Tornando os motores de bombas elétricas mais sustentáveis - verde é um bom negócio
Ao pensar em bombas usadas na indústria, o foco tende a ser nos materiais que elas movem, desde água e águas residuais, produtos químicos, óleo, petróleo, lamas e lamas, até alimentos. Há também um foco em seus custos, eficiência e manutenção. O impacto ambiental tende a ser muito menor na lista de considerações, mas bombas mais ecológicas e eficientes também são boas para os negócios. Cada bomba tem um motor; Portanto, não é de surpreender que as bombas sejam responsáveis por 21% de todo o consumo de eletricidade do sistema de motores do setor industrial. A redução desse número pode tornar as bombas mais ecológicas e reduzir os custos operacionais.
IMAGEM 1: Eficiência do ventilador ou bomba (Fonte: inverterdrivesystems.com)
O problema da energia
O problema energético não se limita às bombas. Todo mundo está usando quantidades crescentes de energia. As indústrias estão crescendo, a população está crescendo e a indústria de bombas precisa acompanhar a demanda por água, energia elétrica, produtos e serviços. As estatísticas da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) mostram que mais da metade da eletricidade usada na fabricação é usada para alimentar motores, e a indústria dos EUA é responsável por quase 25% das emissões de efeito estufa do país.
A tendência também se espalha globalmente. De acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), os motores e sistemas elétricos respondem por mais de 40% do consumo global de eletricidade. Espera-se que o uso de motores e sistemas elétricos continue crescendo. Isso aumentará o número de emissões nocivas liberadas.
Foco Regulatório
Os motores estão recebendo mais atenção dos reguladores e, como resultado, os fabricantes de bombas serão afetados. O novo Regulamento Ecodesign 2019/1781 da União Europeia entrou em vigor em 1º de julho de 2021, para motores de indução de baixa tensão e variadores de velocidade (VSD) e exige uma ampla gama de motores elétricos para atender ao padrão de eficiência premium IE3. A mudança regulatória eleva os níveis mínimos obrigatórios de eficiência, amplia a gama de motores cobertos e, pela primeira vez, inclui VSDs.
A partir de 1º de julho de 2023, exige padrões de eficiência mais altos para algumas categorias de motores, elevando o nível básico de certos motores para a eficiência superpremium IE4. Fora da UE, o Reino Unido (Reino Unido) pós-Brexit adotará o mesmo regulamento e alguns outros países provavelmente seguirão esses princípios. O nível de eficiência energética é expresso em classes de eficiência IE, de IE1 (mais baixo) a IE5 (mais alto). Pela regulamentação vigente, os motores devem atingir o nível de eficiência IE2, IE3 ou IE4 dependendo de sua potência nominal e outras características. Por exemplo, motores trifásicos com potência nominal entre 0,75 quilowatts (kW) e igual ou inferior a 1.000 kW foram obrigados a atingir o nível IE3 até julho de 2021. Motores entre 75 kW e 200 kW devem atender ao nível IE4 até julho de 2023 .
Nos EUA, o Departamento de Energia (DOE) emitiu recentemente um aviso de pré-publicação do Federal Register realizando uma revisão das normas de conservação de energia alteradas para pequenos motores elétricos. Isso é para determinar se deve alterar os padrões de conservação de energia aplicáveis para tais equipamentos. E não se esqueça das novas mudanças de regras propostas pela Securities and Exchange Commission (SEC) que exigiriam informações relacionadas ao clima em declarações de registro e relatórios anuais fornecidos por investidores, incluindo (por site da SEC):
“a governança do registrante de riscos relacionados ao clima e processos relevantes de gerenciamento de risco
como quaisquer riscos relacionados ao clima identificados pelo registrante tiveram ou podem ter um impacto material em seus negócios e demonstrações financeiras consolidadas, que podem se manifestar a curto, médio ou longo prazo
como quaisquer riscos relacionados ao clima identificados afetaram ou provavelmente afetarão a estratégia, o modelo de negócios e as perspectivas do registrante”
A divulgação das emissões de gases de efeito estufa de um registrante também seria necessária, o que pressionaria os fornecedores – incluindo fabricantes de bombas – a reduzir sua contribuição para esse problema global.
A mensagem principal é esta: as empresas precisam estar preparadas para lidar com seu impacto ambiental. O meio ambiente não é a primeira coisa em que as empresas pensam ao escolher motores de bombas, mas há benefícios em se tornar verde, incluindo:
Os fabricantes de bombas que puderem atender às exigências regulatórias terão uma vantagem competitiva no mercado.
Motores mais ecológicos têm benefícios tangíveis para os usuários.
As economias de contas de eletricidade mais baixas são importantes. Os custos de eletricidade para uso industrial aumentaram quase 6%, de uma média nacional de 6,9 centavos por kWh em janeiro de 2021 para 7,3 centavos em janeiro de 2022.
