artigo tĂŠcnico Fernando J. T. E. Ferreira(1)(2) e Dulce H. C. Coelho(1)
Optimização de Sistemas ElÊctricos de Força Motriz
Resumo Os sistemas elÊctricos de força motriz são, indubitavelmente, uma das cargas elÊctricas mais importantes, sendo,
Palavras Chave – Sistemas ElÊctricos de Força Motriz, Motores ElÊctricos, Motores de Indução, Variadores Electrónicos de Velocidade, Reparação de Motores ElÊctricos, Optimização, Eficiência EnergÊtica.
por isso, desejĂĄvel optimizar o seu de-
1. Introdução
sempenho. Neste artigo, apresentam-se
No seguimento do acordo de Quioto1 em 1997, os sistemas elĂŠctricos de força motriz (SEFMs), devido Ă sua importância em termos de consumo de energia elĂŠctrica, tĂŞm sido, nos Ăşltimos anos, alvo de caracterização e investigação na UniĂŁo Europeia (UE). Estudos recentes caracterizaram os sectores industrial e terciĂĄrio e identificaram as principais tecnologias conducentes Ă optimização do desempenho dos SEFMs, assim como as aplicaçþes onde o potencial de poupança energĂŠtica ĂŠ mais significativo [1, 2, 3, 4]. Os motores elĂŠctricos consomem mais de metade da energia elĂŠctrica total consumida nos paĂses desenvolvidos. Na UE os motores elĂŠctricos sĂŁo responsĂĄveis por cerca de 70% e 35% da energia elĂŠctrica consumida nos sectores industrial e terciĂĄrio, respectivamente [3]. Na indĂşstria, o consumo de energia elĂŠctrica dos motores elĂŠctricos por utilização final reparte-se maioritariamente pelas bombas (21%), ventiladores (16%) e compressores (25%). No sector terciĂĄrio, o consumo dos motores elĂŠctricos repartese maioritariamente pelas bombas (16%), ventiladores (24%), refrigeração (25%), ar condicionado (17%) e elevadores/tapetes rolantes (11%) [3]. Desta forma, pequenos aumentos no rendimento dos SEFMs terĂŁo um impacto muito significativo na redução do consumo de energia elĂŠctrica da UE e,
diversas tecnologias para melhorar o desempenho dos sistemas elĂŠctricos de força motriz, bem como os benefĂcios tĂŠcnico-econĂłmicos que daĂ advĂŞm, nomeadamente atravĂŠs da integração de variadores electrĂłnicos de velocidade, de motores elĂŠctricos mais eficientes, de sistemas de transmissĂŁo mecânica mais eficientes e da utilização de tĂŠcnicas de manutenção curativa de motores elĂŠctricos adequadas. Apresenta-se, tambĂŠm, uma estimativa dos respectivos potenciais de poupança econĂłmicos para os sectores industrial e terciĂĄrio da UniĂŁo Europeia, em 2015.
(1) Departamento de Engenharia ElectrotÊcnica – Instituto Superior de Engenharia de Coimbra (2) Instituto de Sistemas e Robótica de Coimbra
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Na conferĂŞncia de Quioto realizada em 1997, a UniĂŁo Europeia comprometeu-se a reduzir em 8% as emissĂľes de CO2 registadas em 1990, num perĂodo de 13 anos (atĂŠ 2010) [1].
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artigo tÊcnico 4. Em relação à reparação eficiente dos MIs (REMI), que pressupþe a garantia do seu rendimento original, estima-se que, com a sua aplicação, a poupança de energia elÊctrica nos sectores industrial e terciårio da UE, em 2015, possa atingir 5.6 TWh/ano, traduzindose numa poupança de cerca de 378 Milhþes de /ano e numa redução das emissþes de CO2 de 2.3 Mton/ ano. Nesta estimativa assume-se que 2/3 dos MI em funcionamento jå foram reparados [2, 3, 4]. Tabela 2 – Potencial económico de poupança de energia elÊctrica estimado para 2015 na UE, em TWh/ano [2, 3, 4]. Unidade: TWh/ano
EEM
VEV
REMI
Sector industrial
24.1
44.9
4.2
Sector terciĂĄrio
11.5
9.1
1.4
Total
35.6
54.0
5.6
Tabela 3 – Redução das emissþes de CO2 associadas ao potencial económico de poupança de energia elÊctrica estimado para 2015 na UE, em Mton/ano [2, 3, 4]. Unidade: Mton/ano
EEM
VEV
REMI
Sector industrial
9.6
18.0
1.7
Sector terciĂĄrio
4.6
3.6
0.6
Total
14.2
21.6
2.3
Tabela 4 - Potencial económico de poupança estimado para 2015 na UE, em M /ano [2, 3, 4]. Unidade: *106
EEM
VEV
REMI
Sector industrial
1325.5
2469.5
230.8
Sector terciĂĄrio
1150.0
910.0
146.8
Total
2475.5
3379.5
377.6
A redução das perdas energÊticas nos sistemas elÊctricos de força motriz na UE contribui ainda para o aumento da competitividade do seu tecido empresarial e para a redução da sua dependência de fontes de energia externas.
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