word_pump life cost - lcc analysis
Contents
1. 5 000 2 250 21 500 0 Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 19 Custo da energia kW 0 08 0 08 0 08 0 08 Horas por ano 6 000 6 000 6 000 6 000 Custo de Energia 11 088 6 720 5 568 11 088 Custos de Manutencao 500 500 1 000 500 Custos de Repara o 2 500 2 500 2 500 2 500 Outros custos anuais 4000 Custos Ambientais Custos de desmantela o Vida til 8 8 8 8 Taxa de juro 8 8 8 8 Taxa de Infla o 4 4 4 4 Valor de CCV 91 827 59 481 74313 113 930 A op o B alterar o impulsor tem o custo de ciclo de vida mais baixo e apresenta se como a solu o economicamente mais favor vel com base nos pressupostas apresentados 6 2 Escolha do sistema de pressuriza o na fase de projecto Neste exemplo ser analisado o custo do ciclo de vida para diferentes sistemas de pressuriza o a um edif cio de habita o De modo a simplificar a an lise considera se que o sistema de pressuriza o ser alimentado directamente de um reservat rio com n vel constante onde a gua mantida press o atmosf rica Para garantir a press o residual m nima com um caudal de ponta de 6 L s a altura manom trica dever ser de 5 0 Bar Foram comparadas as seguintes solu es a Elevar a gua para um reservat rio superior o qual abastecer graviticamente qual toda a rede dom stica2. 5 Valor de CCV 41 414 35 361 33 969 0 Nesta alternativa n o foi considerado o custo do reservat rio superior e o acr scimo estrutural por incorpora o de um reservat rio no telhado Nesta an lise a instala o de uma central hidropneum tica de velocidade vari vel mostra se como a solu o mais flex vel e apesar de ser a solu o com maior investimento inicial apresenta os menores custos energ ticos menos de metade dos custo da primeira solu o sendo a solu o que apresenta o menor valor de CCV Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 25 7 Refer ncias bibliograficas Europump Hydraulic Institute US Department of Energy Pump life cycle costs A guide to LCC analysis for pumping systems 2000 ISBN 1 880952 58 0 European Commission Study on improving the energy efficiency of pumps February 2001 European Commission SAVE Study on improving the efficiency of pumps 2001 Stoffel B and Lauer J Theoretically attainable efficiency of centrifugal pumps VDMA project Final report Technical University of Darmstadt 1994 Fuller Sieglinde K Petersen Stephen R Life cycle costing manual Federal Energy Management Program 1995
3. ada em v lvulas de controlo o Optimizar a manuten o preventiva o Seguir as normas do fabricante 6 Exemplos de aplica o do Custo de Ciclo de Vida 6 1 Sistema de bombagem existente com uma v lvula de controlo de caudal Neste exemplo um circuito de bombagem transporta um l quido contendo alguns s lidos de um tanque de armazenamento para um tanque pressurizado Um permutador de calor aquece o l quido e uma v lvula de controlo regula o caudal no tanque pressurizado a 80 m3 h Na figura seguinte apresenta se um esquema simplificado do sistema Reservat rio Pressurizado Reservat rio V lvula de Controlo Permutador de Calor Bomba Figura 4 Sistema de bombagem estudado O sistema apresenta problemas na v lvula de controlo VC que falha devido eros o causada pela cavita o A v lvula tem apresentado avarias a cada 10 a 12 meses com um custo m dio de 4 000 EUROS por repara o Est a ser considerada a substitui o da v lvula existente por outra que possa resistir cavita o Antes da troca da v lvula de Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 17 controlo foram consideradas outras op es e executada uma an lise de custo do ciclo de vida s solu es alternativas De modo a equacionar v rias alternativas analisou se o actual funcionamento do sistema Verificou se que a v lvula de controlo opera actualmente com uma abertura de 15 20 e com um c
4. b Instalar uma central hidropneum tica de velocidade fixa c Instalar uma central hidropneum tica de velocidade vari vel Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 20 a Elevar a agua para um reservatorio superior Nesta op o dever ser instalado um reservat rio superior a uma cota que permita uma press o residual no aparelho mais desfavor vel Existe portanto um nico ponto de funcionamento como demonstrado na figura seguinte Altura Manom trica Caudal Figura 6 O funcionamento do sistema de pressuriza o funcionar por ciclos em fun o do volume do reservat rio superior No final de um ciclo di rio semanal ou mensal o volume de gua elevado ser igual ao volume de gua consumido Para este sistema optou se pela instala o de duas bombas do tipo CR 20 5 cujas parcelas de CCV s o apresentadas na tabela 2 Considerou se um per odo di rio de bombagem de 8 horas b Instalar uma central hidropneum tica de velocidade fixa Nesta solu o a pressuriza o ser realizada por ciclos entre a press o m xima e m nima estabelecida em fun o do caudal prov vel e a press o residual no aparelho mais desfavor vel Consequentemente o caudal na rede variar entre os valores estabelecidos para arranque e paragem dos grupos Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 21 Neste sistema existe um conjunto de pontos de funcionament
