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How to cite this paperAn. 4. Enc. Energ. Meio Rural 2002
Métodos indiretos para adequação de força motriz em uma unidade compressora do sistema de refrigeração de um abatedouro de aves
Alexandre Zanin.; Samuel Nelson Melegari de Souza; Suedêmio de Lima e Silva; Reinaldo Prandini Recieri; Evandro Marcos Kolling; Alexandre Sordi
Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, UNIOESTE, Cascavel, PR, (0XX45) 220-3175, e-mail: azanin2@ibest.com.br
RESUMO
A energia elétrica encontra-se em destaque em todos os setores da economia mundial, é um importante insumo básico para o desenvolvimento de qualquer país. Sua conservação, nas cadeias produtivas, diminui o custo de produção. A importância da energia elétrica ficou visível quando o Brasil foi submetido a um dos piores regimes pluviométricos das últimas décadas, resultado no déficit da oferta de energia elétrica, enfrentado por toda a população brasileira, afetando a qualidade de vida. Nos abatedouros de aves a energia elétrica é indispensável para a produção de frio nos sistemas de refrigeração, ela é transformada em força motriz para a operação dos compressores, os quais comprimem o fluido refrigerante que retira calor de uma fonte fria e o transfere para uma fonte quente, mantendo assim as câmaras onde os produtos são estocados (fonte fria) a uma baixa temperatura e com isso conservando a qualidade sanitária da carne. Foram sugeridas medidas de conservação da energia elétrica através da adequação de força motriz do sistema de compressão de um abatedouro de frangos localizado na região Oeste do Paraná. Utilizando-se os parâmetros elétricos, tais como corrente, voltagem de operação, potência ativa e reativa, e fator de potência, encontrou-se o rendimento dos motores. Estes dados foram obtidos para cada compressor utilizando-se um medidor de grandezas elétricas (RE-1000). Por meio da utilização dos parâmetros elétricos e análise das curvas características de cada motor foi possível verificar que um total de 30% estavam superdimensionados. Finalmente foi proposta a substituição dos motores superdimensionados por mais adequados, determinando-se com isso o potencial de conservação de energia com tal substituição num abatedouro de aves.
Palavras Chave: Energia Elétrica, Motor Elétrico, Adequação.
INTRODUÇÃO
O planejamento inadequado da produção e do consumo energético levam a impactos ambientais que podem comprometer o desenvolvimento. No Brasil estas características foram visíveis quando a escassez de chuvas provocou uma crise por falta de energia, ou seja, por falta de combustível, que é a água, comprometendo o fornecimento de energia elétrica, devido ao sistema de geração que é predominantemente hídrico. A qualidade de vida da população foi afetada assim como houve necessidade em diminuir a produção ou em substituir a energia elétrica por outros energéticos nos setores industriais.
A disponibilidade de geração do sistema brasileiro está, portanto, diretamente associada à quantidade de água disponível e, portanto, é função das vazões naturais dos rios e do armazenamento dos reservatórios (ELETROBRÁS, 1994). Verifica-se, assim, que o modelo de geração de energia elétrica no Brasil é quase totalmente dependente da hidreletricidade, estando sujeito a riscos de fornecimento provocados por situações hidrológicas desfavoráveis. A diminuição dessa dependência pode ser obtida com a introdução de outras formas de geração elétrica e investimentos na conservação de energia nos diversos setores da economia do Brasil.
A energia é um insumo essencial à produção de bens e serviços. Conseqüentemente, a demanda energética é uma necessidade gerada pela procura por bens e serviços e desejo de comodidades, em geral. No setor industrial, em particular, essa correlação é bastante clara e é fortemente influenciada pelo nível de produção, bem como pelo nível tecnológico e pela relação de preços dos diversos energéticos (BAJAY et al., 1996).
Dentro da região oeste e sudoeste do Paraná, a avicultura, nos últimos anos, vem tendo destaque dentre as atividades agroindustriais. O estado do Paraná tem atualmente, segundo dados de PARANÁ (2001), um total de 38 frigoríficos de abate e processamento da carne de frango, os quais produziram no ano de 2000 um total de 622.203.999 cabeças de frango, correspondendo a um total estimado de 1.138.964 toneladas de carne de frango.
Agroindústrias, como frigoríficos de abate de frangos, necessitam de grandes volumes de ar e água com baixas temperaturas para resfriamento, congelamento e estocagem dos produtos, tornando indispensável o uso de sistemas de refrigeração, grandes consumidores de energia elétrica.
POGI; PIEDADE JR. (1991) estudaram a energia elétrica em atividades ligadas à avicultura e relataram que, na atividade avícola, a energia elétrica é imprescindível e cada vez mais torna-se necessária sua racionalização, frente aos custos que vem alcançando.
ANDRADE (1989), considerou que o principal uso final da eletricidade no setor industrial é para o acionamento da força motriz.
Em um estudo realizado num universo de 3425 motores, no estado de Minas Gerais, 28,8% estavam superdimensionados. Fato atribuído ao desconhecimento das características próprias de carga, à utilização de fatores de segurança excessivos, a expectativa de futuro aumento de carga e à falta de informação sobre métodos de dimensionamento mais adequados (WEG, 2001).
MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi desenvolvido em uma instalação de abate de frangos, localizada no município de Cascavel - PR. A divisão em setores proporcionou um estudo mais específico de cada processo da agroindústria. Com isso identificou-se o setor que apresentou o maior consumo de energia elétrica, destinando-se, então, maior detalhamento à conservação da energia elétrica.
Para a aquisição de dados de consumo de energia e potência elétrica utilizou-se o RE 1000 (medidor registrador de grandezas elétricas), equipamento eletrônico portátil dotado de entradas de TC (transformadores de corrente) e entrada para TP (transformadores de potenciais) para medições de média tensão.
Os valores de tensão (V), fator de potência (cos Φ), corrente (A), demanda (kWh) e potência (kW, kVAr, kVA) foram obtidos com integralização dos dados de 15 em 15 minutos, baseado nos medidores de demanda da concessionária de distribuição de energia, durante as 24 horas de funcionamento dos equipamentos, ao longo do período de dezembro de 2000 à dezembro de 2001, com dias intercalados para cada setor e para cada motor considerado.
Para a adequação da força motriz foi utilizada a metodologia do ELETROBRÁS (1998). Foram levantados os motores de maior potência existentes na instalação, anotando a potência nominal, tensão de operação e a corrente de cada um dos motores nas condições normais de trabalho do equipamento. Consultou-se a curva característica de funcionamento de cada um dos motores selecionados, retirando os valores de rendimento (η) para a corrente medida. A curva característica do motor foi fornecida pelo fabricante.
Foram avaliadas as propostas de substituição de motores de alto rendimento (AR) de mesma marca, já existentes e também de motores standard (ST) e alto rendimento (AR) de outras marcas e modelos determinando-se com isso o potencial de conservação de energia com as possíveis substituições.
RESULTADOS
Os compressores que compõem o sistema de refrigeração estão presentes na Tabela 1, onde se verifica que esses apresentam valores elevados de potência instalada.
Dentre os motores do sistema de compressão estudados, apenas os motores dos compressores de parafuso 01 e 02 exigiram uma troca por motores de maior potência, ocasionando aumento do consumo de energia. Os compressores de pistão 02, 03 e 05 e os compressores de parafuso 03 e 04 não permitiram troca por motores de potência inferior à existente. Os motores dos compressores de pistão 01, 04 e 06 estavam dimensionados um pouco acima da necessidade ideal de trabalho, o que possibilitou uma troca por motores de menor potência nominal para uma melhor adequação da força motriz.
As medidas de conservação de energia elétrica mais eficientes, aplicadas para cada compressor podem ser observadas na Tabela 2.
Com relação aos motores elétricos dos compressores foi verificado que um total de 30% estavam superdimensionados.
A alternativa mais eficiente, proposta para substituição dos motores no sistema de compressão, foi a troca do motor standard de 112,5 kW do compressor de pistão 06 pelo motor standard M6.3 de 75,0, kW com uma economia de energia elétrica de 48%.
CONCLUSÕES
Foi observado que o sistema de refrigeração é responsável por 83,01% de toda energia elétrica consumida na agroindústria. Considerando somente o setor de refrigeração, os compressores são os maiores consumidores de energia elétrica, com 84,79% do total do consumo dos componentes do sistema de refrigeração.
Caso haja a implantação das medidas de conservação, obter-se-á uma economia média mensal de energia elétrica de 161,7 MWh, totalizando uma economia média anual de 1940,2 MWh, ou seja, 19,0% de toda energia elétrica consumida pela agroindústria.
Com a economia de energia elétrica suposta, pode-se estimar um novo consumo de energia elétrica referente às indústrias de abate de frangos no estado do Paraná de 128,4 GWh/ano. Anteriormente, este valor era de 158,6 GWh, o que mostra uma economia de energia elétrica de 30,2 GWh por ano.
Referências
[1] BAJAY, S. V.; FERREIRA, A. L.; AGRA, D. A. Demanda energética industrial: projeções através da abordagem das parcelas de mercado. Revista Brasileira de Energia, São Paulo, v. 5, n. 2. p. 161-188, 1996.
[2] ANDRADE, A. Metas para Conservação de Energia. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE PLANEJAMENTO ENERGÉTICO. 1989, Campinas,. Anais... Campinas: UNICAMP, 1989, v. 3.
[3] ELETROBRÁS. Plano Nacional de Energia Elétrica 1993/2015 - Plano 2015. Rio de Janeiro, 1994. v. 3.
[4] ELETROBRÁS. Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica - PROCEL. Manual de conservação de energia elétrica na indústria. 1998. 79 p. (mimeo).
[5] PARANÁ. Secretaria de Abastecimento do Paraná / Departamento Rural. Prognóstico da avicultura. 2000. Disponível em: www.pr.gov/seab/serviços/conjuntura. Acesso em: 23/04/2001.
[6] POGI, R. de C.; PIEDADE JR, C. Energia elétrica em atividades ligadas à avicultura. Engenharia Agrícola, Botucatu, v.6, n. 2. p. 43 - 50, 1991.
[7] WEG. Economia de energia em motores elétricos. Disponível em: www.netuno.com.br/weg/motors. Acesso em: 18/05/2001.