Como reduzir o consumo de energia (e custos) dos seus equipamentos
Como fornecedor global líder de sistemas hidráulicos, a HANSA-FLEX aplica controles de qualidade extensivos para garantir que todas as linhas de mangueiras atendam aos mais altos padrões em todos os momentos, mesmo sob condições extremas. No departamento central de Garantia de Qualidade em Bremen (Alemanha), quatro bancos de teste de impulso de pressão internos estão disponíveis para realizar os testes necessários. Esses bancos de teste têm uma carga conectada de aproximadamente 30-80 kW. Como operador, a HANSA-FLEX conseguiu, por meio de uma atualização, reduzir os custos operacionais de uma máquina de teste em mais de 50%.
Análise de Viabilidade
Como muitos outros operadores de sistemas hidráulicos, a HANSA-FLEX estabeleceu o objetivo de examinar a viabilidade de reduzir os custos operacionais diminuindo os requisitos de energia. Esta análise mostra que há um potencial considerável para economia de eletricidade em dois dos quatro bancos de teste de impulso de pressão internos. Mas como os operadores de sistemas hidráulicos podem identificar se há potencial para aumentar a eficiência energética no caso da máquina ou do banco de teste?
Esta questão pode ser respondida, como primeiro passo, pelos seguintes testes:
• A temperatura do óleo no tanque frequentemente sobe acima de 60 °C?
• Algumas válvulas no sistema hidráulico são significativamente mais quentes que outras?
• Cargas negativas/pressões são frequentemente movidas (a direção da carga atua na direção do movimento)?
• Válvulas de controle de fluxo (estranguladores, válvulas reguladoras de fluxo, válvulas proporcionais) estão instaladas?
• Várias unidades consumidoras são alimentadas simultaneamente por uma bomba?
Se a resposta a uma ou mais dessas perguntas for “sim”, uma análise do sistema pode ser válida. Muitas vezes, pode ser determinada uma superdimensionamento do fluxo de volume ou pressão – no pior caso, ambos. No caso dos bancos de teste de impulso de pressão da HANSA-FLEX, os dois primeiros pontos se aplicam em particular. Após esta avaliação simples do potencial de economia, o sistema hidráulico é analisado em detalhes para otimizar a eficiência energética.
Verificação da Instalação
O primeiro passo da análise é examinar o design e a função do sistema, ou neste caso, o banco de teste de impulso de pressão da HANSA-FLEX. Este banco de teste é usado para realizar testes de impulso de pressão de acordo com a ISO 6803 (ver Fig. 1). Até seis linhas de mangueiras podem ser testadas simultaneamente na câmara de teste. O impulso de pressão é gerado com um intensificador de pressão. Um impulso é dividido em quatro áreas (ver Fig. 2) que são implementadas com o intensificador de pressão da seguinte forma:
- (I) A extensão do intensificador de pressão leva a um aumento de pressão (alta pressão = pressão de teste = curva vermelha) nas linhas de mangueiras a serem testadas.
- (II) A pressão de teste e, portanto, a posição do intensificador de pressão são mantidas.
- (III) Se a pressão de teste deve ser reduzida novamente, o intensificador de pressão deve ser retraído.
- (IV) No final de um ciclo de impulso de pressão, as linhas de mangueiras a serem testadas são enxaguadas com uma pressão de 0-10 bar.
A direção do movimento do intensificador de pressão neste banco de teste é conseguida com uma válvula de 4/3 vias controlada por piloto (válvula de comutação). A pressão de suprimento ou baixa pressão (curva azul) para esta válvula e, consequentemente, também para o intensificador de pressão é constante o tempo todo. De acordo com a relação de transmissão do intensificador de pressão, a baixa pressão é configurada proporcionalmente à pressão de teste/alta pressão. Para implementar a baixa pressão variável, uma bomba de deslocamento fixo em combinação com uma válvula de alívio de pressão proporcional é usada neste banco de teste. Neste sistema, o fluxo de volume não requerido pelo intensificador de pressão deve ser descarregado com a baixa pressão configurada através da válvula de alívio de pressão proporcional.
Determinação das Perdas
No segundo passo da análise, os fluxos de potência para o teste de impulso de pressão de quatro linhas de mangueiras HD410 são determinados (ver Fig. 3). O diagrama dos fluxos de potência mostra uma potência elétrica fornecida de aproximadamente 30 kW, com apenas 3 kW sendo usados pelo intensificador de pressão. As maiores perdas ocorrem na válvula de alívio de pressão proporcional com 8 kW. Devido a estas e outras perdas, uma quantidade correspondentemente grande de potência de resfriamento tem que ser aplicada, de modo que a potência elétrica fornecida da unidade de resfriamento é de quase 9 kW. Após a determinação quantitativa do consumo de energia, medidas adequadas para reduzir as perdas podem agora ser elaboradas. Uma das medidas mais decisivas é substituir a bomba de deslocamento fixo por uma bomba de deslocamento variável. Esta mudança por si só pode eliminar completamente a perda de 8 kW através da válvula de alívio de pressão proporcional. Essas e outras medidas foram implementadas modificando o sistema hidráulico.
Teste de Otimização
Para avaliar a otimização da eficiência energética, o teste de impulso de pressão de seis conjuntos de mangueiras HD410 foi realizado com os mesmos parâmetros de teste (ver Fig. 4). O fato de que desta vez seis, em vez de quatro, linhas de mangueiras foram testadas como antes da conversão pode ser visto pela potência efetiva ligeiramente mais alta do intensificador de pressão. Embora mais linhas de mangueiras tenham sido testadas após a conversão, as medidas tomadas permitiram reduzir a potência elétrica fornecida em mais de 50%, de 30,1 kW para 13,4 kW. A energia economizada para este ponto de operação totaliza 120.000 kWh por ano (tempo de operação de 7.200 horas anuais, economizando 16,7 kW). A um preço de eletricidade de 10 ct/kWh, isso resulta em uma economia anual no consumo de eletricidade de 12.000 € (aprox. 66 mil reais).
A HANSA-FLEX terá prazer em aconselhá-lo sobre questões relacionadas à eficiência energética dos seus sistemas hidráulicos. Nós fornecemos uma análise individual do sistema, bem como o desenvolvimento de propostas de soluções para uma atualização. Entre em contato!