5. custos globais em sistemas de bombagem Muitos sistemas s o concebidos considerando apenas o investimento inicial originando sistemas que apresentam grandes custos de manuten o e explora o A crescente competitividade dos mercados nacionais e internacionais obriga a um esfor o cont nuo de modo a aumentar a competitividade As empresas devem procurar solu es que visem a redu o dos custos globais e o aumento dos rendimentos operacionais A opera o principalmente no sector fabril continua a merecer uma particular aten o como fonte de poupan a de custos especialmente pela via da minimiza o dos consumos energ ticos e dos tempos de paragem da produ o Alguns estudos mostram que 30 a 50 da energia consumida pelos actuais sistemas de bombeamento podem ser poupados atrav s da altera o dos controlos dos sistemas Europump 2000 Os sistemas existentes podem contribuir com uma maior fatia na redu o da energia consumida atrav s da utiliza o da metodologia do c lculo do CCV por duas raz es A primeira porque existem pelo menos 20 vezes mais sistemas em opera o do que os colocados anualmente em opera o e em segundo lugar porque muitos dos sistemas em opera o possuem bombas ou controlos que n o est o ajustados s necessidades actuais talvez motivado pela grande evolu o tecnol gica verificada nos ltimos anos Adicionalmente s raz es econ micas para justificar a utiliza o da metodologia do
6. de Vida O Custo do Ciclo de Vida CCV uma ferramenta de gest o que pode ajudar a minimizar os desperd cios e a maximizar o rendimento para variados tipos de sistemas incluindo sistemas de bombeamento Uma vis o global descrita no artigo Pump Life Cycle Costs desenvolvido pelo Hydraulic Institute e Europump de modo a facilitar a aplica o da metodologia do CCV a sistemas de bombagem O custo do ciclo de vida CCV de qualquer sistema de pressuriza o o custo total durante o seu per odo de vida til Representa assim os custos de aquisi o instala o ensaios energ ticos opera o manuten o preventiva e correctiva paragens Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 4 ambientais desmontagem e desmantela o do equipamento A identifica o de todas as parcelas envolvidas apresenta se como uma etapa fundamental nesta metodologia Quando o CCV utilizado como uma ferramenta de compara o entre diferentes alternativas o processo de c lculo do CCV indicar de forma isenta a solu o que apresenta menor custo global com base nas informa es dispon veis 3 Raz es para a utiliza o do CCV Os sistemas de pressuriza o s o compostos por um conjunto de obras de constru o civil equipamento el ctrico e electromec nico tubagens e acess rios Como exemplo os grupos electrobomba embora sejam geralmente adquiridas como componentes individuais eles s o parte in
7. extremamente dependente da informa o dispon vel logo os resultados do processo apresentam certamente um grau de fiabilidade similar ao dos dados de base Os sistemas de bombagem t m muitas das vezes um per odo esperado de opera o de 15 a 20 anos A escolha destes equipamentos deve ser efectuada com base em c lculos onde os detalhes do projecto do sistema devem ser tidos em conta Deste modo a compara o deve ser efectuada entre diferentes tipos de sistema ou de controlo O exerc cio deve ser objectivo na an lise e mbito podendo no entanto ser lato nas alternativas analisadas Com base nos estudos efectuados em problemas deste tipo a metodologia proposta apresenta os custos do ciclo de vida como sendo a soma das seguintes parcelas Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 7 COV CCC AC AC AC FCC 1 onde CCV Custo do Ciclo de Vida C Custos iniciais custos de constru o civil bombas tubagens acess rios servi os de apoio etc C Custo de instala o e ensaios arranque e forma o do pessoal C Custos energ ticos opera o do sistema incluindo controlos e quaisquer servi os auxiliares GA Custos de opera o m o de obra e supervis o normal do sistema C Custos de manuten o e repara o repara es previstas e de rotina Custos de paragens perda de produ o C Custos ambientais C Custo de desmontagem e desmantela o incluindo a restaura o ambiental do loc
