robótica
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Em sistemas de bombagem a utilização de motores com níveis de eficiência elevados e acionados por Variadores Eletrónicos de Velocidade (VEV) contribui para economias de energia que podem ascender a 50%. Para a monitorização e gestão destes ativos poderão ser utilizados sensores inteligentes e posteriormente aplicados algoritmos de inteligência artificial para analisar os dados recolhidos. As várias informações poderão ser disponibilizadas online para serem acessíveis em qualquer parte do mundo. Bruno Baptista e Carlos Costa WEGeuro - Indústria Eléctrica, S.A.
Dossier sobre futuro digital na indústria da água
Eficiência energética e vantagens da utilização de VEVs em sistemas de bombagem
1. INTRODUÇÃO A redução das emissões de gases com efeito de estufa é considerada um fator ambiental prioritário, que contribui para um desenvolvimento sustentável. O aumento da eficiência energética nos equipamentos elétricos é tido como um dos principais mecanismos para esta redução. De acordo com a IEA (International Energy Agency) os sistemas com motores elétricos são responsáveis por 53% do consumo global de eletricidade [1]. Na UE (União Europeia) existem cerca de 8 mil milhões de motores elétricos, consumindo aproximadamente 50% da eletricidade produzida pela UE. O reconhecimento da importante contribuição dos motores elétricos para o consumo global de eletricidade levou à introdução das MEPS (Minimum Energy Performance Standards) na maioria dos países industrializados. Recentemente, em 1 de julho de 2021, entrou em vigor o Regulamento (UE) 2019/1781 que estabelece na União Europeia os requisitos de conceção ecológica aplicáveis aos motores elétricos e aos variadores de velocidade. Em função da sua potência e perfil de utilização, um motor mais eficiente pode gerar economias que variam entre alguns euros e várias dezenas de milhares de euros ao longo da sua vida útil [2-4]. As quotas de mercado global (estimadas) de motores elétricos industriais por classe de eficiência em 2020 são mostradas na Figura 1. Como se pode observar, motores com a classe IE2 representam a maior parcela com 41%. Foi notória a evolução que ocorreu nas últimas décadas pela utilização de motores mais eficientes. Em meados dos anos 90, as classes equivalentes a 'IE0' e IE1 eram as predominantes. Ainda assim, atualmente continua a existir grande margem para uma maior economia de energia. Os motores IE4 representam, até ao presente, uma pequena parcela do mercado, com cerca de 2%. É pertinente referir que a UE, no novo Regulamento (UE) 2019/1781, impõe níveis mínimos de eficiência IE4, para motores com determinadas polaridades e potências, a partir de 1 de julho de 2023 [4, 5]. Um aspeto importante, por vezes desprezado, é o custo do ciclo de vida útil do motor industrial. Conforme mostrado na
Figura 2, o custo da eletricidade é responsável por até 96% dos custos, enquanto os custos de investimento e instalação representam apenas cerca de 2,5% e os custos de manutenção representam os restantes 1,5%. Portanto, adotar uma abordagem baseada no custo do ciclo de vida pode ser altamente vantajosa, quando comparada com uma estratégia que visa somente a redução dos custos de investimento do produto [5].
Figura 1. Distribuição de Motores por Classe de Eficiência.
Figura 2. Custos do ciclo de vida do motor industrial.
No que diz respeito aos sistemas de bombagem, estes representam atualmente mais de 25% do consumo mundial de energia elétrica no setor industrial. Estima-se que cerca de 40% desta energia poderá ser poupada. As bombas centrífugas em particular, que representam uma quota de mercado de 73%, revelam um grande potencial de poupança de energia [5]. Para realizar a monitorização dos motores e das bombas poderão ser utilizados sensores inteligentes que realizam aquisição de dados, tais como temperatura, vibração e velocidade de rotação. Os dados poderão ser disponibilizados automaticamente numa plataforma online e analisados com auxílio de algoritmos de inteligência artificial. Este tipo de abordagem reduz o número de paragens não planeadas, otimiza as ações