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o electricista Jukka Tolvanen, Timo Miettinen ABB, S.A.

ABB

{Reduzindo as emissões de carbono – Análises de recuperação ambiental com acionamentos ABB}

As declarações ambientais do produto (DAP) tentam descrever as consequências ambientais de fabricar uma peça específica de um equipamento. O problema com esta abordagem é que não considera os benefícios obtidos pela utilização futura do equipamento. A ABB está por isso a desenvolver uma nova forma de avaliar o impacte ambiental de um equipamento ao longo e além do seu tempo de vida operacional, considerando os custos de produção, a sua utilização e o seu potencial de reciclagem, fornecendo um valor para o Retorno sobre o Capital Natural (RNC). Calculando o RNC, um cliente pode avaliar o tempo de recuperação do investimento feito no equipamento. A avaliação de Acionamentos de Velocidade Variável (VSD), por exemplo, disponibilizaria um indicador sobre quanto tempo o equipamento teria de operar antes de compensar a pegada de carbono gerada durante o seu fabrico. As DAP atuais não consideram as poupanças de energia efetuadas através do tempo de vida operacional do equipamento. O uso de VSD em indústrias que usam bombas e ventiladores resultaria em poupanças significativas. Os motores elétricos representam cerca de 65% da energia industrial usada; no entanto, cerca de 20% desta energia é perdida através dos métodos usados para controlar as suas velocidades. Frequentemente a velocidade dos motores é controlada por algum tipo de mecanismo de limitação. O motor em si opera à velocidade total, mas as válvulas num sistema de bombagem ou as pás numa aplicação de ventilação são ajustadas para variar a sua velocidade operacional efetiva. Da mesma forma, podem ser usadas engrenagens e correias para regular a velocidade

de máquinas rotativas, mas uma vez que o motor que aciona a operação continua a operar à velocidade total, esses mecanismos são inerentemente ineficientes e geram um desperdício de energia. As melhorias na eficiência operacional dos acionamentos industriais podem potenciar grandes poupanças e ajudar na redução das emissões de CO2. Existem duas grandes formas onde o consumo de energia para motores elétricos pode ser reduzido: › Implementando um controlo eficiente ao longo da velocidade a que operam; › Aumentando a eficiência dos próprios motores. Em aplicações de bombagem e ventilação o uso de acionamentos de velocidade variável pode reduzir as contas energéticas até 60%. Uma bomba ou ventilador a funcionar a metade da velocidade consome apenas um quarto da energia de uma unidade a trabalhar à velocidade total. A velocidade de um motor pode ser ajustada alterando a tensão e a frequência da sua alimentação de potência. A eletricidade CA é fornecida a uma tensão e frequência fixa, o que significa que

um motor CA irá operar continuamente a uma velocidade fixa. Alterando a tensão e frequência, a velocidade de um motor CA pode ser ajustada. Uma alteração na frequência resulta numa mudança correspondente na velocidade do motor (e binário). Isto significa que a velocidade do motor e, por isso a velocidade do equipamento acionado pode ser definida de acordo com os parâmetros de produção externos, IR, taxa de fluxo ou temperatura, alterando a tensão e frequência da alimentação de potência. Os Acionamentos de Velocidade Variável (VSD) fornecem um sistema pelo qual a tensão e frequência da potência fornecida para o motor podem ser variada e controlada.

Recuperação ambiental Muitos motores operam a menos da sua capacidade total, embora funcionem à velocidade total. Os VSD são desenhados para variar a velocidade do motor, para que a menor quantidade de energia seja consumida durante a operação dos motores. Esta redução no consumo de energia pode ser quantificada em dias de recuperação ambiental.


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namentos maiores. Isto deriva do facto de os acionamentos maiores pouparem quantidades consideráveis de energia e, por isso, produzirem um maior impacto na redução de emissões de CO2. Numa aplicação típica de bombagem ou ventilação um VSD poupa 50% do consumo de energia dos motores.

Consumo de energia Os cinco maiores fatores que afetam o período de recuperação ambiental de um VSD são: › o uso de energia do acionamento; › o fabrico de placas eletrónicas; › a montagem final; › a carcaça; › os condensadores. O fator mais importante que influencia o tempo de recuperação ambiental de um VSD é a energia consumida pelo acionamento durante o seu funcionamento. Isto pode ser melhorado não apenas pela otimização do controlo e eficiência do VSD, mas também pela otimização da eficiência de todo o equipamento no sistema, ou seja, motor, bomba, ventilador ou extrusora. Podem ser efetuadas mais poupanças através de melhorias do desenho e otimização da utilização do acionamento.