8. CCV muitas empresas come am a estar cada vez mais sens veis ao impacto ambiental nos Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 6 seus negocios e consideram o rendimento energ tico como uma via contribuinte para a redu o de emiss es de gases e deste modo preservar os recursos naturais A an lise do CCV quer em novos empreendimentos quer em remodela es requer sempre uma avalia o de sistemas alternativos Para a maioria de empreendimentos os custos energ ticos e ou de manuten o dominar o os custos do ciclo de vida portanto de extrema import ncia a forma precisa de determinar os custos energ ticos actuais o escalonamento esperado nos anos vindouros assim como os custos de m o de obra e dos materiais ao longo do ciclo de vida do equipamento Outros custos como por exemplo os de paragens desmontagem e desmantela o final do equipamento e os de origem ambiental sendo de dif cil quantifica o podem muitas das vezes ser estimados com base em dados hist ricos Em alguns casos os custos de indisponibilidade podem ser mais significantes que os custos energ ticos ou de manuten o Considera es adicionais dever o ser tomadas em rela o s perdas de produtividade devido aos tempos de paragem 4 Determina o do Custo de Ciclo de Vida O processo do CCV um m todo que permite a compara o de solu es alternativas em termos de custos O processo em si basicamente matem tico mas
9. Inspec o e testes e Pe as de reserva e Forma o e Equipamentos auxiliares para sistemas de veda o ou arrefecimento o Custos de Instala o e Ensaios o Os custos de instala o e ensaios arranque incluem os seguintes itens e Funda es projecto prepara o bet o etc e Liga es de tubagens de processo e Liga es el ctricas e de instrumenta o e Liga es a sistemas auxiliares e Avalia es e regula es no arranque o Uma instala o completa dos equipamentos electromec nicos envolve requisitos de opera o e manuten o que ser o assegurados por pessoal com forma o para operar o sistema o Os ensaios requerem uma especial aten o s instru es do fabricante para a execu o do arranque e opera o Dever ser seguida a lista de verifica es proposta pelo fabricante de modo a assegurar que os Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 9 equipamentos e o sistema possam operar dentro de parametros especificos o Custos energ ticos e O consumo energ tico frequentemente uma das parcelas com maiores custos e geralmente domina o valor final do CCV especialmente quando o tempo de opera o das bombas ultrapassa as 2000 horas de opera o ano O consumo energ tico calculado atrav s dos dados colhidos no projecto do sistema Se as solicita es ao sistema s o constantes o c lculo simples Se as solicita es s o muito vari veis no tempo ent
10. Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 1 O CUSTO DO CICLO DE VIDA COMO FACTOR DE ECONOMIA NDICE T MINTO DUC AO ss da E Do eos ea eia ba tae an eae eas cae eai toes Dea nada 2 2 O queeoCusiodo Giclo de Vida 22 22 22025205 gt 522202052220055000505050850basfasapsalasiosesionsopesosssbasisshio 3 3 Raz es para a utiliza o do CCV ersecercesercesersecersenensenensenanssensesensesensseansseaneesansseansnsaneesenessanees 4 4 Determina o do Custo de Ciclo de Vida secsseccserccsercesenscsentesensnsenscsenscsensesenessenessansesanensenees 6 5 Implementa o da metodologia mseneasensasenaasenaasenassenassenaasanas sena senasenaasenaasenansanaasa 13 o 5 1 Na fase de projecto sccsssscesssecseecssseeessneceseeesneeesnsneesseesneenenssneeseeesseeeenenee 13 o 5 2 Aplica o a sistemas existentes csecsseeeeeeeeseeeeseeeeeeeeeeseeeeseneeeseeeeneees 15 6 Exemplos de aplica o do Custo de Ciclo de Vida 2 ccssccccccsececcseeeceessenesensersesenseneesens 16 6 1 Sistema de bombagem existente com uma v lvula de controlo de caudal 16 6 2 Escolha do sistema de pressuriza o na fase de projecto 19 a Elevar a gua para um reservat rio SUPETIOF cccseeseneesseeeeseeeeeseeeeseeeeneneeeenes 20 b Instalar uma central hidropneum tica de velocidade fixa 20 c Instalar um sistema s
