Eficiência Energética – Chocolates Garoto

1 CARACTERÍSTICAS DA EMPRESA
Nome fantasia: Chocolates Garoto
Ramo de atividade: Alimentício
Localização: Vila Velha / ES
Estrutura tarifária: Horo -sazonal Azul A3a
Demanda Contratada: 5.390 kW na Ponta e 5.670 kW Fora de Ponta

2 APRESENTAÇÃO E OBJETIVOS
O trabalho tem como objetivo a realização de um estudo sobre o uso de motores. Seguindo a metodologia proposta foram identificados, num grupo de motores selecionados como potencialmente viáveis, aqueles que seriam repotenciados e os que ser iam mantidos com a mesma potência, porém, todos substituídos por motores de alto rendimento. Também foi realizado um estudo de engenharia de aplicação para os motores das conchas das refinarias de fabricação de chocolates. C onforme será mostrado, o acionamento do motor em duas velocidades foi substituído para ali viar a carga do motor no segundo evento do ciclo deste processo. No total foram estudados 182 motores distribuídos da seguinte forma.

Motores Estudados

Os motores com potência de 125 CV fazem parte das refinarias 1 e 2 e foram foco do estudo de aplicação, os demais são do estudo de substituição e repotenciação.

3 METODOLOGIA ADOTADA PARA IMPLANTAÇÃO DO PROJETO
A metodologia utilizada pela WEG é compost a por cinco etapas. Nelas buscam-se soluções para eliminar prejuízos relacio nados a desperdícios de energia elétrica mediante o correto dimensionamento dos motores elétricos.
Etapa 1 – Análise dos dados e definição dos motores potencialmente ineficientes ;
Etapa 2 – Visão geral dos processos ;
Etapa 3 – Diagnóstico das condições operacionais ;
Etapa 4 – Substituição dos motores ;
Etapa 5 – Medições para a avaliação de resultados ;
Os trabalhos realizados na empresa Garoto foram realizados de duas maneiras : em um dos casos foram avaliadas substitui ções de motores de acordo com seu regime de operação, em outro foi realizado um estudo de aplicações considerando o processo que envolve o equipamento.

4 DETALHES DA IMPLANTAÇÃO
Durante a fase de avaliação dos m otores foram identificados 182 motores com potencial para serem substituídos. Após as medições instantâneas de corrente em regime permanente, avaliaram-se os carregamentos dos motores e identificou -se que as ações ocorreriam conforme resumido abaixo.
47 motores foram identificados para repotenciamento com motores de alto rendimento;
28 motores das refinarias nas Linhas 1 e 2 foram identificados para substituição por 14 motores de alto rendimento com potência superior;
02 motores das torres de resfriamento da central de água gelada foram avaliados quanto à viabilidade de substituir por motores com de 12 pólos por 8 pólos + inversor de frequência (não substituídos);
85 motores foram identificados para substituição por motores de alto rendimento mantendo a mesma potência;
20 motores são alto rendimento, que em sua maioria já foram adquiridos junto com os
equipamentos e serão mantidos.
Na primeira fase de implantação do projeto o cliente escolheu 85 motores que apresentaram melhor avaliação técnica e econômica, entre eles estão 14 motores das conchas das refinarias.

Motores Substituídos

Figura 1. Motores das bombas da central de água gelada

No estudo de engenharia de aplicação , a máquina acionada util izava dois motores de mesma potência e polaridades diferentes , instalados numa configuração conhecida como Tandem, na qual o funcionamento dos motores não é simultâneo.
Nas medidas iniciais de tensão e corrente instantâneas, os motores apresentaram um
carregamento considerado baixo, assim com o analisador de energia foram registr adas as grandezas elétric as durante um período de medição para es tudo do regime operacional. No inicio do processo, quando há necessidade de um torque mai or de partida, o motor de 8 pólos era acionado com a carga do produto no processo e com o motor de 4 pólos acoplado como uma carga extra.

Figura 2. Modificação da configuração, Tandem das conchas de refino

Pela comparação das curvas de carga dos dois motores em operação no ciclo de refino do chocolate, foi possível compreender qual era a necessidade do processo. Assim, foi sugerido o uso de apenas um motor de mesma potência, porém com uma velocidade intermediária (6 pólos) à dos dois motores antes instal ados (8 e 4 pólos). A figura abaixo mostra as configurações atual, te stada e proposta para os motores da concha da Linha 1.

Figura 3. Configurações dos motores das conchas

A segunda configuração foi testada com um a carga mais pesada no processo e com o motor de 8 pólos apenas acoplado ao eixo. Os registros de potência estão mostrados no gráfico de medição abaixo.

