Cummins poupa 40% no consumo de energia elétrica em Centro Técnico

Com conversores de frequência da Danfoss, o Centro Técnico de Pesquisa e Desenvolvimento de Motores Diesel da Cummins Brasil também reduziu em mais de 10% o consumo de água, além de diminuir temperatura de operação dos motores elétricos em torno de 28%.

Fundada em 1919 nos Estados Unidos, a Cummins chegou ao Brasil em 1971, na cidade de Guarulhos, em São Paulo. A empresa desenvolve, fabrica, distribui e realiza serviços relacionados a motores a diesel e geração de energia, como sistemas de combustível, controle de emissões, filtros, geradores e sistemas de geração de energia elétrica.

Atualmente, tem quatro fábricas na região, voltadas para a pesquisa, desenvolvimento e produção de motores, filtros, geradores e soluções de pós-tratamento, além de amplo centro de distribuição de peças. Um dos prédios da Cummins Brasil pertence ao Centro Técnico de Pesquisa e Desenvolvimento de Motores Diesel (BTC), fundado em 1986.

Localizado em área construída de 1056m² e com capacidade de produção 24/7, o BTC é composto por nove bancos de teste dinamométricos (salas de teste), utilizados para prover diversos tipos de ensaios gerais e específicos em motores diesel, entre eles curvas de plena carga (desempenho), testes de emissões, mapeamento, durabilidade, conformidade de produção (COP), simulação etc.

O BTC da Cummins Brasil contava com uma Central de Controle de Motores (CCM), isto é, um sistema de manobra e comando de cargas composto por um conjunto de painéis elétricos. Este sistema é responsável pelo gerenciamento e controle do bombeamento de água sob pressão para a refrigeração de trocadores de calor e condensadores de máquinas térmicas do BTC. O modo de controle original do CCM era do tipo liga/desliga, ou seja, sem a possibilidade de operação dos motores elétricos em condições parciais de carga. Assim, os motores operavam à plena carga, 24/7, independente da demanda térmica e das condições atmosféricas.

Segundo Vitor Matos Serafin, engenheiro de desenvolvimento da Cummins Brasil, a rejeição térmica na planta era variável, pois dependia da quantidade de motores sob teste em um determinado instante. Dessa maneira, a Central de Controle de Motores (CCM) precisava de soluções focadas no uso racional e sustentável de energia elétrica e água potável. Vitor Serafin e Alexandre Brincalepe, autores do projeto, apresentaram uma proposta que envolvia a aplicação de tecnologias de supervisão e controle da planta, atuando de maneira eficaz no acionamento das bombas, com sensores distribuídos ao longo do processo.

Para o controle dos motores elétricos da planta, a Cummins Brasil optou pelos conversores de frequência da Danfoss. “A linha da Danfoss atendeu as nossas expectativas quanto à tecnologia e qualidade do produto, suporte técnico especializado no Brasil e pelo preço competitivo”, destaca o engenheiro de desenvolvimento.

Foram adotados no projeto cinco conversores de frequência VLT® HVAC Basic Drive FC 101 da Danfoss para controle dos motores elétricos responsáveis pelo acionamento das bombas centrífugas de captação de água. Também foram empregados no sistema dois conversores para o controle dos motores elétricos de 10HP responsáveis pelo acionamento das torres de resfriamento do sistema de água sob pressão do Centro Técnico de Pesquisa e Desenvolvimento de Motores Diesel (BTC).

O conversor de frequência atua no controle de rotação do motor elétrico, possibilitando a alteração do ponto de trabalho da bomba centrífuga e do ventilador, operando em condições de cargas parciais de acordo com as leis de afinidade, que relaciona uma proporção entre altura manométrica de recalque, vazão volumétrica e a potência em função da rotação do motor. Com o auxílio do conversor de frequência da Danfoss, é possível operar em cargas parciais em sistemas que possuem o ciclo de trabalho de operação variável, ou seja, sistemas que não precisam de operação na condição de potência máxima durante todos os dias e turnos de operação ao longo do ano. Neste caso, é viável e existe margem para a modulagem e redução no consumo de energia elétrica. Serafin acrescenta que também utilizou o pressostato KP da Danfoss na planta para controle da pressão da linha de escorva das bombas centrífugas do processo.

O engenheiro de desenvolvimento da Cummins Brasil ressalta que os conversores da Danfoss operam em um CCM fechado, local em que a temperatura ambiente é elevada. “O equipamento é robusto para tal aplicação e confiável para operação 24 por 7 em um sistema industrial onde o CCM se faz indispensável para a produção.”

Com o novo projeto dotado de conversores de frequência da Danfoss, houve redução de aproximadamente 40% no consumo de energia elétrica. “Esta redução apresenta uma economia anual de R$ 166.537,28”, informa Serafin. Além disso, os motores elétricos da planta apresentaram diminuição na temperatura de operação em torno de 28%. O engenheiro de desenvolvimento da Cummins Brasil explica que essa diminuição na temperatura de operação dos componentes contribui não apenas na economia direta de energia elétrica (dissipada na forma de calor), como também no aumento da vida útil de todos os componentes do circuito de potência de alimentação dos motores elétricos da aplicação, provendo uma economia atrelada também à manutenção corretiva do sistema.

Por fim, com o novo projeto, a planta passou a economizar mais de 10% em água potável do sistema ao comparar o acumulado no primeiro trimestre de 2016 ao consumo no mesmo período de 2015. Ressalta-se que o consumo de água potável é proveniente, em sua maior parte, em decorrência do arraste de partículas de água por meio dos ventiladores das torres de refrigeração, evaporação e drenagem do sistema. A economia de água obtida resulta da diminuição da vazão de água circulante na planta (diminuindo deste modo o efeito das perdas por evaporação) e por meio da redução e controle da velocidade dos ventiladores das torres, acarretando na redução das perdas por arraste. “Esta economia percentual representa uma redução de R$ 38.459,03 (1.614m³ de água) no acumulado em um ano. Dessa forma, a economia anual do projeto (energia elétrica + água potável) foi de R$ 204.996,31”, destaca Serafin.

O trabalho realizado no centro de desenvolvimento de motores diesel da Cummins Brasil é fruto de uma pesquisa desenvolvida pelo autor, a partir do curso de Mestrado Profissional em Automação e Controle de Processos, do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), sob a orientação do pesquisador Prof. Dr. Alexandre Brincalepe Campo. Segundo o professor, o trabalho teve grande êxito, tendo recebido inclusive uma “Menção Honrosa” na categoria Manufatura e Processos (Processos, Produção, Qualidade) durante o SIMEA (XXIV Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva).

“O grande diferencial da Danfoss foi a alta tecnologia e a confiabilidade do produto, uma vez que o conversor de frequência utilizado no processo é de fácil programação, operação e possui uma interface homem-máquina (IHM) amigável, que possibilita o controle e entendimento rápido do acionamento realizado”, finaliza o engenheiro da Cummins Brasil.|www.danfoss.com.br.