11. a Por outro lado existindo por vezes desfazamento entre os consumos dos aparelhos de diferentes pisos h varia o do termo independente do caudal a altura geom trica logo a curva caracter stica da instala o varia conforme demonstrado na figura 8b H ainda a considerar que num sistema desta natureza a velocidade de rota o da bomba pode variar logo a curva caracter stica da bomba toma as formas apresentadas na figura 8c assim poss vel responder a uma grande variabilidade de situa es O sistema de pressuriza o consegue assim satisfazer um grande n mero de solicita es ou leis de consumo dentro dos limites impostos pelo equipamento electromec nico e pela instala o Na figura 8d apresentado a gama de pontos de funcionameno admitida por este sistema Trata se portanto de um sistema com grande flexibilidade Os gastos de energia s o mais dif ceis de estimar porque a variabilidade real dos caudais tamb m o No presente exemplo foi estimado o mesmo perfil de carga definido para o sistema anterior Trata se de uma simplifica o conservativa uma vez que em muitas situa es o consumo de energia ser inferior ao simulado Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 23 Lo Hman Hman Hman a b c Figura 8 Curvas caracter sticas V F Caudal Figura 9 Na an lise de CCV efectuada utilizaram se os seguintes crit rios e suposi es Os custos dos eq
12. al e servi os de destrui o do equipamento Os par grafos seguintes examinam cada uma das parcelas e levantam sugest es para a determina o de cada par metro Dever se ter em aten o que este c lculo n o inclui a an lise a custos de segunda ordem como por exemplo as mat rias primas consumidas no fabrico de produtos Detalhando o Custos Iniciais O Este tipo de custos refere se aos custos necess rios para a compra e instala o de equipamentos e obras de constru o civil necess rias ao arranque do sistema Enquanto que nas restantes parcelas os custos associados a equipamentos electromec nicos s o dominantes neste o seu valor relativo pode vir dilu do com o valor da constru o civil Este facto Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 8 pode originar a que seja menosprezado a sua importancia final nos custos globais o determinante para estes custos o di metro das tubagens e acess rios a qualidade e fiabilidade do sistema seleccionado os materiais utilizados o seu comportamento com o fluido bombeado os empanques instalados os controlos integrados etc Estes detalhes entre outros podem originar custos iniciais mais elevados mas reduzirem o CCV de uma forma consider vel o Os custos iniciais incluem geralmente os seguintes itens e Servi os de Engenharia estudos projecto desenhos especifica es etc e Processo de aquisi o e Constru o civil e
13. ema ser dif cil de calcular com exactid o o Custos de opera o Os custos de opera o s o os associados m o de obra relacionados com a opera o do sistema Estes podem variar muito dependendo da complexidade e fun o do sistema Por exemplo uma bomba instalada em ambientes corrosivos pode requerer verifica es di rias enquanto um sistema semelhante com outro fluido pode apenas necessitar de supervis es limitadas Uma an lise peri dica das condi es de funcionamento do sistema pode alertar os operadores para eventuais perdas de desempenho do sistema Os indicadores de desempenho incluem altera es em vibra es temperaturas ru do consumo energ tico gamas de caudais press o etc o Custos de manuten o e repara o O alcance da longevidade esperada para uma bomba requer uma manuten o regular e eficiente O fabricante aconselhar a Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 11 frequ ncia e a natureza da manuten o peri dica Os custos dependem do tempo e da frequ ncia do servi o mas tamb m dos custos dos materiais O projecto pode influenciar estes custos por indica o espec fica de alguns materiais selec o dos componentes e mesmo da facilidade de acesso aos componentes a serem intervencionados O programa de manuten o pode ser cumprido com menor frequ ncia mas com maior aten o aos detalhes ou com maior frequ ncia mas com interven es mais simples As mai
14. lha de todos os componentes de um sistema de bombagem apresenta se assim como uma oportunidade para uma redu o nos custos globais da instala o ao longo da sua vida til A avalia o dos custos do sistema ao longo da sua vida til pode ser realizado por v rias metodologias Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 3 Um dos grandes objectivos duma metodologia desta natureza dever ser o rigore a isen o pois s assim poder ser utilizada n o s para optar entre diferentes solu es do mesmo fabricante mas tamb m servir para comparar solu es de fabricante diferentes No presente documento optou se por seguir a metodologia proposta pelas seguintes entidades e O Instituto Hidr ulico Hl fundado em 1917 a maior associa o de produtores e de fornecedores da Am rica do Norte Estabelece padr es e organiza f runs para a troca de informa es t cnicas h mais de 80 anos e O Europump estabelecido em 1960 age como porta voz dos 15 principais fabricantes de bombas e representa mais de 400 fabricantes O Europump serve e promove a ind stria europeia da ind stria das bombas hidr ulicas e O Departamento de Energia dos Estados Unidos promove parcerias com ind strias e grupos de com rcio para a implementa o de sistemas de elevada efici ncia de energia energias renov veis e preven o da polui o tecnologias para aplica es industriais 2 O que o Custo do Ciclo