Baixas emissões de fabrico Durante o fabrico de VSD, o fator mais importante que influencia o tempo de recuperação ambiental é a produção dos componentes eletrónicos. Mais de 50% das emissões de CO2 são geradas durante a sua produção. Aqui o fabrico de placas eletrónicas cria o fardo ambiental mais pesado. O seu transporte é geralmente menos significativo, desde que não sejam movimentadas por via aérea. O processo de fabrico pode ser otimizado para reduzir as emissões, isto é, o uso de peças modulares intermutáveis que podem ser montadas facilmente, ajuda a otimizar o processo de montagem, aumentando a eficiência da produção e ajudando a reduzir o inventário, especialmente quando a mesma peça é usada para fabricar diferentes modelos. Tal facilidade de montagem pode ainda

ajudar com o processo de desmontagem, o que significa que as peças podem ser facilmente classificadas para uma possível reutilização. Tais considerações significam que a seleção de matérias-primas para fabrico é cada vez mais importante. O uso de produtos e sistemas ecoeficientes contribui para a redução da carga ambiental. Considerar a reciclagem eficiente de VSD no fim da fase de vida de um produto, ajuda a reduzir o seu impacto no ambiente, seja pela reutilização de materiais ou pela extração do seu conteúdo energético. Por exemplo, as peças em alumínio podem ser refundidas, o que evita o elevado custo do impacto ambiental da extração do alumínio. Para avaliar a carga ambiental de um produto, fatores nas diferentes fases da produção podem ser reunidos numa Tabela MET (MET; Materiais, Energia e Toxicidade). Aqui apresentamos a linha para fabrico na Figura 4. A Tabela inclui normalmente linhas de matérias-primas e a produção de matérias-primas e componentes; o seu uso e a sua utilidade no fim da vida de um produto.

Fase – Fabrico

Materiais – – – – – –

Peso (kg) Entradas materiais principais Materiais recuperados Plásticos (kg) Metais valiosos (kg) Circuitos impressos e cartas eletrónicas (kg, mm2, camadas) – Água usada nos processos (l) – Químicos (kg) – Volume (m3)

Energia

Toxicidade

– Consumo de energia de processos de fabrico (kWh) (R&D, equipamento e fábrica de produção alocados para um produto)

– Químicos usados no fabrico (quantidades, toxicidade, ...) – Emissões dos processos de fabrico – Materiais de interesse (a serem separados no fim da vida)

Figura 4 . Tabela MET pode ser usada para avaliar os diferentes componentes da carga ambiental de um produto.

Abordagem holística Os fabricantes tentaram descrever a ferramenta ambiental de uma peça específica de equipamento durante o seu processo de fabrico, através de uma Declaração Ambiental do Produto (DAP). O problema desta abordagem é que não é prestada atenção ao uso futuro do equipamento. Em vez de DAP, a ABB tem desenvolvido uma nova forma de prever os custos ambientais do tempo de vida do produto. Com estes cálculos da recuperação ambiental é possível demonstrar que o fardo ambiental do fabrico de um VSD é recuperado em dias, dependendo do tamanho e da utilização do VSD.

DESTAQUES › Uma avaliação do RNC de um VSD disponibilizaria um indicador sobre quanto tempo o equipamento teria de operar antes de compensar a pegada de carbono gerada durante o seu fabrico; › As melhorias na eficiência operacional dos acionamentos industriais podem potenciar grandes poupanças e ajudar na redução das emissões de CO2; › Em aplicações de bombagem e ventilação o uso de acionamentos de velocidade variável pode reduzir as contas energéticas até 60%; › Apesar das vantagens óbvias de poupança energética, 97% de todos os motores em aplicações inferiores a 2.2 kW, não possuem qualquer forma de controlo de velocidade.

Para mais informações ABB, S.A. Tel.: +351 214 256 000 . Fax: +351 214 256 390 marketing.abb@pt.abb.com . www.abb.pt

ABB: Reduzindo as emissões de carbono – análises de recuperação ambiental com acionamentos ABB  
ABB: Reduzindo as emissões de carbono – análises de recuperação ambiental com acionamentos ABB  

Autor: Jukka Tolvanen, Timo Miettinen; Revista: oelectricista/projecto nº39

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