Portanto, vale a pena considerar que novos sistemas, mais ecologicamente corretos e mais eficientes, que usem a energia de maneira mais inteligente, diminuiriam custos e emissões nocivas, matando dois coelhos com uma cajadada só.
Competitivo e Verde
Os próprios motores elétricos de bombas industriais, devido ao número deles em uso, poderiam, sozinhos, causar um grande impacto no uso de energia industrial. De acordo com os cálculos da ABB, o consumo de eletricidade poderia ser reduzido em um quinto se sistemas de motores de alta eficiência fossem adotados globalmente. Isso pode soar como um sonho, mas cada vez mais se espera dos motores. Padrões IEC mais altos já estão disponíveis.
De acordo com a Omdia, 75% dos motores industriais acionam bombas, ventiladores e compressores, todos com oportunidades significativas de melhorias de eficiência. Por exemplo, um variador de velocidade (VSD) normalmente pode reduzir o consumo de energia em 25% quando adicionado ao motor existente de uma bomba, ventilador ou compressor. No entanto, menos de um quarto dos motores de bombas do mundo estão atualmente equipados com um VSD.
Tomemos o exemplo do manuseio de água sozinho. O bombeamento pode consumir até 85% da energia utilizada no manuseio da água. Um documento de 2021 da ABB estimou que sistemas aprimorados com VSDs e motores de alta eficiência poderiam resultar em economia de energia de 25% a 30%. E, embora essa estimativa seja referente ao setor de água e esgoto, não há razão para acreditar que o que se aplica a um motor de bomba não se aplicará a outra situação simplesmente porque eles são usados em diferentes locais e negócios.
Tudo sobre eficiência
Para obter o melhor nível de eficiência e economia de energia associada, há três considerações principais a serem lembradas ao avaliar motores. Primeiro, a indústria não pode atingir seus objetivos confiando em tecnologia antiga. Por exemplo, motores de indução são tipicamente 75% eficientes na melhor das hipóteses. Sua eficiência pode ser melhorada ao emparelhá-los com um VSD, mas esta é realmente uma solução parcial que deve ser deixada para situações em que o retrofit é a única opção. Os melhores resultados podem vir de motores síncronos de ímã permanente (PMM), que podem atingir eficiências de mais de 90%.
Em segundo lugar, o motor deve ser emparelhado com um VSD compatível. Observe que a eficiência do sistema é calculada multiplicando o nível de eficiência do motor pela classificação de eficiência do inversor. Por exemplo, se um motor com 90% de eficiência for emparelhado com um inversor com 90% de eficiência, o sistema terá apenas 81% de eficiência. O desempenho do sistema é o que conta quando se trata da quantidade de energia usada e os sistemas com mais de 90% de eficiência são alcançáveis. Deve-se notar que os VSDs operam em uma faixa de velocidades. Isso tem dois benefícios.
Primeiro, um sistema de motor pode atender a várias faixas de velocidade, reduzindo a necessidade de uma linha de produtos mais variada. Em segundo lugar, a relação entre a velocidade e a potência de uma bomba precisa ser considerada, pois segue uma curva de potência cúbica. A vazão é proporcional à velocidade. Se o sistema estiver 10% mais lento, ele fornecerá 90% de fluxo.
Além disso, o torque é proporcional à velocidade ao quadrado e a potência é proporcional à velocidade ao cubo. Como resultado, diminuir a velocidade da bomba em 10% reduz a potência utilizada para 73% da potência total. Supondo que isso seja apropriado para a aplicação, pode proporcionar ainda mais economia.
Por fim, não é complicado mergulhar no projeto em si e verificar se o motor utiliza menos materiais ou se os utiliza de forma mais eficaz. Novos projetos e melhor uso dos materiais disponíveis não são um sonho para a indústria de bombas. Projetos menores, mas escaláveis, são possíveis.
Um sistema bem projetado pode usar menos material, resultando em motores e acionamentos menores, mais leves e econômicos. Ao adotar uma abordagem de sistemas na avaliação de motores, os fabricantes de bombas podem otimizar seus produtos para atender às metas dos usuários finais e aos requisitos regulamentares.
As preferências verdes dos consumidores nem sempre são suficientes para afetar as decisões de compra ou fabricação. Portanto, o fato de que os motores de bomba de eficiência aprimorada usarão menos eletricidade e economizarão nos custos operacionais é algo a ser considerado.
Kehuan fez bombas magnéticas equipadas com motor IEC, eficiência muito maior do que as bombas de motor enlatado.
Sustentabilidade e eficiência são palavras muito usadas. Motores de bombas elétricas que são mais eficientes em termos energéticos são adequados para aplicações industriais e podem afetar menos o ambiente natural. Encontrar opções escaláveis, mais eficientes e mais fáceis de operar para os consumidores é a maneira de tornar a indústria mais verde, mais sustentável e mais viável, tudo ao mesmo tempo.
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