15. ncial atrav s da v lvula de controle em 10m aproximando a v lvula do ponto para que foi projectada O custo de energia anual com o impulsor menor 6 720 por o ano aos quais deve ser acrescentado 2 250 para alterar o impulsor valor que inclui o custo de desmontar e remontar a bomba Um variador de frequ ncia de 30 kW tem um custo de 20 000 acrescidos de 1 500 Euros adicionais para a instala o e 500 anuais para manuten o Espera se que n o seja necess rio nenhuma repara o nos 8 anos seguintes Mantendo o sistema inalterado resultar num custo anual de 4 000 para repara o da v lvula Na an lise de CCV efectuada utilizaram se os seguintes crit rios e suposi es O pre o de energia actual actualmente 0 08 kWh e a efici ncia do motor de 90 O processo operado em 80 m3 h em 6 000 horas ano O custo anual para a manuten o peri dica das bombas de 500 por ano com um custo da repara o de 2 500 cada segundo ano N o h nenhum custo de elimina o ambiental associada Este projecto tem uma vida de 8 anos Ataxa de juro foi de 8 e uma taxa de infla o de 4 esperado Os c lculos do custo de ciclo de vida para cada uma das quatro op es s o resumidos na Tabela 1 Tabela 1 Custos de Ciclo de Vida CCV das v rias solu es estudadas Alternativa A Alternativa B Alternativa C Alternativa D Investimento inicial
16. ntes pontos de funcionamento de modo a seleccionar correctamente o n mero das bombas a instalar e o comando e controle Os longos e fastidiosos c lculos associados ao c lculo das perdas de carga podem hoje gra as capacidade de processamento ser substitu dos por programas inform ticos facilitando significativamente o processo de c lculo Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 15 o 5 2 Aplica o a sistemas existentes As seguintes etapas indicam algumas tarefas que podem identificar pontos onde poder ser poss vel melhorar um sistema de bombagem existente Montar um invent rio completo do sistema de bombagem Determinar os fluxos requeridas para cada carga no sistema e Equilibrar o sistema para encontrar os diferentes fluxos e cargas requeridas Avaliar as perdas de carga no sistema Efectuar mudan as bomba para minimizar a carga no sistema Identificar bombas com custo de manuten o elevado Dois m todos podem ser usados na an lise de sistemas de bombagem existentes O primeiro consiste em observar as condi es de opera o do sistema in situ e o segundo consiste em executar c lculos usando as equa es da mec nica dos fluidos O primeiro m todo confia em observa es efectuadas no sistema press es press es diferenciais e caudais enquanto que no segundo cria se um modelo matem tico t o exacto quanto poss vel do sistema e depois simula se as press es e os ca
17. o ao longo da curva caracter stica da bomba Assim existe uma varia o nos caudais bombados conforme apresentado na figura 2 Optou se pela instala o de uma central hidropneum tica de velocidade fixa do tipo Hydro 1000 composta por tr s bombas CR 10 7 Os ciclos de funcionamento est o muito dependentes do consumo dos caudais na rede Na an lise de custos considerou se um funcionamento de 3300 horas anuais com o seguinte perfil de carga Tabela 2 Perfil de carga considerado 1 2 3 4 5 Caudal Q 100 75 55 35 12 Pressao P max 100 100 100 100 100 Tempo h 150 300 450 900 1500 Os valores do CCV s o resumidos na tabela 2 Altura Manom trica Figura 7 Caudal Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 22 c Instalar um sistema sobrepressor com variador de frequ ncia junto ao reservatorio inferior Neste sistema embora de funcionamento mais simples a an lise do sistema mais complexa uma vez que a bombagem ser directamente efectuada para a rede de distribui o acompanhando portanto as flutua es de caudais verificados nesta Nas figuras seguintes s o apresentadas as poss veis altera es s curvas caracter sticas da bomba e da instala o relativamente s situa es anteriores Em primeiro lugar para a mesma altura geom trica a curva caracter stica da instala o variar por aumento do caudal Fig 8
