Utilizador:GloriaFerreira

“Sistemas de Utilidades Elétricas: equipamentos e informações relativas ao seu uso”

INTRODUÇÃO

A aplicação de integração energética é uma prática essencial no ramo industrial [1] uma vez que pode trazer uma significativa redução de custos, bem como o aumento no rendimento energético de equipamentos e instalações, com a consequente melhoria da qualidade dos produtos fabricados. Programas de eficiência energética em unidades industriais consistem no melhor aproveitamento dos recursos aplicados, sem comprometer a qualidade, produtividade e segurança quer dos processos e produtos, quer dos colaboradores.

• Vantagens da melhoria de rendimento energético

Para a Indústria

·       Melhoria no aproveitamento das instalações e equipamentos elétricos

·       Redução do consumo energético

·       Redução das despesas com eletricidade

Para a Sociedade

·       Redução dos investimentos para a construção de usinas e redes eléticas

·       Redução dos preços dos produtos e serviços 

Na integração energética é utilizado o conceito de correntes frias e de correntes quentes. [2] Correntes frias são correntes do processo que recebem calor de utilidades quentes (fluidos, como o caso do vapor de água, exteriores ao processo), que necessitam de aumentar a sua temperatura. Correntes quentes são correntes processuais que cedem calor a utilidades frias (fluidos, como por exemplo a água de refrigeração, também exteriores ao processo), que precisam de diminuir a sua temperatura. Um outro conceito muito importante na integração energética é a diferença de temperatura mínima (ΔT_mín), que como o nome indica é a diferença mínima de temperaturas que deve existir para efetuar a troca de calor entre duas correntes (Relvas et al., 2002). Por conseguinte, a implementação da integração energética num processo possibilita a poupança no consumo de utilidades quentes e de utilidades frias porque coloca as correntes que precisam de ser aquecidas (correntes frias) e de ser arrefecidas (correntes quentes) a trocarem calor também entre si, em vez de permutarem calor somente com utilidades exteriores (Relvas et al., 2002). É de notar que um processo que recorra unicamente a utilidades exteriores tem um consumo de energia maximizado. Embora a integração energética de um processo traga um retorno do ponto de vista energético e, consequentemente, económico, também apresenta certas limitações. Essas limitações podem resultar, nomeadamente, do risco de segurança associado, por exemplo, a correntes de hidrocarbonetos que permutem calor com correntes ricas em oxigénio, ou do layout da unidade em que, por exemplo, duas correntes que troquem calor entre si estejam muito distantes, levando a elevados custos de tubagem e de bombagem no arranjo do processo final, entre outros (Gundersen, 2000).

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

               Um projeto adequado e um bom planeamento prévio de operação e manutenção das instalações elétricas podem representar significativas economias de energia assim como garantir boas condições para o funcionamento e segurança dos equipamentos e continuidade da produção.

Existem perdas nas instalações elétricas, as principais que ocorrem em circuitos elétricos são de três tipos: perdas por efeito Joule; perdas por Histerese; Perdas por correntes de Foucault.

Todos os equipamentos que possuem um circuito magnético e funcionam em corrente alternada (motores, transformadores, etc.) absorvem dois tipos de energia: a ativa que é aquela que efetivamente produz trabalho; a reativa que é aquela que, apesar de não produzir trabalho efetivo, é indispensável a produzir o fluxo magnético necessário ao funcionamento dos motores, transformadores, etc.  

Ø  Transformadores

Os transformadores são equipamentos estáticos que transferem energia elétrica de um circuito para outro, variando os valores de corrente e tensão. Nem todas as indústrias possuem transformadores nas suas instalações. Nestes equipamentos, no processo de transferência de energia ocorrem perdas, que dependem da construção do transformador e do seu regime de funcionamento. As perdas são de dois tipos: em vazio (ferro) e em carga (no cobre). As perdas em vazio correspondem às ocorridas no circuito magnético, por histerese e correntes de Foucault. As perdas em carga são provocadas por efeito Joule, ocasionando aquecimento.