Figura 4. Curva de Carga do motor 125 CV - 6 pólos (teste)

O ciclo de produção tem duas eta pas: na primeira ocorre a mistura a seco de aproximadamente 5,4 tonel adas dos produtos que compõem a massa do chocolate, que é umprocesso demorado e considerado crítico do ponto de vista de carga e partida para o motor , que de 8 pólos numa rotação menor e conjugado maior. Na segunda etapa há adição de outros ingredientes que tornam a massa líquida passando a ser misturada numa velocidade maior , para o processo de homogeneização.
Durante a primeira etapa foram registrados momentos de sobrecarga, quando o m otor atingiu picos de 105,4 kW, superior à condição nominal que seria de 96 kW. Porém, como o fator de serviço do motor novo é de 1,15, atende perfeit amente a sobrecarga que não chega a 10% e que tem uma duração bastante curta. Verificou -se também que na segunda etapa o motor acionou a carga levando 11 segundos para atingir a velocidade nominal, portanto, não houve problema de partida. Assim, concluiu -se que o motor de 125 CV de 6 pólos atenderia as necessidades do processo atual.
No entanto, em discussão com o corpo técnico da empresa, considerou -se que para operar com apenas um motor de 6 pólos algumas variáveis como o número de partidas por hora, a variação da carga por modificações dos operadores ou do uso de outros tipos de massa, poderia fazer com que o motor não suportasse uma condição de partida ou de mistura. A previsão de futuro aumento de carga também foi considerada.
Desta forma, optou-se por aumentar a potência do motor de 6 pólos para 150 CV para as
conchas das linhas 1 e 2, ainda que os ganho s em termos de rendimento fossem equivalentes para os dois motores.
Em termos energéticos, a modificação do processo mostrou que trabalhando com uma rotação maior na primeira etapa do ciclo, não haveria necessidade da segunda etapa. Assim, haveria uma economia de energia por ciclo de produção de cada concha igual a 37,1 kWh, conforme mostra a difer ença de área dos gráficos abaixo.
Comparação do kW h consumido - Motores ARP e STD

Figura 5. Ciclos de operação

Para calcular o número total de ciclos de produção, foi levado em consideração a capacidade de produção das conchas.

Tabela 1. Cálculo de viabilidade para cada concha

Esta ação foi replicada para 14 conchas iguais. E vale ressaltar que a economia gerada no ensaio realizado e mostrado na Curva de Carga 3 equivale a um tipo de massa denominad a “Bitter suit”.

5 PRAZOS E CUSTOS
Este trabalho realizado na forma de uma consultoria oferecida pela WEG teve um período de avaliação e estudos que levou 2 meses para ser concluído.
Na fase de substituição dos motores foi feita uma programação de traba lho através de paradas programadas durante a semana sem comprometer a produção. Assim, a instalação dos 85 motores durou mais 2 meses.
As despesas com instalação incluíram a mão -de-obra ao custo médio de mercado e um custo praticamente irrisório para modi ficações das instalações.
O investimento nos equipamentos foi de aproximadamente R$350 mil para uma potência total
de 4.157 CV.

6 RESULTADOS E BENEFÍCIOS ALCANÇADOS
Nos dias de hoje, além da preocupação com riscos de racionamento, perdas de produção, manutenção, entre outras coi sas, as empresas estão assimilando uma cultura de conservação de energia, buscando aumentar sua partici pação no mercado com produtos cada v ez mais competitivos e acessíveis. Desta forma, as empresas passaram a interpretar a energia elétrica como um insumo necessário à produção e não mais apenas como um custo fixo. O resultado deste trabalho seguiu esta lógica e atingiu os objetivos do ponto de vista técnico e de economia prevista.
Com o uso de equipamentos novos de alta tecnologia e mais eficientes contribui -se para o aumento da confiabilidade e produtividade dos processos, reduzindo os custos de manutenção e energia favorecendo o crescimento econômico das empresas.
A adoção da solução proposta para as conchas dos refinadores propiciou uma série de benefícios e ganhos, não apenas com a redução do consumo de energia pela melhoria do rendimento do motor padrão para um motor alto rendimento, mas também incluem:

§ Redução da rotina e custos com manutenção;
§ Redução do estoque de partes e peças;
§ Aumento da confiabilidade da planta;
§ Redução de H/H para troca e religamento dos motores;
§ Redução da quantidade de motores;
§ Redução da demanda instalada (kW);
§ Menor custo para aquisição;
§ Disponibilidade de mão -de-obra;
§ Redução do ciclo de operação em 1 hora;
§ Novo motor na mesma carcaça que o anterior.

As alterações relacionadas à substituição de motores elétricos de indução do tipo padrão pelos motores de alto rendimento propiciaram de uma forma global os seguintes resultados.

Tabela 2. Resultados dos Cases estudados

Os ganhos variam de acordo com o processo de cada empresa, tipos de equipamentos acionados, horas de operação dos equipamentos, rotinas de manutenção, vida útil dos equipamentos acionados, entre outras características específicas.

Fonte:http://www.weg.net/green/_files/case-chocolates-garoto.pdf