18. o dever se utilizar um registo hor rio das necessidades para se efectuar o respectivo c lculo A f rmula do c lculo da pot ncia requerida a seguinte Me Mm em que P Pot ncia kW y Peso espec fico do l quido kN m3 Q Caudal m s H Altura manom trica m c a 7 Rendimento da bomba 71 Rendimento do motor Logo a energia sera eleva LOH y Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 10 Os custos energ ticos de servi os auxiliares tamb m devem ser inclu dos Estes custos podem ser referentes a circuitos de aquecimento ou arrefecimento de fluidos de processo Nestes casos devem ser inclu dos os custos do fluido filtragem circula o e ou dissipa o de calor etc Os m todos de c lculo da energia s o relativamente simples quando a bomba utilizada num nico ponto de funcionamento A situa o torna se mais complexa com bombas em funcionamento paralelo ou se a bomba for utilizada com um conversor de frequ ncia No funcionamento paralelo dever o ser efectuados c lculos separados para os v rios pontos de funcionamento aproximando em seguida os volumes bombados ou horas de funcionamento relativos a cada um destes Uma bomba com conversor de frequ ncia tem um n mero infinito de pontos de funcionamento Outro factor de incerteza para o c lculo do consumo de energia de bombas com conversor de frequ ncia o facto do rendimento geral do sist
19. obrepressor com variador de frequ ncia junto ao reservat rio inferior s2s26585 sich eckeeiescasacdediacdvadctdccacucnccedlesasiaduceducususuessadsieaaneledecuvussetecsiaceda 22 Z Refer ncias bibliogr fia S aa aeea a anaapa aa e aaa Sr aao ateral eeraa Sonafionasaesainanaasan 25 Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 2 1 Introdu o Os sistemas de pressuriza o representam por vezes custos n o desprez veis no mercado da constru o para habita o sendo principalmente onerosos em grande parte dos sistemas industriais Como qualquer investimento a escolha dos elementos que constitui o sistema constru o civil equipamentos acess rios e os decorrentes da explora o devem obedecer a considera es de efic cia e economia Estima se que o elevado n mero de sistemas de bombagem existentes a n vel mundial nas suas mais variadas aplica es abastecimento p blico e predial de gua pot vel colecta transporte e tratamento de guas residuais Instala es de rega Industrial etc consomem cerca de 20 da energia el ctrica global Europump 2000 Consumo mundial de energia el ctrica Outras Aplica es 80 Sistemas de Bombagem 20 Figura 1 Consumo mundial de energia el ctrica Trata se portanto de um consumo significativo principalmente numa altura em que a quest o energ tica assume um importante papel na economia nacional mas tamb m mundial A correcta esco
20. onsider vel ru do de cavita o Parece que a v lvula n o se encontra correctamente adaptada instala o Ap s a revis o dos c lculos do projecto descobriu se que a bomba instalada estava sobredimensionada 110 m h em vez de 80 m h previstos originando uma maior perda de press o atrav s da v lvula de controlo do que inicialmente estimado Em consequ ncia do grande diferencial de press o a v lvula apresenta danos de cavita o em intervalos regulares demonstrando que a v lvula de instalada n o apropriada para este processo As seguintes op es foram estudadas a Substituir a v lvula de controlo de modo a suportar o grande diferencial de press o b Alterar o impulsor da bomba para reduzir a altura manom trica c Instalar um Variador de Frequ ncia VF e remover a v lvula de controlo d Manter o sistema actual admitindo um reparo anual da v lvula Na figura 5 s o apresentados os pontos de funcionamento associados a cada uma das solu es BVAZZZALI LTS po 40 60 Bo 100 120 140 160 Rate of flow m3 hr Figura 5 Pontos de funcionamento de cada alternativa estudada Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 18 A substitui o da v lvula de controlo apresenta um custo de aquisi o e instala o de 5000 Alterando o di metro do impulsor para 375 mil metros a carga total da bomba reduzida a 42 0 me 80 m 3 h Esta perda de press o reduz a press o difere