O rendimento dos transformadores é, em geral, elevado, principalmente se o equipamento for de boa qualidade. O conjunto de suas perdas pode parecer desprezível quando comparado à sua potêncial nominal, porém, torna-se significativo quando comparado com o consumo total da instalação, uma vez que estes equipamentos permanecem em funcionamento praticamente o tempo todo. Quanto maior fo a carga do transformador, maior será o aquecimento do equipamento, provocando uma redução da sua vida útil. É por este motivo que se pode utilizar o transformador com carregamento numa faixa de 39% a 80% da sua potência nominal, obtendo-se rendimento e vida útil satisfatórios.

Ø  Motores Elétricos

Os tipos de motores elétricos mais utilizados a nível industrial são os trifásicos e os monofásicos de indução, os síncronos e os de corrente contínua. Existem milhares destes motores em operação, com potências nominais que variam de valores inferiores a 1kW até centenas de kW. Os motores trifásicos e os de indução, são os mais significativos, quer em número, quer em consumo de energia.

Ø  Iluminação

Geralmente a iluminação participa com uma pequena parte do consumo de energia elétrica nas indústrias mas, mesmo assim, existem grandes possibilidades para obter uma redução do consumo de energia.

Ø  Fornos Elétricos, Estufas e Sistemas de Geração

·         Fornos Elétricos e Estufas

Os fornos elétricos e as estufas são equipamentos de aquecimento que consomem volumes expressivos de energia nas instalações industriais. Apesar de serem considerados equipamentos de elevada eficiência, apresentam grandes perdas de energia: não só nas operações de aquecimento e fusão mas também nas ditas “operações complementares” tais como o carregamento, o transporte do material aquecido, etc. No cálculo do rendimento de um forno consideram-se também, entre outras, as características construtivas do equipamento, o seu carregamento, a sua aplicação, o manuseio da carga, o tempo e a temperatura de processamento, etc. Todas estas variáveis influenciam o resultado prático do equipamento.

·        Figura 1 – Estufas Industriais [3]

Geradores de Vapor

Gerador de Vapor é um equipamento que transforma energia química ou elétrica em energia térmica e transmite essa energia a uma determinada massa de água com o intuito de transformá-la em vapor saturado ou superaquecido. São constituídos por diversos equipamentos associados, perfeitamente integrados, com as mais simples unidades geradoras de vapor, comumente conhecidas por caldeiras de vapor ou, por unidades compactas como os geradores elétricos de vapor, para permitir a obtenção do maior rendimento térmico possível. Em casos específicos o fluido não vaporiza, sendo aproveitado nos processos de calefação líquida, apenas com a temperatura elevada, formando a linha de geradoras de água quente.

São três os tipos fundamentais que apresentam rendimentos na ordem de 95% a 99,5%, a saber:

o   Caldeiras Elétricas Tipo Resistência

São caldeiras com resistência de imersão, onde o calor é dissipado por efeito Joule, em virtude da passagem da corrente elétrica através dos resistores, produzindo vapor.

Figura 2 – Caldeira Elétrica Tipo Resistência [4]

o   Caldeiras Elétricas Tipo Eletrodo Submerso

Três elétrodos, adequadamente dispostos, um a cada fase, montados verticalmente e suportados na parte superior da caldeira, através das buchas de entrada de corrente, convencionalmente isoladas. Os contra-eletrodos são montados solidamente fixamente ao casco da caldeira. A corrente elétrica passa através da água na parte inferior da caldeira entre o eletrodo e contra-eletrodos, aquecendo a água e produzindo vapor que sobe para a parte superior da caldeira.

1 - Corpo da Caldeira 2 - Eletrodo 3 - Câmara de Vapor 4 - Bomba de Circulação 5 - Bomba de Alimentação de Água 6 - Eliminador de Água 7 - Válvula de Segurança