade extra reduz a eficiência energética e compromete a fiabilidade do motor. Da mesma forma, os motores são frequentemente lubrificados em excesso, comprometendo ainda mais a eficiência energética e a fiabilidade.
8. Consumo de energia devido à monitorização: As alterações no estado dos activos são frequentemente evidenciadas pela monitorização da energia. Tradicionalmente, utilizamos o análise de vibraçõestermografia e outras ferramentas para monitorização do estado para identificar e solucionar problemas de condições anormais em activos industriais. Por definição, se uma máquina começa a vibrar ou a sobreaquecer, está a utilizar mais energia ou a transformá-la com uma eficiência reduzida, pelo que a monitorização da eficiência energética é uma atividade natural de monitorização das condições. Além disso, é relativamente fácil de fazer e pode ser efectuada numa base contínua. A monitorização da energia também permite comparar a eficiência de vários equipamentos e concepções de componentes, ajudando a tomar melhores decisões de conceção e aquisição de activos industriais que minimizem o custo do ciclo de vida da propriedade e maximizem o retorno líquido dos activos industriais.

A energia vale muito

Monitorizar e gerir o consumo de energia é uma atitude sensata. A obtenção de apenas 5% de melhoria pode traduzir-se em poupanças consideráveis para a organização. Se os factores acima referidos estiverem a ser mal geridos, é possível um desperdício de 10%, 15% ou mais. Porque esta energia desperdiçada é frequentemente convertida em calor e/ou deslocação mecânica (vibração).

Uma boa política de gestão da energia e uma boa política de fiabilidade são aliados naturais. Existem muitos programas governamentais que tentam motivar a consciencialização para a energia, cobrindo frequentemente todo (ou parte) do investimento necessário para melhorar a eficiência energética.

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