21. ores actividades requerem frequentemente a remo o da bomba do local de instala o para as oficinas Durante esse tempo a unidade est indispon vel podendo haver perda total na produ o ou um custo de substitui o tempor ria Estes custos podem ser minimizados por uma programa o cuidada e atempada da paragem O custo total da manuten o de rotina o resultado do produto dos custos por interven o pelo n mero de interven es esperadas durante o ciclo de vida da bomba Embora as avarias n o possam ser previstas podem ser estimadas estatisticamente pelo c lculo do tempo m dio entre avarias o Custos de paragens e perdas de produ o O custo de paragens imprevis veis e de perdas de produ o s o uma parcela muito significativa no valor CCV e pode rivalizar com os custos energ ticos ou com os custos de pe as de substitui o Na maior parte das vezes os custos de paragem s o inaceit veis por representarem custos superiores instala o de um equipamento de substitui o ou reserva Se for utilizado um equipamento de reserva o custo inicial ser mais elevado mas os custos de manuten o n o programada incluir o apenas os custos da repara o O custo de perda de produ o ou de indisponibilidade podem ser considerados dependente do tempo de paragem e devem ser analisados para cada caso espec fico Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 12 Custos ambientais e O custo da de
22. riza o Pagina 13 5 Implementa o da metodologia o 5 1 Na fase de projecto A concep o e o projecto do sistema ser o sempre o elemento mais importante na minimiza o do CCV O projecto deve considerar a interac o entre a bomba e o resto do sistema e o c lculo do ponto de opera o do sistema As caracter sticas da tubagem do sistema deve ser calculado a fim determinar o desempenho requerido da bomba Isto aplica se quer a sistemas simples quer a sistemas mais complexos Ser importante analisar a sensibilidade ou adaptabilidade do sistema escolhido a situa es diferentes das previstas no projecto Por exemplo nos sistemas de distribui o de gua dom stica existe a incerteza do crescimento populacional da sua capita o ou mesmo da taxa de liga o ao longo do tempo Um sistema mais flex vel na explora o pode apresentar uma mais valia acrescida Os custos de aquisi o e os custos operacionais totalizam o custo total de uma instala o durante sua vida estando directamente dependentes do di metro da tubagem e dos restantes componentes do sistema Uma quantidade consider vel das perdas da energia no sistema devido s perdas de carga cont nua mas tamb m em singularidades O di metro da tubagem deve ent o ser seleccionado com base nos seguintes factores Economia da instala o bombas e sistemas Utiliza o de velocidades econ micas Considerar um di metro interno m nimo quando se
23. strui o de fluidos contaminantes durante o tempo de vida de um sistema de bombeamento varia bastante dependendo da natureza do produto bombado Exemplos de contamina o ambiental podem incluir destrui o da caixa do empanque bombagem de produtos corrosivos uso de pe as contaminadas etc Os custos de infrac o ambiental dever o ser inclu dos sob o risco de representarem externalidades Custo de desmontagem e desmantela o e Na maioria dos casos o custo da desmantela o de um sistema de bombeamento tem pequenas varia es em rela o a diferentes concep es Existem procedimentos legais e regulamentares para l quidos t xicos radioactivos ou qualquer outro tipo agressivo Quando a destrui o tem um custo demasiado elevado o CCV torna se particularmente sens vel vida til do equipamento o Custos Totais do Ciclo de Vida e Os custos estimados para as v rias depois de somadas permitem uma compara o das diferentes solu es analisadas e Existem tamb m factores financeiros a serem tomados em considera o no desenvolvimento do CCV Estes incluem o Pre os actuais da energia o Actualiza o do valor anual da energia o Taxa de infla o o Taxa de juros o Vida til esperada para o equipamento Adicionalmente o utilizador deve decidir quais os custos a inclu rem tais como a manuten o paragens ambiental destrui o e outros custos importantes Manual de Engenharia Sistemas de Pressu
24. tegrante de um sistema indissoci vel entre si A minimiza o dos custos globais nem sempre uma tarefa f cil Enquanto algumas partes do sistema apresentam praticamente todo o seu custo durante a constru o nos equipamentos electromec nicos o custo de aquisi o poder representar apenas 10 dos custos globais associados a esses equipamentos O investimento inicial geralmente uma pequena parte do custo do ciclo de vida para sistemas de pressuriza o A energia consumida e os materiais utilizados por um sistema dependem das caracter sticas da bomba da instala o e do modo como o sistema ir operar Adicionalmente todos os componentes do sistema dever o ser cuidadosamente seleccionados para combinarem entre si e manter no global um conjunto fi vel assegurando os mais baixos custos energ ticos e de manuten o assim como uma longa durabilidade Uma maior compreens o de todos estes pormenores constituir uma oportunidade para a redu o dram tica dos custos energ ticos de explora o e de manuten o factores determinantes no custo de ciclo de vida CCV da instala o A redu o e o desperd cio energ tico representam ainda um papel importante em benef cios ambientais Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 5 Sistemas de bombagem Custos globais Custos de Explora o 85 Custos de Manuten o 10 Custos do Investimento 5 Figura 2 Reparti o dos
25. transportam l quidos com s lidos Considerar uma velocidade m xima de modo a minimizar a eros o na tubagem e acess rios Considerar di metros padr o da tubagem em instala es semelhantes Diminuir o di metro das tubagens tem os seguintes efeitos diminuem os custos de aquisi o de tubagens e acess rios da instala o Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 14 aumentam os custos da instala o da bomba e de opera o em consequ ncia do aumento da perdas de carga resultando a necessidade de motores com maior pot ncia aumentam os custos de energia el ctrica aumentam os custos de opera o em consequ ncia do maior consumo energ tico devido ao aumento de perdas por atrito Analogamente alguns custos aumentam com tamanho crescente da tubagem como por exemplo os de aquisi o mas outros diminuir o As tubagens devem assim ser dimensionadas por crit rios de minimiza o dos custos globais O ponto de funcionamento de um sistema determinado pela intersec o da curva da instala o e da curva caracter stica do equipamento de pressuriza o como mostrado em Figura 3 H Pump curve Rate of flow q Figura 3 Ponto de funcionamento de um sistema Um sistema pode necessitar de operar em diversos pontos de funcionamento no qual o maior caudal ou altura manom trica determinar o a escolha da bomba Deve ser considerado com aten o a dura o prevista para os difere
26. udais dentro do modelo Os dois modelos n o s o incompat veis mas antes completam se Observar o sistema permite ver como o sistema se comporta mas as exig ncias operacionais do sistema limitam o mbito da experimenta o Desenvolvendo um modelo do sistema podem se facilmente simular v rias alternativas do sistema mas antes o modelo deve ser validado para segurar que representa exactamente o sistema que se est a estudar N o obstante o m todo usado o objectivo ficar com uma ideia exacta de como as v rias partes do sistema operam e identificar onde as melhorias podem ser feitas e o sistema optimizado A seguinte lista de verifica o fornece alguns t picos teis para reduzir o custo de ciclo de vida de um sistema de bombagem existente o Considerar todos os itens com custos relevantes no custo de ciclo de vida o Escolher bombas e sistemas novos usando considera es de CCV o Optimizar o custo total considerando custos operacionais e custos de aquisi o Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 16 o Considerar a dura o dos diferentes pontos de funcionamento da bomba o Combinar o equipamento s necessidades do sistema para o m ximo rendimento o Combinar o tipo da bomba solicita o pretendida o N o sobredimensionar a bomba o Especificar motores de elevada efici ncia o Avaliar a efic cia do sistema o Monitorizar a bomba e o sistema o Considerar a energia desperdi
27. uipamentos electromec nicos s o valores m dios de mercado O pre o de energia actual 0 08 kWh e a efici ncia do motor de 90 Foi desprezado o custo da energia a diferentes horas do dia O custo anual para a manuten o peri dica para bombas de 500 por ano com um custo da repara o de 1 000 cada segundo ano N o h nenhum custo de elimina o ambiental associada Este projecto tem uma vida de 15 anos A taxa de juro e a taxa de infla o foram consideradas iguais a 3 5 N o foram considerados os custos decorrentes da constru o do reservat rio superior e o acr scimo estrutural deste no edif cio Manual de Engenharia Sistemas de Pressuriza o Pagina 24 Os c lculos do custo de ciclo de vida para cada uma das quatro op es s o resumidos na Tabela 3 Tabela 3 Custos de Ciclo de Vida CCV das v rias solu es estudadas Alternativa A Alternativa B Alternativa C Investimento inicial 6 646 6 196 10 406 Custo da energia kW 0 08 0 08 0 08 Consumo de Energia kWh ano 16 223 11 804 7136 Custo de Energia 19 468 14 165 8 563 Custos de Manuten o 500 500 1 000 Custos de Repara o cada 2 anos 1 000 1 000 1 000 Outros custos anuais 300 Custos Ambientais E Custos de desmantela o E Vida til 15 15 15 Taxa de juro 3 5 3 5 3 5 Taxa de Infla o 3 5 3 5 3
Download Pdf Manuals
Related Search